Расчет геометрических параметров рентгеновского контроля сварных швов в соответствии с требованиями ГОСТ 7512

Геометрическая нерезкость изображений де­фектов на снимках не должна превышать половины требуемой чувствительности К контроля при К до 2 мм и 1 мм - при К более 2 мм; относительное увеличе­ние изображений дефектов на снимках не должно превышать 1,25; относительное увеличение радиацион­ной толщины просвечиваемого металла на краях участ­ков (по отношению к центру участков) не должно пре­вышать 1,1 при просвечивании сварных швов плоских изделий и 1,5 - при просвечивании сварных швов тру­бопроводов, угол между направлением излучения и нормалью к рентгеновской пленке в пределах просвечиваемого участка не должен превышать 0,785 рад (45°).

В соответствии с этими требова­ниями минимальное расстояние f_мин от фокусного пятна источника излучения до поверхности просвечиваемого свар­ного соединения, обращенной к источ­нику, при контроле сварных швов плос­ких изделий определяется по формуле f_мин = 2Фh/К, если 2Фh/К > 4h; или f_мин = 4h, если 2Фh/К <4h, где Ф - максимальный размер фокусного пятна источника излучения, мм; К - требуе­мая чувствительность контроля, мм, при требуемой чувствительности до 2 мм и К = 2 мм при требуемой чувствительности более 2 мм; h - радиационная толщина просвечиваемого металла, мм.

Длина участков (L_уч), длина про­екции участков (L_пр) на рентгеновскую пленку и длина пленок (L_пл) определяются по формулам: L_уч = 0,8f; L_пр = 0,8 (f + h); = 0,8 (f + h) + 20 мм (здесь и далее предполагается, что расстояние между просве­чиваемым сварным соединением и пленкой равно нулю).

Если задана длина пленок и L_пр ≥ 0,8 (f + h) + 20 мм, расстояние f  должно удовлетворять условию f ≥ 1,25 (L_пр - 20 мм)-Л, длина участков определяет­ся по формуле L_уч= 0,8 f.

Если L_пл  < 0,8(f + h) + 20 мм, расстояние f должно удовлетворять условию f  ≥ f_мин, длина участков определяется по формуле L_уч = (L_пл  - 20 мм) f /( f + h).

Производительность П просвечивания свар­ных швов плоских изделий (отношение длины про­свечиваемого за одну экспозицию участка шва к сум­марным затратам времени на просвечивание этого участка), определяется по формуле П = L_уч (t_эксп + t_всп ), где t_всп - время, затрачиваемое при каждой экспози­ции на вспомогательные операции (установку кассеты с пленкой и источника излучения, установку индика­тора чувствительности, ограничительных меток и маркировочных знаков, отход дефектоскописта на безопасное расстояние); t - время экспозиции, определяемое по формуле t_эксп = t₀ [(f + h)/( f₀ + h)]², где f₀ - произвольно выбранное расстояние f; t₀ - опреде­ленное опытным путем или по номограммам экспози­ций время экспозиции при = f ₀.

При просвечивании сварных швов плоских изде­лий оптимальное расстояние f_опт , при котором произ­водительность просвечивания будет максимальной, определяется по формуле f_опт = √h²+t_всп((f₀ + h) ² / t_0.

 При просвечивании сварных швов трубопро­водов по схеме черт. 5а ГОСТ 7512 расстоя­ние f должно удовлетворять условиям f ≥ ЗФ(R – r )/К  и f ≥ 6(R – r ), где R и r - наружный и внутренний радиусы сварного соедине­ния.

Как видно  ψ = arcsin р; φ = arcsin {рг/(f +R)}; β = arcsin (рг/R); α = arcsin (рг/R) - arcsin {рг/(f + R)}; γ = arcsin р - arcsin {рг/( f + R)}, где р - вспо­могательный коэффициент, определяе­мый по формуле р = {1 -(1/2S)²[S² + 1 - (S² - 1)R/r]²}^1/2, где S - предельно до­пустимая величина отношения толщи­ны металла на краях и в центре просвечиваемого за одну экспозицию участка.

При S =1,5 р = √1 -0,174(2,6-R/r)².

Поскольку в соответствии с ГОСТ 7512 этот угол не должен превышать 0,785 рад, для этой схемы следует принимать р = sin 0,785 = 0,707, и формулы для определения углов α и γ для этой схемы имеют вид α = arcsin (0,707r /R) - arcsin {0,707г / (f + R)}; γ = arcsin 0,707 - arcsin {0.707г /(f + R)} = 0,785 - arcsin {0,707г /(f +R)}.

Число N экспозиций, необходимых для 100 %- ного контроля шва, определяется по формуле N = л/а; если число N получается дробным, оно округляется до ближайшего большего целого числа. Длина участ­ков определяется по формуле L_уч= 2πR/N.

Длина проекции участка на пленку определя­ется по формуле L_пр=2г [0,785 - arcsin {0,707г/(f + R)}] (при округлении числа N в сторону увеличения длина участков и длина проекции участков на пленку умень­шаются, однако, для упрощения расчетного определе­ния L_пр этим уменьшением L_пр здесь пренебрегается).

Длина пленок определяется по формуле L_пл = L_пл +20 мм, если L_пл  ≥ 100 мм, или L_пл = 1,2 L_пр , если L_пр  < 100 мм.

Время экспозиций t_эксп и затраты времени Т на просвечивание шва определяется по формулам t_эксп  = t₀ + [(f + R - r)/( f₀ + R - r)]²; Т = N (t_эксп + t_всп ).

При просвечивании сварных швов трубопрово­дов по схеме черт. 5в ГОСТ 7512 (рис. 3) расстояние f должно удовлетворять условиям f ≥ 4ФR/К; f ≥ 8R.

Число N экспозиций определяется по формуле N = 0,5π / [arcsin (рг/R) - arcsin {рг/(f + R)}].

Если число N получается дробным, оно округляется до ближайшего большего целого числа.

Угол ψ для этой схемы всегда мень­ше, чем 0,785 рад, р = √1- 0,174(2,6 - R/r)² при S =1,5.

Длина проекции участков на пленку определяется по формуле L_пр= 2(f + 2R) х tg arcsin {рг/(f + R)}; длина пленок – по формуле L_пл = L_пр + 20 мм, если L_пр ≥ 100 мм, или L_пл =1,2 L_пр , если L_пр <100 мм.

Время экспозиции и затраты време­ни Т на просвечивание шва определяют­ся по формулам t_эксп = t₀ [(f + 2R)/(f₀ + 2R)]²; Т = N (t_эксп  + t_всп  ).

При просвечивании сварных швов трубопроводов рентгеновским контролем по схеме черт. 5s ГОСТ 7512 расстояние f должно удовле­творять условиям f ≥ 3Ф(R - r)/K- R - r и f ≥6(R - r)- R - г. Если 3Ф(R - r)/K- R - r <0 и 6(R - r)- R - r < 0, то принимается f_мин=0, и фокусное пятно источника излучения теоретически может располагаться на поверхности трубопровода.

Для этой схемы ψ = arcsin (pr/R), угол α определяется по формуле α =  arcsin (pr /R) - arcsin {pr /(f + R)}.

Видно, что для этой схемы при S =1,5 требования ГОСТ 7512 к углу (ψ_макс = 0,785 рад) вы­полняются только в диапазоне 1,1 ≤ R/r ≤ 2, в диапа­зоне же 1 ≤ R/r ≤ 1,1 для выполнения этого требования следует принимать pr/R = sin 0,785 = 0,707, откуда для этого диапазона значений R/r получаем p = = 0,707R/r.

Подставив это значение р в приведенную выше формулу для определения угла α, получаем для диа­пазона 1 ≤ R/г≤ 1,1: α = 0,785 + arcsin {0,707R/r + R)}.

Число экспозиций определяется по формуле N = π/ α. Если число N получается дробным, оно ок­ругляется до ближайшего большего целого числа. Время экспозиций t_эксп и затраты времени Т на про­свечивание шва определяются по формулам t_эксп = t₀[(f+2R)/( f₀ +2R])² .

Длина участков L_уч и длина пленок L_пл опреде­ляются по формулам L_пл =2 πR/N, L_пл = L_уч +20 мм, если L_уч  ≥ 100 мм, или L_пл =1,2 V , если L_уч <100 мм.