地面管道的γ射线探堵研究.PDF

第2]卷第8期
无损检洲
Vol 21
1999年8月
NDT
1999
试验研究
地面管道的y射线探堵研究
邓明晰萧家宁
〔中国人民解放军后効工程学院,重庆40016)
摘要以往的地面管道探壻法均依赖于管道内堵物发出的信号,事实上,堵物不发信号
是不可選免的,研究不依赖塞物发信号的地面管道摞堵技术具有重要的实际意义。用Y射线法对
地面管道进行探堵研究,鲒呆表明,通过洲量γ射线的光子数,可方便地对地面管道实现探堵。
主题词管道射线检验故障检测
RESEARCH ON Y-RADIOGRAPHIC JAM DETECTION OF
GROUND PIPELINES
Deng Mingxi Pu Jianing
(PLA' s Logistical Engineering University, Chongqing
Abstract Previous methods for jamn detection depend on the signals of the jam blocks in a pipeline. In fact, it
Is inevitable that jam blocks do not give any signal. Thus, it is of significanee to study the method independent of
signals. Y radiographic technology has been used to detect the jams of grou
pipelines. Results show
tection can be carried out conveniently by measuring the photon number of Y-ray.
Keywords Pipeline Radiographic inspection Fault detection
在用清管器清扫地面管道时,因管道被压扁或采用7射线方法获得成功的可能性较大。由文献
其它原因,清管器对管道可能造成堵塞;在地面管道[3]得知,Y射线在穿透某种物质时,一部分?射线
输运流体物质时,不慎引入的木棍和棉纱等物也会被该物质所吸收,吸收的Y射线光子数目与物质密
引起管道的堵塞。一旦管道发生堵塞,快速且准确地度密切相关,且不同密度的物质对?射线的吸收几
判断出堵塞位覺就非常重要。对清管器造成的堵塞
乎都随物质密度的增加而增加。对于地面管道,管内
现有的地圃管道探堵方法都依赖于清管器发出信的输运物可以是液体或气体,造成管道堵塞的堵塞
号,即需在清管器内放置信号源;对一些无信号可发物可能是清管器、砂石、木棍或棉纱等。对于各种具
的物体如木棍、矽石和棉纱等造成的堵塞,已有的地体情形,管道内填充物的密度是不相同的,因而对
面管道探堵技术无能为力日。文献[2]介绍了一种海射线的吸收也就不同,只要测出一定时间间隔内Y
底管道的应变探堵技术,尽管它不依赖于管内堵塞射线的光子数目,即可推测出管道内填充物的种类
物发信号,但相应的探堵系统很复杂,将该技术用于
地面管道探堵,从经济和使用两方面考虑,都不恰
2实验
当·鉴于此,有必要研究一种使用方便且不依赖堵塞
为验证上述分析,我们采用Y射线光子计数测
物发信号的地面管道探堵方法
量系统(图1)进行实验。在图1所示的管道内虚线
原理
区域置以不同填充物,测量系统中光电倍增管和闪
烁体构成闪烁探测器,光电倍增管和闪烁体之间用
通常地面管道可能堵塞的部位较为明显,且能光耦合剂(硅油)进行耦合。采用闪烁探测器的主要
够看见,故可在管道外进行探堵,经查阅有关文献发原因是该类探测器具有分辦时间短和对γ射线探测
现,在地面管道外进行不依赖堵塞物发信号的探堵,效率高的特点,它是目前应用最为广泛的核辐射探
测器。实验所用的放射源置于铅盒内,铅盒起防护作
米总后勤部物资油料部资助项E
用,以免人体受到辐射仿害。铅盒上开一小孔,放射
C 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Id. M rights reserved
邓明晰等:地面管道的丫射线探堵研究
附表管道内置不同填充物时测得的γ射线光子计数使
高压电源
实验项目平均计数值/个「实验项目平均计数值/个
空管
461475
半管油
240~248
闪烁体
光电倍增管
定标
清管器
木棍
36~38
管道
光子计数
清管球
202~21铁棍
显示
满管水
105~109砖头
60~65
铅盒放射源
半管水
173~176矽石
图1γ射线探堵实验系统
满管油2
53~159
源经小孔辐射出的γ射线区域如图1中扇形区域所
注:1)清管器尾部。2)柴油。3)直径为3.5cm。4〉尺寸
示。通常,放射源在辐射γ射线的同时,还伴随有a为4.5amx8.5smx5cm
射线(氮原子核)和β射线辐射(电子),只是后两种
500
射线穿透能力差,故不予考虑。
放射源辐射出的γ射线,在第一次穿透管道
XX>XK
管壁时,被管壁吸收一部分,吸收剩下的部分将穿透
管壁进入图中的虚线区域,该区域的填充物也将吸
←域士
收一部分射线,剩下的γ射线再次穿过管壁,进入
200
到闪烁探测器内。在γ射线穿透管道的过程中,丫射
线穿透管壁两次,无论管道内放置何物,这两次穿透
对γ射线的吸收都是存在的;管道内填充物种类不
空清满半满半木铁砂
同,对γ射线的吸收就不同。若以R表示闪烁探测
管管管管管管棍棍头石
器球水水油油
器接收到的Y射线光子数目,则有
图2实验数掛对应的条形图
RR=TRー(2RA+RB)
(黑条、白条分别是数据的上、下限)
式中TR一一放射源辐射出的射线光子数目
RA一γ射线穿透管壁时被吸收的光子数
堵塞物发出信号;对地面管道使用清管器的情形,也
RB一管道内填充物吸收的7射线光子数
不必对清管器作任何政动,因而具有更强的通用性。
无论管内放置何物,RA都存在且保持相对不3结论
变,RB随管内填充物种类的改变而改变,这样RR
就与填充物的种类密切相关了。一般说来,RB随管
本文研究了一种适合于地面管道的且不依赖管
道内填充物的密度增加而增加,管道内填充物密度内堵塞物发出信号的探堵方法。用γ射线在地面管
越大(如清管器、砂石、充满管道的液体),RR之值道外进行探堵,无论管内输运物是气体或液体都适
越小;反之,管道内若是密度较小的物质(如空气、液用,管道内的各种堵塞物均能用γ射线光子计数值
气混合物等),则RR之值就较大。因此,只要测出子以区分。在使用方面,闪烁探测器与管壁间的接触
RR,就可对管内填充物的种类进行相应的推测了
无特殊要求,便于实际使用。
实验用管道取自军用100mmn野战输油管线管
掺考文献
道,其直径100mm,管壁厚2.5mm,管材是10号带
钢,放射源是21Am。在管道内(虚线区域)加入水、柴
严大凡主编.輪油