какие факторы влияют на чувствительность радиографического метода контроля

Радиографический контроль

Энергия излучения определяет его проникающую способность и выявляемость дефектов в контролируемом изделии.

От мощности Р экспозиционной дозы излучения зависят производительность контроля, a также требования техники безопасности.

Другие страницы по теме

Радиографический контроль:

Плотность ρ контролируемого материала определяет необходимую МЭД и получение требуемой производительности и чувствительности.

Линейный коэффициент ослабления μ_о излучения в материале свидетельствует о проникающих свойствах излучения и выявляемости дефектов.

Дозовый фактор накопления β характеризует рассеяние излучения в материале изделия в зависимости от линейного коэффициента ослабления μ_о и толщины контролируемого изделия 8 и оказывает заметное влияние на выявляемость дефектов. Он зависит от отношения суммы интенсивностей нерассеянного и рассеянного излучений к интенсивности нерассеянного излучения:

Разрешающая способность детектора определяет его способность регистрировать рядом расположенные дефекты и бездефектные участки контролируемого изделия и характеризуется числом линий, равномерно распределенных на единице длины тест-образца.

Абсолютная чувствительность W_абс (в мм) говорит о размере минимально выявляемого дефекта или элемента эталона чувствительности. Относительная чувствительность W_отн (в %) определяется отношением размера Δδ минимально выявляемого дефекта или элемента эталона чувствительности к толщине контролируемого изделия δ. Зависимость относительной чувствительности радиографии от основных параметров просвечивания выражается уравнением

Помимо указанных факторов чувствительность радиографического контроля зависит также от : формы и места расположeния дефекта, величины фокусного расстояния, фокусного пятна трубки, типа рентгеновской пленки.

Bвиду сложности процессов ослабления энеpгии рентгеновского и γ-излучений пpи прохождении их черeз контролируемый металл и многообразия перечисленныx факторов учесть одновременное воздействие иx на чувствительность метода нe представляется возможным. Целесообразно рассмотрeть эти факторы в отдельности, оценивaя влияние каждого из ниx на чувствительность метода к выявлeнию дефектов.

Из формулы (1) видно, что чем больше линейный коэффициент ослабления μ_о, тем меньше размер дефекта, котоpый удается обнаружить. В свою очерeдь, коэффициент μ_о зависит oт энергии излучения источника. Получениe рентгеновского излучения той или инoй энергии достигается регулированием напряжения нa рентгеновской трубке, энeргия γ-излучения обусловлена выбором соответствующегo радиоактивного изотопа.

Влияниe энергии рентгеновского излучения и γ-излучения на чувствительность контроля показано нa рис. 1. Как виднo из графикoв, чувствительность контроля стали одинаковoй толщины тем выше, чем меньшe энергия излучения. Рассеянноe излучение в зависимости oт энергии первичного излучения меняет качество снимка, снижает четкость и контрастность изображения, а следовательнo, и чувствительность самого метода. Пpи отсутствии рассеяния дефект нa пленке будет изображаться c четкими границами (риc. 2). Однако практически всегда имеeт место рассеяние излучения, нарушающеe четкость изображения. Вследствие этогo дефекты малого размера становятся трудноразличимыми (рaзмыты границы изображения) и частo могут быть не выявлены.

Рассеяние излучения всегда сильнеe в толстостенных материалах (см. риc. 2, б), чeм в тонкостенных, поэтoму чувствительность метода значительно ухудшается c увеличением толщины просвечиваемого материала. Совершеннo избавиться от рассеяния излучения нeльзя. Уменьшить его можнo специальными фильтрами, представляющими собoй тонкий слой свинцовой (oт 0,075 дo 0,15мм) или оловянной (0,025 мм) фольги, расположенной либo между источником и контролируемым объектoм, либо мeжду пленкoй и объектом. Рассеяние излучения можнo уменьшить такжe, сократив площадь облучения. Последнеe достигается либо при помoщи диафрагмы, помещаемoй у источника излучения, либо посредствoм свинцовой маски c отверстием, помещаемой нaд просвечиваемым объектом. Рассеяние уменьшается, eсли увеличить расстояние oт контролируемого объекта дo пленки.

Наилучшaя выявляемость наблюдается пpи прохoждeнии излучения вдoль дефектов, т.e. когда угол α (риc. 5) равен 0°. Пpи ориентации дефекта пoд некоторым углом к направлeнию излучения выявляемость ухудшается; в этoм случае пучок излучения будeт проходить не вcю высоту Δs, а толькo определенную ее чаcть. Чувствительность просвечивания при этом будeт определяться шириной раскрытия дефекта Δ. Нa практике очень часто встречаютcя дефекты, у которыx ширина раскрытия Δ незначительна пpи достаточно большой высоте Δs. B этом случае нa пленке проекция изображения дефекта нe будет видна из-зa малой разницы в плотноcтях потемнения пленки в бездефектном и дефектном месте.

Увеличение фокусного расстояния (рис. 6) аналогичнo энергии ослабления излучения делает eго более мягким, вследствие чегo улучшается чувствительность контроля. Следует замeтить, что фокусное расстояние F связанo c временем просвечивания следующим соотношениeм:

Из риc. 8 видно, чтo применение металлических экранов обеспечивает некотороe повышение чувствительности, обусловленноe уменьшением воздействия вторичного излучения, источникoм которого является сaм контролируемый материaл. Рассеянное вторичное излучение уменьшаeт резкость и контрастность изображения объектa. Рассеянное излучение oт тяжелых элементов, подобно свинцу, сравнительнo невелико, они выполняют рoль своеобразного фильтра, особеннo для первичного излучения низких энеpгий.

Eще страницы по темe Радиографический контроль :

Источник

Радиографический контроль (РК): особенности метода

ГОСТ 7512-82 («Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод (с Изменением N 1)») определяет радиографический контроль в качестве неразрушающего метода контроля, направленного на выявление дефектов сварных соединений.

С помощью радиографического (рентгенографического) метода можно выявить следующие дефекты соединений, в том числе лежащие на глубине:

Вопреки высокой точности радиографического контроля, метод не позволяет выявить дефекты, изображения на снимках которых совпадают с «эхом» посторонних деталей и т. п., а также дефекты, если плоскость их раскрытия не превышает 0,1-0,5 мм (в зависимости от радиационной толщины). Также неэффективным радиографический контроль будет при условии, что упомянутая плоскость не совпадает с вектором радиационного просвечивания.

Допускается проведение радиографического контроля при условии, что отношение радиационной толщины наплавки шва к совокупной радиационной толщине – от 0,2 мм.

Особенности метода

В процессе реализации неразрушающего радиографического контроля рекомендуется применение маркировок, изготовленных из обеспечивающих четкость получаемых радиографических снимков материалов.

При проведении контрольных мероприятий требуется использование особых радиографических пленок и излучателей, рекомендуемых отраслевыми стандартами. Тип источника радиационного излучения, как и напряжение рентгеновской трубки должны определяться с учетом параметров материала, подвергающегося диагностике.

При необходимости в процессе реализации радиографического метода неразрушающего контроля могут быть использованы усиливающие экраны (металлические и др.). Виды экранов должны быть рассмотрены техническими бумагами. Вне зависимости от разновидности усиливающих экранов к ним предъявляются общие требования (чистая поверхность, отсутствие шероховатостей, складок и т. п.).

Кассеты для пленки, применяемые в процессе радиографического (рентгенографического) контроля, должны надежно защищать пленки от света, обеспечивать плотный контакт экранов и пленок.

В некоторых случаях с целью защиты пленок от рассеянных излучений необходимо предусмотреть экранирование посредством свинца.

Для проведения радиографического контроля используются эталоны чувствительности. Они должны быть изготовлены из сплавов или металлов, аналогичных по составу и свойствам контролируемым видам поверхностей.

Подготовка к РК

Метод радиографического неразрушающего контроля допустимо реализовывать при условии предварительного устранения наружных дефектов (неровностей, шлака и др.). Обусловлено это тем, что их наличие может негативно повлиять на расшифровку рентгенографических снимков.

Непосредственно после подготовки соединения к радиографическому контролю рекомендуется проводить разметку и маркировку участков. Схема разметки должна быть установлены техническими документами.

Эталоны чувствительности рекомендуется устанавливать со стороны, обращенной к источнику радиационного облучения. В зависимости от конкретной разновидности применяемого эталона (проволочный, пластинчатый и т. п.) особенности расположения меняются:

В процессе радиографического контроля, если возможность установки эталонов со стороны источника радиационного облучения объекта отсутствует (цилиндрические, прочие пустотелые объекты), допустима их установка со стороны кассет.

Дополнительно в процессе подготовки к радиографическому контролю необходимо выбрать схемы и параметры контроля. Рекомендуется руководствоваться при выборе положениями упомянутого стандарта (ГОСТ 7512-82).

Последующие мероприятия

После подготовки к рентгенографическому неразрушающему контролю осуществляются следующие этапы:

В заключение по итогам радиографического контроля заносят данные по выявленным дефектам.

Безопасность

Стоит учитывать, что в процессе осуществления радиографического контроля существует опасность радиационного облучения, а также риск негативного влияния на здоровье специалиста газов, образующихся в процессе рентгенографических исследований. Дополнительный фактор риска – электрический ток, питающий радиографические устройства.

Непосредственно радиографический контроль, в том числе перезарядка источников радиации должны осуществляться с применением исправного оборудования. Документы на это оборудование подлежат согласованию в контролирующих инстанциях.

В процессе эксплуатации рентгенографического оборудования и при перезарядке источников радиационного излучения необходимо руководствоваться положениями и соблюдать требования отраслевых нормативов и стандартов.

Соблюдение требований и правил безопасности в процессе радиографических (рентгенографических) мероприятий предполагает:

Средства рентгенографического контроля

Радиографический метод неразрушающего контроля реализуется следующими средствами (кроме маркировок, эталонов, кассет, уже рассмотренных ранее):

Преимущества и недостатки радиографического контроля

Плюсы рентгенографического контроля следующие:

Недостатками радиографического метода (помимо упомянутой невозможности исследовать некоторые категории дефектов):

Источник

Технология радиографического контроля

В зависимости от используемого вида излучения различают рентгено-, гамма- и бетатронную радиографию. Каждый из перечисленных методов имеет свою сферу использования. В частности, рентгенографию как наиболее чувствительный способ применяют преимущественно в цеховых и реже в полевых условиях в случаях, когда к контролю качества сварных соединений предъявляют наивысшие требования по чувствительности. Гаммаграфия доминирует при контроле качества сварных соединений, расположенных в труднодоступных местах, в полевых и монтажных условиях. Бетатронную радиографию используют при дефектоскопии сварных соединений большой толщины преимущественно в цеховых условиях.

При проведении радиографического контроля необходимо соблюдать условия, при которых обеспечивается максимально возможная чувствительность, т. е. условия при которых можно выявить минимальный дефект.

Чувствительность радиографического метода контроля зависит от следующих основных факторов: энергии первичного излучения, рассеянного излучения, плотности и толщины просвечиваемого материала, формы и места, расположения дефекта, величины фокусного расстояния и фокусного пятна рентгеновской трубки, типа рентгеновской пленки.
Ввиду сложности процессов ослабления энергии рентгеновского излучения при прохождении их через контролируемый металл и многообразия перечисленных факторов учесть одновременное воздействие их на чувствительность метода не представляется возможным. Целесообразно рассмотреть эти факторы в отдельности, оценивая влияние каждого из них на чувствительность метода к выявлению дефектов.

Рассеянное излучение в зависимости от энергии первичного излучения изменяет качество снимка, снижает контрастность и четкость изображения, а следовательно, и чувствительность самого метода. При отсутствии рассеяния дефект на пленке будет изображаться с четкими границами (рис. 2.28, а—в). Однако практически всегда имеет место рассеивание излучения, нарушающее четкость изображения. Вследствие этого явления дефекты малого размера становятся трудно различимыми (размыты границы изображения) и часто могут быть не выявлены совсем.

Рассеивание излучения всегда сильнее в толстостенных материалах (рис. 2.28, б), чем в тонкостенных, поэтому чувствительность метода значительно ухудшается с увеличением толщины просвечиваемого материала. Совершенно избавиться от рассеивания излучения нельзя. Уменьшить его можно применением специальных фильтров, представляющих собой тонкий слой оловянной (0,025 мм) или свинцовой (0,075—0,15 мм) фольги, расположенной либо между источником и контролируемым объектом, либо между пленкой и объектом. Рассеивание излучения можно уменьшить, сократив площадь облучения. Последнее достигается либо с помощью диафрагмы, помещаемой у источника излучения, либо с помощью свинцовой маски с отверстием, помещаемой над просвечиваемым объектом. Рассеивание уменьшается, если увеличить расстояние от контролируемого объекта до пленки.

Толщина материала. Чувствительность более сложным образом зависит от толщины контролируемого материала (рис. 2.29).

Вначале чувствительность возрастает вследствие того, что с увеличением толщины материала убывает эффективный коэффициент ослабления. Мягкие составляющие излучения ослабляются сильнее, чем жесткие, и в последующие слои попадает излучение, уже частично отфильтрованное в предыдущих слоях. По мере прохождения через вещество излучение становится все более жестким и при этом одновременно замедляется убывание коэффициента эффективного ослабления — он приближается к постоянному значению.

Для сравнительно больших толщин подъем кривой (ухудшение чувствительности) объясняется эффектом рассеяния. В конечном итоге ухудшение чувствительности из-за наличия рассеянного излучения определяет предел применяемости всего метода просвечивания материалов до определенной толщины (100—150 мм).

Форма дефектов и их ориентация в шве. Дефекты (непровары), имеющие прямолинейные грани, ориентированные параллельно направлению распространения излучения, выявляются значительно лучше из-за большой резкости изображения их границ (рис. 2.30, а), чем дефекты цилиндрической (шлаковые включения) или шаровой (поры) или другой формы (рис. 2.30, б, в).

Действительно, непровар, как правило, имеет постоянную высоту (AS) по сечению падающего пучка излучения, тогда как у объемных дефектов эта высота переменная, поэтому плотность потемнения изображения в этом случае будет постепенно и равномерно снижаться от максимума, определяемого диаметром дефекта, до плотности потемнения всего^ поля пленки. Вследствие этого резкость изображения отсутствует, а следовательно, и контрастность снимка, воспринимаемая глазом, значительно ухудшается.

Фокусное расстояние. Увеличение величины фокусного расстояния (рис. 2.32) аналогично энергии ослабления излучения делает его более мягким, вследствие чего улучшается чувствительность контроля. Следует заметить, что фокусное расстояние (F) связано с временем просвечивания (t) следующим соотношением: t/to= (F/Fq)2, где t — время просвечивания при выбранном фокусном расстоянии, см; to—время просвечивания при фокусном расстоянии FQ, см, взятом по номограмме. Из соотношения видно, что при увеличении фокусного расстояния резко возрастает время просвечивания. Чем меньше размер фокуса, тем более четкий рельеф изображения дефекта на снимке, тем меньше область полутени, тем выше чувствительность контроля (рис. 2.33).

Усиливающие экраны. Из рис. 2.34 видно, что применение металлических экранов обеспечивает некоторое повышение чувствительности, обусловленное уменьшением воздействия вторичного излучения, источником которого является сам контролируемый материал. Рассеянное вторичное излучение уменьшает резкость и контрастность изображения объекта. Рассеянное излучение от тяжелых элементов, подобных свинцу, сравнительно невелико, они выполняют роль своеобразного фильтра, особенно для первичного излучения низких энергий.

Тип пленки. В зависимости от типа пленки, обусловленного размером зерна и реакцией к излучению, чувствительность радиографического контроля при прочих равных условиях (энергий излучения, рода и толщины материала) может изменяться от 0,5% (РТ-5) до 3% (РТ). Пленки, обеспечивающие лучшую чувствительность, имеют мелкозернистую структуру и слабую реакцию к излучению, но требуют большего времени для просвечивания.

С учетом изложенных факторов, влияющих на чувствительность контроля, кратко рассмотрим операции радиографического контроля на примере сварных соединений.

При радиографировании изделий соблюдают такую последовательность выполнения основных операций. Выбирают источник излучения, радиографическую пленку и определяют оптимальные режимы просвечивания, просвечивают объект, производят фотообработку снимков и их расшифровку, оформляют результаты контроля.

Выбор источника излучения обусловливается технической целесообразностью и экономической эффективностью. Основными факторами, определяющими выбор источника, являются заданная чувствительность, плотность и толщина материала контролируемого изделия, производительность контроля, конфигурация контролируемой детали, доступность ее для контроля и др.

Например, при контроле изделий, в которых допускаются дефекты большого размера, наиболее целесообразно применять изотопы с высокой энергией, обеспечивающие малое время просвечивания. Для изделий ответственного назначения используют рентгеновское излучение и только как исключение — изотопы, имеющие по возможности наименьшую энергию излучения, например 1г (табл. 2.8).

Выбор радиографической пленки осуществляется по толщине и плотности материала просвечиваемого объекта, а также по требуемой производительности и заданной чувствительности контроля.

Пленку РТ-1 используют, главным образом, для контроля сварных соединений больших толщин, так как она обладает высокой контрастностью и чувствительностью к излучению. Универсальную экранную пленку РТ-2 применяют при просвечивании деталей различной толщины, при этом время просвечивания по сравнению с другими типами пленок наименьшее. Для контроля изделий из алюминиевых сплавов и сплавов черных металлов небольшой толщины можно использовать высококонтрастную пленку РТ-3 и РТ-4.

При дефектоскопии ответственных соединений применяют пленку РТ-5. Эта пленка обладает весьма высокой контрастностью, позволяет выявлять незначительные дефекты, хотя и имеет наименьшую чувствительность к излучению, что приводит к увеличению времени экспозиции при контроле. Ориентировочно выбор радиографической пленки целесообразно производить пономограммам (рис. 2.35).

Для контроля сварных соединений различных типов выбирают одну из схем просвечивания, приведенных на рис. 2.36. Стыковые односторонние соединения без разделки кромок, а также с V-образной разделкой просвечивают, как правило, по нормали к плоскости свариваемых элементов (рис. 2.36, схема 1).

При контроле швов нахлесточных, угловых и тавровых соединений центральный луч направляют, как правило, под углом 45° к плоскости листа (схемы 3, 4, 5, 6, 7, 8). Трубы большого диаметра (>200 мм) просвечивают через одну стенку, а источник излучения устанавливают снаружи или внутри изделий с направлением оси рабочего пучка перпендикулярно шву (схемы 9, 11).

При просвечивании через две стенки сварных соединений труб малого диаметра, чтобы избежать наложения изображения участка шва, обращенного к источнику излучения, на изображение участка шва, обращенного к пленке, источник сдвигают от плоскости сварного соединения (схема 10) на угол до 20—25°.

Подбор экспозиции при просвечивании изделий производят по номограммам (рис. 2.37), а уточняют ее с помощью пробных снимков. Экспозиция рентгеновского излучения выражается как произведение тока трубки на время; гамма-излучения — как произведение активности источника излучения, выраженной в гамма-эквиваленте радия, на время. Номограммы даются для определенного типа пленки, фокусного расстояния и источника излучения.

Подготовка контролируемого объекта к просвечиванию заключается в тщательном осмотре и при необходимости в очистке объекта от шлака, грязи и других загрязнений. Наружные дефекты необходимо удалить, так как их изображение на снимках может затемнить изображение внутренних дефектов. Сварное соединение разбивают на участки контроля, которые маркируют, с тем чтобы после просвечивания можно было точно указать расположение выявленных внутренних дефектов. Кассеты для радиографические пленки, заряжаемые в них, должны маркироваться в том же порядке, что и соответствующие участки контроля. Выбранную пленку заряжают в кассету, после чего кассету укрепляют на изделии, а со стороны источника излучения устанавливают эталон чувствительности. В тех случаях, когда его невозможно так установить, например при просвечивании труб через две стенки, разрешается располагать эталон со стороны детектора (кассеты с пленкой).

После выполнения перечисленных операций и обеспечения безопасных условий работы приступают к просвечиванию изделия. При этом источник излучения необходимо установить таким образом, чтобы во время просвечивания он не мог вибрировать или сдвинуться с места, иначе изображение на пленке окажется размытым. По истечении времени просвечивания кассеты с пленкой снимают, и экспонированную пленку подвергают фотообработке. Процесс фотообработки пленки включает следующие операции: проявление, промежуточную промывку, фиксирование изображения, промывку в непроточной воде, окончательную промывку и сушку пленки. При проявлении происходит восстановление кристаллов бромистого серебра в металлическое серебро. Пленку проявляют в специальном растворе — проявителе. Время проявления указано на упаковках пленки и раствора. После проявления пленку ополаскивают в кювете с водой. Такая промежуточная промывка предотвращает попадание проявителя в фиксирующий раствор — фиксаж. В фиксаже растворяются непроявленные зерна бромистого серебра, а восстановленное металлическое серебро не претерпевает изменений.

После фиксирования необходимо производить промывку пленки в непроточной воде с последующим извлечением и сбором серебра. Затем пленку промывают в ванне с проточной водой в течение 20—30 мин для удаления оставшихся после фиксирования химических реактивов. После промывки пленки ее сушат 3—4 ч. Температура сушки не должна превышать 35 °С.

Расшифровка снимков — наиболее ответственный этап в проведении работ по фотообработке. Задача расшифровщика заключается в выявлении дефектов, установлении их ви¬дов и размеров. Расшифровку радиограмм производят в проходящем свете на неготоскопе — устройстве, в котором имеются закрытые молочным или матовым стеклом осветительные лампы для создания равномерно рассеянного светового потока. Помещение для расшифровки затемняют, чтобы поверхность пленки не отражала падающий свет. Современные неготоскопы обеспечивают регулирование яркости освещенного поля н его размеров. Если освещенность неготоскопа не регулируется, то при слишком ярком свете могут быть пропущены мелкие дефекты с незначительными изменениями оптической плотности почернения пленки. Расшифровка радиограмм состоит из трех основных этапов: оценки качества изображения, анализа изображения и отыскания на нем дефектов и составления заключения о качестве изделия. Качество изображения в первую очередь оценивают сточки зрения отсутствия на нем дефектов, вызванных неправильной фотообработкой или неаккуратным обращением с пленкой: радиограмма не должна иметь пятен, полос, загрязнений и повреждений эмульсионного слоя, затрудняющих расшифровку.

Затем оценивают оптическую плотность, которая в соответствии с ГОСТ 7512—82 должна составлять 1,4—4; проверяют, видны ли элементы эталона чувствительности, гарантирующие выявление недопустимых дефектов; есть ли на снимке изображение маркировочных знаков. Оптическую плотность измеряют на денситометрах или на микрофотометрах.

Заключение о качестве проконтролированного сварного соединения дается в соответствии с техническими условиями (ТУ) на изготовление и приемку изделия. Причем оценку качества изделия производят только по сухому снимку, если он отвечает следующим требованиям (ГОСТ 7512—82): на рентгенограмме четко видно изображение сварного соединения с усилением шва по всей длине снимка; на снимке нет пятен, царапин, отпечатков пальцев, потеков от плохой промывки пленки.

Источник