浅析工业X射线探伤作业安全防护

浅析工业 X射线探伤作业安全防护

佟铁锋

北方华安工业集团有限公司， 黑龙江 齐齐哈尔 161046

摘要：现如今，各类化工装置中均大量使用压力容器、压力管道等，在其安装、检修、改造以及定期检验的过程中，经常会用Ｘ射线进行无损检测，而Ｘ射线安全防护距离一直是业内比较关心的问题。依据辐射防护基本原则，参照公众和职业人员照射剂量限值，对公众受照有效剂量进行计算。有关分析及计算结果表明，只要遵循有关标准，Ｘ射线探伤作业监督区边界外公众人员的年受照有效剂量不会超过相关规定，完全是安全的。

关键词：无损检测； Ｘ射线探伤；辐射防护基本原则

我国现行的国家职业卫生标准明确了探伤作业控制区和监督区划分要求，实际探伤作业过程中设置安全防护距离有据可依。以下通过一些简单的计算，让大家对Ｘ射线探伤产生的电离辐射对人体伤害是否超过国家相关规定有一个直观地了解，以使大家在Ｘ射线探伤安全防护距离上达成共识，便于无损检测工作的顺利开展。

1.辐射对人体产生的效应

Ｘ射线机启动后所产生的电离辐射会损害人体的器官和组织，这种损害通常分为确定性效应和随机性效应。当Ｘ射线照射人体后，如果杀死了相当数量的细胞，而这些细胞又不能通过活细胞的增殖来进行补充，最终导致人体组织或器官产生临床上的功能性损伤，此种效应称为确定性效应。确定性效应的严重程度与人体吸收的照射剂量有关，随着剂量增大，被杀死的细胞会不断

增多，当剂量增大到一定水平时，其损害必然发生，这个必然引起损害的最低剂量值称为剂量阈值。随机性效应发生概率随照射剂量的增大而增大，通常无剂量阈值，产生的机体损害也不确定。

2.控制射线源与人体之间的距离

辐射源能量一定时，与辐射源之间的距离增大，受照剂量会大幅降低。剂量率与距离的平方成反比， 即Ｄ１／Ｄ２ ＝Ｒ２２／Ｒ１２（1）

式中：Ｄ１—距辐射源Ｒ１处照射剂量或剂量率；

Ｄ２—距辐射源Ｒ２ 处照射剂量或剂量率；

Ｒ１—辐射源到点１的距离；

Ｒ２—辐射源到点２的距离。

实际工作中，为减少工作人员的受照剂量，在条件允许的情况下，应尽量增大作业人员与辐射源之间的距离，控制射线对人体的曝光时间剂量率一定时，其累积的剂量与在该区域内停留的时间成正比：

Ｘ＝Ｄ·ｈ

式中：Ｘ—累积照射剂量；

Ｄ—剂量率；

ｈ—时间。

由式可见，在剂量率不变的情况下，照射时间越长，受照剂量越大，反之则越小。为控制受照剂量，作业人员应尽量减少在照射环境中的停留时间。射线透过物质时会被物质部分吸收，其透过量随物质的厚度增加而呈指数衰减；物质的密度越大，射线衰减系数也越大。实际工作中，普遍采用铅板作为屏蔽物，有些特定场所需要使用铅衣。化工装置生产现场可以利用钢结构框架、混凝土构筑物、金属设备等进行屏蔽。

3.辐射污染防治措施、技术防治措施要求

任何工作人员的职业受照水平限值：连续５ａ的年平均有效剂量不超过2０ｍＳｖ；任何１ａ中的有效剂量不超过５０ｍＳｖ；眼晶体的年当量剂量不超过150ｍＳｖ；四肢或皮肤的年当量剂量不超过500ｍＳｖ。X 射线探伤室需采用实体屏蔽措施，保证探伤室四周墙外和防护门外 30cm 处辐射剂量率不大于 2.5μSv/h。操作室与探伤室分开，确保操作人员年有效剂量小于其相应剂量限值。探伤室防护门安装门机连锁安全装置，在防护门都关闭时，探伤机才能加上高压，探伤室安装每次只能启动一台射线装置进行探伤作业的联锁装置。安装监控摄像头，确保在操作间，能观察到探伤室任何位置，在控制台、迷道、探伤室内及出入口处安装紧急停止按钮，按钮下方配备清晰的标记和说明。配置个人剂量报警仪、环境剂量监测仪等安全措施。

4.控制区和监督区划分

有关标准中规定，将作业场所中周围剂量当量率＞1５ μＳｖ ／ ｈ 的范围内划为控制区， 控制区边界须规范地设置相应的警示标志；将控制区边界外、作业时周围剂量当量率＞２的范围划为监督区，监督区边界也须规范地设置相应的警示标志，监督区的剂量率为２取最大值1５μＳｖ／ｈ，公众年有效受照剂量限值为１ｍＳｖ（1000μＳｖ），当中公众能够在监督区停留的时间至少为66ｈ。简言之，只要不长时间停留在Ｘ射线作业监督区就是安全的。

5. 实践正当性分析、选址合理性分析

比如说：在持有《辐射安全许可证》情况下，许可使用2台工业X射线探伤机，探伤方式的费用较高（胶片、药液等）、人工劳动时间长，劳动强度大等问题。同时为了满足产品制造工艺和生产规模的需要使用1台 XYD-225 型工业 X 射线探伤机（实时成像系统）对压缩机管路压力容器焊缝进行 X 射线无损检测，以保证产品焊接质量，提高产品检测效率，降低生产成本，减少工人的劳动时间，减轻工人的劳动强度。因此，从辐射环境保护方面论证，该公司新增 1 台工业 X 射线探伤机获得利益远大于辐射所造成的损害，符合《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）中辐射防护“实践正当性”的要求。探伤室为相对独立的工作区域，为已许可的辐射工作场所，充分考虑了周围场所的防护与安全，对公众影响较小，使用射线装置工作场所的选址是合理可行的。辐射工作场所和周围辐射剂量水平监测结果，以及辐射屏蔽措施等分析可知，探伤室的屏蔽能力符合辐射防护安全的要求。工业 X 射线探伤机运行过程中，会产生少量的臭氧和氮氧化物，估算结果表明，工业 X 射线探伤机室内的臭氧和氮氧化物浓度远低于标准限值。与《关于修改＜放射性同位素与射线装置安全许可管理办法＞的决定》和《放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法》的规定对照检查，满足要求。

结束语

综上所述，化工装置现场探伤作业过程中，只要按照国家标准规定的剂量率划定Ｘ射线探伤作业控制区和监督区规范设置安全警示标志，在夜间使用灯光和声音警示则效果更好，可避免无关人员误入安全防护距离就能够满足要求，况且施工现场的探伤作业一般都是临时性的，持续时间都不会太长；同时，可以通过减少接触时间、增大安全防护距离以及采用一些屏蔽物屏蔽的方式有效地降低人体吸收当量剂量。总之，只要遵循有关标准，探伤作业监督区边界外公众人员的年有效受照剂量不会超过国家的相关规定，完全是安全的。

参考文献：

[1]GBZ(卫生) 117-2015.工业X射线探伤放射防护要求[S]. 2015

[2]GB 18871-2002.电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S]. 1984

[3]工业X射线探伤辐射防护调查[J].王维,刘凤君,沈金福.无损检测.1989(09)

[4]工业射线探伤中辐射防护的体会[J].理化检验.物理分册.1977(Z1)

[5]某X-射线探伤室的屏蔽计算分析[J]. 王厉秦都,姜铖,李荣霞.环境科学与技术2016(S2)

[6]X射线探伤装置在特殊屏蔽条件下的辐射防护与安全评价[J]. 陆小茜,李玲玲.广东化工.2019(13)