اختبارات الأشعة السينية وجاما (RT) – الاختبارات الشعاعية

يُعدّ الفحص الإشعاعي (RT) من  أهم تقنيات الفحص غير التدميري (NDI)  ، حيث يستخدم الأشعة السينية وأشعة جاما لفحص البنية الداخلية للمواد. تُمكّن هذه التقنية الفعّالة من تحديد العيوب الداخلية في مختلف المواد والمكونات الصناعية. في هذه المقالة الشاملة، سنستعرض مبادئ هذه الطريقة ومعداتها ومعاييرها وتطبيقاتها واحتياطات السلامة الخاصة بها.

جدول المحتويات

1. مقدمة وتاريخ اختبار RT

2. المبادئ العلمية لكشف الإشعاع الصناعي

3. الفرق بين الأشعة السينية وأشعة جاما في اختبار RT

4. المعدات اللازمة لاختبار الإشعاع

5. كيفية إجراء اختبار RT

6. التطبيقات الصناعية لاختبار الكشف عن الإشعاع

7. مزايا وعيوب طريقة العلاج بالتنويم المغناطيسي

8. نصائح السلامة والحماية من الإشعاع

9. معايير RT الدولية

10. الخاتمة والآفاق المستقبلية

1. مقدمة وتاريخ اختبار RT

يُعدّ الفحص الإشعاعي من أقدم أساليب الفحص غير الإتلافي، ويعود تاريخه إلى اكتشاف فيلهلم رونتجن للأشعة السينية عام ١٨٩٥. ويُستخدم هذا الفحص اليوم على نطاق واسع في مختلف الصناعات، بما في ذلك النفط والغاز، ومحطات الطاقة، والفضاء، والطب. ووفقًا لإحصاءات الجمعية الدولية للفحص غير الإتلافي (ASNT)، فإن حوالي ٢٣٪ من عمليات الفحص غير الإتلافي في الصناعات الثقيلة تُجرى باستخدام الفحص الإشعاعي.

2. المبادئ العلمية للكشف عن الإشعاع الصناعي

يعمل اختبار RT وفقًا لثلاثة مبادئ فيزيائية:

• الامتصاص التفاضلي للإشعاع  : تمتص المواد ذات الكثافات والسمك المختلفة الإشعاع بدرجات مختلفة.

• تأثير فيلم الأشعة السينية  : يمكن للأفلام الخاصة تسجيل الاختلافات في شدة الإشعاع.

• التصوير الرقمي  : في الأنظمة الحديثة، حلت أجهزة الكشف الرقمية محل الفيلم.

المعادلة الرئيسية التي تحكم هذه العملية هي:
I = I₀e^(-μx)
حيث:
I = شدة شعاع الخرج
I₀ = شدة شعاع الإدخال
μ = معامل التوهين الخطي للمادة
x = سمك المادة

3. الفرق بين الأشعة السينية وأشعة جاما في اختبار RT

4. المعدات اللازمة لاختبار الإشعاع

• مصدر الإشعاع  : جهاز الأشعة السينية أو مولد أشعة جاما

• أفلام الأشعة السينية  : بأنواع مختلفة حسب الحساسية والتباين

• الكاسيت  : يحمي الفيلم من الضوء والأضرار المادية.

• مؤشرات قياس الجودة (QMIs)  : مثل كابلات اللوحة والمواد

• جهاز معالجة الفيلم  : بالطرق التقليدية

• الكواشف الرقمية  : بالطرق الحديثة

• جهاز قياس الجرعات  : لقياس التعرض للإشعاع.

5. طريقة تنفيذ اختبار RT

1. تحضير الأجزاء  : التنظيف والترميز

2. إعداد المعلمات  : تحديد الطاقة المناسبة بناءً على سمك ونوع المادة

3. موقع الفيلم/الكاشف  : على الجانب الآخر من مصدر الإشعاع

4. العلاج الإشعاعي  : الحفاظ على مسافة آمنة

5. نتائج المعالجة  : تطوير الفيلم أو معالجة الصور الرقمية

6. تفسير النتائج  : من قبل مشغلين ذوي خبرة من المستوى 2 و3

6. التطبيقات الصناعية لاختبارات الكشف عن الإشعاع

• صناعة النفط والغاز  : فحص لحامات الأنابيب وأوعية الضغط

• صناعة محطات الطاقة  : تحليل الغلايات والتوربينات

• الفضاء والطيران  : مراقبة جودة المسبوكات

• طبي  : فحص الغرسات الطبية

• السيارات  : فحص أجزاء المحرك الحساسة

7. مزايا وعيوب طريقة العلاج بالتنويم المغناطيسي

المزايا:

• القدرة على تحديد العيوب الداخلية بدقة عالية

• تسجيل وثيقة مرئية للنتائج

• إمكانية الاستخدام لمواد مختلفة

• القدرة على التحقق من العيوب المتعددة في وقت واحد

القيود:

• مخاطر الإشعاع على المشغلين

• تكلفة عالية نسبيا في بعض الحالات

• من الضروري الوصول إلى كلا جانبي القطعة.

• وقت طويل نسبيًا بالطرق التقليدية

8. نصائح السلامة والحماية من الإشعاع

• الامتثال   لمبدأ ALARA   (بأقل قدر ممكن من المعقول)

• استخدام دروع الرصاص

• تركيب علامات تحذيرية من الإشعاع

• استخدام أجهزة قياس الجرعات الشخصية

• حافظ على مسافة آمنة من المصدر.

• الحد الزمني للعمل مع مصادر الإشعاع

9. معايير RT الدولية

• القسم الخامس  من ASME  : معيار فحص اللحام

• ISO 17636  : المعيار الدولي للاختبار الإشعاعي للحامات

• ASTM E94  : دليل التفسير الشعاعي

• EN 1435  : المعيار الأوروبي لاختبار الإشعاع

10. الخاتمة والآفاق المستقبلية

لا يزال الفحص الإشعاعي من أكثر طرق الفحص غير التدميري موثوقيةً على الرغم من ظهور أساليب جديدة للفحص غير التدميري. ويُبشر تطور الأنظمة الرقمية والذكاء الاصطناعي في تفسير الصور الشعاعية بالخير لهذه التقنية. ومع ذلك، من الضروري مراعاة سلامة المُشغّل وتدريبه عند استخدام هذه الطريقة.

الأسئلة الشائعة:

• هل اختبارات RT مناسبة للمواد المركبة؟
  نعم، ولكن مع إعدادات مناسبة للمعايير، وربما تتطلب أساليب تكميلية.

• ما هو أقصى سمك يُمكن فحصه باستخدام الأشعة السينية؟
  بالنسبة للأشعة السينية، يصل إلى حوالي ٣٠٠ مم من الفولاذ، وبالنسبة  لأشعة  جاما، يصل إلى ٥٠٠ مم، وذلك حسب طاقة المصدر.

• هل يمكن لتقنية التصوير المقطعي بالرنين المغناطيسي اكتشاف الشقوق الصغيرة؟
  نعم، باستخدام تقنيات خاصة، يمكن اكتشاف شقوق صغيرة تصل إلى ١٪ من سمك القطعة.