X射线探伤室的屏蔽设计

一、 MG325 型和 MG452 型 X 射线探机的主要技术参数

技术参数名称

市电电源

交流 AC 、（ V ） 频率，（ Hz ） 电源容量，（ kw ） X 射线管 管电压，（ kv ） 管电压复性，（ % ） 高压温度漂移，（ ppm/ ℃） 高压纹波，（ v ） 管电流，（ mA ） 精确度，（ % ） X 射线束 辐射角（度¡） X 射线输出量（ R ¡ Am -1 ¡ man -1 ¡ m 2 ） 漏射线，距焦点 1m 处空气比释动能率（ Gy/h ） 二、 X 射线探伤室主要尺寸

名称 MG325 MG452

工作房间（ mm ¡ mm ¡ 8100 ¡ 6600 ¡ 6000 12000 ¡ 6600 ¡ 6000 mm ）

工件房门（ mm ¡ mm ¡ 2100 （ W ）¡ 2400 （ H ） 2100 （ W ）¡ 2400 （ H ） mm ）

迷宫门（ mm ¡ mm ¡ mm ） 808 （ W ）¡ 2000 （ H ） 808 （ W ）¡ 2000 （ H ） 迷 路（ mm ¡ mm ） 2155 （ L ）¡ 808 （ W ） 2155 （ L ）¡ 808 （ W ） 通排风孔道 观察窗 水、暖管和电缆过墙沟

40 2.67

15~320 ，可调

0.01 80 40 0~22.5 ，可调

¡ 0.2

40 3.29

220 50/60 10

20~`450 ，可调

0.01 80 40 0~15 ，可调 ¡ 0.2

MG325 型

220 50/60 10 M452 型

管电流温度漂移，（ ppm/ ℃） 50 （按要求可达到 30 ） 50 （按要求可达到 30 ） 阳极钨靶焦点，（ mm ¡ mm ） 0.8 （大焦点， 1 ） 0.8 （大焦点， 1 ） 4.68 ¡ 10 -3 Gy/h 4.68 ¡ 10 -3 Gy/h

（ 0.5372R/h ） （ 0.5372R/h ）

三、 X 射线屏蔽厚度计算 1 、计算公式

式中： B xt ¡ X 射线透射率， Sv ¡ mA -1 ¡ min -1 ； d ¡ X 射线焦点至防护墙的距离， m ， d=3m ； d 0 ¡ X 射线焦点至 1m 处的距离， m ， d 0 =1m ； U ¡使用因子（无量纲）， u=1 ； T ¡居留居因子（无量纲）， T=1 ；

H mt ¡周剂量限值， mSv/w ，职业照射 1mSv/w ， 对居民 0.1mSv/w ；

Q ¡周工作负荷， mA ¡ min ， MG325 ： 000mA ¡ min MG452 ： 36000mA ¡ min ； 其中 Q=I ¡ D ¡ t

D ¡每周工作日数， d ，（ 5 日）； t ¡每日工作时间， min ，（ 480 分钟）； I ¡ X 射线管电流， mA 。

X 射线透射率 B xt ¡与屏蔽厚度Δ的关系函数 B xt =f （Δ）之值，可由实测的 X 射线透射率曲线查出。

2 、 X 射线探伤室混凝屏蔽土墙厚度计算结果 项目名称

X 射线管电压，（ kv ）

周工作负荷 Q ，（ mA ¡ min ） X 射线透穿率 B xt ，（ Sv ¡ mA -1 ¡ min -1 ）

混凝土屏蔽层厚度，（ mm ） 2 倍安全系数的屏蔽厚度，（ mm ） MG325

320 000 1.667 ¡ 10 -7

0 572

MG452 450 36000 2.50 ¡ 10 -7

580 620

上表的计算结果是根据 X 射线透射率，得出混凝土密度为 2.35g/cm 3 时，其混凝土屏蔽墙的厚度如下：

MG325 型的 320kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为： 572mm 。 MG452 型的 450kvX 射线机探伤室混凝土墙厚为： 620mm 。 3 、 X 射线探伤室防护门铅屏蔽层厚度的计算结果

项目名称 MG325 MG452

X 射线管电压 V ，（ kv ） 320 450 周工作负荷 Q ，（ mA ¡ min ） 000 36000 X 射线透射率 B xt ，（ Sv ¡ Ma

1.667 ¡ 10 -7 2.50 ¡ 10 -7 -1 ¡ min -1 ）

防护门铅（ Pb ）屏蔽厚度Δ，（ mm ） 24.5 38.5 2 倍安全系数的铅屏蔽厚度Δ + Δ 1/2 ，26.5 41.7

（ mm ）

4 、 X 射线探伤 Z 型迷路防护门铅屏蔽厚度的计算结果 （ 1 ） Z 型迷路有效长度 L eff ：

（ 2 ） Z 型迷外入口减弱倍数 K 2 ：

式中： K Z ¡外入口减弱倍数，（无量纲）； D 0 ¡ X 射线机输出额，（ Sv ¡ m 2 /h ）；

d ¡ X 射线照射工件至 X 射线焦点距离，（ m ）， d=0.7m ； T ¡居留因子，（无量纲）；

t ¡每周工作小时数，（ h ）， t=40 小时； F ¡ X 射线照射野，（ cm 2 ）， F=400 ； 20 ¡ 20 ¡ X 射线探伤摄影面积，（ cm 2 ）；

d s ¡ X 射线照射点至 Z 型迷路内入口处距离，（ m 2 ）， d s =4m ； L eff ¡ Z 型迷路有效长度，（ m ）， L eff =2.04m ； H mt ¡周剂量限值，（ Sv/h ）， H mt =1mSv/w 。

（ 3 ） Z 型迷路外入口的铅门屏蔽层厚度

5 、 X 射线探伤室屋顶混凝土屏蔽层厚度

假定 X 射线机探伤对直接对屋顶照射，只有漏射线和散射线对屋顶照射。 （ 1 ）漏射线辐射屏蔽

由于 M325 型和 MG452 型 X 射线探伤机的说明书未给出其漏射辐射的空气吸收剂量，根据现有资料给出虚拟值为 46.9 ¡ 10 -3 Gy/h 。

减弱倍数为：

辐射剂量减弱 K 倍所需的 1/10 减弱厚度的数目为：

式中： n ¡混凝土 1/10 减弱层厚度的数目； t ¡每周工作时数， t=5 ¡ 8=40h/w ； d ¡探伤时 X 射线机至屋顶的距离，（ m ）； H mt ¡周剂量当量限值，（ mSv/h ）， 1mSv/h 。

漏射线混凝土防护层厚度：Δ =n × 1/10 项目名称

混凝土 1/10 减弱厚度数目 混凝土 1/10 减弱层厚度（ mm ） 漏射线混凝土防护层厚度（ mm ） （ 2 ）散射线辐射屏蔽

式中： B s ¡散射线穿过屏蔽层后的透射量，（ Sv ¡ mA -1 ¡ min -1 ）； H mt ¡周剂量当量限值，（ mSv/w ）， 1mSv/w ；

F ¡散射面积， F= （ d se ¡ tan20 ¡） =60 ¡ 0.3697=476.91cm 2 ； S ¡散射面积为 400cm 2 时，离散射体 1m 处的散射线产生

MG325 ： 350kv

1.319 106.5 104.5

MG452 ： 450kv

1.319 113 149.1

的辐射剂量与 X 射线主射束辐射剂量之比，（无量纲）； ¡ X 射线管焦点至散射体的距离，（ m ），探伤时 d se =0.7m ；

¡散射体的散射点至屏蔽层的距离，（ m ），至屋顶 d se =3m ；

400 ¡测量 S 时的散射面，（ cm 2 ）。 GM325 型 320kv ：

GM452 型 450kv ：

散射线混凝土屏蔽层厚度

项目名称

散射线透射量 B s ，（ 10 -3 rem ¡ mA -1 ¡ min ）

混凝土屏蔽层厚度，（ mm ） （ 3 ）散射辐射和漏射辐射混合屏蔽

根据散射辐射和漏射辐射叠加时，其屏蔽厚度的取值原则，由泄漏辐射屏蔽厚度与散射辐射屏蔽厚度之差决定之。其差值Δ L=L S -L L 。 项目名称

散射线屏蔽厚度 L S ，（ mm ）

漏射线屏蔽厚度 L L ，（ mm ）

差值Δ L=L S -L L ，（ mm ）

3 倍半减弱层Δ 1/2 ，（ mm ）

MG325 （ 320kv ）

285 140.5 144.5 96.0

MG452 （ 450kv ）

335 149.1 185.9 103.5

MG325 3.605 285

MG452 5.419 335

探伤屋顶混凝屏蔽层厚度：

项目名称

混凝土屏蔽层厚度（ L=L S ，∵Δ L ＞ 3 Δ 1/2 ），（ mm ）

考虑 2 倍安全系数的混凝土屏蔽层厚度（ L 1 + Δ 1/2 ），（ mm ）

四、 X 射线探伤主要设计参数： 项目名称

混凝土屏蔽墙，（ mm ） 混凝土屏蔽屋顶，（ mm ） 工件门铅屏蔽层，（ mm ） 迷宫门铅屏蔽层，（ mm ） 五、 X 射线探伤室的通风

X 射线照空气，可使空气内产生臭氧和氮氧化物，而臭氧空气中浓度限值为 0.1ppm ，氮氧化物空气中浓度限值为 5ppm 。

探伤室的容积 MG325 型（ 320kV ）为 201.52m 3 、 MG452 型（ 450kV ）为 316.11m 3 ，为了有效排除有害的气体即臭气和氮化物，建议探伤室的排速率选取 3m 3 min -1 ~6m 3 min -1 为宜。

MG325 MG452 （ 320kv ） （ 450kv ） 285 316

335 369.5

MG325 （ 320kv ）

572 316 26.5 4.1 MG452 （ 450kv ）

620 369.5 41.7 4.1