GBT 43618-2023 无损检测 工艺塔伽马射线扫描方法（正式版）

无损检测工艺塔伽马射线扫描方法2023-12-28发布2023-12-28实施国家标准化管理委员会IGB/T43618—2023/ISO23159:2020 12规范性引用文件 3术语和定义 14人员资格 25电离辐射防护 26设备要求 27现场工作执行 38数据处理和报告 4附录A(资料性)检测人员建议 7附录B(资料性)密封放射源及其活度的选择 9附录C(资料性)扫描设备 附录D(资料性)扫描设备的准备 附录E(资料性)源的选择—探测器扫描方向 附录F(资料性)扫描数据的解释 参考文献 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件等同采用ISO23159:2020《无损检测工艺塔伽马射线扫描方法》。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口。本文件起草单位：上海材料研究所有限公司、湖北三江航天江北机械工程有限公司、北京航天特种设备检测研究发展有限公司、机械工业兰州石油化工设备检测所有限公司、上海电气凯士比核电泵阀有限公司、航天智造(上海)科技有限责任公司、上海航天设备制造总厂有限公司。伽马(γ)射线扫描是一种非侵入性的无损检测方法，广泛应用于石化和化工厂的故障排除及诊断。伽马射线扫描提供了处理工艺塔和容器内部在线状况的方法。伽马射线扫描已被证明是一种识别工厂和工艺问题的方法，节省大量成本。伽马射线扫描法是在工艺过程中不间断进行的检测方法。用伽马射线扫描方法解决问题的好处是多方面的，如提高安全性、防止环境污染和节约成本。伽马射线扫描是以射线透射技术为基础的。当伽马射线穿过塔时，透射射线束的强度与射线束所通过的材料路径长度和密度相关。适宜的伽马源和探测器在塔外部相对的同一高度上对齐。当伽马源和探测器沿塔一起同步移动时，在相应位置测量辐射强度。由此获得源—探测器的数据显示出随位置变化的辐射强度或材料密度的分布情况。详细分析这些数据，能够评价塔的内部结构和工艺状况。1GB/T43618—2023/ISO无损检测工艺塔伽马射线扫描方法1范围本文件描述了伽马射线扫描法用于工业中工艺塔的故障排除和检测的无损检测方法。本文件适用于各种分离过程的工艺塔和管道的检测。这包括具有不同托盘结构和填充层的塔。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。ISO5576无损检测工业X射线和伽马射线术语(Non-destructivetesting—IndustrialX-rayandgamma-rayradiology—Vocabulary)注：GB/T12604.2—2005无损检测术语射线照相检测(ISO5576:1997,ID3术语和定义ISO5576界定的术语和定义适用于本文件。通过蒸馏或萃取用于促进液体混合物分离的立式圆柱形容器。除雾器demister通常配备汽液分离容器以加强去除蒸汽流中夹带的液滴或薄雾的装置。降液管downcomer在塔(3.1)内将液体从一个托盘输送到低处下一个托盘的装置。被流体输送的雾、雾滴或颗粒。液泛flooding由于蒸汽沿塔(3.1)向上流动的过快速度阻碍了液体流动而扰乱蒸馏塔正常运行的现象。发泡foaming在蒸馏塔(3.1)中产生高界面的液-气接触的液体膨胀。2为核查填充物和液体/蒸汽通过填充层或托盘结构层的分布质量，穿过填充层塔(3.8)的相等象限以网格模式进行的四个或更多个独立扫描的系统。填充层塔packedbedcolumn确保混合物的两种或多种组分的分离而具有一个或多个填充层或托盘结构层的塔(3.1)。渗出weeping蒸汽施加的压力不足以支撑托盘上的液体通过穿孔从一个托盘泄漏到下一个托盘的现象。检测人员应证明接受过附加的伽马射线扫描方法培训，并具有相关资格。注：检测人员的建议见附录A。5电离辐射防护警告——人体任何部分暴露于电离辐射都可能对健康造成严重伤害。在任何使用放射源的地方，本文件的使用者有责任确定放射源的使用符合辐射防护法规的安全要求和规章。从国际原子能机构通用安全要求[9]中获得更多的信息。6设备要求塔扫描所需的设备包括以下：——合适的密封放射源；注1:密封放射源的选择指南见附录B。——合适的放射源支架，用于放射源在塔上升高或降低；放射源支架宜提供准直射线束，宜清晰地标识射线束从放射源支架发射出的位置，见附录C;——合适的辐射探测系统(包括数据采集系统),用于在设定的测量时间内测量和记录工艺塔上不同高度的辐射强度；注2:例如探测器为NaI晶体。典型尺寸为5cm×5cm(2in×2in)。——合适的装置(例如计算机及软件),用于将显示数据转为扫描文件；——合适的已校准的辐射剂量监测器，用于监测辐射水平，确保辐射安全；控制区域边界的等效剂量率按国家放射防护法规确定；——将放射源从运输容器安全转移到用于扫描的放射源支架的操作工具。设备在运输到现场前应经过测试，应采用安全包装运输到工作现场，以确保良好的工作状态。在满足国家规定和国际规定的情况下，密封的放射源应用经批准的贴有标签和备有证明文件的A型容器运输到现场。注3:这些规定包括以下内容：——车载设备；——特种驾驶人员资格；3——特种人员防护设备；——运输许可。应准备一份核查清单，在装运前应核查所有项目。示例见附录D。7现场工作执行7.1塔的机械设计及工作许可工作执行前，3级人员宜与客户就工作目标和扫描程序达成一致。3级人员将开展以下工作：——获取塔的直径和壁厚的详细资料，以及托盘或填料层的详细信息；——获得显示塔内部特征位置的总布置图；——确保有合适和安全的通道，便于项目组操作塔待扫描的区域；——确保有足够的资源进行工作，并能在现场使用合适的密封放射源。机械设计文件应包含以下内容：——选择合适的参考(零)点(人孔、外部管道等);——确定内外部结构的所有位置并与零点关联；——编制塔的特征列表，示例见表1;表1塔的特征工艺类型塔的类型塔的标识塔壁材料内径公称壁厚塔高D;th………——显示降液管和液体流动的方向；——确保从当地主管获得合适的工作许可(取决于3级或2级人员到达工作现场);——检查工作现场；——确保有安全通道；——目视检查运输容器外观；——目视检查放射源支架；——通过监测确认放射源的存在；——有任何异常情况立即向3级人员报告，应由3级人员决定采取必要的措施。7.2执行扫描项目组将按照各方达成一致的方式进行扫描。如与达成一致的扫描程序发生偏离，应与客户协商一致后由3级人员批准。用电脑或笔记本记录每间隔5cm(或根据托盘之间的距离确定的其他间隔)的计数率(即每个时间间隔的计数)。在表中记录计数率或剂量，示例见表2。注1:确定计数率测量时间间隔的示例见附录B。注2:选择放射源(探测器扫描方向)的示例见附录E。4表2沿塔高记录计数率标高每个时间间隔的计数“备注'……“计数时间应记录在记录文件中。6有关障碍物或外部结构的观察结果应在备注中注明，以利于对数据的解释。8数据处理和报告8.1数据处理和存档在表格中记录的辐射探测器获得的计数率测量值，应采用图形表示(扫描曲线图)。伽马射线扫描曲线图提供了塔内部情况的信息，即内部结构、损伤和液相/气相分布。托盘塔的典型伽马扫描曲线图见图1,填充层工艺塔的典型伽马扫描曲线图见图2。解释扫描曲线图，得出塔的运行状况结论。不同状态扫描曲线图解释的示例，见附录F。注：客户根据提供的报告确定下一步的行动措施。图1托盘塔的典型伽马射线扫描曲线5标引序号说明：1——除雾器；2——常规托盘；3——高液位；4——液泛；5——轻微发泡；6——重度发泡；标引序号说明：2—-液体分配器；3——填充层；4——液体再分配器；5——基层；6——填充物缺失；7——渗出托盘；8——缺失托盘；9——碎片；10——基层；X——每个计数间隔；p——密度(任意单位)。图1托盘塔的典型伽马射线扫描曲线(续)7——填充物污染；8——液体喷淋不良；灰色——扫描1;紫色——扫描2;蓝色——扫描3;红色——扫描4。68.2报告扫描结果在合同各方约定的时间内以书面报告形式向客户确认。报告包含对塔的详细说明以及对扫描参数的描述。报告应至少包括以下内容：——检测机构名称；——合同信息； —塔的参考信息和特征；●见表1和表2。 -执行扫描检测；●密封放射源和活度；●探测器类型和品牌；●测量时间和探测器设置(例如高伏值、阈值);●源—探测器距离和扫描布置；●数据采集硬件和软件；●塔和装置的照片或图示。——与本文件的任何偏离；——绘制扫描曲线图；——扫描日期和报告日期； 7(资料性)检测人员建议A.1总则为了使塔的扫描有效进行，在工作开展前宜对检测人员资格和职责进行以下确认。A.23级人员(项目经理)3级人员负责工作全过程的策划与执行。策划包括确定工作范围，配备足够培训后胜任岗位的人员和资源。3级人员对以下内容负责：——确保遵守所有保护工作人员、公众与环境的法律法规；——负责解释检测数据；——在约定的期限内向客户提供报告。为执行伽马射线扫描操作，3级人员具备以下能力：a)具备根据现有标准、规范、技术规格书评价和解释扫描结果的能力；b)具有充足的产品工艺技术实践知识以选择合适的扫描程序，在没有其他可用的评价方法时协助制定验收条款。3级人员应被授权以下工作：a)全面负责检测团队和合同管理工作；b)审查编制工艺文件的正确性，批准作业指导书和程序文件；c)解释标准、技术规格书和程序文件；d)执行并监督各等级检测人员的全部工作；e)为各等级检测人员提供指导。A.32级人员(资深现场检测人员)2级人员在现场负责执行3级人员指令，并负责按照规定的工作范围在现场安全开展工作。2级人员具备根据本文件执行伽马射线扫描的能力，并应得到雇主以下授权：a)选择使用合适的扫描方法；b)确定扫描方法应用的限制条件；c)将检测标准、技术规格书和程序文件转化为符合实际工作条件的作业指导书；d)设置并验证设备状态；e)检测执行和监督；f)根据适用的标准、规范或工作程序解释和评定结果；g)执行并监督1级人员的所有工作；h)指导1级人员；i)报告检测结果。A.41级人员(初级现场检测人员)根据具体的工艺塔和工作范围，由一名或多名1级人员负责安全有效地执行高级人员的指示。1级人员在2级人员或3级人员的监督下，具备根据作业指导书进行伽马射线扫描的能力。1级人员可由雇主授权按作业指导书执行以下工作：8GB/T43618—2023/ISOa)设置伽马射线扫描设备；b)执行检测；1)检查测试设备的功能是否正确；2)关注记录任何对扫描曲线有影响的外部因素。c)根据书面作业指导书记录检测结果；d)报告检测结果。1级人员不应负责选择检测方法或技术，也不应负责解释检测结果。委托方宜向测试服务方提供充分的资料，以使检测工作能够以商定的方式安全有效地进行。委托方给予测试服务方合适的帮助和协助，并宜提供安全通道和签发适当的工作许可。9GB/T43618—2023/ISO23159:2020(资料性)密封放射源及其活度的选择伽马射线源(如Co、137Cs或192Ir)及其辐射计数的统计限制来确定，这三个因素是相互关联的。伽马射线扫描所需的活度按公式(B.1)计算。H探测器所需的当量剂量率(近似为10μSv/h);w——伽马射线穿过工艺塔的总壁厚，单位为毫米(mm)dnvi.——放射源钢的半值层厚度，单位为毫米(mm)(例如Co钢的半值层厚度为21.6mm);0.37mSv/h,137Cs为0.10mSv/h,192Ir为0.16mSv/h)。注：如果活度值单位用毫居里(mCi)表示，与用兆贝克(MBq)表示活度值的关系为1MBq=0.027mCi。公式(B.1)的H值，对应的是穿透塔(蒸汽基线)的蒸汽空间产生的约几千cps(每秒计数值)的透射剂量率；并在托盘(液体基线)处中降低到几百cps(每秒计数值)的透射剂量率。这个用于估计的计数剂量率平衡了(液相和气相之间)数值比对和计数精度之间的关系。一般情况Co的探测器灵敏度[(5cm×5cm)(2in×2in)NaI/Tl]为7500cps/(10μSv/h)。NaI(Tl)探测器灵敏度通过将6°Co或¹7Cs放射源放置在辐射剂量率为10μSv/h的距离确定。NaI(Tl)探测器对°Co的探测灵敏度低于对137Cs的灵敏度，因为NaI(Tl)探测器对低能量的I³7Cs比高能量的在确定探测器所需要的辐射剂量率时，需要考虑探测系统的灵敏度和探测器所需的每秒计数cps测器，则估计在H=10μSv/h剂量率水平下，辐射测量的相对标准偏差小于10%。源活度计算的示例如下：——内径为3.1m;——壁厚为15mm。扫描内径为3.1m的蒸馏塔所需的Co活度值计算按公式(B.2)计算：……(B.2)类型半值层(dnvi.)伽马常数(F)mSv·m²/(h·GBq)—60Co标引符号说明：X——源至探测器距离的数值，单位为米(m);Y——源活度的数值，单位为吉贝克(Gbq)。(资料性)扫描设备扫描设备由放射源系统、辐射探测系统和扫描系统组成。源和探测器应使用准直器，以减少散射线对探测器和安装在检测现场附近工艺装置上设备(如有)的影响。扫描系统的设计宜使放射源和探测器准直器的开口在整个扫描过程中始终保持在同一水平面上对齐。扫描系统可能是手动的、基于绞盘的或自动(电机控制)的方式。在扫描小直径塔或多托盘塔时，应非常小心地减少放射源和探测器的摆动。这些操作将减少设定测量时间内透射辐射强度的测量误差，提高扫描数据的可靠性。准直器用钨或贫铀代替铅制成，以减轻扫描支架的重量。在塔平台上手动进行伽马射线扫描准备的示例见图C.1。2标引序号说明：1——带有准直器的源和源固定器；2——探测器和探测器支架。(资料性)扫描设备的准备D.1检查清单为工作现场提供使用的检查清单中宜至少包括以下内容。D.1.2放射源系统放射源系统宜具备以下物品：——放射源全景准直器的支架；——运输容器(A型);——放射源操作工具。D.1.3辐射探测器系统辐射探测器系统宜具备以下部件：——带准直器的探测器支架；——闪烁体探测器[NaI(Tl)或其他];——计数器和连接电缆；——数据记录器和显示器(计算机或其他)。D.1.4扫描系统扫描系统宜具备以下部件：——手动扫描仪；——绞盘扫描仪；●带钢丝绞盘×2;●记号笔×2;——自动扫描仪；●滑轮×2;D.1.5放射安全设备放射安全系统宜具备下列部件：——测量仪；——个人剂量计；——用于警戒辐射区域的隔离带。D.1.6其他此外宜备有以下物品：——塔的机械图；——标记；——通信设备(符合工业安全要求);——个人防护和安全设备；——用于计算机和检测设备的备用电源。D.2探测器系统运行状态的校验辐射探测器系统应在现场使用前进行设置，并使用合适的放射源进行测试。D.3现场准备现场准备应采取以下措施：——在塔壁上标出扫描线的起点和终点；——安装引导钢缆，用于沿扫描线引导源和探测器(选配);——安装放射源支架和探测器支架；——在起始水平位置对齐两个支架；——核查辐射探测器系统和扫描系统的功能。(资料性)源的选择—探测器扫描方向E.1托盘塔扫描依据降液管方向和塔托盘的类型确定扫描线。作为指南，扫描线宜避开托盘的降液管方向，见图E.1。a)单通道托盘b)双通道托盘c)四通道托盘标引序号说明：1——放射源；2——探测器。图E.1托盘塔的源和探测器的典型扫描方向当获知有关塔内部结构完整性或降液管溢流的信息时，能选择扫描线穿过塔托盘降液管。E.2填充层塔的扫描用网格扫描检测填充层。该技术还能用于检查分配器的正确安装以及输入液体进料的分布。网格扫描示例见图E.2。GB/T43618—2023/ISO标引序号说明：1——放射源；图E.2填充层塔的源和探测器的典型扫描方向通常，推荐使用四个网格检测填充层塔。但能根据所需的信息增加数量。网格扫描采取以下步骤：——检查塔的机械设计；——设计扫描线方向，避开外部结构；——选择参考点(零点),以便预制具有可比性的扫描曲线；—在塔壁上标出扫描线；——使用相同的源和探测器完成扫描曲线的测量。(资料性)扫描数据的解释F.1托盘塔参考曲线模型F.1.1正常运行蒸馏塔扫描曲线图F.1的扫描曲线与预期的一样没有穿过降液管。在塔托盘之间，蒸汽管线每个时间间隔的计数相同，除托盘25与其他托盘不一致外，未见异常显示，这个差异对于识别工艺塔可能停止运行的异常并不严重，每个托盘中的液位几乎相同。X标引序号说明：1——液体基线；2——蒸汽基线；X——每个时间间隔的计数；21～28——托盘编号。图F.1正常运行的蒸馏塔的扫描曲线的示例F.1.2发泡现象的伽马扫描曲线扫描曲线中的两个相同托盘上出现了轻微的泡沫，见图F.2。曲线斜率变化出现在托盘上方。由于没有偏离蒸汽基线，因此没有液体雾沫或障碍物。如果使用较低能量的放射源进行附加的伽马曲线扫描，能获得更多的细节信息。X标引序号说明：1——液体基线；2——蒸汽基线；3——起泡；X——每个时间间隔的计数；11～14——托盘编号。图F.2发泡现象的伽马扫描曲线示例F.1.3渗出(喷淋)现象的伽马曲线液体渗出很难分辨。为了更好地分辨液体渗出现象，宜使用较低能量放射源进行附加的扫描获得扫描曲线，曲线斜率为从托盘上方到托盘底部的变化。两个托盘上轻微的渗出区域示例见图F.3。托盘26渗出更为明显，可能是由于托盘进水造成的。X标引序号说明：1——液体基线；2——蒸汽基线；3——严重渗出；4——轻微渗出；X——每个时间间隔的计数；25～30——托盘编号。图F.3渗出(喷淋)现象的伽马扫描曲线示例F.1.4通过降液管扫描曲线通过降液管的扫描曲线示例见图F.4,偶数托盘(22、24和26)每个时间间隔的气相检测计数低于奇数托盘。偶数托盘的扫描部分穿过降液管，使信号被更多地吸收。在托盘27和托盘28之间观察到不良的液体/蒸汽分隔，这表明从托盘28到托盘27有少量的液体雾沫。托盘28的液位较高，在托盘28处可识别明显的液体渗出。X标引序号说明：1——液体基线；2——蒸汽基线；3——渗出；4——少量的液体雾沫；X——每个时间间隔的计数；21～29——托盘编号。图F.4通过降液管的扫描曲线示例F.1.5降液管堵塞引起的液泛扫描曲线托盘38的降液管堵塞导致的液泛扫描曲线示例见图F.5。堵塞导致大量液体积聚到托盘33。这种堵塞也阻碍了液体从托盘39号到托盘40号的正常流动。托盘39和托盘40正常，但托盘40容纳的液体比托盘39少，托盘39和托盘40之间是正常的液体/蒸汽分隔。GB/T43618—2023/ISOX标引序号说明：1——液体基线；2——蒸汽基线；3——积液；X——每个时间间隔的计数；32～40——托盘编号。图F.5由于降液管堵塞导致的液泛扫描曲线示例F.1.6渗出情况扫描曲线托盘11和托盘12之间的液体和蒸汽分隔不良的示例见图F.6。这种情况是由于托盘12的降液管部分堵塞造成。伽马射线的透射强度明显地证明托盘11的渗出状态。标引序号说明：1——液体基线；2——蒸汽基线；3渗出；X——每个时间间隔的计数；10～14——托盘编号。图F.6渗出状态的扫描曲线示例F.1.7损坏的托盘图F.7显示以下内容：——托盘15完好无损并装有液体；——托盘16装有相对少量的液体，且部分损坏；——托盘17完好无损，但识别到轻微液泛；——托盘18部分损坏；——托盘19、20和21完全损坏并移位。GB/T43618—2023/ISOX标引序号说明：1——液体基线；2——蒸汽基线；3——托盘脱落塌陷区；X——每个时间间隔的计数；15～21——托盘编号。图F.7正常、移位和缺损的托盘示例F.2填充层塔的参考曲线模型塔中两个填充层进行两次扫描的示例见图F.8。图中显示了填充层2(第一次扫描——绿线)受到严重损坏，填充层完全倒塌或移位。第二次扫描(蓝线)结果显示填充层2完好无损。填充层1的两次扫描结果均显示完好无损。1——液体基线；B1——填充层1;2——蒸汽基线；B2——填充层2;4——第二次扫描；BB1——填充层1底部。X——每个时间间隔的计数；图F.8填充层移位示例[1]ISO1998-4:1998,Petroleumindustry—Terminology—Part4:Refining[2]ISO3857-4:2012,Compressors,pneumatictoolsandmachines—Vocabulary—Part4:Airtreatment[3]ISO5579,Non-destructivetesting—RadiographictestingofmetallicmaterialsusingfilmandX-orgam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