Основні теоретичні положення

При ручному і автоматичному зварюванні внаслідок різних відхилень від нормальної технології можуть утворюватися дефекти у зварених швах 9шлакові включення, шпари, тріщини, тощо). Дефекти у зварених швах зменшують міцність звареного з’єднання, а в деяких випадках можуть привести до передчасного виходу з ладу конструкції або до аварії.

Тому вчасне виявлення і виправлення дефектів – завдання дуже важливе.

Для визначення внутрішніх дефектів зварені з’єднання просвічують рентгенівськими і гама-променями. Це є най досконалий і найпоширеніший спосіб контролю, який здійснюють без руйнування зварених з’єднань.

Рентгенівські і гама-промені являють собою споріднені за своєю природою електромагнітні коливання. Ці промені мають такі властивості, які використовуються для контролю:

- здатні проходити через непрозорі предмети а також і через метали;

- діють на фотоплівку або спеціальну плівку;

- під їх дією флуоремпують (світяться) деякі хімічні еле­менти і їх з"єднання. Ця ж властивість використовується застосуванням підсилюючих екранів при просвічуванні зварених швів,

Рентгенівські промені є різновидом електромагнітних коли­вань і мають довжину хвилі з частотою випромінювання . Джерелом одержання рентгенівська променів є рентгенівська трубка, яка має балон з двома електродами - анодом і катодом. Рентгенівське випромінювання генерується при гальмуванні на аноді електронів, які випромінює катод. Кінетична енергія електрону біля поверхні аноду:

,

де - заряд електрону, ;

U - анодна напруга трубки, В.

Оскільки швидкість електронів розташовані за законом Максвела, ці електрони гальмуються, тому в рентгенівському спектрі, випромінювання є кванти зі всілякими енергіями. Повний перехід кінетичної енергії електронів Е у максимальну енергію рентгенівського випромінювання відбувається при мінімальній довжині хвилі.

h - стала Планка, h =6,625*10-34ДЖ/С;

С - швидкість світла, м/с;

- мінімальна довжина хвилі.

Рівняючи Е і Е_мах одержимо:

Із цього виразу випливає, що зі збільшенням анодної напруги U довжина хвилі зменшується, що спричиняється до зміни спект­рального, складу променів рентгенівської трубка і збільшення максимальної, енергії безперервного спектру.

Для просвічування металу застосовують апарати, які подають на трубку напругу від 100 до 1000 кВ. Найпоширенішим є апарат типу РУП-І з напругою на трубці 200 кВ. Цим апаратом можна просвічувати сталь /крицю/ завтовшки до 80 мм.

Схема просвічування рентгенівськими променями подана на рисунку 1.

Виявлення дефектів на плівці ґрунтується на різниці в поглинанні, у поглинанні променів, які проходять через метал. Дефектні місця шва /шпари, не провари, шлакові включення, тріщини/ поглинають промені гірше, ніж суцільний метал і тому через ці місця і проходять промені більшої інтенсивності, які дужче діють на рентгенівську плівку ніж промені, які пройшли через метал. Після оброблення в проявнику і закріплювачі на плівці можна побачити усі дефекти металу.

Для визначення глибини дефекту в касету вкладають дефектометр, який фіксує на плівці чутливість світлини, виражену в %% від товщини контрольованого металу. Звичайно пересічна чутли­вість рентгенівської світлини дорівнює 2% від товщини сталі, тобто глибина дефекту, яка може бути визначена просвічуванням дорівнює 2% від товщини сталі.

Застосовується контроль рентгенівським випромінюванням також з використанням екрану в поєднанні з телевізійним пристроєм, який перетворює рентгенівське зображення у видиме (установка тиру РІ - рентгенотелевізійний інтроскоп). Чутливість цього контролю не поступається чутливості фото контролю (1% більше), а продуктивність контролю висока.

Швидкість пересування виробу, який перевіряють, становить у «РІ-І0Г» 0,5 м/хв.

Інтроскопи можуть працювати з різкими рентгенівськими апаратами, наприклад, РУП-150-10.

3а чинними правилами державних інспекцій просвічуванню піддають зварені казани та резервуари, газопроводи, мости та інші об’єкти.

Гама-промені утворюються внаслідок енергетичних змін всередині ядра атому в штучних і природних радіоактивних речовинах.

Для просвічування стиків на трасі і будівельних майданчиках як джерела гама-променів використовують радіоактивні ізотопи: кобальт-60, цезій-137, іридій-192 і тулій-170.

Розпад ядер радіоактивних ізотопів має спонтанний статичний характер. Інтенсивність γ - променів залежить від кількості радіоактивної речовини, яка розпадається протягом щосекунди.

Зміна активності радіоактивної речовини спадає за експозиційним законом:

,

де активність, коли мине час ;

активність в початковий період;

стала розпаду, яка характеризує ймовірність розпаду одного атому за одиницю часу;

Т - період піврозпаду.

У цьому випадку основною характеристикою активності ізотопу в період його піврозпаду - час, протягом якого пересічно розглядається половина усіх атомів цієї речовини. Період піврозпаду для:

Со – 60 - 5,3 роки.

Сs – 137 - більше 15 років.

Ir – 192 - 78 днів.

Tm – 170 - 129 днів.

Виявлення дефектів у зварених швах та інших матеріалах ґрунтується на частковому поглинанні γ-променів при проходженні через метал, який контролюють. Коефіцієнт поглинання залежить від енергії випромінювання γ-променів і від природи матеріалу.

Тепер застосовують фотографічний метод реєстрації дефекту, який полягай у тому, що фотографічна (рентгенівська) пливка у світлопроникній касеті ставлять під швом, який просвічують (рис. 2). Тому ці дефектні ділянки звареного шва найбільше проникні для γ-променів, то після проявлення фотоплівки відповідні дефектні ділянки виявляються у вигляді полів максимального почорніння.

Для просвічування γ-променями фокусна віддаль становить 300 – 600 мм. Збільшення фокусної віддалі причиняються до одер­жання більш чіткої світлини, але час експозиції при цьому збільшується. Довжина плівки не повинна перевищувати фокусної віддалі.

Перед просвічуванням зварений шов має бути очищеним від шлаку, крапель металу і інших забруднень,

При просвічуванні трубопроводів джерело випромінювання ставлять в середину труби /рис. 3/. При цьому просвічування буде рівномірним і увесь шов просвічується за одним заходом.

На стик кладуть касету з плівкою. На касету кладуть таврувач зі свинцю. Касету закріпляють на стику спеціальним поясом. Для перевірки чутливості щодо виявленого дефекту застосовують дефектомір (рис. 4). Дефектомір виготовляють з того самого матеріалу що і виріб, який контролюють у вигляді пластинки з серії рівчаків, глибина яких різна. Чутливість К обчислюють за формулою:

,

де X - найбільша глибина рівчака еталону, виявлена на плівці.

товщина контрольованого металу, мм.

товщина еталону, мм.

Відстань від джерела випромінювання (рентгенівської труби або γ-джерела) до звареного з'єднання (фокусна віддаль), а також час витримки під опроміненням /час експозиції/ визначають за спеціальними графіками залежно від активності джерела і товщини металу, який просвічується.

Визначають дефекти на рентгенівських і γ-світлинах в тому разі, якщо світлина відповідає таким умовам:

а) чітко видно зображення шва;

б) на світлині є відбиток дефектоміра і цифри таврувача;

в) на світлинах не має подряпин, плям та інших вад.

Якість шва оцінюють за три баловою системою, порівнюючи одержані світлини із еталонними світлинами ГОСТ 20019-38.

Ділянки зварених швів, на яких зареєстровані недопустимі дефекти вирубують і знову просвічують.

Зварені шви просвічують рентгенівськими і γ-променями, притримуючись спеціальних санітарних норм і правил. Правилами передбачено зберігання γ-джерел у спеціальних приміщеннях і свинцевих контейнерах, які поглинають промені.