Radiografía industrial

Las fuentes de radiación gamma , ^{[ 3 ]} más comúnmente iridio-192 y cobalto-60, se utilizan para inspeccionar una variedad de materiales. La gran mayoría de la radiografía se refiere a la prueba y clasificación de soldaduras en tuberías, recipientes a presión, contenedores de almacenamiento de alta capacidad, oleoductos y algunas soldaduras estructurales. Otros materiales probados incluyen hormigón (localización de barras de refuerzo o conductos), cupones de prueba de soldadores , piezas mecanizadas, chapa metálica o pared de tuberías (localización de anomalías debidas a corrosión o daños mecánicos). Los componentes no metálicos, como la cerámica utilizada en la industria aeroespacial, también se prueban regularmente. Teóricamente, los radiógrafos industriales podrían radiografiar cualquier material sólido y plano (paredes, techos, pisos, contenedores cuadrados o rectangulares) o cualquier objeto hueco cilíndrico o esférico.

El haz de radiación debe dirigirse al centro de la sección examinada y ser perpendicular a la superficie del material en ese punto, salvo en técnicas especiales donde los defectos conocidos se detectan mejor con una alineación diferente del haz. La longitud de la soldadura examinada en cada exposición debe ser tal que el espesor del material en los extremos de diagnóstico, medido en la dirección del haz incidente, no supere el espesor real en ese punto en más del 6 %. La muestra a inspeccionar se coloca entre la fuente de radiación y el dispositivo de detección, generalmente la película en un soporte o casete opaco, y se deja que la radiación penetre en la pieza durante el tiempo necesario para su correcta detección.

El resultado es una proyección bidimensional de la pieza sobre la película, que produce una imagen latente de densidad variable según la cantidad de radiación que llega a cada área. Se conoce como radiografía, a diferencia de una fotografía. Dado que la película tiene una respuesta acumulativa (la exposición aumenta a medida que absorbe más radiación), se puede detectar radiación relativamente débil prolongando la exposición hasta que la película registre una imagen visible tras el revelado. La radiografía se examina como un negativo , sin imprimirla como un positivo, como en la fotografía. Esto se debe a que, al imprimir, siempre se pierde parte del detalle y no se obtiene ningún resultado útil.

Antes de realizar un examen radiográfico, siempre es recomendable examinar el componente visualmente para descartar posibles defectos externos. Si la superficie de una soldadura es demasiado irregular, puede ser conveniente lijarla para obtener un acabado liso, pero esto probablemente se limite a los casos en que las irregularidades superficiales (visibles en la radiografía) dificulten la detección de defectos internos.

Tras este examen visual, el operario tendrá una idea clara de las posibilidades de acceso a ambas caras de la soldadura, lo cual es importante tanto para la configuración del equipo como para la elección de la técnica más adecuada.

Los defectos como las delaminaciones y las grietas planas son difíciles de detectar mediante radiografía, especialmente para el ojo inexperto.

Sin pasar por alto las desventajas de la inspección radiográfica, esta presenta muchas ventajas significativas sobre la ecografía, especialmente porque, al generar una imagen que constituye un registro semipermanente durante la vida útil de la película, se puede identificar el defecto con mayor precisión y por más intérpretes. Esto es fundamental, ya que la mayoría de las normas de construcción permiten cierto grado de tolerancia a los defectos, dependiendo de su tipo y tamaño.

Para el técnico radiólogo capacitado, las variaciones sutiles en la densidad visible de la película le permiten no solo localizar con precisión un defecto, sino también identificar su tipo, tamaño y ubicación; una interpretación que puede ser revisada físicamente y confirmada por otros, lo que posiblemente elimine la necesidad de reparaciones costosas e innecesarias.

Para fines de inspección, incluida la inspección de soldaduras , existen diversas configuraciones de exposición.

En primer lugar, está la radiografía panorámica, una de las cuatro configuraciones de exposición de pared simple/vista de pared simple (SWE/SWV). Esta exposición se crea cuando el radiólogo coloca la fuente de radiación en el centro de una esfera, cono o cilindro (incluidos tanques, recipientes y tuberías). Según los requisitos del cliente, el radiólogo coloca los casetes de película en la parte exterior de la superficie a examinar. Esta configuración de exposición es casi ideal: cuando se coloca y expone correctamente, todas las partes de la película expuesta tendrán aproximadamente la misma densidad. También tiene la ventaja de requerir menos tiempo que otras configuraciones, ya que la fuente solo debe penetrar el espesor total de la pared (WT) una vez y solo debe recorrer el radio del elemento de inspección, no su diámetro completo. La principal desventaja de la radiografía panorámica es que puede resultar poco práctico alcanzar el centro del elemento (tubería cerrada) o la fuente puede ser demasiado débil para funcionar en esta configuración (recipientes o tanques grandes).

La segunda configuración SWE/SWV consiste en colocar la fuente en el interior de un objeto de inspección cerrado, sin que la fuente esté centrada. La fuente no entra en contacto directo con el objeto, sino que se coloca a cierta distancia, según los requisitos del cliente. La tercera es una colocación exterior con características similares. La cuarta está reservada para objetos planos, como placas metálicas, y también se radiografía sin que la fuente entre en contacto directo con el objeto. En todos los casos, la película radiográfica se sitúa en el lado opuesto del objeto de inspección con respecto a la fuente. En los cuatro casos, solo se expone una pared y solo se visualiza una pared en la radiografía.

De las demás configuraciones de exposición, solo la toma de contacto tiene la fuente ubicada en el elemento de inspección. Este tipo de radiografía expone ambas paredes, pero solo resuelve la imagen en la pared más cercana a la película. Esta configuración de exposición requiere más tiempo que una panorámica, ya que la fuente debe primero penetrar la WT dos veces y recorrer todo el diámetro exterior de la tubería o recipiente para llegar a la película en el lado opuesto. Esta es una configuración de exposición de doble pared/vista de pared simple (DWE/SWV). Otra es la superposición (en la que la fuente se coloca en un lado del elemento, sin contacto directo con él, con la película en el lado opuesto). Esta configuración generalmente se reserva para tuberías o piezas de diámetro muy pequeño. La última configuración de exposición DWE/SWV es la elíptica, en la que la fuente está desplazada del plano del elemento de inspección (generalmente una soldadura en una tubería) y la imagen elíptica de la soldadura más alejada de la fuente se proyecta sobre la película.

Tanto el equipaje facturado como el equipaje de mano suelen ser inspeccionados por máquinas de rayos X mediante radiografía. Consulte con el departamento de seguridad del aeropuerto para obtener más información.

Actualmente, en Estados Unidos y otros países se utilizan la radiografía gamma y la radiografía de rayos X de alta energía para escanear contenedores de carga intermodal . Asimismo, se están realizando investigaciones para adaptar otros tipos de radiografía, como la radiografía de rayos X de doble energía o la radiografía de muones, para el escaneo de contenedores de carga intermodal .

La artista estadounidense Kathleen Gilje ha pintado copias de «Susana y los ancianos» de Artemisia Gentileschi y «Mujer con un loro» de Gustave Courbet . Anteriormente, pintó con blanco de plomo cuadros similares con diferencias: «Susana lucha contra la intrusión de los ancianos»; ^{[ 4 ]} hay un Courbet desnudo más allá de la mujer que pinta. ^{[ 5 ]} Luego pintó encima, reproduciendo el original. Las pinturas de Gilje se exhiben con radiografías que muestran las capas subyacentes, simulando el estudio de los pentimentos y ofreciendo un comentario sobre la obra de los antiguos maestros.

Los generadores de rayos X producen rayos X aplicando un alto voltaje entre el cátodo y el ánodo de un tubo de rayos X y calentando el filamento del tubo para iniciar la emisión de electrones. Los electrones se aceleran en el potencial eléctrico resultante y colisionan con el ánodo, que generalmente está hecho de tungsteno . ^{[ 6 ]}

Los rayos X emitidos por este generador se dirigen hacia el objeto a controlar. Lo atraviesan y se absorben según el coeficiente de atenuación del material del objeto . ^{[ 7 ]} El coeficiente de atenuación se obtiene a partir de todas las secciones transversales de las interacciones que ocurren en el material. Las tres interacciones inelásticas más importantes con rayos X a esos niveles de energía son el efecto fotoeléctrico , la dispersión Compton y la producción de pares . ^{[ 8 ]} Después de atravesar el objeto, los fotones son capturados por un detector , como una película de haluro de plata, una placa de fósforo o un detector de panel plano . ^{[ 9 ]} Cuando un objeto es demasiado grueso, demasiado denso o su número atómico efectivo es demasiado alto, se puede utilizar un linac . Estos funcionan de manera similar para producir rayos X, mediante colisiones de electrones en un ánodo metálico, con la diferencia de que utilizan un método mucho más complejo para acelerarlos. ^{[ 10 ]}

Los radionúclidos se utilizan con frecuencia en la radiografía industrial. Tienen la ventaja de no necesitar suministro eléctrico para funcionar, pero esto también significa que no se pueden apagar. Los dos radionúclidos más comunes utilizados en la radiografía industrial son el iridio-192 y el cobalto-60 . Sin embargo, también se utilizan otros en la industria en general. ^{[ 11 ]}

• Am-241 : Medidores de retrodispersión , detectores de humo , detectores de altura de llenado y de contenido de ceniza.
• Sr-90 : Medidor de espesor para materiales gruesos de hasta 3  mm.
• Kr-85 : Medidor de espesor para materiales delgados como papel, plásticos, etc.
• Cs-137 : Interruptores de nivel de densidad y altura de llenado.
• Ra-226 : Contenido de cenizas
• Cf-255 : Contenido de cenizas
• Ir-192 : Radiografía industrial
• Se-75 : Radiografía industrial
• Yb-169 : Radiografía industrial
• Co-60 : Interruptores de nivel de densidad y altura de llenado, radiografía industrial

Estos isótopos emiten radiación en un conjunto discreto de energías, dependiendo del mecanismo de desintegración que ocurre en el núcleo atómico . Cada energía tendrá diferentes intensidades dependiendo de la probabilidad de una interacción de desintegración particular. Las energías más prominentes en Cobalto-60 son 1,33 y 1,17 MeV, y 0,31, 0,47 y 0,60 MeV para Iridio-192. ^{[ 12 ]} Desde el punto de vista de la seguridad radiológica , esto hace que sean más difíciles de manejar y administrar. Siempre deben estar encerrados en un contenedor blindado y debido a que siguen siendo radiactivos después de su ciclo de vida normal, su posesión a menudo requiere una licencia y generalmente son monitoreados por un organismo gubernamental. Si este es el caso, su eliminación debe hacerse de acuerdo con las políticas nacionales. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} Los radionúclidos utilizados en radiografía industrial se eligen por su alta actividad específica . Esta alta actividad significa que solo se requiere una pequeña muestra para obtener un buen flujo de radiación. Sin embargo, una mayor actividad suele implicar una dosis mayor en caso de exposición accidental. ^{[ 16 ]}

Cámaras radiográficas

Se han desarrollado diversos diseños para las "cámaras" radiográficas. En lugar de que la "cámara" sea un dispositivo que recibe fotones para registrar una imagen, en la radiografía industrial la "cámara" es la fuente de fotones radiactivos. La mayoría de las industrias están pasando de la radiografía basada en película a la radiografía basada en sensores digitales, de forma similar a como lo hizo la fotografía tradicional. ^{[ 17 ]} Dado que la cantidad de radiación que emerge del lado opuesto del material puede detectarse y medirse, las variaciones en esta cantidad (o intensidad) de radiación se utilizan para determinar el espesor o la composición del material.

Diseño de persianas

Un diseño utiliza un obturador móvil para exponer la fuente. La fuente radiactiva se coloca dentro de una caja blindada; una bisagra permite abrir parcialmente el blindaje, exponiendo la fuente y permitiendo que los fotones salgan de la cámara de radiografía.

Otro diseño para el obturador consiste en colocar la fuente de luz en una rueda metálica que puede girar dentro de la cámara para alternar entre las posiciones de exposición y almacenamiento.

Los dispositivos con obturador requieren que todo el aparato, incluido el blindaje grueso, esté ubicado en el punto de exposición. Esto puede ser difícil o imposible, por lo que han sido reemplazados en gran medida por proyectores con cable.

Diseño de proyector

Los proyectores modernos utilizan un mecanismo de accionamiento por cable para mover la fuente a lo largo de un tubo guía hueco hasta el punto de exposición. La fuente se guarda en un bloque de protección con un orificio tubular en forma de S. En la posición segura, la fuente se encuentra en el centro del bloque. La fuente está conectada a un cable metálico flexible llamado pigtail. Para usar la fuente, se conecta un tubo guía a un lado del dispositivo, mientras que el cable de accionamiento se conecta al pigtail. Mediante un control manual, la fuente se empuja fuera de la protección y a lo largo del tubo guía hasta la punta del tubo para exponer la película, y luego se vuelve a colocar en su posición de protección completa.

En algunos casos excepcionales, la radiografía se realiza con neutrones . Este tipo de radiografía se denomina radiografía neutrónica (NR, Nray, N-ray) o imagen neutrónica . La radiografía neutrónica proporciona imágenes diferentes a las de los rayos X, ya que los neutrones pueden atravesar fácilmente el plomo y el acero, pero son detenidos por los plásticos, el agua y los aceites. Las fuentes de neutrones incluyen fuentes radiactivas ( ^241Am /Be y Cf), reacciones DT impulsadas eléctricamente en tubos de vacío y reactores nucleares críticos convencionales. Podría ser posible utilizar un amplificador de neutrones para aumentar el flujo de neutrones. ^{[ 18 ]}

El blindaje puede utilizarse para proteger al usuario de las propiedades nocivas de la radiación ionizante. El tipo de material utilizado para el blindaje depende del tipo de radiación empleada. Las autoridades nacionales de seguridad radiológica suelen regular el diseño, la puesta en marcha, el mantenimiento y la inspección de las instalaciones de radiografía industrial. ^{[ 22 ]}

En muchos lugares, las autoridades competentes exigen a los técnicos radiólogos industriales el uso de equipos de seguridad específicos y el trabajo en parejas. Dependiendo de la ubicación, es posible que deban obtener permisos, licencias o realizar formación especializada. Antes de realizar cualquier prueba, se debe asegurar que no haya personas en las inmediaciones y tomar medidas para evitar que los trabajadores accedan accidentalmente a zonas que puedan exponerlos a niveles peligrosos de radiación.

El equipo de seguridad suele incluir cuatro elementos básicos: un medidor de radiación (como un contador Geiger/Mueller), un dosímetro con alarma o medidor de tasa de radiación, un dosímetro de gas y un dosímetro termoluminiscente (TLD). La forma más sencilla de recordar la función de cada uno de estos elementos es compararlos con los indicadores de un automóvil.

El medidor de radiación puede compararse con un velocímetro, ya que mide la velocidad a la que se capta la radiación. Cuando está correctamente calibrado, utilizado y mantenido, permite al técnico radiólogo observar la exposición actual a la radiación en el medidor. Generalmente, se puede ajustar a diferentes intensidades y se utiliza para evitar la sobreexposición del técnico radiólogo a la fuente radiactiva, así como para verificar el perímetro que debe mantener alrededor de la fuente expuesta durante las operaciones radiográficas.

El dosímetro de alarma se asemeja a un tacómetro, ya que emite una alarma cuando el técnico radiólogo alcanza el límite máximo de radiación o se expone a niveles excesivos. Una vez calibrado, activado y llevado puesto, el técnico emite una alarma cuando registra un nivel de radiación superior a un umbral preestablecido. Este dispositivo está diseñado para evitar que el técnico radiólogo se acerque accidentalmente a una fuente de radiación expuesta.

El dosímetro de gas es similar a un contador de dosis, ya que mide la radiación total recibida, pero puede reiniciarse. Está diseñado para ayudar al técnico radiólogo a medir su dosis periódica total de radiación. Cuando está correctamente calibrado, recargado y llevado consigo, le permite al técnico radiólogo saber de un vistazo cuánta radiación ha recibido desde la última recarga. En muchos estados, los técnicos radiólogos deben registrar sus exposiciones a la radiación y generar un informe de exposición. En muchos países, no es obligatorio que los técnicos radiólogos utilicen dosímetros personales, ya que las tasas de dosis que muestran no siempre se registran correctamente.

El dosímetro de película radiográfica (TLD) se asemeja al odómetro de un automóvil. En realidad, se trata de una película radiográfica especializada dentro de un contenedor resistente. Su función es medir la exposición total del técnico radiólogo a lo largo del tiempo (generalmente un mes) y es utilizado por las autoridades reguladoras para monitorear la exposición total de los técnicos radiólogos certificados en una jurisdicción determinada. Al final del mes, el dosímetro se entrega para su procesamiento. Se genera un informe con la dosis total recibida por el técnico radiólogo, el cual se archiva.

Cuando estos dispositivos de seguridad están correctamente calibrados, mantenidos y utilizados, es prácticamente imposible que un técnico radiólogo sufra lesiones por sobreexposición radiactiva. La eliminación de tan solo uno de estos dispositivos puede poner en peligro la seguridad del técnico radiólogo y de todas las personas cercanas. Sin el medidor de radiación, la radiación recibida puede estar justo por debajo del umbral de la alarma de tasa, y pueden pasar varias horas antes de que el técnico radiólogo revise el dosímetro, e incluso hasta un mes o más antes de que se revele la película para detectar una sobreexposición de baja intensidad. Sin la alarma de tasa, un técnico radiólogo puede acercarse inadvertidamente a la fuente expuesta por otro técnico. Sin el dosímetro, el técnico radiólogo puede desconocer una sobreexposición, o incluso una quemadura por radiación, que puede tardar semanas en causar lesiones perceptibles. Y sin la película dosimétrica, el técnico radiólogo se ve privado de una herramienta importante diseñada para protegerlo de los efectos de una sobreexposición prolongada a la radiación obtenida en el trabajo, y por lo tanto puede sufrir problemas de salud a largo plazo como consecuencia.

Existen tres maneras en que un técnico radiólogo puede garantizar que no se exponga a niveles de radiación superiores a los necesarios: tiempo, distancia y blindaje. Cuanto menor sea el tiempo de exposición a la radiación, menor será la dosis recibida. Cuanto mayor sea la distancia a la fuente radiactiva, menor será el nivel de radiación que se recibe, debido principalmente a la ley del cuadrado inverso. Por último, cuanto mayor sea el blindaje de la fuente radiactiva, ya sea mediante una mejor o mayor cantidad de blindaje, menores serán los niveles de radiación que escapen del área de prueba. Los materiales de blindaje más utilizados son arena, plomo (en láminas o perdigones), acero, tungsteno gastado (no radiactivo) y, en situaciones adecuadas, agua.

La radiografía industrial parece tener uno de los peores perfiles de seguridad de las profesiones radiológicas, posiblemente porque hay muchos operadores que utilizan fuentes gamma fuertes (> 2 Ci) en sitios remotos con poca supervisión en comparación con los trabajadores de la industria nuclear o de los hospitales. ^{[ 23 ]} Debido a los niveles de radiación presentes durante su trabajo, muchos radiógrafos también deben trabajar hasta tarde por la noche cuando hay poca gente presente, ya que la mayor parte de la radiografía industrial se realiza "al aire libre" en lugar de en cabinas o salas de exposición especialmente construidas. La fatiga, el descuido y la falta de capacitación adecuada son los tres factores más comunes atribuidos a los accidentes de radiografía industrial. Muchos de los accidentes de "fuente perdida" comentados por el Organismo Internacional de Energía Atómica involucran equipos de radiografía. Los accidentes de fuente perdida tienen el potencial de causar una considerable pérdida de vidas humanas. Un escenario es que un transeúnte encuentre la fuente de radiografía y, sin saber qué es, se la lleve a casa. ^{[ 24 ]} Poco después, la persona enferma y muere como resultado de la dosis de radiación. La fuente permanece en su hogar, donde continúa irradiando a otros miembros de la familia. ^{[ 25 ]} Un suceso de este tipo ocurrió en marzo de 1984 en Casablanca , Marruecos . Esto está relacionado con el más conocido accidente de Goiânia , donde una cadena de sucesos similares provocó que miembros del público quedaran expuestos a fuentes de radiación.

• ISO 4993, Fundiciones de acero y hierro – Inspección radiográfica
• ISO 5579, Ensayos no destructivos – Examen radiográfico de materiales metálicos mediante rayos X y gamma – Reglas básicas
• ISO 10675-1, Ensayos no destructivos de soldaduras – Niveles de aceptación para ensayos radiográficos – Parte 1: Acero, níquel, titanio y sus aleaciones
• ISO 11699-1, Ensayos no destructivos – Películas radiográficas industriales – Parte 1: Clasificación de los sistemas de películas para radiografía industrial
• ISO 11699-2, Ensayos no destructivos – Películas radiográficas industriales – Parte 2: Control del procesamiento de películas mediante valores de referencia
• ISO 14096-1, Ensayos no destructivos – Calificación de sistemas de digitalización de películas radiográficas – Parte 1: Definiciones, mediciones cuantitativas de parámetros de calidad de imagen, película de referencia estándar y control cualitativo
• ISO 14096-2, Ensayos no destructivos – Calificación de sistemas de digitalización de películas radiográficas – Parte 2: Requisitos mínimos
• ISO 17636-1: Ensayos no destructivos de soldaduras. Ensayos radiográficos. Técnicas de rayos X y rayos gamma con película.
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• EN 462–2, Ensayos no destructivos – Calidad de imagen de radiografías – Parte 2: Indicadores de calidad de imagen (tipo escalón/agujero) Determinación del valor de calidad de imagen
• EN 462–3, Ensayos no destructivos – Calidad de imagen de radiografías – Parte 3: Clases de calidad de imagen para metales ferrosos
• EN 462–4, Ensayos no destructivos – Calidad de imagen de las radiografías – Parte 4: Evaluación experimental de los valores de calidad de imagen y tablas de calidad de imagen
• EN 462–5, Ensayos no destructivos – Calidad de imagen de radiografías – Parte 5: Calidad de imagen de indicadores (tipo de alambre dúplex), determinación del valor de falta de nitidez de la imagen
• EN 584–1, Ensayos no destructivos – Película radiográfica industrial – Parte 1: Clasificación de los sistemas de película para radiografía industrial
• EN 584–2, Ensayos no destructivos – Película radiográfica industrial – Parte 2: Control del procesamiento de la película mediante valores de referencia
• EN 1330–3, Ensayos no destructivos – Terminología – Parte 3: Términos utilizados en ensayos radiográficos industriales
• EN 2002–21, Serie aeroespacial – Materiales metálicos; métodos de ensayo – Parte 21: Ensayos radiográficos de piezas fundidas
• EN 10246–10, Ensayos no destructivos de tubos de acero – Parte 10: Ensayo radiográfico de la soldadura de tubos de acero soldados por arco de fusión automático para la detección de imperfecciones
• EN 12517–1, Ensayos no destructivos de soldaduras – Parte 1: Evaluación de uniones soldadas en acero, níquel, titanio y sus aleaciones mediante radiografía – Niveles de aceptación
• EN 12517–2, Ensayos no destructivos de soldaduras – Parte 2: Evaluación de uniones soldadas en aluminio y sus aleaciones mediante radiografía – Niveles de aceptación
• EN 12679, Ensayos no destructivos – Determinación del tamaño de fuentes radiográficas industriales – Método radiográfico
• EN 12681, Fundamentación – Examen radiográfico
• EN 13068, Ensayos no destructivos – Ensayos radioscópicos
• EN 14096, Ensayos no destructivos – Calificación de sistemas de digitalización de películas radiográficas
• EN 14784–1, Ensayos no destructivos – Radiografía computarizada industrial con placas de imagen de fósforo de almacenamiento – Parte 1: Clasificación de sistemas
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