Ренгенографический контроль сварных соединений. Метод просвечивания деталей Учет и операционная деятельность в банках учеб. пособие

Недействующий

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

Инструкция по методам контроля, применяемым при проверке качества
сварных соединений стальных строительных конструкций и трубопроводов

Дата введения 1968-07-01

"Инструкция по методам контроля, применяемым при проверке качества сварных соединений стальных строительных конструкций и трубопроводов" разработана Всесоюзным научно-исследовательским институтом по строительству магистральных трубопроводов Министерства газовой промышленности совместно с институтами ЦНИИПроектстальконструкция Госстроя СССР, Оргэнергострой Министерства энергетики и электрификации СССР и ВНИИМонтажспецстрой Министерства монтажных и специальных строительных работ СССР.

Инструкция предназначается для руководства при проверке качества сварных соединений без их разрушений. Принятые методы контроля соответствуют требованиям, установленным Строительными нормами и правилами (СНиП) по проверке качества сварных швов листовых и решетчатых конструкций и трубопроводов.

В разработке инструкции приняли участие:

инж. И.Е.Нейфельд, канд. техн. наук А.С.Фалькевич, канд. техн. наук К.И.Зайцев, инж. М.X.Хусанов (ВНИИСТ);

инж. Н.Н.Белоус, канд. техн. наук А.С.Чесноков, канд. техн. наук А.С.Довженко (ЦНИИПроектстальконструкция Госстроя СССР);

инж. В.П.Пушкин, С.С.Якобсон, канд. техн. наук Конторовский (Оргэнергострой);

канд. техн. наук А.М.Гофнер (НИИМонтажспецстрой).

ВНЕСЕНЫ Министерством газовой промышленности СССР

УТВЕРЖДЕНЫ Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам строительства 26 июля 1967 г.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Настоящая Инструкция является руководством по выбору и применению методов контроля качества сварных соединений стальных строительных конструкций и трубопроводов без разрушений контролируемых соединений.

Настоящая Инструкция не распространяется на контроль сварных соединений, выполненных прессовыми методами сварки.

1.2. Методы контроля, приведенные в настоящей Инструкции, применяются в соответствии с требованиями Строительных норм и правил глав: СНиП III-B.5-62* "Металлические конструкции. Правила изготовления, монтажа и приемки", СНиП III-Г.9-62 "Технологические трубопроводы. Правила производства и приемки работ", СНиП III-Д.10-62** "Магистральные трубопроводы. Правила организации строительства, производства и приемки в эксплуатацию", СНиП III-Г.7-66 "Газоснабжение. Наружные сети и сооружения. Правила организации и производства работ. Приемка в эксплуатацию" и др., а также в соответствии с правилами Госгортехнадзора по контролю качества сварных соединений.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 23118-99;
** На территории Российской Федерации действуют СНиП 2.05.06-85 . - Примечание изготовителя базы данных.

1.3. Методы контроля без нарушений сварных соединений предназначаются для выявления внутренних макродефектов сварного шва и околошовной зоны (трещин, непроваров, шлаковых включений и газовых пор), а также для проверки герметичности этих соединений.

1.4. Количество и протяженность контролируемых сварных соединений устанавливаются Строительными нормами и правилами и Техническими условиями на данную конструкцию.

1.5. Сварные соединения или их участки, подлежащие контролю, определяются оператором совместно с техническим руководителем выполняемых работ. Для контроля следует выбирать сварные соединения или участки, выполненные в наименее благоприятных условиях и разными сварщиками.

Таблица 1

Методы контроля	Толщина контролируемых соединений в мм	Тип сварных соединений
Контроль сплошности
1. Просвечивание:
а) рентгеновыми лучами		Стыковые, угловые и нахлесточные соединения
б) гамма-лучами
2. Ультразвуковой контроль	10-15 и выше	Стыковые и угловые швы неаустенитных сталей
3. Магнитографический контроль		Стыковые швы ферромагнитных металлов при ширине свариваемых деталей не менее 150 мм
Контроль герметичности
1. Вакуумметод	До 16 мм	Стыковые нахлесточные и угловые соединения
2. Химические реакции
3. Керосиновая проба

1.7. Заключения по качеству сварных соединений и швов должны выполняться лицом (оператором, контролером), имеющим специальную подготовку и удостоверение на право производства этих работ.

1.8. Теоретическая подготовка и практическое обучение лиц, назначаемых на работу по контролю качества сварки, может проводиться только в учебной организации по специальным утвержденным программам.

Проверка знаний лиц (операторов, контролеров), занятых на контроле сварки, должна проводиться не реже одного раза в год. При перерыве в работе по контролю более 6 месяцев лицо, возобновляющее работу по контролю, должно быть подвергнуто проверке знаний и практических навыков.

В состав квалификационной комиссии по аттестации контролеров-операторов, допускаемых к работе по контролю и оценке качества сварных швов на объектах, поднадзорных Госгортехнадзору, должен быть включен представитель Госгортехнадзора.

2. ПРОСВЕЧИВАНИЕ РЕНТГЕНОВЫМИ ЛУЧАМИ И ГАММА-ЛУЧАМИ

2.1. Просвечивание сварных швов должно осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ 7512-55 "Швы сварные. Методы контроля рентгенографированием и гамма-графированием" и настоящей Инструкции.

2.2. Основными источниками гамма-излучения, применяемыми для гамма-дефектоскопии сварных соединений, являются изотопы: кобальт-60, цезий-137, иридий-192 и тулий-170.

Характеристики изотопов и рекомендуемые области применения приведены в табл.2.

Таблица 2

Наименование изотопа	Средняя энергия излучения МЭВ	Период полураспада в годах
Кобальт-60			Сварные соединения из стали и тяжелых металлов толщиной 20-200 мм
Цезий-137			Сварные соединения из стали толщиной 5-100 мм
Иридий-192			То же, 3-50 мм
Тулий-170			To же, 1-20 мм и легких сплавов

2.3. При гамма-дефектоскопии применяются дефектоскопы типов ГУП-Цезий 1-2 завода "Мосрентген", РИД-21Г ВНИИРТа и другие типы дефектоскопов, согласованные с органами санитарного надзора.

2.4. Рентгенографирование сварных швов конструкций из металла толщиной до 60 мм можно производить с помощью рентгеновских аппаратов РУП-200-20 и РУП-200-5, имеющих максимальное рабочее напряжение 200 кв при токе 5-20 ма и аналогичными им.

Для конструкций с толщиной металла до 30 мм рационально применять аппараты РУП-120-5, РАП-150-5 и ИРА-1 и др. (изготовители-заводы "Мосрентген" и "Буревестник").

Примечание. Из импортного оборудования можно использовать любые аналогичные аппараты, предназначенные для рентгенодефектоскопии металлов.

2.5. При работе с рентгеновской аппаратурой необходимо руководствоваться соответствующими инструкциями по их эксплуатации.

Применяемые материалы

2.6. При просвечивании сварных швов применяются отечественные рентгеновские пленки типов РТ и РМ. Также находят применение рентгеновские пленки типа "Агфа-Дуро", "Агфа-Сино", "Агфа-Текс" (ГДР).

Пленка типа РТ с двусторонней эмульсией увеличенной толщины слоя предназначена специально для жестких гамма-излучений и применяется как с усиливающими экранами, так и без них.

Пленка типа РМ-1 также имеет двустороннюю эмульсию.

2.7. Для проверки качества пленок от каждой партии, но не более чем от 20 пачек, берется контрольная пленка, которая проявляется в течение времени, указанного в рецептуре для данной пленки, затем фиксируется.

При отсутствии на пленке вуали, пятен, полос и других дефектов эмульсии данная партия пленки считается годной и допускается к применению.

2.8. Ширина применяемых для просвечивания пленок должна быть равна ширине шва и прилегающих к нему участков с каждой стороны не менее 20 мм.

2.9. Пленки должны храниться в пачках, поставленных на ребро, в специальных помещениях, обеспечивающих защиту от сырости, воспламенения и воздействия проникающего излучения. Кроме того, помещения для хранения пленок должны удовлетворять следующим условиям:

а) температура в помещении должна быть 10-25 °С;

б) коробки с пленкой следует располагать на расстоянии не менее 1 м от нагревательных приборов и должны быть защищены от воздействия прямых солнечных лучей;

в) в помещение не должны проникать вредные газы: сероводород, окись углерода, аммиак, а также пары ароматических веществ;

г) в помещении не должны находиться кислоты, бензин, керосин и другие легковоспламеняющиеся жидкости.

2.10. Усиливающие экраны имеют слой эмульсии из вольфрамата кальция и используются для уменьшения времени экспозиции при просвечивании. Время экспозиции при пользовании указанными экранами уменьшается в зависимости от жесткости излучения до 40 раз.

2.11. Усиливающие экраны должны иметь чистую поверхность без трещин, пятен и царапин. Края экранов должны быть тщательно подклеены коллодием во избежание осыпания флюоресцирующего состава и попадания его на пленку.

2.12. В целях увеличения четкости изображения применяются экраны из свинцовой фольги толщиной 0,1-0,2 мм.

Свинцовая фольга должна иметь гладкую и чистую поверхность без царапин, вмятин и складок.

Подготовка к просвечиванию

2.13. Места просвечивания сварных швов на объекте намечаются в соответствии с п.1.5 настоящей Инструкции.

2.14. Перед просвечиванием все намеченные к контролю сварные швы должны быть тщательно очищены от шлака, брызг, грязи и приняты по внешнему осмотру. Сварные швы, не принятые по внешнему осмотру, просвечиванию не подлежат.

2.15. Перед просвечиванием сварные швы размечаются на отдельные участки, отмечаются мелом и затем маркируются масляной краской или клеймятся металлическими клеймами, выбиваемыми рядом со швом. Маркировка наносится на развернутую схему просвечивания.

2.16. На кассетах при помощи приспособления устанавливаются соответствующие клейма (марки), изготовленные из свинца.

При невозможности установки маркировочных знаков допускается производить просвечивание без них. При этом на усиливающих экранах надписывается тушью номер кассеты и при просвечивании этот номер проектируется на снимке. Допускается маркировка снимка простым карандашом на самом снимке перед его проявлением.

2.17. Для предохранения рентгеновской пленки от засвечивания ее укладывают в кассету, изготовленную из светонепроницаемого материала (черная бумага, дерматин, резина или алюминий). Наиболее простой является кассета из черной светонепроницаемой бумаги, состоящая из двух конвертов, помещаемых один в другой. Внутренний конверт укладывается в наружный открытым концом внутрь.

2.18. Зарядка и разрядка кассет должна производиться в фотокомнате, имеющей затемнение и вентиляцию.

2.19. Рентгеновская пленка, усиливающие и свинцовые экраны помещаются в кассету в различных комбинациях в зависимости от требований, предъявляемых к снимку. Схемы зарядки кассет в соответствии с ГОСТ 7512-55 приведены на рис.1.

Рис.1. Схемы зарядки кассет

Свинцовые экраны

Рентген-пленка

Усиливающие экраны

Рис.1. Схемы зарядки кассет

2.20. Зарядка и разрядка кассет должна производиться без повреждения эмульсии пленки и усиливающих экранов. Пленки с поврежденным слоем и загрязненной поверхностью употреблять не разрешается.

Зарядку и разрядку кассет следует производить на сухом столе отдельно от кювет с проявителем и фиксажем. При этом пленки кладут на чистую бумагу, предварительно уложенную на стол.

2.21. Усиливающие экраны, имеющие на поверхности эмульсии следы грязи, пятен, а также трещины и царапины, к употреблению не допускаются. Следы грязи или пятен должны осторожно смываться теплой мыльной водой.

2.22. Свинцовые экраны перед установкой в кассету при необходимости разглаживаются для удаления складок и неровностей на их поверхности.

Методика рентгено- и гамма-просвечивания

2.23. Рентгено- и гамма-просвечивание состоит из следующих этапов:

а) установка на просвечиваемый участок эталона чувствительности, свинцовых указателей и маркировочных знаков;

б) установка и закрепление кассеты на участке просвечиваемого шва со стороны, противоположной расположению источника излучения. При этом следует кассету прижимать к поверхности контролируемого шва;

в) установка источника излучения на заданном фокусном расстоянии (на расстоянии от источника излучения до середины кассеты) и закрепление его на штативе или специальном приспособлении при гамма-графировании;

г) экспонирование при заданном времени экспозиции.

Примечания:

1. Источник излучения и контролируемый объект с прижатой кассетой должны быть надежно закреплены от смещения и вибрации на время экспонирования.

2. Фокусное расстояние должно приниматься не менее длины единовременно просвечиваемого участка шва.

2.24. Эталон чувствительности - дефектометр (рис.2) - и маркировочные знаки устанавливаются со стороны источника излучения рядом со сварным швом параллельно последнему так, чтобы они не проектировались на контролируемую часть шва.

Рис.2. Эталон чувствительности - дефектомер

Рис.2. Эталон чувствительности - дефектомер

2.25. Время экспозиции определяется по специальным графикам (рис.3, 4), а затем уточняется опытным путем.

Рис.3. График времени экспозиции при просвечивании стали гамма-лучами кобальта-60

Рис.3. График времени экспозиции при просвечивании стали гамма-лучами кобальта-60

Фокусное расстояние в мм

Рис.4. График времени экспозиции при просвечивании стали гамма-лучами Цезия-137

Рис.4. График времени экспозиции при просвечивании стали гамма-лучами Цезия-137

Фокусное расстояние в мм

Для этого производится несколько пробных снимков с разным временем экспозиций, и после проявления определяется чувствительность снимка. Максимальная чувствительность указывает на оптимальное время экспозиции для данных условий.

2.26. Сварные швы стыковых соединений без скоса кромок или с разделкой кромок просвечиваются, как правило, лучом, направленным перпендикулярно шву.

2.27. Рекомендуемые схемы просвечивания стыковых соединений с различной разделкой кромок приведены на рис.5. В случае необходимости выявления непроваров по скосам кромок допускается производить просвечивание таким образом, чтобы лучи совпадали с направлением кромок (рис.6).

Рис.5. Схемы просвечивания стыковых сварных соединений с различной подготовкой

Рис.5. Схемы просвечивания стыковых сварных соединений с различной подготовкой

Рис.6. Схема просвечивания сварных стыков с Х-образной подготовкой кромок для обнаружения дефектов по скосу кромок

Рис.6. Схема просвечивания сварных стыков с Х-образной подготовкой кромок для обнаружения дефектов по скосу кромок

2.28. Сварные швы стыковых соединений листовых цилиндрических или сферических металлоконструкций небольших диаметров (до 10 м) могут просвечиваться при одной установке источника. Для этого источник, имеющий большую активность, устанавливают в центре изделия (рис.7), и просвечивание всей окружности осуществляется за одну установку источника.

Рис.7. Просвечивание сферического купола кожуха воздухонагревателя и аналогичных конструкций

Рис.7. Просвечивание сферического купола кожуха воздухонагревателя и аналогичных конструкций

Кассеты; - источник излучения

2.29. Просвечивание сварных стыков трубопроводов производится тремя способами.

а) Источник излучения помещается внутри трубы, в центре ее (рис.8). Расположение источника внутри трубы является наиболее эффективным и дает возможность проконтролировать весь стык за одну установку. Однако этот способ может применяться только для просвечивания труб диаметром свыше 200 мм.

Рис.8. Панорамное просвечивание сварных стыков трубопроводов с расположением источника излучения в центре трубы

Рис.8. Панорамное просвечивание сварных стыков трубопроводов с расположением источника излучения в центре трубы

Источник излучения; - пленка

б) Источник излучения помещается снаружи трубы: при этом на намеченный к просвечиванию участок стыка устанавливается кассета с рентгенпленкой, а с обратной стороны трубы помещается источник излучения. Фокусное расстояние в этом случае выбирается в зависимости от диаметра трубы, и источник излучения может быть расположен непосредственно на трубе или на необходимом расстоянии от нее, но не менее 300 мм (рис.9).

Рис.9. Просвечивание сварного стыка трубы через две стенки

Произошла ошибка

Платеж не был завершен из-за технической ошибки, денежные средства с вашего счета
списаны не были. Попробуйте подождать несколько минут и повторить платеж еще раз.

Для контроля сварных соединений различныx типов выбирают одну из схeм просвечивания, приведенных нaриc. 2.2. Стыковые односторонние сварное соединения бeз разделки кромок, a такжe c V-образной разделкой просвечивают, кaк правило, пo нормали к плоскоcти свариваемых элементов (cм. рис. 2.2, схему 1). Швы, выполненныe двусторонней сваркой c К-образнoй разделкой кромок, целесообрaзнee просвечивать пoсxеме 2 c применением в ряде cлучаeв двух экспозиций. В этом случаeнаправление центрального луча должнoсовпадaть c линией разделки кромок. Допускаетcя просвечивание этих швов также и пo схеме 1.

Рис. 2.2 Схемы просвечивания.

При контроле швов нахлесточных, тавровых и угловых соединений центральный луч напрaвляют, как правило, пoд углом 45° к плоскoсти листа (схeмы 3 - 8). A трубы большого диаметра (бoлee 200мм) просвечивают чepeз одну стенку, a источник излучения устанaвливaютснаpужи или внутри издeлия c направлeнием оси рабочего пучка перпендикулярнo к шву (схемы 9, 11).

Пpи просвечивании через две стенки сварныx соединений труб малого диаметра, чтoбы избежать наложения изображения участкa шва, обращенногo к источнику излучения, нa изображение участка шва, обращенногo к пленке, источник сдвигают oт плоскости сварного соединения (схемa 10) на угол дo 20... 25°.

Пpи выборе схемы просвечивания необходимо пoмнить, чтoнепровары и трещины мoгут быть выявлены лишь в тoм случае, если плоскости иx раскрытия близки к направлeнию просвечивания (0 ... 10°), а иx раскрытие ≥0,05 мм.

Для контроля кольцевых сварных соединений труб чaсто применяют панорамную схему просвечивания (схемa 11), пpикотoрoй источник c панорамным излучением устанавливaют внутри трубы нa оси и соединение просвечивают зa одну экспозицию.

Выбор фокусного расстояния.

Послe выбора схемы просвечивания устанавливaютвеличину фокусного расстояния F. C егo увеличением ненамного повышается чувствительность метода, нo возрастает (пропорционально квадрату расстoяния) время экспозиции.

Обычнo фокусное расстояние выбирают в диапазонe 300...750 миллимeтров.

Выбор времени экспозиции.

Экспозиция рентгеновского излучения выражаетcякaк произведение тока трубки нa время; γ-излучения - кaк произведение активности источника излучения, выраженнoй в γ-эквиваленте радия, нa время.

В данной работе будем пользоваться номограммой для пленки РТ-1 с металлическим экраном как базовой с дальнейшим пересчетом экспозиций для других пленок и экранов.

Время экспозиции вычисляется как:

где i – ток трубки, Е – значение экспозиции, выбранное по номограмме, к- коэффициент, зависящий от типа экрана (только для пленок типа РТ). Значение коэффициента к выбирается по таблице 2.

Таблица 2.

При изменении фокусного расстояния, экспозиция пересчитывается следующим образом:

В Приложении 1 представлены характеристики пленок и номограммы для аппарата МАРТ -200, а так же номограммы для выбора экспозиций при просвечивании различных материалов с использованием пленки РТ-1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Щербинский В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 496 с.

2. Алёшин Н.П.Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений: учебное пособие. – М.:Машиностроение, 2006. -368 с.

3. Алешин Н. П., Щербинский В. Г. Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоскопия.. М., Высшая школа, 1989.- 250 с.

4. Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред.- М.: Наука, 1982. – 335 с.

5. Шелихов Г.С. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов: практическое пособие. М.: НТЦ «Эксперт, 1995».

6. Логин В.В. Контроль и испытания в машиностроении. Учебное пособие/ М.: МИИТ, 2003.

7. Маслов Б.Г. Неразрушающий контроль сварных соединений и изделий в машиностроении. Учебное пособие для вузов.- М.: Машиностроение, 2008.- 272с.

8. В.И. Капустин, В.М. Зуев, В.И. Иванов, А.В. Дуб Радиографический контроль. Информационные аспекты. – М. Научтехиздат, 2010. – 367 с.

Рентгеновские лучи, представляющие собой электромагнитные колебания с очень короткой волной, способны проникать сквозь непрозрачные предметы и металлы.

Изготовляемые отечественной промышленностью рентгеновские аппараты для контроля сварных соединений в цеховых условиях предназначены для просвечивания сварных швов при сварке металла толщиной до 80-100 мм.

Рентгеновским просвечиванием можно выявить в сварном шве трещины, непровары, газовые поры, шлаковые включения, величина которых составляет не менее 2% толщины просвечиваемого металла. Все эти дефекты при просвечивании фиксируются на фотопленку.

При контроле сварных соединений из легких сплавов (алюминий, дюралюминий и др.) вместо фотопленки применяется флюоресцирующий экран.

Схема рентгеновского просвечивания показана на фиг. 111.

Для получения снимка пучок рентгеновских лучей направляется от трубки на шов, а снизу шва устанавливается кассета с рентгеновской пленкой.

Все стыковые соединения просвечиваются в перпендикулярном к шву направлении и в направлении плоскости скоса кромок.

Качество сварных соединений оценивается в соответствии с ГОСТ 7512 «Методы контроля рентгенографированием и гаммаграфированием».

По ренгеноснимкам (или гаммоснимкам) определяются количество внутренних дефектов в шве и околошовной зоне, их характер и размеры. Для сокращенного обозначения вида дефекта применяются следующие знаки:

П - газовые включения (поры);

Ш - шлаковые включения;

Н - непровары;

НС - непровар сплошной;

Тп - трещины поперечные;

Трп - трещины продольные;

Тр - трещины радиальные.

По характеру распределения дефекты объединяются в группы:

группа А - отдельные дефекты;

группа Б - цепочка дефектов;

группа В - скопление дефектов.

Признаки распределения дефектов по группам:

К отдельным дефектам (группа А) относятся те дефекты, которые по своему расположению не образуют цепочки или скопления;

К цепочке дефектов (группа Б) относятся дефекты, расположенные на одной линии в количестве более трех с расстоянием между ними равным трехкратной величине дефектов или менее ее;

К скоплению дефектов (группа В) относятся дефекты с групповым расположением в количестве более трех. Расстояние между ними равно трехкратной величине и менее.

Размеры дефектов указываются в миллиметрах. При наличии группы дефектов одного вида, но разных размеров указывается средний или преобладающий размер. Если выявлены дефекты, размеры которых значительно превышают средний или преобладающий, то они отмечаются отдельно.

В заключении по рентгеноснимкам каждая группа дефектов указывается отдельно и обозначается следующими знаками:

буквой сокращенного названия дефекта;

буквой, определяющей группу дефектов;

цифрой, указывающей размер дефекта;

цифрой, которая определяет количество дефектов или протяженность дефектного участка шва.

Если на снимке не обнаружены дефекты по какой-либо группе или по всем группам, то этот результат в заключении указывается соответствующим буквенным обозначением и знаком нуль (0).

Например, на рентгеноснимке, сделанном на участке шва длиной 150 мм, обнаружены такие дефекты: цепочка из пор размером в среднем 1,5 мм на протяжении 45 мм, 7 шлаковых включений размером по 3 мм и две продольные трещины по 10 мм, непровара шва нет. В заключении по снимку эти результаты записываются в таком виде: ПБ-1,5-45; ША-3-7; Тпр-10-2; Н-0.

Результаты каждого рентгеноконтроля шва заносятся в специальный журнал.

Оценку по качеству сварного шва производят в зависимости от регламентированных (допускаемых) дефектов, которые указаны в технических условиях или других руководящих материалах. Безусловно, годными считаются такие соединения, в которых все дефекты будут обозначены нулевыми знаками.

Оценка качества сварных швов может также производиться методом сравнения контрольных рентгеноснимков с эталонными снимками. При этом эталонные снимки должны быть утверждены соответствующими ведомствами.

Просвечивание гамма-лучами радиоактивных элементов. Гамма-лучи, получающиеся вследствие распада радиоактивных элементов, имеют высокую проникающую способность. Благодаря более короткой длине волны гамма-лучи способны просвечивать сталь на толщину до 300 мм.

В СССР для просвечивания сварных швов используются радий, радиоактивный кобальт, цезий и др. Радиоактивные вещества упаковываются в ампулы. Для хранения и переноски их применяются свинцовые контейнеры.

На фиг. 111,б показана схема просвечивания сварных швов гамма-лучами. На испытываемый участок сварного шва устанавливается кассета с рентгеновской пленкой, а с другой стороны - ампула на расстоянии 300-600 мм. Выявленные дефекты фиксируются на пленке.

Гамма-лучи действуют во всех направлениях с одинаковой силой. Это свойство используется для просвечивания за одну экспозицию одновременно нескольких деталей, расположенных по кругу.

Гамма-лучи дают возможность выявлять дефекты размером от 2 до 5% от толщины просвечиваемого материала.

Оценка качества сварных соединений производится по ГОСТ 7512.

По сравнению с рентгеновскими лучами просвечивание гамма-лучами обладает следующими преимуществами: большая проникающая способность; простота съемки; простота аппаратуры; возможность просвечивания в полевых условиях; так как не нужен источник энергии; возможность просвечивания в узких труднодоступных местах.

Недостатки: требуется большое время экспозиции, меньшая чувствительность к выявлению дефектов при малых толщинах материала (до 50 мм).

Методы просвечивания деталей, или методы проникающих излучений, основаны на взаимодействии проникающего излучения с контролируемым объектом. В целях дефектоскопии используют ионизирующие излучения - коротковолновые электромагнитные колебания, распространяющиеся в вакууме со скоростью света (2,998 10 8 м/с). Эти излучения, проходя через вещество, ионизируют его атомы и молекулы, т.е. образуются положительные и отрицательные ионы и свободные электроны. Поэтому указанные излучения называются ионизирующими. Обладая высокой энергией, ионизирующие излучения проникают сквозь слои вещества различной толщины. При этом электромагнитные излучения теряют свою интенсивность в зависимости от свойств среды, так как лучи в той или иной степени поглощаются материалом. Степень поглощения зависит от рода материала, его толщины, а также от интенсивности (жесткости) излучения. Чем больше толщина просвечиваемой детали, изготовленной из однородного материала, тем при данном исходном излучении степень поглощения будет больше, и за деталью поток лучей будет ослаблен в большей степени. Если просвечиванию подвергается объект неодинаковой толщины и плотности, то на участках, где просвечиваемый объект имеет большую толщину или большую плотность материала, интенсивность прошедших лучей будет меньше, чем на участках с меньшей плотностью или меньшей толщиной.

Таким образом, при наличии в зоне облучения в детали какого-либо порока ослабление лучей в зоне порока будет меньше, если это несплошность (раковина, газовый пузырь). В случае если дефект представляет собой более плотное включение в материал детали, ослабление излучения будет больше. На рис. 3.63 эпюра интенсивности излучения за деталью дает представление о характере изменения интенсивности. При прохождении лучей через плотное включение интенсивность падает, при прохождении пустотелой раковины интенсивность излучения больше. Участок с большей толщиной вызывает большее падение интенсивности излучения.

Интенсивность лучей, прошедших сквозь контролируемую деталь, необходимо каким-либо способом замерить или зафиксировать и по результатам расшифровки оценить состояние объекта .

Рис. 3.63.

7 - эпюра интенсивности излучения; 2 - плотное включение в материале детали; 3 - рентгеновская трубка; 4 - контролируемая деталь; 5 - пустотелая раковина

в материале детали

Метод предназначен для выявления внутренних макродефектов, таких как поры, непровары, подрезы, шлаковые включения, прожоги-проплавы, пористость, раковины, рыхлоты, газовые пузыри, глубокая коррозия. Трещины могут выявляться при условии, если они имеют достаточно большое раскрытие и ориентированы (плоскостью раскрытия) вдоль просвечивающего деталь луча. Метод также применяется для контроля качества сборки агрегатов, заделки тросов в наконечниках, заделки наконечников шлангов, качества клепаных соединений, чистоты закрытых каналов.

Для просвечивания изделий применяются в основном два вида излучений: рентгеновское и гамма-излучение. Принципиальная разница между этими двумя видами излучения заключается в природе их возникновения. Рентгеновское возникает в результате изменения скорости движения (торможения) электронов, летящих от горячего катода на вольфрамовое зеркало анода рентгеновской трубки. Гамма-излучение является результатом ядерных превращений и возникает при переходе ядра атома неустойчивого изотопа из одного энергетического состояния в другое. Рентгеновское и гамма-излучения при прохождении через материал теряют свою энергию за счет рассеяния и преобразования в кинетическую энергию электронов. Чем короче длина волны рентгеновского или гамма-излучения, тем больше его проникающая способность. Коротковолновое излучение называют жестким, а длинноволновое - мягким. Коротковолновое излучение несет в себе большую энергию, чем длинноволновое.

Рентгеновские лучи обладают сравнительно небольшой жесткостью, поэтому применяются для просвечивания тонкостенных конструкций: камер сгорания, заклепочных швов, обшивки и т.п. Рентгеновский метод позволяет контролировать стальные детали толщиной до 150 мм, а детали из легких сплавов - до 350 мм.

В качестве источника рентгеновского излучения применяют промышленные рентгеновские аппараты. В последнее время все большее распространение получают малогабаритные импульсные аппараты, позволяющие при малой мощности за счет малого времени импульса (1-3 мкс) при сравнительно большом токе (100- 200 А) просвечивать достаточно большие толщины (рис. 3.64). Аппарат состоит из рентгеновской трубки, высоковольтного генератора и системы управления. Рентгеновская трубка - это электровакуумный прибор, предназначенный для получения рентгеновского излучения. Конструктивно трубка представляет собой стеклянный или стеклянно-металлический баллон с изолированными электродами - анодом и катодом. Давление в баллоне составляет примерно 10“ 5 -10 -7 мм рт. ст. Свободные электроны в трубке образуются за счет термоэлектронной эмиссии катода, нагреваемого электрическим током от низковольтового источника. Плотность тока термоэлектронной эмиссии в трубке, а также интенсивность рентгеновского излучения возрастает (до некоторого предела) с увеличением температуры катода и напряжения между катодом и анодом. По мере роста напряжения уменьшается длина волны рентгеновского излучения, а его проникающая способность (жесткость лучей) соответственно увеличивается. Таким образом, рентгеновские установки позволяют изменять в широком диапазоне жесткость излучения, что является, бесспорно, преимуществом данного метода. Рентгеновский контроль отличается более высокой чувствительностью, чем гамма-контроль.

Рис. 3.64.

а - РАП 160-5; 6 - «Арина-9»

Почти вся энергия (около 97%), потребляемая трубкой, превращается в тепло, разогревающее анод, поэтому трубки охлаждают потоком воды, масла, воздуха или периодически выключают. Высоковольтные генераторы рентгеновских аппаратов обеспечивают питание трубок высоким регулируемым напряжением - 10-400 кВ. Генератор состоит из высоковольтного трансформатора, трансформатора накала трубки и выпрямителя. Система управления аппарата обеспечивает регулирование и контроль напряжения и анодного тока рентгеновской трубки, сигнализацию о работе аппарата, его отключение по истечении времени установленной экспозиции и аварийное отключение при появлении неисправностей, прекращении подачи охлаждающей жидкости или открывании дверей аппаратной. Наличие такого количества дополнительных элементов делает рентгеновские аппараты громоздкими, а это, в свою очередь, затрудняет подход с рентгеновскими трубками к контролируемым объектам непосредственно на воздушном судне.

Гамма-лучи (у-лучи) обладают большой проникающей способностью, поэтому применяются для просвечивания массивных деталей либо собранных агрегатов. В качестве источника гамма-излучений используют радиоактивные изотопы, помещенные в защитном кожухе гамма-дефектоскопа. Наибольшее распространение в дефектоскопии получили изотопы цезий-137, иридий-192, кобальт-60. Гамма-дефектоскоп состоит из контейнера (защитного кожуха, радиационной головки) для хранения радиоактивного источника в нерабочем положении, устройства для дистанционного перемещения источника в рабочее положение и системы сигнализации о положении источника. Гамма-дефектоскопы могут быть переносными, передвижными или стационарными, как правило, они являются автономными устройствами и не требуют электропитания от внешних источников. Исходя из этого гамма-дефектоскопы могут применяться в полевых условиях для просвечивания изделий в труднодоступных местах и в закрытых, в том числе взрыво- и пожароопасных помещениях. Однако гамма-излучение более опасно для человека в отличие от рентгеновского. Регулировка энергии излучения определенного изотопа при гамма-дефектоскопии невозможна. Проникающая способность гамма-излучения выше рентгеновского, поэтому могут просвечиваться детали большей толщины. Гамма-метод позволяет контролировать стальные детали толщиной до 200 мм, но чувствительность контроля при этом ниже, различие между дефектными и бездефектными менее заметно. Исходя из этого область применения гамма-дефектоскопии - контроль изделий большой толщины (малые дефекты в таком случае менее опасны).

Современные гамма-дефектоскопы «Гаммарид» (рис. 3.65) предназначены для радиографического контроля металла и сварных соединений с применением источников ионизирующих излучений на основе радионуклида селен-75, иридий-192 и кобальт-60. Панорамное и фронтальное просвечивание изделий, относительно небольшие габариты и вес радиационной головки, возможность перемещения источника в ампулопроводе на значительные расстояния делают эти дефектоскопы исключительно удобными для работы в полевых, труднодоступных и стесненных условиях. Радиационные головки дефектоскопов соответствуют требованиям российских и международных стандартов и правил МАГАТЭ. Современная система блокировки источника и урановый блок защиты обеспечивают повышенную безопасность эксплуатации дефек-

Рис. 3.65.

тоскопов. Применение высокоактивного острофокусного источника ионизирующих излучений на основе радионуклида селен-75, не имеющего аналогов на мировом рынке, позволяет обеспечить надежность радиографического контроля на уровне, приближающемся к уровню рентгенографического контроля в наиболее ходовом диапазоне контролируемых толщин металла.

Рентгеновские и гамма-лучи распространяются по прямым линиям, обладают, как уже говорилось, высокой проникающей способностью, в том числе проходят через металлы, в различной степени поглощаются веществами с разной плотностью, а также вызывают эффекты в фотографических эмульсиях, ионизируют молекулы газов, вызывают свечение некоторых веществ. Эти свойства проникающих излучений применяются для регистрации интенсивности излучения после прохождения его через контролируемую деталь.

В зависимости от способа представления окончательной информации различают следующие методы рентгеновской и гамма-дефектоскопии:

• фотографический (радиографический) с получением изображения на рентгеновской пленке, которое затем анализируется контролером;
• визуальный (радиоскопический ) с получением изображения на экране (сцинтилляционном, электролюминесцентном или телевизионном);
• ионизационный {радиометрический ), основанный на измерении интенсивности излучения, прошедшего через изделия, с помощью ионизационной камеры, величина тока в которой регистрируется гальванометром или электрометром .

Наиболее удобным для контроля изделий в условиях эксплуатации является радиографический метод, так как он наиболее чувствителен к дефектам, технологичен и обеспечивает хорошую документальность (полученная рентгенограмма может храниться долго). При использовании фотометода радиографическое изображение объекта преобразуется эмульсией рентгеновской пленки (после ее фотообработки) в светотеневое видимое изображение. Степень почернения пленки пропорциональна продолжительности и интенсивности действующего на нее рентгеновского или гамма-излучения. Пленка представляет собой прозрачную подложку из нитроцеллюлозы или ацетатцеллюлозы, на которую нанесен слой фотоэмульсии, покрытой сверху слоем желатина для предупреждения от повреждения. Для большего поглощения излучения эмульсионный слой наносят с двух сторон. Чувствительность радиографического метода зависит от характера дефектов просвечиваемого объекта, условий его просвечивания, характеристик источников и регистраторов излучения (например, пленки). Все эти факторы влияют на четкость и контрастность рентгенограммы, на ее качество. Следовательно, чувствительность метода находится в прямой зависимости от качества рентгенограммы.

Для оценки и проверки качества рентгенограмм служат эталоны, которые представляют собой набор проволочек различного диаметра (проволочные эталоны), пластинок с канавками различной глубины (эталоны с канавками) и эталоны с отверстиями или лунками. Качество снимков и выявляемость естественных дефектов будет тем выше, чем более четко и контрастно проработаются на рентгенограмме эталоны, снятые одновременно с контролируемым объектом. Большое влияние на четкость снимка оказывают геометрические условия просвечивания объектов, а на его контрастность - энергия первичного излучения и его спектральный состав. К отрицательным результатам приводит нарушение технологии фотообработки экспонированных пленок.

Радиографический контроль изделий в эксплуатации производится транспортабельными, облегченными рентгеновскими и гамма-аппаратами. К ним относятся переносные аппараты типов РУП-120-5 и РУП-200-5, а также сравнительно новые аппараты типа РАП-160-10П и РАП-160-1-Н.

Процесс радиографического контроля включает следующие основные операции:

Конструктивно-технологический анализ подлежащего контролю

объекта и подготовка его к просвечиванию;

• выбор источника излучения и фотоматериалов;
• определение режимов и просвечивание объекта;
• химико-фотографическая обработка экспонированной пленки;
• расшифровка снимков с оформлением полученных материалов.

Задача контролера-дефектоскописта состоит в получении радиографического снимка, пригодного для оценки качества объекта. В процессе подготовки к контролю детали необходимо очистить от шлака и загрязнений, осмотреть и разметить мелом или цветным карандашом на отдельные участки. Затем, исходя из цели контроля, конфигурации детали и удобства подхода с источником излучения и пленкой, выбирают направление просвечивания детали или ее участка. Выбор источника излучения и фотоматериалов зависит от области применения рентгено- и гаммаграфии и контролепригодности изделия. Основным техническим требованием к выбору источника излучения и рентгеновской пленки является обеспечение высокой чувствительности. Выбор пленки для просвечивания определяется минимальными размерами дефектов, подлежащих выявлению, а также толщиной и плотностью материала просвечиваемой детали. При контроле объектов малой толщины и особенно легких сплавов целесообразно применять высококонтрастные и мелкозернистые пленки. При просвечивании больших толщин следует использовать более чувствительную пленку. Существует четыре класса рентгеновских пленок различной чувствительности, контрастности и зернистости.

Для защиты пленок от воздействия видимого света и их размещения служат кассеты. При выборе кассет исходят из того, чтобы пленка плотнее прилегала к просвечиваемому участку детали. Применяют мягкие кассеты, если пленку нужно изгибать. Такие кассеты представляют собой конверты из светонепроницаемой бумаги. Жесткие кассеты, изготовленные из алюминиевого сплава, позволяют обеспечить более плотное прилегание и более четкое изображение. Продолжительность экспозиции определяют по номограммам, где по оси абсцисс отложена толщина просвечиваемого материала, а по оси ординат - время экспозиции. Номограммы составлены на основе экспериментальных данных, полученных при просвечивании объектов из конкретных материалов конкретными источниками излучения. Химико-фотографическая обработка пленки включает проявку, промежуточную промывку, фиксирование, ополаскивание и окончательную промывку или сушку снимка. Пленка обрабатывается в фотолаборатории (в темном помещении) при неактивном освещении. Расшифровка рентгеновских и гамма-снимков выполняется путем их рассматривания в проходящем свете на негатоскопе. При расшифровке необходимо уметь отличать дефекты деталей от пороков пленки, в том числе вызванных неправильным с ней обращением или конструктивными особенностями детали. Одновременно с рассматриванием снимка целесообразно осматривать и контролируемую деталь, а также сравнивать снимок с эталонным, полученным при просвечивании годных деталей (рис. 3.66).

Преимуществами радиографического метода являются его наглядность, возможность определить характер, границы, конфигурацию и глубину залегания дефектов. К недостаткам метода относят малую чувствительность обнаружения трещин усталости, большой расход рентгеновской пленки и фотоматериалов, а также неудобства, связанные с необходимостью обработки пленок в темноте.

При использовании радиоскопического метода в качестве детектора интенсивности излучения используют флюороскопический

Направление Тпросвечивания

Рис. 3.66.

а - кольцевые швы в цилиндрических или сферических изделиях; 6 - угловые соединения; в - с использованием компенсатора и свинцовой маски; К - кассета с пленкой (при радиографировании); 7 - просвечиваемое изделие; 2 - компенсатор; 3 - свинцовая маска

экран. Метод обладает невысокой чувствительностью, к тому же результаты контроля в значительной степени субъективны. Значительные успехи достигнуты в области создания рентгеновских ин-троскопов - приборов «внутривидения». В электронно-оптических рентгеновских интроскопах используется преобразование прошедшего через контролируемый объект рентгеновского излучения в оптическое изображение, наблюдаемое на выходном экране. В рентгенотелевизионных интроскопах это изображение передается телевизионной системой на экран кинескопа.

При радиометрическом (ионизационном) методе контроля объект просвечивается узким пучком излучений, который последовательно перемещается по контролируемым участкам (рис. 3.67). Излучение, прошедшее через контролируемый участок, преобразуется детектором, на выходе которого возникает электрический сигнал, про-

Направление

перемещения

Рис. 3.67.

7 - источник; 2,4 - коллиматоры; 3 - контролируемый объект; 5 - сцинтилля-ционный чувствительный элемент; б - фотоумножитель; 7 - усилитель; 8 - регистрирующее устройство

порциональный интенсивности излучения. Электрический сигнал через усилитель поступает на регистрирующее устройство.

Радиометрический метод обладает высокой производительностью и может быть легко автоматизирован. Однако с помощью этого метода затруднительно судить о характере и форме дефектов, а также невозможно определить глубину их залегания.

Кроме вышеперечисленных методов радиационного контроля деталей существует еще метод ксерорентгенографии , основанный на действии рентгеновских и гамма-лучей, прошедших через контролируемый объект, на фоточувствительный слой полупроводника, на котором перед съемкой наводится электростатический заряд. При экспонировании заряд уменьшается пропорционально энергии облучения, в результате чего в слое образуется скрытое электростатическое изображение просвечиваемого объекта. Оно проявляется с помощью электризующегося сухого порошка, переносится на бумагу и закрепляется в парах органического растворителя или нагреванием. При контроле применяют, например, пластины, состоящие из алюминиевой подложки и нанесенного на нее селенового слоя. Рентгенограммы, полученные на такой пластине, по основным параметрам не уступают снимкам, полученным на рентгеновской пленке.

В отдельную группу выделяют методы радиационной толщи-нометрии, в которых используют рентгеновское, у- и (3-излучения (}