Przemysłowe badania rentgenowskie - outsourcing czy własne laboratorium?

Badania radiologiczne polegają na prześwietlaniu badanego obiektu wiązką promieniowania jonizującego z odpowiedniego źródła (przemysłowe aparaty rentgenowskie, źródła izotopowe). Różnice w absorpcji promieniowania przechodzącego przez badany obiekt powodują powstanie radiologicznego obrazu obiektu. W zależności od rodzaju stosowanego detektora promieniowania jonizującego rozróżnia się badania: radiograficzne (detektorem jest specjalna błona radiograficzna), radioskopowe (ekran fluoroskopowy lub specjalna kamera telewizyjna), radiometryczne (miernik natężenia promieniowania). Najbardziej rozpowszechnione są badania radiograficzne.

Radiografia ze względu na możliwość głębokiej penetracji obiektów jest stosowana wszędzie tam gdzie chcielibyśmy uzyskać informacje dotyczącą wad materiału w całej objętości komponentu a nie tylko na jego powierzchni. Penetrację tę ogranicza m.in. rodzaj materiału oraz geometria badanego obiektu. Przedmiotem badań radiograficznych mogą być zarówno małe przedmioty takie jak np. płytki PCB jak również wielkogabarytowe obiekty i konstrukcje jak elementy czołgów, samolotów czy rurociągi. Dzięki badaniom radiograficznym można wykryć wady i uszkodzenia, które mogą zagrażać bezpieczeństwu ludzi.

Metoda badań radiograficznych odnosi się do badań z wykorzystaniem źródła emitującego promieniowanie jonizujące m.in. izotopu promieniotwórczego, aparatu rentgenowskiego. Jeśli chodzi o medium rejestrujące promieniowanie to badania radiograficzne można wykonywać w różnych technikach. W metodzie tradycyjnej medium absorbującym promieniowanie są błony radiograficzne, które pod wpływem promieniowania ulegają zaczernieniu. Alternatywną techniką do badań tradycyjnych jest radiografia cyfrowa CR (Computed Radiography) oraz DR (Direct Radiography). Technika CR czyli tzw. radiografia pośrednia jako medium pochłaniające promieniowanie wykorzystuje płyty obrazowe, które w przeciwieństwie do błon rtg mogą być „kasowane" i wykorzystywane wielokrotnie. Płyty obrazowe są odczytywane w skanerze, który generuje cyfrowy radiogram. W technice DR czyli radiografii bezpośredniej odbiornikiem promieniowania jest panel rentgenowski. Obraz rentgenowski uzyskiwany jest bezpośrednio z panelu i odczytywany na komputerze.

Ze względu na szerokie potrzeby zastosowania radiografii przemysłowej badania wykonuje się zarówno w laboratorium stacjonarnym w ekranowanym ołowiem bunkrze lub kabinie jak również w terenie np. na rurociągach, mostach, statkach. Przenośny system do badań radiograficznych stanowią autonomiczne elementy: aparat rentgenowski lub izotop oraz medium pochłaniające promieniowanie czyli błony rentgenowskie/ płyty obrazowe (CR) lub sztywny panel (DR). W przypadku błon i płyt obrazowych do obróbki i uzyskania radiogramu potrzebna jest jeszcze wywoływarka błon lub skaner płyt obrazowych. W przypadku badań w terenie odpowiednie umieszczenie źródła promieniowania i detektora promieniowania w stosunku do badanego obiektu to zadanie dla operatora i wymaga z pewnością wiedzy i praktyki. Przykładowy przenośny system do badań radiograficznych w technice cyfrowej poniżej.

https://www.pcb.com.pl/wp-content/uploads/2022/03/Polaczenia-miedzy-urzadzeniami-DR-1024x344.jpg

Przykładowym typowym systemem stacjonarnym jest np. #kabinarentgenowska, której waga może wynosić kilka lub kilkanaście ton.

https://www.pcb.com.pl/wp-content/uploads/2022/05/kABINY-GILARDONI-CT-READY-SLIDE-768x491.jpg

Aparat rentgenowski, detektor oraz manipulator umieszczone są w ekranowanej ołowiem kabinie.
Próbki ustawia się na manipulatorze, który pozycjonuje próbkę do ekspozycji. Po zamknięciu drzwi kabiny pozycjonowanie, parametry ekspozycji operator ustawia zdalnie z pulpitu sterowniczego kabiny. Kabiny rentgenowskie najczęściej są użytkowane przez producentów komponentów do bieżącej kontroli jakości produkcji. Do inspekcji bardzo dużych części np. elementy czołgów buduje się specjalne pomieszczenia wykładane ołowiem gdzie detektor i aparat rentgenowski zamocowane są na wysięgnikach lub systemach przesuwnych.

Kabina rentgenowska często jest omyłkowo nazywana tomografem rentgenowskim. W kabinie rentgenowskiej wykonujemy ekspozycję i zdjęcia 2D. Przesuwając obiekt względem lampy rtg i detektora w kabinie uzyskujemy wiele zdjęć / radiogramów obiektu pod różnym kątem. Zdjęcia te zostają złożone przez komputer ze specjalnym oprogramowaniem w trójwymiarowy model 3D/ CT. (Tomopraph) #Tomografia oznacza obraz plasterka.

Podczas gdy zdjęcie rentgenowskie 2D może pokazać wady, pęcherze, pęknięcia tylko w jednej płaszczyźnie, komputer używany do tomografii komputerowej może zobrazować, jak te wady ulokowane są wobec siebie i jak przebiegają w geometrii badanego obiektu.

Przykład zastosowania tomografii rentgenowskiej – lokalizacja pęcherzy

Podjęcie świadczenia badań rentgenowskich wiąże się nie tylko z wysokimi kosztami zakupu urządzeń i budowy bunkra to również sporo formalności. Firma która wykonuje badania radiograficzne musi uzyskać odpowiednie zezwolenie Państwowej Agencji Atomistyki oraz zatrudnić Inspektora Ochrony Radiologicznej.

„W badania radiograficznych wykorzystujemy promieniowanie jonizacyjne, które w niekontrolowanych warunkach może stwarzać zagrożenie dla otoczenia i ludzi. Firmy, które świadczą usługi badań radiograficznych zobowiązane są do uzyskania pozwolenia od Państwowej Agencji Atomistyki. System w zakresie bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej w firmie nadzoruje Inspektor Ochrony Radiologicznej, który m.in. określa warunki przeprowadzenia bezpiecznych badań radiograficznych w terenie"

Marcin Byczuk, Inspektor Ochrony Radiologicznej

Aby wykonywać badania rentgenowskie pracownicy powinni posiadać określone uprawnienia. Wiąże się to m.in. z odbyciem kursów RT co również wiąże się z odpowiednimi nakładami finansowymi.

„Rzeczywiście, nowoczesny sprzęt do wykonywania badań nieniszczących, w tym do badań wykorzystujących promieniowanie rentgenowskie wymusza na firmach konieczność posiadania wykwalifikowanego personelu technicznego. Jednakże posiadanie dobrego sprzętu i wykwalifikowanego personelu do badań kontrolnych i diagnostycznych to jeszcze nie wszystko. Obecnie, w dobie zarządzania jakością na wszystkich etapach wytwarzania wyrobów i świadczenia usług niezbędnym jest posiadanie przez personel potwierdzonych kompetencji technicznych. Wymagania odnośnie szkolenia i certyfikowania personelu badań nieniszczących określone są w normach krajowych i coraz częściej międzynarodowych takich jak EN ISO 9712 czy SNT-TC -1A.
TÜV Thüringen Polska Sp. z o.o. jako uznana jednostka szkoleniowa organizuje kursy w różnych metodach i technikach badań nieniszczących. W zależności od potrzeb Klienta uczestnictwo w tych kursach umożliwia uzyskanie kwalifikacji m.in. w metodzie radiograficznej zarówno w technice klasycznej – błonowej jak i w radiografii cyfrowej. W ramach kursu, po zakończonych szkoleniach, możliwe jest przystąpienie do egzaminów kwalifikacyjnych i uzyskanie certyfikatów zgodnie z normą EN ISO 9712 w akredytowanej jednostce certyfikacyjnej TUV Thüringen Slovakia oraz Zatwierdzenia kompetencji dla personelu badań nieniszczących zgodnie z Dyrektywą Urządzeń Ciśnieniowych 2014/68/EU."

Artur Donath, Dyrektor ds. rozwoju i współpracy z zagranicą, w TÜV THÜRINGEN Polska Sp. z o.o.
Rzeczoznawca TÜV i ekspert ds. badań nieniszczących (MT3, PT3, RT3,UT3, VT3 wg EN ISO 9712
oraz zgodnie z Dyrektywą Urządzeń Ciśnieniowych 2014/64/EU), obecnie także Egzaminator NDT TUV Thüringen Slovakia s.r.o.*

Badania Radiograficzne są najdroższymi badaniami z zakresu NDT. Wykonywanie badań radiograficznych wiąże się z dość dużym nakładem finansowym w porównaniu do innych metod badań nieniszczących np. do badań penetracyjnych czy magnetyczno-proszkowych. Jedną z głównych składowych kosztów będą: budowa bunkra, zakup źródła promieniowania a następnie w zależności czy firma wybrała pracę w technice radiografii cyfrowej czy tradycyjnej zakup wywoływarki lub skanera płyt obrazowych czy panelu rentgenowskiego. Jeśli nie posiadamy specjalnie izolowanych pomieszczeń przed wyciekiem promieniowania, badanie jest wykonywane na hali produkcyjnej to przestrzeń kontrolowana często zajmuje całą halę. W takim przypadku trzeba wykonywać badanie na drugiej lub trzeciej zmianie.

W zakresie generacji kosztów wybór techniki badania np. techniki cyfrowej czy analogowej ma również wpływ na koszty przeprowadzenia takich badań. Koszty badania analogowego na kliszach wiążą się z tym, że źle wykonane badanie trzeba powtórzyć. Koszt poprawek to nie tylko zmarnowany czas ale także odczynniki chemiczne i same błony. Jeśli są to badania w terenie to dojazd często to często setki kilometrów. W przypadku gdzie badanie analogowe jest wykonywane u klienta, a błony przywozimy do swojej siedziby w celu ich obróbki, oczekiwanie na raport może potrwać nawet dwa dni. Radiografia cyfrowa ma ogromną przewagę pod tym względem, że radiogramy uzyskujemy od razu po badaniu a raport może być wystawiony na miejscu.

Różnice w kosztach nabycia całego zestawu analogowego a cyfrowego to różnica co najmniej dwukrotna. Przewaga radiografii cyfrowej nad analogową to przede wszystkim brak potrzeby obróbki chemicznej błon rentgenowskich. Do wykonania badania analogowego musimy mieć odczynniki chemiczne oraz nowe błony. W przypadku radiografii CR stosujemy płyty obrazowe, które możemy „kasować" i wykorzystać je ponownie. Po pewnym czasie płyty obrazowe tracą na jakości odwzorowania obrazu i należy zakupić nowe. W przypadku radiografii DR nie ma potrzeby kupowania żadnych materiałów zużywalnych.

Koszty i wymagania w zakresie prowadzenia badań nieniszczących nie są małe dlatego wiele firm zleca te badania podmiotom zewnętrznym. Taki podmiot po wykonaniu badania wystawia raport który, jest podstawą do odrzucenia albo zaakceptowania badanego elementu. Firma, która rozważa rezygnację z outsoursingu i wykonywanie badań rentgenowskich samodzielnie musi na pewno wziąć pod uwagę opłacalność takiej inwestycji. Wiele firm ma zbyt mała ilość elementów do przebadania miesięcznie i posiadanie swojego laboratorium jest po prostu nieopłacalne. Aby laboratorium badań nieniszczących odnosiło sukces jako podwykonawca najważniejsze jest zgromadzenie odpowiedniej liczby stałych zleceniodawców, która pozwoli na systematyczną pracę z odpowiednim finansowaniem. 

Jaki system radiograficzny wybrać?

Podsumowując poniżej wyselekcjonowaliśmy kilka pytań na które musi sobie odpowiedzieć firma, która rozważa zakup systemu do przemysłowych badań rentgenowskich:

1. Jakie elementy będziemy badali, grubość i rodzaj materiału, ich skomplikowanie pod względem konstrukcyjnym
2. Jakimi normami będziemy się kierować przy wykonywaniu badania
3. Gdzie będzie wykonywane badanie, stacjonarnie czy w terenie
4. Czy badania będą wykonywane na potrzeby wewnętrzne czy jako pod wykonawca dla zamawiającego
5. Czy potrzebujemy systemu przenośnego czy stacjonarnego
6. Czy potrzebujemy badania 2D tradycyjnego czy badania 3D tomografu
7. Czy badanie będzie wykonywane lampą rtg czy izotopem
8. Czy badanie a być w formie analogowej na błonach czy w formie cyfrowej metoda CR lub DR
9. Dobór odpowiedniej lampy, Jaką energie ma mieć źródło promieniowania aby było w stanie penetrować elementy
10. Czy detektor który będzie odbierał promieniowanie ma być elastyczny czy sztywny
11. Jaką przepustowość dzienną ma mieć system badania, 10 ekspozycji dziennie, 100 ekspozycji dziennie, 1000 ekspozycji dziennie
12. Czy system ma być automatyczny czy nie
13. Forma finansowania zakup ze środków własnych, dofinansowanie czy leasing

 https://www.pcb.com.pl/oferta/ndt/radiografia-przemyslowa/radiografia-cyfrowa/kabiny-rentgenowskie-2d/