Лекция 12 РГД-контроль с использованием рентгеновского источника излучения

План лекции. Физика и схема РГД-контроля с использованием рентгеновской плёнки. Чувствительность метода, проволочные эталоны. Характеристики плёнок, факторы, влияющие на качество негативов. Источники излучения: рентгеновские аппараты, гамма - дефектоскопы, линейные ускорители и микротроны. Номограммы экспозиций просвечивания, расшифровка результатов контроля.

Физика процесса. Выявление внутренних дефектов при просвечивании основа­но на способности ионизирующего излучения неодинаково про­никать через различные материалы и поглощаться в них в за­висимости от толщины, рода (плотности) материалов и энер­гии излучения. Для выявления дефектов в изделиях с одной стороны устанавливают источник излучения, с другой — детек­тор, регистрирующий информацию о внутреннем строении конт­ролируемого объекта (Рис. 12.1). Излу­чение от источника 1 проходит через из­делие 2, имеющее внутренние дефекты 3, 4 с разной плотностью. В дефектном и бездефектном местах оно будет погло­щаться по-разному и выходить на детек­тор с разной интенсивностью 5. Интен­сивность излучения при прохождении через дефект 3, заполненный воздухом или газом, ослабляется меньше, чем в сплошном металле, а сильнее — над де­фектом 4, заполненным более плотным материалом (например, вольфрамом), чем основной.

Разность интенсивностей будет заре­гистрирована детектором 5. В зависимости от вида применяемого детектора разли­чают три основных метода радиационно­го контроля: радиографический, радиоскопический и радиометрический.

Под радиографическим пони­мают метод радиационного контроля, при котором радиационное изображение просвечиваемого объекта регистрируется на радиографическую пленку, ксерорадиографическую пластину или фотобумагу. Ра­диографические снимки объекта называют радиограммами. Радиографический метод является самым распространенным

Рисунок 12.1 Схема просве­чивания изделия рентге­новским или γ – излучением; -

1 — источник; 2 — контроли­руемый объект; 3 — рако­вина; 4 — шлаковое включе­ние;

5 – эпюра интенсивно­сти излучения за объектом (детектор).

методом радиационной дефектоскопии из-за его более высокой чувствительности по сравнению с другими методами, простоты и наличия документа контроля.

При радиоскопическом методе радиационное изобра-. жение преобразуют в светотеневое, передаваемое на экран ви­деоконтрольного устройства. В качестве детекторов используют флуоресцентные монокристаллические экраны или радиацион-но-оптические преобразователи, изображение с которых через оптическую систему передается на телевизионную трубку.

Производительность радиоскопического метода в 3:—10 раз выше радиографического. Однако по сравнению с радиографи­ческим чувствительность радиоскопического метода при исполь­зовании отечественных установок примерно в два раза ниже.

Под радиометрическим понимают метод радиацион­ного контроля, основанный на измерении интенсивности ионизи­рующего излучения, прошедшего через контролируемый объ­ект. В качестве детекторов излучения чаще всего используют сцинтилляционные счетчики и ионизационные камеры. Интен­сивность излучения измеряют последовательно в разных точках за объектом, просвечивая его узким коллимированным пучком излучения.

Схема РГД-контроля. Детали, узлы, изделия поступают на просвечивание после визуального контроля очищенными от масел, грязи, шлака и т.п. На контролируемые узлы изделий разрабатываются технологические карты контроля, которые определяют порядок и технику контроля с использованием ионизирующих излучений.

Перед просвечиванием изделия выполняются следующие операции:

1. анализируются конструкции, и определяются участки и схемы просвечивания;

2. выбираются источники излучения, тип рентгенографической пленки, усиливающие экраны;

3. определяются режимы просвечивания (напряжение на рентгеновской трубке и сила тока,

тип радиоактивного источника, тип ускорителя и энергия излучения, фокусное расстояние,

время просвечивания);

4. проводятся мероприятия по защите людей от воздействия ионизирующего излучения, по

обеспечению электро- и пожаробезопасности;

5. заряжаются кассеты;

6. устанавливаются с помощью средств механизации и автоматизации в положение просве-

чивания источники излучения и контролируемые объекты, а также кассеты, маркировочные

знаки, эталоны чувствительности, компенсаторы;

7. защищается кассета от действия рассеянного излучения;

8. подготавливаются к включению рентгеновские аппараты, бетатроны, гамма-дефектоскопы.

Места на деталях и узлах изделий, подлежащие контролю просвечиванием, размечают

цветным карандашом или мелком на отдельные участки, соответствующие размеру снимка, и

маркируют условными обозначениями. Маркировочные знаки (цифры, буквы, стрелки)

изготавливают в соответствии с ГОСТ 15843-70. При повторном контроле на данном участке к

маркировке снимка добавляют букву "П".

При проведении просвечивания кассету с пленкой необходимо защитить от постороннего

рассеянного и вторичного излучения с задней стороны листовым свинцом толщиной 1-3 мм или

другими эквивалентными материалами соответствующей толщины. Заряженные кассеты вместе со свинцовым листом закрепляют на контролируемом объекте с помощью приспособлений,

обеспечивающих плотное прилегание кассет к просвечиваемому участку. При просвечивании

плоских деталей в стационарных условиях кассету укладывают на специальный стол, покрытый

листовым окрашенным свинцом, либо на свинцовый лист размерами не менее поля облучения.

При просвечивании вне такого стола кассеты вместе со свинцовыми листами плотно прижимают к контролируемым участкам. Источник излучения и контролируемый объект с прижатой к нему кассетой во время просвечивания должны находиться в условиях, исключающих их сотрясение и вибрации.

Чувствительность метода, проволочные эталоны.

Для оценки качества снимков используют эталоны чувствительности, рис. 12.2. Это установленные нормативными документами по форме, составу и способу применения тест-образцы, размеры элементов которых заданы. По химсоставу и плотности материала эталоны должны быть идентичны материалу ОК.

Рис.12.2 Эталоны чувствительности радиационного контроля - 1 - ступенчатый;

2 - ступенчато-дырочный; 3 - проволочный; 4 – пластинчатый.

Эталон чувствительности ступенчатого типа имеет пять ступеней квадратной формы размером, например, 10 мм каждая; толщина ступеней 0,25; 0,5; 1,0 и 1,25 мм.

Канавочный эталон чувствительности представляет собой пластину с канавками установленных форм и размеров.

Проволочный эталон — это набор прямых проволочек установленных длин и размеров.

Проволочные эталоны стандартизованы ГОСТ-7512-82, в Великобритании BS3971.1980,

Германии DIN 54109, в скандинавских странах UCO ISO/R-1027, 1969 и Международным

институтом сварки — IIS/IIW - 62-60. Эталоны имеют незначительные изменения в конструкциях.

Ступенчато-дырочные эталоны содержат набор пластин, каждая из которых имеет по одному-два отверстия, просверленных насквозь под прямым углом к их поверхности. Диаметр отверстия равен толщине пластин.

Источник рентгеновского излучения. Основным элементом рентгеновских аппаратов является рентгеновская трубка. Для дефектоскопии материалов наиболее распространены двухэлектродные рентгеновские труб­ки (рис. 12.3).

Рис.12.3. Двухэлектродная рентгеновская трубка. - 1 — колба; 2 — катод;

3 — экранирующий чехол; 4 — анод; 5 — фокусирующее устройство.

Оболочка трубки представляет собой запаянную стеклянную колбу 1 с разрежением 10⁴…10⁶ Па. Катодом 2 трубки служит вольфрамовая проволока в виде цилиндрической или плоской спирали. Нагретая током накала до темпера­туры 2200—2500°С спираль является источником свободных электронов. Катодное фокусирующее устройство 5, электрически связанное со спиралью, создает вокруг катода электрическое поле такой конфигурации, при которой свободные электроны движутся к аноду 4, окруженному чехлом 3, узким электронным пучком.

При торможении электронного пучка на аноде почти вся ки­нетическая энергия электронов превращается в энергию рентге­новского излучения. Эта часть Е зависит от анодного напряже­ния U и порядкового номера материала анода Z: £"== 1,14 х 10~⁷ZU. Например, при использо-вании вольфрамового анода и напряжении на трубке 100 кВ в энергию рентгеновского излу­чения превращается немногим более 1% энергии тормозящихся электронов.

Нагрев анода ограничивает допустимую мощность трубки. Для эффективного отвода теплоты материал анода должен об­ладать хорошей теплопроводностью, кроме того, он должен иметь большой атомный номер, высокую температуру плавления.

Расшифровка результатов контроля. Сложность процесса расшифровки можно оценить на основе неполного перечня факторов, влияющих на этот процесс:

 форма, толщина, материал, ориентация, наиболее вероятные типы

дефектов;

 источника излучения, регистрирующих средств и методов их обработки;

 яркости фона, плотность помех и ложных сигналов;

 острота зрения оператора, тренированность, мотивировка действий, утомление, получение

предварительного инструктажа, возраст, интеллект, индивидуальные особенности, рабочая

нагрузка, метод поиска;

 освещенность в помещении, шумы и вибрации во время расшифровки.

Оператор обнаруживает изображения дефектов вероятностным образом. Разброс у опытных расшифровщиков радиографических снимков в способности извлекать информацию из снимков составляет около 30 %. Поэтому во всех случаях, когда качество готовой продукции является важным фактором безопасности, минимум два квалифицированных оператора должны оценивать качество ОК по снимкам и выносить заключение.

Ценным пособием являются контрольные радиографические снимки при обучении и

расшифровке. Кроме этого, рекомендуется иметь собственную библиотеку радиографических

снимков.