بازرسی رادیوگرافی RT که مخفف کلمه انگلیسی Radiographic Testing است یکی از روش‌های پرکاربرد بازرسی غیر مخرب می‌باشد. اساس کار تست RT بر پایه اختلاف جذب ناشی از تابش‌های نفوذ کرده در جسم می‌باشد. در این روش برای نفوذ به جسم از پرتوهای ایکس و یا گاما استفاده می‌شود. در واقع رادیوگرافی صنعتی قرار دادن جسم مورد آزمایش در مقابل تشعشعات نافذ است به طوری که این اشعه‌ها بعد از عبور از جسم در یک رسانه ضبط می شوند و مورد بازرسی و تحلیل قرار می‌گیرند تا بتوان عیوب جوش شامل ناپیوستگی، ترک ، تحدب و … را تشخیص داد.

رادیوگرافی جوش یکی از قدیمـــی‌ترین و معتبرترین روش‌های بازرسی غیر مخرب NDT جوش است چرا که وقتــی قطعه‌ایی رادیوگرافی می‌شود، فیلم آن روی نگاتیــــو مخصوص رادیوگرافی ثبت و به عنوان یک مدرک قابل سندیت است. برخلاف برخــــی از روش‌های بازرسی NDT مانند تست مایع نافذ، تست ذرات مغناطیســی که بعد از انجام آزمایش تمامی مستندات آزمایش پاک می‌شوند و برای دستیبابــــی به نتیجه تست در آینده فقط باید به گزراش بازرس اکتفا کرد، در تست RT مدارک بصورت فیلم نگاتیـــو قابل نگهداری هستند.

اساس کار:

رادیوگرافی یک روش حجمی در NDT است که براساس اختلاف جذب بین تشعشعات نفوذ کننده در نمونه مورد آزمایش صورت می‌پذیرد. در واقع به استفاده از تشعشعات الکترومغناطیس با طول موج کوتاه (مانند پرتو X و پرتو گاما) یا استفاده از تشعشعات ذرات (آلفا، بتا یا نوترون) برای ردیابی عیوب داخلی قطعات تست رادیوگرافی RT یا رادیوگرافی صنعتی گفته می‌شود. در تست RT از پرتوهای ایکس و گاما برای شناسایی عیوب درون قطعه استفاده می‌شود. این پرتوها دارای طول موج‌های بسیار کوتاه هستند و به همین دلیل انرژی بسیار زیادی داشته و قدرت نفوذ و عبور از درون قطعه را دارند.  امروزه در صنعت ایران و جهان، تست RT روشی بسیار مستند و قابل اعتماد، برای حفظ قطعات مهم از تخریب به شمار می‌رود.

تست RT فلزات عموما توسط امواج ایکس و گاما صورت می گیرد. زیرا این امواج الکترومغناطیسی با طول موج کوتاهی که دارند، قادرند از ضخامت های قابل توجهی از فلز عبور کنند. تابش گاما ممکن است ناشی از متلاشی شدن هسته اتم مواد رادیواکتیو طبیعی و یا ایزوتوپ های رادیواکتیو مانند کبالت باشد. گرچه تابش های گاما عموما نافذتر از امواج ایکس هستند، اما حساسیت تابش گاما از محدودیت های کار با آن محسوب می شود. طبیعتا به هیچ طریقی نمی‌توان چشمه تابش گاما را بنا به ضخامت‌های مختلف قطعه جوش تنظیم نمود. لذا در تست rt با اشعه گاما به زمان تابش طولانی‌تر در مقایسه با استفاده از امواج ایکس نیاز است.

همانطور که بیان شد، در تست جوش RT متداول، پرتوی X یا گاما به جسم تابانده می‌شود و بخشی از پرتو که جذب جسم نشده است به صفحه فیلم برخورد می‌کند. پرتوی جذب نشده در معرض امولسیون قرار می‌گیرد. حال با ظاهر نمودن فیلم ، یک تصویر دو بعدی به صورت سایه از جسم بدست می‌آید. مناطقی از قطعه کار، که جذب کم تری داشته و یا نفوذ پرتو بیش‌تر است، تصویر سیاه‌ تری بر روی فیلم ایجاد م‌ ‌نمایند و مناطقی که جذب پرتوی بیش‌تری دارند، تصویر روشن‌ تری بر روی فیلم ایجاد می‌کنند.

انواع تست

انواع مختلفی از تست رادیوگرافی وجود دارند که هر کدام کمی متفاوت عمل می‌کنند و مجموعه‌ای از مزایا و معایب خاص خود را دارند. انواع تست رادیوگرافی که به‌ویژه در بررسی‌های جوش لوله‌ها و پایپینگ کاربرد دارند، عبارت‌اند از:

۱. رادیوگرافی معمولی: رادیوگرافی معمولی از یک فیلم حساس استفاده می‌کند که به تشعشعات ساطع شده واکنش نشان می‌دهد تا تصویری از قطعه مورد آزمایش بگیرد. سپس می‌توان این تصویر را برای شواهد آسیب یا نقص بررسی کرد. بزرگترین محدودیت این تکنیک این است که فیلم فقط یک بار قابل استفاده است و پردازش و تفسیر آن زمان زیادی می‌برد.

۲. رادیوگرافی دیجیتال: برخلاف رادیوگرافی معمولی، رادیوگرافی دیجیتال نیازی به فیلم ندارد. در عوض، از یک آشکارساز دیجیتال تقریبا آنی، برای نمایش تصاویر رادیوگرافیک روی صفحه کامپیوتر استفاده می‌کند. این تکنیک اجازه می‌دهد تا زمان نوردهیِ بسیار کوتاه‌تری داشته باشید تا بتوان تصاویر را سریع‌تر تفسیر کرد. علاوه بر این، تصاویر دیجیتال در مقایسه با تصاویر رادیوگرافی معمولی کیفیت بسیار بالاتری دارند. با قابلیت ثبت تصاویر با کیفیت بالا، می‌توان از این فناوری برای شناسایی عیوب یک ماده و اجسام خارجی در یک سیستم، بررسی تعمیرات جوش چون جوشکاری تیگ و بررسی خوردگی زیر عایق استفاده کرد.

۳. رادیوگرافی کامپیوتری: رادیوگرافی کامپیوتری (CR) از یک صفحه تصویربرداری فسفر استفاده می‌کند که جایگزین فیلم در تکنیک‌های رادیوگرافی معمولی می‌شود. CR در مقایسه با رادیوگرافی مستقیم به چندین مرحله اضافی نیاز دارد. ابتدا به طور غیرمستقیم، تصویر یک جز روی یک صفحه فسفری می‌گیرد، سپس تصویر را به سیگنال دیجیتالی تبدیل می‌کند که می‌تواند روی مانیتور کامپیوتر قابل مشاهده باشد. کیفیت تصویر خوب است، اما با استفاده از ابزارها و تکنیک‌های مناسب می‌توان آن را افزایش داد. این مهم است که بدانید ابزارهایی مانند تنظیم کنتراست چگونه بر تصویر تاثیر می‌گذارند. همچنین باید مراقب بود که عیوب جزئی پس از انجام بهبودها پنهان نشوند.

۴. رادیوگرافی مستقیم: رادیوگرافی مستقیم (DR) نیز نوعی رادیوگرافی دیجیتال است و به CR شباهت زیادی دارد. تفاوت اصلی در نحوه ثبت تصویر نهفته است. در DR، یک آشکارساز صفحه تخت برای گرفتن مستقیم یک تصویر و نمایش آن تصویر بر روی صفحه نمایش کامپیوتر، استفاده می‌شود. این تکنیک سریع است و تصاویر با کیفیت بالاتری تولید می‌کند، اما هزینه بیشتری نسبت به CR دارد.

۵. توموگرافی کامپیوتری: توموگرافی کامپیوتری (CT)، تکنیکی است که صدها تا هزاران اسکن رادیوگرافی دوبعدی را می‌گیرد و آنها را روی هم قرار می‌دهد تا یک تصویر رادیوگرافی سه بعدی ایجاد کند. در یک محیط صنعتی، توموگرافی کامپیوتری را می‌توان از دو طریق به دست آورد.
در یک روش، قطعه مورد بازرسی ثابت می‌ماند، در حالی که منبع تابش و آشکارساز اشعه ایکس در اطراف قطعه می‌چرخند. این تکنیک بیشتر برای قطعات بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش دوم شامل ثابت ماندن منبع تابش و آشکارساز اشعه ایکس می‌شود، این در حالی اتفاق می‌افتد که قطعه ۳۶۰ درجه می‌چرخد. تکنیک دوم زمانی مفیدتر است که جز کوچک باشد یا هندسه آن پیچیده باشد. اگرچه این فناوری، پرهزینه است و به حجم زیادی از ذخیره‌سازی داده نیاز دارد، اما با این حال رادیوگرافی کامپیوتری تصاویر بسیار دقیقی ارائه می‌دهد، قابل تکرار است و خطای انسانی را به حداقل می‌رساند.

۶. تست رادیوگرافی خودکار: تست رادیوگرافی خودکار (ART)، برای ارائه ابزاری سریع‌تر، ایمن‌تر و سازگارتر برای تشخیص خوردگی زیر عایق (CUI) و خوردگی داخلی در لوله‌ها و خطوط لوله روی زمین توسعه داده شده است. ART از یک پلتفرم کنترل حرکت نیمه مستقل استفاده می‌کند که ساطع کننده‌های اشعه ایکس ایمن و سطح پایین را حمل می‌کند. در نتیجه، بر روی نیمه هادی اکسید فلزی مکمل و آشکارسازهای فوتون، پرتاب می‌شوند که نقشه رادیوگرافی را در کسری از ثانیه تولید می‌کنند. در واقع، بلافاصله می‌توانند یک تصویر دیجیتال را برای ارزیابی در محل نمایش دهند. ART به طور ایده‌آل برای غربالگری اولیه بخش‌های لوله بزرگ و به جهت شناسایی خوردگی بالقوه به کار می‌رود. این روش، بدون نیاز به خارج کردن خطوط از سرویس یا حذف عایق، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تجهیزات:

اصلی‎‌ترین تجهیزات موردنیاز برای انجام تست RT در جوشکاری، شامل نفوذ سنج ها، لوله‌های اشعه ایکس، نمایشگر فیلم و فیلم‌های صنعتی اشعه ایکس است، که به شرح در ادامه بیان شده است:

۱. منبع پرتو:

منبـــع مورد استفاده برای رادیوگرافی جوش به دو صورت دائمی و موقت در دسترس هستند. منابع دائمی از عناصر رادیواکتیو و ایزوتوپ‌های رادیو اکتیو مانند کبالت ۶۰، سزیم ۱۳۷ و ایریدیم ۱۹۲ استفاده می‌کند که کاربرد بیشتری نیز دارد . منابع موقت از لامپ پرتوهای X استفاده می‌کنند. دو نوع از مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین منابع پرتو در تست رادیوگرافی به شرح زیر می‌باشد:

* اشعه ایکس: امروزه منابع اشعه X بسیار متنوع هستند و لامپ‌های کوچک و قابل حمل اشعه X با محدوده KV  ۵۰ تا شتابدهنده‌ها و بتاترون‌های خطی غول آسا با محدوده ولتاژ ۳۰-۱ میلیون ولت را شامل می‌شوند. پرتوهای ساطع شده از این منابع دارای طول موج خیلی کوتاه  (در حدود  ۱/۱۰۰۰۰۰ موج نور مرئی یا کمتر از آن ) هستند که آنها را قادر می سازد تا به داخل موادی که نور را جذب می‌کنند، نفوذ نمایند. در روش‌های متداول تست رادیوگرافی جوش، منبع پرتو یک تیوب اشعه ایکس است. این تیوب از منبع الکترون، پتانسیل شتاب دهنده و عنصر سنگین به عنوان هدف تشکیل می‌شود. این تیوب ها هم به شکل پر شده از گاز و هم تحت خلا، در دسترس قرار می‌گیرند. مزایای استفاده از پرتو ایکس به شرح زیر می‌باشد:

• هنگامی که اشعه X با فیلم رادیوگرافی برخورد کند، تصویر حاصل بر روی فیلم دارای کنتراست بیشتری نسبت به استفاده از اشعه گاما است.
• قابل حمل بودن و خطر بسیار کمتر نسبت به اشعه گاما یکی دیگر از مزایای استفاده از اشعه X می‌باشد.
• یکی از بهترین مزایای استفاده از اشعه X قابلیت کنترل شدت تابش و مدت زمان تابش آن است.
• برعکس اشعه گاما که هرچند یک بار به علت ضعیف شدن نیاز به تعویض چشمه (Source) دارد، تیوب اشعه X نیازی به تعویض منبع ندارد.
• راندمان پرتو X از اشعه گاما بالاتر می‌باشد.
• در استفاده از اشعه گاما، اگر منبع ضعیف شده باشد، زمان انجام آزمون بیشتر می‌شود. اما در اشعه X به دلیل عدم کاهش قدرت منبع، زمان تابش نیاز به تغییر ندارد.

* اشعه گاما: اشعه گاما حاصل فروپاشی عناصری است که رادیواکتیو می باشند. یا به عبارت دیگر از واپاشی عناصر ناپایدار و یا نیمه پایدار، اشعه گاما حاصل می شود. مزایای استفاده از پرتو گاما به شرح زیر می‌باشد:

• دستگاه انتشار اشعه گاما به دلیل استفاده از عناصری که ذاتاً دارای خاصیت رادیواکتیو می‌باشند، نیاز به منبع برق و یا سیستم خنک کننده ندارد. در بعضی از عناصر به دلیل بالا بودن قدرت تابش، امکان پرتونگاری قطعات ضخیم نیز فراهم می‌باشد.
• دستگاه‌های پرتو گاما معمولا از دستگاه‌های اشعه X ارزا‌ن‌تر، کوچکتر و قابل حمل‌تر می‌باشد.
• اشعه های گاما پراکندگی (Scattering) کمتری نسبت به اشعه X دارند.
• پرتوهای X توسط لامپ های اشعه X تولید می‌شوند.

پرتوهای X و گاما می توانند کاملا متفاوت باشند، اما برای اهداف رادیوگرافی رفتاری مشابه دارند. پیشرفت‌های اخیر این تکنولوژی، اکثرا بر روی خواص الکتریکی و الکترونیکی متمرکز شده‌اند. تجهیزات تست رادیوگرافی جوش، با جایگزینی عایق روغن با گاز هگزا فلوراید گوگرد، سبک‌تر و قابل حمل‌تر شده است. همچنین با جایگزین کردن تیوب‌های سرامیکی-فلزی به جای تیوب‌های شیشه‌ای، عمر تیوب ها را افزایش داده‌اند.

۲. فیلم:

فیلم تست رادیوگرافی جوش شامل یک لایه ژلاتین است که روی یک ترکیب نقره حساس به تشعشع و روی یک صفحه شفاف قرار گرفته است. وجود ترکیب نقره‌ای حساس به تشعشع در دو طرف صفحه، باعث افزایش سرعت می‌شود. در مواردی که نیاز به نمایش جزئیات بیشتری در تست باشد، از ساختار نقره‌ای در یک طرف صفحه استفاده می‌کنند. زمانی که یک فیلم در یک محلول شیمایی ظهور قرار می‌گیرد، یک واکنش بین فیلم و ماده شیمیایی ظهور یافته رخ می‌دهد و نقره فلزی سیاه تشکیل می‌شود. این نقره در ژلاتین، در دو طرف صفحه معلق است و تصویری از جسم را ایجاد می کند. انتخاب فیلم تست رادیوگرافی جوش، به ضخامت، ماده نمونه آزمایش شده و محدوده ولتاژ دستگاه اشعه ایکس بستگی دارد. علاوه بر این، عواملی مانند رادیوگرافی جوش با کیفیت بالا یا زمان تابش کوتاه نیز تاثیر گذارند.

معمولاً این فیلم‌ها از چند بخش تشکیل شده‌اند که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم:

• لایه Base: این بخش در واقع بخش پایه‌ای یک فیلم رادیو گرافی می‌باشد که از جنس پلی استر تشکیل شده است. لایه بیس حتما باید از نظر شیمیایی واکنش ندهد و خنثی باشد. همچنین این بخش باید شفاف بوده تا نور مرئی بتواند از آن عبور کند.

• لایه Subbing: این لایه یک لایه چسبنده می باشد که لایه‌های بعدی را به Base وصل می‌کند.

• لایه Emulsion: این لایه تشکیل شده از هالیدهای نقره می‌باشد که نقش واکنش دادن با مایع ظهور را بر عهده دارد.

• لایه Super Coat: این لایه ها ساختاری ناشناخته دارد و فقط شرکت سازنده از ترکیب آن آگاه است. این لایه نقش جلوگیری از ایجاد خط و خش و آلودگی بر روی فیلم را دارد.

۳. داروی ظهور و ثبوت:

اشعه ایکس یا نور به فیلم رادیوگرافی می‌تابد و تصویر پنهانی بر اساس میزان نور تولید شده ، تشکیل خواهد شد. اما این تصویر باچشم غیر قابل رویت است. لذا اطلاعات ثبت شده در آن باید تحت یک فرایند شیمیایی (ظهور و ثبوت) تبدیل به یک تصویر قابل رویت و دائمی شود.

* مرحله ظهور: هدف اصلی این مرحله، تبدیل تصویر پنهان به تصویری قابل‌مشاهده است. در این فرآیند، دانه‌های هالید نقره موجود در فیلم که تحت تابش قرار گرفته‌اند، به نقره فلزی تبدیل می‌شوند، درحالی‌که دانه‌های بدون تابش تقریباً بدون تغییر باقی می‌مانند. داروی ظهور نمی‌تواند به‌طور کامل بین دانه‌های تابش‌شده و تابش‌نشده تمایز ایجاد کند. در صورتی که مدت‌زمان ظهور بیش از حد باشد، تمامی هالیدهای نقره به نقره فلزی تبدیل شده و کیفیت تصویر کاهش می‌یابد. یک داروی ظهور ایده‌آل دارای عملکرد انتخابی است و دانه‌های تابش‌شده را سریع‌تر از دانه‌های تابش‌نشده ظاهر می‌کند.

* مرحله ثبوت: در این مرحله، فرآیند ظهور متوقف شده و تصویر تثبیت می‌شود. همچنین، هالیدهای نقره باقی‌مانده از امولسیون حذف و پایداری تصویر تضمین می‌گردد. یک فیلم روشن، حاوی مقدار بیشتری دانه‌های هالید نقره تابش‌نشده است و به داروی ثبوت بیشتری نیاز دارد. بنابراین، برای حفظ کارایی محلول، ممکن است به داروی تقویت‌کننده نیاز باشد.

* مرحله شستشو: پس از خروج فیلم از تانک ثبوت، امولسیون آن از محلول تثبیت‌کننده اشباع شده است. در صورت عدم شستشوی مناسب، ممکن است لکه‌های زرد-قهوه‌ای روی فیلم ظاهر شوند. بنابراین، فیلم باید از مرحله شستشو عبور کند تا مواد باقی‌مانده از امولسیون حذف شوند. در این مرحله، ترکیبات موجود در امولسیون از طریق انتشار، به آب منتقل می‌شوند. آب لوله‌کشی معمولاً برای این فرآیند مناسب است.

* مرحله خشک کردن: خشک کردن، آخرین مرحله از فرآیند ظهور و ثبوت است که در آن، آب و سایر مواد باقی‌مانده از امولسیون فیلم تبخیر می‌شوند. با این حال، برای جلوگیری از ترک‌خوردگی امولسیون، باید مقدار کمی رطوبت در فیلم حفظ شود.

۴. نفوذسنج:

نفوذسنج‌های مناسب برای ارزیابی کیفیت و حساسیت فیلم‌های رادیوگرافی طراحی شده‌اند. نفوذسنج مورد استفاده در صنعت، به صورت صفحه‌ای و سیمی است که کاربردهای فراوانی دارد. در نفوذ سنج سیم تست رادیوگرافی جوش، سیم ها معمولا در قطر ۰.۱ تا ۳.۲ میلی متر و طول مشابه تولید می شوند. جنس سیم باید با توجه به قطعه آزمایش شده در تست رادیوگرافی انتخاب شود. جنس سیم نیز حتما باید منطبق با قطعه مورد آزمایش در تست RT انتخاب شود.

5. نمایشگر فیلم:

اطلاعات فیلم تست رادیوگرافی جوش به دلیل چگالی بالای فیلم یا روشنایی کم به طور کامل به دست نمی‌آید، بدین ترتیب از نمایشگر فیلم تست رایوگرافی استفاده می‌شود. براساس پیشنهاد انجمن بین المللی جوش، روشنایی فیلم رادیوگرافی جوش نباید کمتر از ۳۰ و بیش از ۱۰۰ کاندلا در مترمربع باشد.

مزایای تست:

• ارائه سند دائمی جهت بازرسی
• قابلیت استفاده برای همه موارد
• عدم نیاز به جریان برق هنگام استفاده از پرتو گاما
• دقت بالا در آشکار سازی عیوب حجمی(داخلی)
• توانایی تست اجزای مونتاژ شده
• امکان اندازه گیری ابعاد و زوایای داخل نمونه جوش بدون برش

معایب:

• هزینه بالای انجام تست نسبت به در مقایسه با سایر تست‌های غیرمخرب
• نیاز زمان و ایمنی بسیار بالا تست قطعات با ضخامت بالا
• امکان عدم شناسایی ترک‌های کوچک را در مقاطع ضخیم
• آسیب جسمی (پوست، خون، نابینایی، نازایی، معلولیت و گاهاً مرگ) در استفاده کنترل نشده از اشعه ایکس یا گاما

کاربردها:

تست رادیوگرافی جوش صنعتی بیش از ۴۰ سال است که به طور مداوم و یکنواخت در حال توسعه است. از تست رادیوگرافی برای شناسایی تغییرات ترکیب مواد، اندازه گیری ضخامت، تعیین موقعیت قطعات معیوب غیرقابل رویت دستگاه ها استفاده می‌شود. از طریق این تست می‌توان اجسام را با هر اندازه و شکل (از قطعات کوچک الکترونیکی تا موشک‌های بزرگ) آزمایش نمود. در واقع تست رادیگرافی در صنایع گوناگونی کاربرد دارد که به شرح زیر هستند:

• صنایع هوافضا
• دفاع نظامی
• صنایع فراساحلی
• صنایع دریایی
• صنایع تولید برق
• صنایع پتروشیمی
• مدیریت پسماند
• صنایع خودروسازی
• صنایع تولیدی
• صنایع حمل و نقل

میان روش‌های مختلف بازرسی غیرمخرب جوشNDT ، تست رادیوگرافی جوش بیش‌ترین کاربرد را برای شناسایی عیوب داخلی مانند تخلخل‌ها و حفره‌ها دارد. هم چنین از آن جایی که قابلیت انجام این تست روی بیشتر مواد وجود دارد و قابلیت پرتابل بودن تست به دلیل عدم نیاز به جریان برق بسیار بالاست؛ از این رو تست RT از محبوبیت بالایی برخوردار شده است.