Методика радиографического контроля

Виды радиографии

В технологии радиографического контроля могут использоваться различные виды излучений. Соответственно, выделяется рентгено-, гамма- и бетатронная радиография.

У каждого из представленных типов – своя сфера использования. Наибольшей чувствительностью обладает рентгенография, а потому дефектоскопию на ее основе применяют в тех случаях, когда сварные соединения должны отвечать самым строгим требованиям. Чаще всего этим методом пользуются в производстве и на ответственных участках трубопроводов.

Для полевых условий больше всего подходит гаммаграфия, позволяющая осуществлять контроль даже труднодоступных сварных соединений. Наконец, бетатронной радиографией пользуются в отношении соединений большой толщины. Как правило, дефектоскопия по такому методу проходит в цеховых условиях.

Чувствительность радиографии

Чтобы достичь максимальной чувствительности радиографии, необходимо соблюсти ряд технологических требований. Иными словами, нужно создать такие условия контроля, чтобы не остались незаметными даже минимальные дефекты.

Чувствительность радиографического контроля предопределяется следующими факторами: энергией первичного излучения, рассеянностью излучения, плотностью и толщиной просвечиваемого материала, его формой и местоположением, расположением дефектного участка, величиной фокусного пятна рентгеновской трубки, фокусным расстоянием, типом рентгеновской пленки. Вместе с тем, прохождение рентгеновского излучения – процесс сложный. Проходя через металл, энергия ослабевает. Это, а также множество вышеупомянутых факторов приводит к тому, что рентгеновская дефектоскопия нуждается в тонкой настройке каждого из факторов.

Энергия и рассеивание излучения

Чувствительность контроля зависит от коэффициента линейного ослабления. Высокий коэффициент позволяет обнаруживать даже самые мелкие дефекты, в то время как низкий коэффициент, напротив, приведет к обнаружению только крупных изъянов. Коэффициент, в свою очередь, определяется энергией излучения источника. Чтобы изменить энергию рентгеновского излучения, необходимо отрегулировать напряжение на рентгеновской трубке. Большое значение при этом имеет радиоактивный изотоп, который влияет на энергию гамма-излучения.

Высокая степень рассеяности излучения приводит к негативным изменениям качества снимка: снижению контрастности и четкости изображения. Контроль становится менее чувствительным. Чем меньше рассеивание, тем более четкими будут границы дефектов на снимке. Тем не менее, рассеивание в той или иной степени присутствует всегда, а потому потери качества снимков практически неизбежны. Небольшие по размеру дефекты и вовсе могут остаться незаметными (так как не будут видны их границы).

Для уменьшения рассеивания применяют специальный фильтр – тонкий слой фольги, который может располагаться, во-первых, между источником излучения и проверяемым объектов, а во-вторых, между пленкой и этим объектом. Фольга может быть выполнена из олова (тогда ее толщина будет 0,025 мм) или свинца (0,075?0,15 мм). Еще один способ уменьшить рассеивание – сократить площадь облучения. Есть два пути. Первый – поместить диафрагму у источника излучения. Второй – поместить над контролируемым объектом свинцовую маску с отверстием. Наконец, уменьшить рассеивание позволяет увеличение расстояние от пленки до облучаемого объекта.

При рентгеновском контроле толстостенных материалов рассеивание излучения и, соответственно, чувствительность выше, чем при проверке тонкостенных изделий.

Толщина материала

В рентгеновский контроле этот фактор оказывает сложное влияние на чувствительность излучения. Сначала увеличение толщины материала приводит к уменьшению эффективного коэффициента ослабления, вследствие чего чувствительность начинает возрастать. У мягких составляющих излучения наблюдается большая степень излучения, чем у жестких составляющих. А потому изучение, проходя от одного слоя к другому, в некотором смысле подвергается фильтрации. По мере проникновения в материал излучение становится более жестким, а коэффициент эффективного ослабления теряет скорость убывания и в итоге приобретает постоянное значение. Низкая чувствительность при больших толщинах в большинстве случаев объясняется высокой степенью рассеивания.

Рассеянность излучения ограничивает применение метода просвечивания, выдвигая требования к допустимой толщине материала (100-150 мм).

 

Форма дефектов, их расположение в шве

Дефекты сварных швов еще называют непроварами. Они очерчены прямолинейными гранями, расположенными параллельно по направлению излучения. Более четкие и резко очерченные границы прямоугольных дефектов делают их более заметными по сравнению с дефектами в форме цилиндра (шлаковыми включениями) или шара (порами).

У непроваров высота постоянна. Иное дело – объемные дефекты, чья высота постоянно варьируется. На радиограмме это будет видно по изменениям плотности затемнения. Плотность затемнения дефектных участков на снимке будет более высокой, чем у остальной площади снимка. Контрастность и резкость при контроле объемных фигур снижается.

Лучше всего рентгеновский контроль различает те дефекты, которые расположены по отношению к излучению под углом 0?. Если же дефект расположен наклонно относительно излучения, то пучок энергии будет проходить не через всю высоту, а лишь через ее часть. Количество выявляемых дефектов уменьшится.

 

 

Большую роль играет также ширина раскрытия дефекта. При этом большая высота вовсе не означает значительную широту раскрытия. При малой ширине раскрытия снимок получается недостаточно четким: разница в плотности затемнения на дефектном участке и на остальной площади пленки едва различима. К дефектам с малой степенью раскрытия относятся стянутые несплавления по кромкам, непровары, трещины. Вероятность того, что подобные дефекты будут обнаружены, составляет 35-40%. Просвечивание не сможет выявить расслоения в прокатанных листах, которые расположены параллельно их плоскости. Трудноразличимыми также являются несплавления, расположенные на катетах швов соединений таврового, нахлесточного и углового типа.

 

Фокусное расстояние

Его увеличение приводит к смягчению излучения, что делает контроль более чувствительным. Кроме того, чем больше фокусное расстояние, тем больше требуется времени для просвечивания. С другой стороны, меньшее фокусное расстояние делает дефект на снимке более рельефным, четким. Уменьшение области полутеней приводит к увеличению чувствительности.

Усиливающие экраны

Благодаря металлическим экранам удается нарастить чувствительность контроля. Данный эффект объясняется тем, что от контролируемого материала исходит вторичное излучение, которое приводит к снижению контрастности и резкости снимка. Благодаря металлическим экранам происходит своего рода фильтрация вторичного излучения, в результате чего снижается его негативное воздействие.

Тип пленки

Тип пленки зависит от размера зерна и реакции к излучению. Радиографический контроль может стать более чувствительным: с 0,5 (РТ-5) до 3% (РТ). Наилучшими считаются пленки, обладающие мелкозернистой структурой и слабой реакцией к излучению. Такие пленки способны сделать радиографический контроль более эффективным. Правда, таким пленкам требуется больше времени на просвечивание.

Технология радиографического контроля

Радиографическая проверка предполагает последовательное выполнение процедур. Начинается все с выбора источника излучения, радиографической пленки и определения оптимальных режимов просвечивания. Затем следует просвечивание объекта. После этого необходимо обработать и проявить снимки, расшифровывать их и оформить результаты проверки.

Выбор источника излучения

Наиважнейшим фактором выбора будет служить техническая и экономическая целесообразность. Выбор источника зависит от следующих факторов: заданной чувствительности, плотности и толщины материала объекта контроля, производительности контроля, конфигурации проверяемой детали, ее доступности.

Так, если известно, что проверяемый объект, скорее всего, имеет крупные дефекты, то наиболее целесообразным будет применение изотопов с высокой энергией: это позволит снизить время просвечивания. Для более ответственной радиографии применяют рентгеновское излучение, в редких случаях допускается использование изотопов с наименьшей энергией излучения.

Выбор пленки

Зависит прежде всего от плотности и толщины контролируемого материала. Важно учесть также производительность контроля и его чувствительность. У пленки РТ-1, например, высокая контрастность и чувствительность к излучению. А потому такую пленку применяют тогда, когда необходимо подвергнуть радиографической проверке сварные соединения большой толщины.

Универсальная экранная пленка РТ-2 позволяет просвечивать детали различной толщины. В сравнении с прочими типами пленок РТ-2 требуется меньше времени для просвечивания. Пленки РТ-3 и РТ-4 находят свое применение в отношении изделий с небольшой толщиной, в основе которых лежат сплавы черных металлов и алюминиевые сплавы.

Пленка РТ-5 позволяет контролировать ответственные соединения. Высокая контрастность этой пленки делает возможным различение даже незначительных дефектов. Впрочем, чувствительность этой пленки к излучению меньше, чем у прочих типов пленок, а потому для экспозиции РТ-5 нужно больше времени.

В выборе пленок помогают ориентироваться номограммы.

Схема просвечивания

Ее выбор зависит от типа сварного соединения, которое предстоит подвергнуть контролю.

Так, для стыковых односторонних соединений без разделки кромок или с V—образной разделкой просвечивание направлено по нормали к плоскости элементов, соединенных швом.

Для радиографического контроля швов, выполненных по технологии двусторонней сварки с разделкой кромок в К-образной форме, может понадобиться две экспозиции. Линия разделения кромки при этом должна совпадать с направлением центрального луча.

При радиографии швов, выполненных на соединениях углового, таврового и нахлесточного типа, угол между центральным лучом и плоскостью листа должен составлять 45?. При контроле труб с диаметром, превышающим 200 мм, просвечивание происходит через одну стенку, рентгеновский генератор располагают с наружной стороны или непосредственно изнутри. Рабочий пучок должен быть перпендикулярен шву.

Если же просвечивать предстоит трубы с малым диаметром через две стенки, то необходимо сдвинуть источник от плоскости сварного соединения (угол сдвига не должен превышать 20-25?). Это нужно для того, чтобы предупредить наложение двух изображений. На одном будет запечатлен участок шва, обращенный навстречу источнику излучения. На другом изображении будет изображен участок, обращенный к пленке.

При неправильно выбранной схеме просвечивания радиографический котроль может не выявить многие дефекты. Важным условием выявления непроваров и трещин служит близость плоскостей их раскрытия к направлению излучения (от 0 до 10?, не более). При этом раскрытие должно быть больше 0,05 мм.

Кольцевые сварные соединения труб зачастую просвечивают в соответствии с панорамной схемой. Обязательным ее условием является расположение источника излучения внутри трубы, строго на ее оси. Просвечивание происходит за одну экспозицию.

Схема просвечивания предопределяет выбор и фокусного расстояния. В большинстве случаев оно лежит в пределах 300-750 мм. От фокусного расстояния зависит время экспозиции.

При расчете времени экспозиции длину контролируемого участка следует учитывать также плотность затемнения. В том месте, где расположен шов и прилегающая к нему зона, плотность должна быть в диапазоне от 1,0 до 3,0 единиц оптической плотности. Эталон чувствительности не должен превышать 0,4-0,6 единиц оптической плотности. Многое здесь определяется контрастностью пленки.

При подборе экспозиций следует руководствоваться данными номограммы. Дополнительную информацию могут дать пробные снимки. Каждой монограмме должен соответствовать тип пленки, фокусное расстояние, источник излучения.

Подготовка объекта

Прежде чем приступить к радиографическому контролю, объект необходимо внимательно осмотреть, очистить его от загрязняющих веществ и образований. Для достижения большей эффективности контроля необходимо избавить изделие от наружных дефектов. В противном случае они могут привести к затемнениям на снимке, а это, в свою очередь, воспрепятствует обнаружению скрытых дефектов.

При подготовке сварного соединения требуется разделить его на отдельные участки и маркировать их. Эта мера в значительной степени облегчит выявление местоположения того или иного внутреннего дефекта. Кассеты с радиографической пленкой необходимо маркировать в том же порядке, что и эти участки. Кассета заряжается заранее подобранной пленкой, затем крепится на изделии. Эталон чувствительности следует располагать на стороне источника излучения. Если же установить эталон таким образом не удается, то допускается его размещение на стороне детектора (под этим термином понимается кассета с пленкой). Такая ситуация может возникнуть, например, при радиографическом просвечивании двух стенок труб.

Просвечивание объекта, получение снимков

Приступать к этой стадии можно только после того, как выполнены все предшествующие процедуры и обеспечены безопасные условия работы. Источник излучения требуется расположить так, чтобы исключить всякую возможность его вибрирования и сдвигов во время просвечивания. В противном случае радиограмма получится нечеткой.

По окончании просвечивания детектор нужно снять, провести фотообработку пленки. Фотообработка предполагает выполнение нескольких технологических процедур: проявление, промежуточная промывка, фиксирование изображения, промывка в непроточной воде, окончательной промывка и сушка. Суть проявления в том, чтобы дать кристаллам бромистого серебра восстановиться в металлическое серебро. Для проявления пленки требуется специальный раствор – проявитель. Упаковка пленки и раствора содержит указание на время проявления. После того, как пленка будет проявлена, ее необходимо ополоснуть в емкости с водой. Тем самым происходит защита пленки от попадания в фиксирующий раствор (фиксаж) проявителя. Фиксаж нужен, в частности, для растворения непроявленных зерен бромистого серебра. При этом с восстановленным металлическим серебром не происходит никаких изменений.

По окончании фиксирования нужно промыть пленку в непроточной воде, после чего можно приступать к извлечению и сбору серебра. Затем нужно 20-30 минут промывать пленку в проточной воде – благодаря этому со снимка будут удалены оставшиеся химические реактивы. Когда промывка будет закончена, пленку нужно будет просушить. Температура при этом должна быть не более+35°С. Для сушки, как правило, отводится 3-4 часа.

Наиболее ответственным этапом фотообработки является расшифровка радиограмм. Ее цель – выявить дефекты, установить их вид и размер. Для расшифровки нужен негатоскоп – прибор, в котором осветительные лампы закрыты молочным или матовым стеклом. Неготоскоп дает равномерно рассеянный световой поток. Чтобы на пленку не попадал посторонний свет, нужно затемнить помещение. В современных моделях негатоскопов можно отрегулировать яркость освещаемого поля и его размеры. Слишком яркий свет может скрыть мелкие дефекты, затемнения которых имеют незначительную оптическую плотность.

Расшифровка радиограммы

Расшифровка радиограммы включает в себя три стадии: оценку качества снимка, анализ изображения и поиск дефектов, составление акта с вынесением заключения о качестве контролируемого изделия. При оценке качества изображения особое внимание обращают на отсутствие повреждений, дефектов, причиной которых могла явиться неправильная фотообработка, неаккуратное обращение со снимком. Никакие пятна, полосы, загрязнения, царапины, потеки, повреждения эмульсионного слоя недопустимы. Все это будет мешать нормальной работе с радиограммой.

Оптическая плотность должна соответствовать требованиям ГОСТ 7512-82, то есть быть в диапазоне 1,4?4. Для измерения плотности нужно использовать денситометр или микрофотометр. На радиограмме должны быть различимы эталоны чувствительности – это будет гарантировать обнаружение дефектов.

Требования к заключению о качестве содержатся в технических условиях (ТУ), которыми регулируется изготовление и приемка изделия. Оценивать его качество можно только по тем снимкам, которые прошли фотообработку и сушку и соответствуют ГОСТ 7512-82. На радиограмме должно быть четко видно сварное соединение, должен быть различим шов.

 

Компания Армада НДТ является производителем оборудования, принадлежностей и расходных материалов для радиографического контроля. Армада НДТ - эксклюзивный поставщик рентгеновских генераторов постоянного действия  в России и странах СНГ. Многолетний опыт успешной работы в сфере радиографического контроля позволяет нам давать гарантию качества на свою продукцию и осуществлять квалифицированное сервисное обслуживание.