Технология радиографического контроля

Энергия излучения. Из формулы для расчета абсолютной чувствительности видно, что чем больше коэффициент линейного ослабления .(цо). тем меньше размер дефекта, который удается обнаружить. В свою очередь, коэффициент цо зависит от энергии излучения источника. Получение рентгеновского излучения той или иной энергии достигается регулированием напряжения на рентгеновской трубке, энергия гамма-излучения обусловлена выбором соответствующего радиоактивного изотопа. Влияние энергии рентгеновского и гамма-излучений на чувствительность контроля показана на рис. 2.27, а, б. Как видно из графиков, чувствительность контроля стали одинаковой толщины тем выше, чем меньше энергия излучения.

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.

{Наилучшая выявляемость наблюдается при прохождении излучения вдоль дефектов, т. е. когда угол а (рис. 2.31) равен 0°. При ориентации дефекта под некоторым углом к направлению излучения выявляемость ухудшается; в этом случае пучок излучения будет проходить не всю высоту (AS), а только

Чувствительность просвечивания при этом будет определяться шириной раскрытия, дефекта - (А). В практике очень часто встречаются дефекты, у которых ширина раскрытия (А) незначительна при достаточно большой высоте (AS). В этом случае на пленке проекция изображения дефекта не будет видна из-за малой разницы в плотностях потемнения пленки в дефектном и бездефектном местах. К подобным дефектам относят, например, трещины, стянутые непровары, несплавления по кромкам. Вероятность выявления подобных дефектов очень мала (35—40%). Расслоения в прокатанных листах, расположенные параллельно поверхности листов, как правило, просвечиванием не выявляются. По этой же причине слабо обнаруживаются несплавления по катетам шва в тавровых, угловых и нахлесточных соединениях.

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).

Швы, выполненные двусторонней сваркой с К-образной разделкой кромок, наиболее целесообразно просвечивать по схеме 2 с применением в ряде случаев двух экспозиций. В этом случае направление центрального луча должно совпадать с линией разделки кромок. Допускается просвечивать эти швы также и по схеме 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°.

При выборе схемы просвечивания необходимо помнить, что непровары и трещины могут быть выявлены лишь в том случае, если плоскости их раскрытия близки к направлению просвечивания (0 - 10°), а их раскрытие не менее 0,05 мм.

При контроле кольцевых сварных соединений труб часто применяют панорамную схему просвечивания (схема при которой источник с панорамным излучением устанавливают внутри трубы на ее оси и соединение просвечивают за одну экспозицию. Условие применения этой схемы просвечивания следующее: размер активной части Ф источника излучения, при котором возможно его использование для контроля сварного шва панорамным способом, определяют по формуле Ф^ ^(и—R)/(r—1), где и - максимально допустимая величина геометрической нерезкости изображения дефектов на снимке, задаваемая, как правило, действующей документацией по контролю, мм; # - внешний радиус контролируемого соединения, мм; г -т- внутренний радиус контролируемого соединения, мм.
 После выбора схемы просвечивания устанавливают величину фокусного расстояния (F). С увеличением фокусного расстояния несколько увеличивается чувствительность метода, но возрастает (пропорционально квадрату расстояния) время экспозиции.

Фокусное расстояние выбирают в зависимости от схемы просвечивания, толщины материала и размеров активной части (фокусного пятна) источника излучения. Например, для схем (см. рис. 2.36) фокусное расстояние должно быть F^ ^(Ф1и+\) (S+H), где 5 - толщина   сварного   соединения в направлении просвечивания, мм; Н - расстояние от пленки до обращенной к пленке поверхности - изделия. Обычно фокусное расстояние выбирают в диапазоне от 300 до 750 мм.

Время экспозиции и длина контролируемого за одну экспозицию участка при контроле по приведенным выше схемам должны быть такими, чтобы: плотность почернения изображения контролируемого участка шва, околошовной зоны и эталонов чувствительности была не менее 1,0 и не более 3,0 единиц оптической плотности; уменьшение плотности почернения любого участка сварного шва на снимке по сравнению с плотностью почернения в месте, установки эталона чувствительности было не более 0,4 - 0,6 единиц оптической плотности в зависимости от коэффициента контрастности пленки, но нигде плотность почернения не должна быть менее 1,5 единиц; искажение изображения дефектов на краях снимка по отношений) к изображениям их в его центре не превышало 10% для прямолинейных и 25% для криволинейных участков, и Обычно длина прямолинейных и близких к прямолинейным участков, контролируемых за одну экспозицию, должна быть не более /^0,8/, где / - расстояние от источника излучения до поверхности контролируемого участка.

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.