هيئة الطاقة الذرية دائرة االختبارات الالإتالفية

٦٠٩١دمشق ص ب

االختبارات الالإتالفية ودورها في تطوير الصناعة السورية

ورشة عمل آلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية

٢٠٠٩/ ٥/ ٥ -٣

التصوير الشعاعي الرقمي وتطبيقاته في الصناعة شغيل جهاز تصوير شعاعي رقمي منخفض الكلفة في هيئة الطاقة الذريةتجميع وت: دراسة حالة

وفيق حرارة. م. د

٢٠٠٩

التصوير الشعاعي الرقمي وتطبيقاته في الصناعة تجميع وتشغيل جهاز تصوير شعاعي رقمي منخفض الكلفة في هيئة الطاقة الذرية: دراسة حالة

وفيق حرارة. م. د :الخالصةة االختب ائص ) NDT(ارات الالإتالفي واص وخص ة خ تم بدراس واد يه م الم ن عل رع م ي ف ه

ى أداء آت عل واد والمنش درة الم ا وبق ات فيه ن االنقطاع ري ع ا والتح انس بنيته ات وتج المكونة اء العمل والخدم ا أثن ة منه ق دتعو. الخدمات المطلوب ات طرائ ة أداة وتقان ارات الالإتالفي االختب

ومما الشك فيه إن من بين أهم طرائق هذه ،الصناعي اإلنتاج واآلمان والتطورأساسية من أدوات د ا بع ا يوم زداد تطبيقه ا التي ي االختبارات طريقة التصوير الشعاعي باألشعة السينية وأشعة غام

اد اد يوم بسبب ازدي ادن وازدي المي للمع ات وهياآل ذات جودة االستهالك الع ى مكون الطلب علاليتي ا في ووثوقية ع ع ن يعول عليه ة ومنشآت أجزاء الطائرات ومحطات ا تجمي ة الكهربائي لطاق

ة و ة والكيميائي ةالصناعات البترولي ة البتروآيميائي ور واألوعي فن والجس ل الس ييد هياآ ي تش وف .المضغوطة

ا عيتطلب تنفيذ التصوير الشعاعي استخدام أفالم تصوير ومواد تحميض الية التكلفة قد تزيد قيمتهى (من تكلفة المكونات المصنعة % ٥ عن يتطلب الحصول و )مصبوبات ألمنيوم من الدرجة األول

رورة ويًال لض ار ط ارات االنتظ ائج االختب ى نت الم عل يض األف وير تحم ي التص اح عمليت ونجيض ر والتحم ناعي الكبي اج الص ات اإلنت ع متطلب د ال يتناسب م ا ق آت مم يانة المنش ال ص وأعم

ه ناتجة عن تصريف وثات عالوة إلى وجود مل ر مسموح ب ذا عي مواد التحميض في المجارير وهى نفقات إضافية دفع يستوجبفي العديد من الدول مما ا إل ق نقله ات عن طري للتخلص من الملوث

.ةصصتخمعامل المعالجة الموتقنيات التصوير التصوير الشعاعي الرقمي تجهيزات ومن هنا برزت الحاجة الملحة إلى تطوير

.القائم على استخدام األفالمحل مكان التصوير الشعاعي تل هاالخاصة بالشعاعي زات التصوير الشعاعي الرقمي المستخدمة في الصناعة لكواشف وتتضمن المقالة عرض تجهي

الم الشعاعي الصناعي سبل االنتقال من التصوير و نوع منها وتطبيقاتهاومزايا آل باستخدام األفنخفض الشعاعي لجهاز التصوير توصيفالرقمي مع عي الصناعي الشعاإلى التصوير الرقمي م

. الكلفة الذي تم تجميعه وتشغيله في هيئة الطاقة الذرية

:مقدمةق ت ار طب ي اختب ة ف ارات الالإتالفي ق االختب واد واطرائ ن الم ا م وب فيه ود العي ن وج لكشف ع

وبيان مطابقتها للمواصفات ي الخواص الكيميائية انقطاعات في البنية الفيزيائية أو عدم استمرار فة ايير الدولي د .والمع ارات وتع ق االختب ين طرائ ن ب ناعي م عاعي الص وير الش ة التص طريقدأها ستند يالتي الالإتالفية الهامة ة من أشعة مب ى إسقاط حزم ينية عل ا س ة أو أشعة غام ذات طاق

م ا بين المنبع المشع و ممناسبة على العينة المراد اختبارها والمتوضعة ا تصوير الفل ين آم هو مبي م ف ة ،)١(الشكل رق ات للعين راق الفوتون دل اخت ر مع ث يتغي اًًحي ة تبع ة أو آثاف رات ثخان لتغي

ا في أجزاؤها المختلفة العينة أين ووجود االنقطاعات فيه ى ت ة إل ذة من العين وتسبب األشعة النافات ي حبيب ة ف ة الحساس م الطبق كيالفل ة ل وتش ا الداخلي ة عن بنيته ه صورة آامن ار تمويعلي أظه

.بالشكل المناسب الصورة الكامنة بتحميض الفلم

مبدأ اختبار المكونات بالتصوير الشعاعي: ١الشكل

:تزداد تطبيقات طريقة التصوير الشعاعي الصناعي عام بعد عام وذلك لألسباب التاليةبلغ مجموع االستهالك حيث بشكل خاص للفوالذبشكل عام واالستهالك العالمي للمعادن زيادة -أ

دارها بمعدلو ميغا طن ٩٦٣٣ما مقداره ٢٠٠٧في عام العالمي للفوالذ (%1.4)نمو سنوية مق . ٢٠٠٧ في عاماستهالك الدول من الفوالذ نسب) ٢(يبين الشكل رقم .

٢٠٠٧الفوالذ في عام استهالك الدول من نسب:٢الشكل

بيًا بحدود المي ضعيف نس ا طن ٢٢ إن استهالك معدن األلمنيوم على المستوى الع ال وسنة /ميغة ي حال ذآور إال ف د الم تقبل عن الح ي المس وم ف دن األلمني تهالك مع ي اس ادة ف ع زي اد يتوق ازدي

تم ل األخرى حيث ي ائل النق ممارسة ضغوط استخدام معدن األلمنيوم في صناعة السيارات ووسرة ك آبي ة وذل ى البيئ اظ عل والذ للحف دًال عن الف وم ب دن األلمني ادة استخدام مع ى المنتجين لزي عل

الي خفض استهالآ ة لل هابإنقاص أوزان السيارات وبالت ات الغازي ود واالنبعاث ا وق د .منه زداد إ لقن دة م يارة الواح ي الس وم ف دن األلمني تهالك مع ى 100Kgاس ي 150Kgإل امينالف ٢٠٠٦ ع

بب ٢٠٠٧و رآات بس ي ش وم ف ل األلمني يارات ذات هيك ناعة الس ,Ferrari, Toyotaص.Honda, Jaguar, Audi, General Motors, .Mercedes-Benz ذه ق ه ث تطب حي

.القطع والمكوناتجودة وضبط ضمان الرقمي في الشرآات التصوير الشعاعي ة معدنيةالمكونات اختبار الزيادة الطلب على -ب -الطرق -الصب (بعد مراحل تصنيعها المختلف

. متطلبات المواصفات الدولية ذات الصلةوبيان تحقيقها ل) السحب المعالجة الحراريةة -ج ذه بطريق ة المنف الت اللحامي المة الوص ار س ات LHWاختب فن والغواص ى الس عل

ور ر ،إذوالجس ة يعتب ودة الوصالت اللحامي عاعي ضبط ج ًابالتصوير الش للمواصفات ذات وفق .وهي وثيقة من الوثائق المطلوبة من قبل شرآات التأمينإلزاميا الصلة

د واختبارها أثناء الخدمة وأثناء الصيانة الطائرات تشييد في -د ييد محطات تولي وفي مشاريع تشيا ي الص ة وف ة والبتروآيميائي ة والكيميائي ناعات البترولي آت الص ي منش ة وف ة الكهربائي نة الطاق

.الدورية لهذه المنشآت

ة اختبار جودة الوصالت اللحامية المنفذة ازدياد طلب -ه ات المعدني ى المكون – LW :بطرائق علEBW – FSW – SAW - MAG – MIG – TIG – SMAW – RW LHW – LRW –OW

وير اح بالتص ة الري ل بطاق اء يعم د آهرب ى مول ذة عل ة المنف الت اللحامي ودة الوص ار ج آاختبر ال ام المختب دن اللح غ وزن مع ث يبل عاعي حي ة ١٠٠٠ش ذ بطريق غ وينف ين SAWآ و مب ا ه آم

. )٣(بالشكل رقم

الوصالت اللحامية المنفذه على مولد آهرباء يعمل بطاقة الرياح :٣الشكل

ات د تقني ي أح عاعي الرقم د التصوير الش ي يع ة الت عاعي الحديث الم التصوير الش ب ألف ال تتطل

عاعي و وير ش ق تص دي تطب عاعي التقلي وير الش ًا آالتص ة تمام ى نتيج ول عل ا الحص تم فيه وي .التصوير في الزمن الحقيقي

دين الحصول على صور شعاعية يمكن بواسطة التصوير الشعاعي الرقمي أو صور شعاعية ببعد خواص ا دراسة الستخدامها في Computed tomography (CT)طبقية واد وتحدي شكل لم

ق االنقطاعات وقياسها اد عن طري ة األبع ة ، أو صور شعاعية ثالثي ع شرائح الصور الطبقي تجمي .رؤية شكل العيب في المكون المعدني وموضعهألغراض عديدة آالرغبة في تحديد ووذلك

دأ ال وم مب ي يق عاعي الرقم عة تصوير الش ي ألش وهين الخط ل الت رات معام جيل تغي ى تس Xعل gray levels.تدرج آثافات رمادية اللون على شكل وإظهارها عبر المادة المختبرة γ أشعةو

ي ال عاعي الطبق زة التصوير الش ن أجه ل األول م تخدم الجي ياس ث رقم ة حي االت الطبي ي المج ف .)رأس اإلنسان(يتكون بشكل أساسي من منبع أشعة وآاشف يدور حول العضو المختبر

ا ل اليسآم ي ال تخدم الجي عاعي الطبق زة التصوير الش ن أجه اني م يث ي رقم الين الطب ي المج فعة و والصناعي و ع أش ن منب كل رئيسي م ون بش ع أو آاشف خطي يتك ل المنب دور وينتق ث ي حي

ول ى ط نقالن عل ذين يت ع والكاشف الل ام المنب ة أم دور العين رة أو ت ة المختب ول العين الكاشف ح .DDAوية مكونة من مجموعة من الكواشف الخطية آواشف مستأيضا يستخدم آما .العينة

م ين الشكل رق ي ال) ٤(يب ام للتصوير الشعاعي الطبق ينظ ة رقم ةذو الحزم أو الضيقة المروحيدين (Fan beam or 2D-CT imaging system)نظام التصوير الطبقي الرقمي ذو البع

من المادة المختبرة في آل تعريض طبقة لكل شريحة أو ةالداخليبنية البإظهار ويسمح هذا النظام وم الكاشف الخطي ب ث يق ل حي تم تحوي ل وي ة خالل دوران آام ر الطبق عة عب وهين األش اس ت قي

.حاسبالقياسات إلى قيم رقمية وإظهار صورة لبنيتها ببعدين على شاشة الة تحر ة يتطلب اختبار آامل العين ة ك العين ة انسحابية ودوراني ع األشعة وا حرآ ر منب لكاشف عب

.الكاشف الخطي والمنبع على طول العينة المتواجدة على طاولة دوارة يتحركالثابتين أو

نظام التصوير الشعاعي الطبقي الرقمي ذو البعدين: ٤الشكل

م كل رق ين الش ي ال) ٥(يب عاعي الطبق ام التصوير الش ينظ ة أو رقم ة المخروطي ام ذو الحزم نظ

Cone beam or 3D-CT imagining systemاد الثالثة التصوير الطبقي الرقمي باألبعة حيث (DDA)يستخدم في هذا النظام آاشف مستوي مكون من مجموعة من الكواشف الخطي

ة أ ى مجموعة من شعة إذ تدور العينة ضمن حزم تم الحصول عل ة وي ة لقطات لامخروطي الكافيالتحكم وم الحاسب ب ث يق ة حي ة للعين ة الداخلي ار البني ةإلظه ة العين ات وجم بحرآ ن ع المعطي م

النتائج هار البنية الداخلية للعينة وعرضوتطبيق خوارزمية إعادة إظالكاشف

نظام التصوير الشعاعي الطبقي الرقمي ذو الحزمة المخروطية: ٥الشكل

computed and digital radiography آواشف التصوير الشعاعي الرقمي والمحوسب

detectors تخدمي عاعي ال س وير الش ب التص وير محوس فائح تص ة ص ذات IP (Imagining plats) مرن

وليمر ن الب دة م ا قاع م طالئه ةب ت ف طبق ن خليطة فوس ة م ين وريةحساس ن الجالت ة م ة حماي وطبقى صورة قراءتهايتم تعريضها لألشعة آاألفالم ويتم الشفاف زري للحصول عل بواسطة ماسح لي

ة ة آيميائي ة دون معالج عاعية رقمي د . ش تم بع ا وي ة بقاي ا إزال ة الصورة قراءته بتعريضها الكامن .مرة ٢٠٠٠استخدامها ألآثر من من مصباح متوهج لمعاودةضوء ساطع ل

ي ال حيح IPتعط ا الص د أختياره ن عن ى م ية أعل ا ب حساس ن بلوغه ي يمك ية الت أفالم الحساسات والملحومات د تصوير العين التصوير الشعاعي وتحتاج إلى زمن تعريض أقصر وخاصة عن

.من زمن تعريض األفالم% ١٠الثخينة ،داخلي وير ال ل التص ن اج بة م ي مناس ي فه وير الرقم ة للتص وير أداة فعال فائح التص د ص تع

.عة المطبقة عليهاآافة األحوال الجوية ودون وجود حدود لطاقات األشوالخارجي وتحت

ا ًا لم ة تصنف وفق ا آواشف رقمي آذلك ال يتطلب التصوير الشعاعي الرقمي استخدام األفالم وإنم :يلي ( آاميرات الربط الشحني ذو التحويل غير المباشر-أ

Indirect conversion charged coupled device (CCDs) Camera ر المبا -ب ل غي توية ذو التحوي ف المس ر الكواش Indirect conversion flat panelش

detector :Direct Conversion Flat Panel Detectorالكواشف المستوية ذو التحويل المباشر -ج

در digital detector array (DDA)ويسمى هذا الكاشف أيضًا ز بمق ى من ةويتمي فصل أعل .غير المباشر المفلورة والكواشف ذات التحويل صفائحاألنظمة التي تستخدم ال

:تطبيقات التصوير الشعاعي الرقمي والتصوير الشعاعي المحوسب في الصناعة

كل ي والمحوسب بش عاعي الرقم ات التصوير الش ق تقني ع تطبي ة واس واد المرآب ار الم ي اختب فات وا ى خطوط اإلنتوالمصبوبات والملحوم ل والقطع عل ييد وصيانة المنشات اجلهياآ ي تش وف

.ليةواألعمال الحقدود لإن يس مح ائرات ل اح الط ثًال إن جن ة فم واد المرآب ار الم ي اختب ة ف ار أولوي رعة االختب س

ا مساحة بمساحة أفالم التصوير الشعاعي ا ٢سم )٣٥ × ٤٣(التي أآبره ر من تطلب توإنم الكثير اتاالختبار م تصميم . مساحات أآب ور صفائح ت ارات ١٣٠بطول ةمتفل ة حاجة اختب سم لتغطية الطائرات والصناعات الفضائية واختبارات أقراص العسل والمواد الالصقة مابين أقراص أجنح

عسل قرص وجود ماء في خاليا تظهر صورة شعاعية ) ٦(يبين الشكل العسل وصفائح األلمنيوم .في جناح طائرة

أقراص العسل خالياتبين وجود ماء داخل بسمحوصورة ناتجة عن تصوير شعاعي : ٦الشكل

:في المصبوباتثمن فالمصن إن اختبار المصبوبات اهظ ال دي ب د عن ة بالحرجة بالتصوير الشعاعي التقلي د يزي ق

ة المصبوبة 5% ن آلف ا . م وب فيه ي للكشف عن العي عاعي الرقم ق التصوير الش ن تطبي إذ يمكة وخ الم بالكواشف الرقمي دال األف ك بإب اج وذل فض زمن خالل مرحلة اإلنتاج وإنقاص آلفة اإلنت

.االختبار بشكل آبيرى مسامات ) ٧(يبين الشكل رقم ا عل صورة شعاعية رقمية لمصبوبة من األلمنيوم تظهر احتواؤه

و شريحة) ٨(وفقاعات غازية ويبين الشكل رقم ين صورة شعاعية رقمية لمصبوبة من األلمني م تب .احتواءها على عيوب داخلية

من األلمنيوم تظهر احتواؤها على مسامات وفقاعات غازية صورة شعاعية رقمية لمصبوبة: ٧الشكل

التقطت بالتصوير الشعاعي الرقمي بحزمة مخروطية وعند جهد لمنيومألأمن شريحة في مصبوبة :٨الشكل

450kv. :في الملحومات

ات التصوير ق تقني ودة ا تطب ي ضبط ج ع ف كل واس ي والمحوسب بش عاعي الرقم لوصالت الش اللحامية المنفذة على أنابيب النفط والغاز وفي منشأت الصناعات البترولية والبتروآيميائية

ادي مقارنة بين ) ٩(يبين الشكل رقم ة بالتصوير الع صورتين شعاعيتين لجزء من وصلة لحامي .والتصوير الرقمي

.لتصوير العادي والتصوير الرقميمقارنة بين صورتين شعاعيتين لجزء من وصلة لحامية با: ٩الشكل

في صناعة األخشاب في آندا أحد أآبر أجهزة التصوير الشعاعي الصناعي الرقمي Vancouverيستثمر في

يستثمر بشكل مكثف في أبحاث تطوير واستثمار أخشاب الغابات الكندية وفي صناعة ألواح و والر حيث زادت أرباح الشرآاتمليار د ٣٠الخشب التي تصدر منها إلى الخارج ما مقداره

ر جذوع األشجار وتحديد العقد والكسور يتصوب وذلك% )١٠ -٥(بمقدار المنتجة لألخشاب

شريحة في جزع شجرة ) ١٠(يبين الشكل رقم . والعيوب فيها قبل تحديد الكيفية المثلى للقصلعقدة عند الساعة حيث يظهر ثخانة الحلقات والمناطق ذات الكثافة العالية وآذلك النخور وا

. العاشرة التي تقلل من قيمة األلواح وثمنها

. شريحة في جزع شجرة تظهر النخور والعقدة عند الساعة العاشرة التي تقلل من قيمة األلواح وثمنها: ١٠الشكل

:في التطبيقات العسكريةيعمل وفق الصين المستخدم في أحد أجهزة التصوير الشعاعي الرقمي ) ١١(يبين الشكل رقم

التصوير الشعاعي الرقمي والطبقي للجيل الثاني والثالث والربع وفق للرغبة ويستخدم في .ضمان جودة الذخيرة الحربيةللمكونات الكبيرة وفي

متر ويمكن أن يعطي ٨وتختبر عينات ذات طول حتى ٦٠يستخدم منبع مشع من الكوبالت .ثية األبعادشريحة ببعدين وتشكيل مجسمات ثال ٢٠٠٠

االختبارات الالإتالفيةأحد أجهزة التصوير الشعاعي الرقمي الذي يستخدم في ١١:الشكل

:دراسة حالة

Fluoroscopyبالتفلور نظام تصوير شعاعي رقمي وتشغيل تم في هيئة الطاقة الذرية تجميع CCDsر ضوئي تصوي امن جهاز توليد أشعة سينية وآامير يتكون النظام. منخفض التكلفة

مخطط نظام التصوير الشعاعي ) ١٢(يبين الشكل رقم . وعدسة وصفيحة وامضة ومرآة عاآسة .صورة ضوئية عن نظام التصوير المذآور) ١٣(الرقمي بالتفلور ويبين الشكل رقم

مخطط التصوير الشعاعي الرقمي بالتفلور: ١٢الشكل

خدمصورة ضوئية عن نظام التصوير المست: ١٣الشكل

ى صفائح استخدم الكاشف المذآور في التصوير الشعاعي الرقمي لوصالت لحامية منفذة عل

ة حاميالل ةرقمية للوصلالشعاعية ال ةورصال) ١٤(الشكل رقم ، يبين مم ١٢فوالذية ذات ثخانة .١المنفذة على الصفيحة رقم

١فيحة رقم صورة شعاعية رقمية للوصلة اللحامية المنفذة على الص: ١٤الشكل

:الرقميالشعاعي التقليدي إلى التصوير الشعاعي االنتقال من التصوير

ع مواضع تطبيق التصوير الشعاعي بوالمحوس التصوير الشعاعي الرقمي يمكن تنفيذ في جميال من استخدام التقليدي ى ماألفال إال أن االنتق ًا ه إل يس دوم ة ل الحل واستخدام الكواشف الرقمي

ذة أنالحاالت وإنما يجب األمثل لكل ارات المنف ة االختب يتم بعد دراسة مستفيضة للحاجات وطبيعالي ويكون .حالة وخاصة من وجهة نظر التكلفة في آل ار مث التصوير الشعاعي الرقمي هو اختب

:في الحاالت التالية .نتيجة انهيار المكونات والقطع آثار آارثيةلإن آانت -أ .من العينات المتماثلةعدد آبير ب اختباروجو - بارات -ج ق االختب ات والقطع بطرائ ة عن المكون ات الالزم ى المعلوم صعوبة الحصول عل

.األخرى

.إدارة وإرسال الصور الشعاعية والمعلومات عنها عبر أجهزة الحواسبضرورة -د

:نتيجةالد في مدام األفال باستخللمكونات والهياآل تنفيذ التصوير الشعاعي الصناعي التقليدي لم يزل العدي

د من من الصناعات و دى العدي ة إال أن الشرآات ل ة الكواشف الرقمي د أصبحت منافسة الحديث قالم قوية لألفالم حيث أنها تعطي صورة شعاعية ذات جودة وحساسية مكافئة لجودة وحساسية األف

.وبالزمن الحقيقي ودون طرح ملوثات بيئية للعديد من التطبيقاتفي التصوير الشعاعي الصناعي لجميع من يعمل قال إلى التصوير الشعاعي الرقمي ليس االنت إن

ة ذه الطريق تثمار في ه د وخاصة عند عدم مبررات لالس رر ال وجود ولكن عن ال اتمب إن االنتق ف .من الملوثاتاألرباح وسرعة تنفيذ االختبار وحماية البيئة زيادة من حيث سيحقق فوائد آثيرة

من التصوير الشعاعي الصناعي التقليدي إلى التصوير الشعاعي الرقمي والمحوسب ل االنتقاإن .منه ألنه تطور اليمكن تجنبه لطريقة التصوير الشعاعيحتمي وال مفر في النهاية هو

:المراجع

[١] W. Harara, Digital radiography in industry, 17th World conference on Nondestructive testing, Shanghai,China,25-28 Oct. 2008.

[2] J. M. Wells, On the future of 3-D visualization in non-medical industrial X-ray computed tomography, 16WCNDT, September 2004 Montreal, Canada. .

[3] P. F. Lister, Applications of X-ray computed tomography in the wood products in industry, 16WCNDT, September 2004 Montreal, Canada.

[4] J-M Casagrande and al, comparison between a flat panel detector and multi-linear detector for x-ray NDT, ASNT conference, July 2003, Totowa, USA,.

[5] R. Hanke and al, Automated high speed volume computed tomography for inline quality control, 16WCNDT, September 2004 Montreal, Canada

[٦] Martin Simon, and al, Development of multi sensor and multi source computed tomography systems, International Symposium on Digital industrial Radiography and Computed Tomography, Jun 2007, Lyon, France.

[٧] Lars Hammar, Hakan Wirdelius, Radiography sensitivity improved by optimized high resolution x-ray detector design, International Symposium on Digital industrial Radiography and Computed Tomography, Jun 2007, Lyon, France.