核技术在药型罩密度检测中的应用

　　本文简要介绍了应用核技术检测射孔弹药型罩密度的基本结构以及工作原理,给出了使用该技术检测的药型罩装弹后靶试结果与检测结果的对比。实验证明,靶试结果与检测结果相符,一致性较好,该仪器对改进药型罩的生产工艺,提高石油射孔弹的制造水平起到了促进作用。

石油射孔弹是在井筒和油层中建立有效通道的一种完井器材,其质量优劣对生产井的油气产量起着决定性的作用。金属粉末药型罩是石油射孔弹的关键部件,因此制造性能优良的射孔弹最重要的是要制造出结构对称质量分布均匀的药型罩。

药型罩几何结构的对称性可以通过常规的方法准确测得,而质量(即密度)分布的均匀性却是很难检测的。因此迫切需要一种方法及一套仪器对这个不对称程度进行准确的检测,以便在生产实践中监督,改进现有的制造工艺,并对已经生产的药型罩产品进行质量分类,射孔弹药型罩γ射线检测仪就是根据以上需要设计的。

1　基本结构和工作原理

射孔弹药型罩γ射线检测仪总体方框图如图1所示。它包括:NaI(Tl)探头、高压电源、线性放大器、单道脉冲幅度分析器、定标器、主控制板、步进电机及控制器等部分、其中主控制板是将检测系统和计算机相连的关键。它的作用有两个:1)如数记录检测系统输出的脉冲个数,并将记录结果输送给计算机;2)接计算机软件的指令统调机械部分的工作,准确地完成检测过程的各个步骤。步进电机控制部分由循环计数、驱动放大器、相序检测器和输入整形电路组成,控制信号来自计算机主控制板,信号输入后,经整形器整形,然后输入脉冲分配器,脉冲分配器给出脉冲,使步进电机按一定的相序运动。

放射源为241Am,活度3.7GBq,为圆柱型平面源,放射源放射面有一直径为6mm的圆窗口,放射源平面与检测探头平面平行,两者距离一般不大于8cm,γ射线穿透药型罩壁后衰减情况随药型罩粉末成分而变。当放射源平面距探头平面的垂直距离为5cm时,一般以铜(80%)和铅(20%)为主体的89型药型罩,γ射线穿过后大约衰减88%,随着金属粉末中重金属(如钨、铋等)成分的增加,γ射线穿过后的衰减还要增加。

用γ射线对药型罩的质量(即密度)分布进行无损检测,是近年来出现的一项新兴技术,国外也只有个别大公司(如斯仑贝谢公司)才有,其原理是根据金属原子对γ射线有固定的吸收和散射特性,所以单位时间单位面积上透射的粒子数就和这个单位面积上的金属原子个数成反比,这样通过接收记录不同位置单位时间单位面积上透射的粒子数就可以得到药型罩上的质量分布情况,检测装置示意图如图2所示。