Радиационная дефектоскопия

Радиационная дефектоскопия

Радиационная дефектоскопия сварных соединений

Наиболее распространенными методами контроля качества сварных соединений являются радиационные методы, при которых в основном используются рентгеновские и изотопные источники ионизирующих излучений.

Выявление дефектов в сварном соединении основано на том, что поглощение ионизирующего излучения зависит от плотности просвечиваемого материала и его атомного номера.

Возможности технологии

Используя рентгеновский контроль, удаётся с высокой степенью точности выявить:

  • Плохо проваренные места соединительных швов.
  • Трещины и каверны, причём даже те, которые находятся под поверхностью детали и не обнаруживаются другими методами дефектоскопии.
  • Включения инородных материалов – шлаков, окислов и т. п.

Также появляется возможность оценить вогнутость и выпуклость корня сварного шва.

Впрочем, с помощью прогрессивной технологии контроля удаётся обследовать не только детали, изготовленные из металла. Изменение интенсивности рентгеновского излучения регистрируется при его прохождении через минералы и полимеры, органические и неорганические вещества. Таким образом, значительно расширяется область применения рентгенографического контроля.

Суть рентгенографического метода контроля

Принцип рентгенографического контроля основан на исследовании образца в токе рентгеновских лучей. С одной стороны расположен источник излучения, с другой — чувствительная плёнка или матрица. После прохождения через однородный материал получается одинаковая равномерная засветка. В случае нахождения в образце изъянов и неоднородностей, засветка на плёнке или матрице изменяется.

Рентгенографический метод контроля сварных соединений — один из самых достоверных методов неразрушающего контроля. Его применяют повсеместно в случаях, когда требуется высокий уровень качества и надёжности сварного шва соответствующего стандартам. Несмотря на несколько более высокую цену рентгеновского контроля, его применение обязательно для подтверждения годности ответственных изделий.

Методы неразрушающего контроля сварных соединений

Магнитный контроль

Официальное название по ГОСТу 21105-87 — магнитопопорошковый метод контроля. Основан на эффекте притяжения полями рассеяния, которые возникают в местах дефектов, магнитного порошка.


Этапы:

  1. намагничивание объекта контроля;
  2. нанесение на поверхность магнитного порошка;
  3. если в металле присутствуют дефекты, над ними образуются поля рассеяния, которые притягивают магнитный порошок, в результате чего на поверхности образуются рисунки;
  4. регистрация индикаторных рисунков визуальным методом или специальными приборами.

Ограничения метода заключаются в том, что он может применяться только для изделий из материалов, обладающих магнитными свойствами, так же магнитный контроль позволяет выявлять только поверхностные и подповерхностные дефекты, минимальная ширина раскрытия которых составляет 2мкм, минимальная протяжённость — 0,5мкм.

Вихретоковый контроль

Вихретоковый контроль сварных соединений основан на свойстве переменного магнитного поля возбуждать в объекте вихревые токи. В процессе участвуют генератор магнитного поля, преобразователь и объект изучения. Благодаря взаимодействию поля вихревых токов и поля преобразователя регистрируется нарушения структуры поверхностного и подповерхностного слоя. При прохождении прибора в районе дефекта магнитная стрелка отклоняется от базового положения; так же в некоторых дефектоскопах присутствует световая индикация и звуковая.

Оптический контроль

Контроль проникающими веществами (каппилярный метод)

Как правило, метод используется для контроля сварных соединений из нержавеющих металлов. Преимущество данного метода — в его простоте и скорости, так же по расположению и размеру обнаруженных дефектов можно судить об их характере и причинах возникновения. Недостатки — ручной труд, мало возможности для автоматизации, токсичность препаратов.

Электрический контроль

Электрический сварных соединений — первый из рассматриваемых нами, который позволяет выявлять глубинные дефекты. Этот метод реализуется на основе характеристик электрического поля объекта, которое возбуждается специальными приборами. Существует множество подвидов этого метода, суть которых сводится к одному — в местах повреждений металла характеристики электрического поля объекта меняются. В качестве индикатора изменений может быть порошок (электростатический порошковый метод), который образует структуры в местах полей рассеяния, которые присутствуют в зоне дефектов, или же электроискровой дефектоскоп (электроискровой метод), который регистрирует электрический пробой в месте дефекта, падение напряжения в местах дефекта при электропотенциальном методе.

Недостаток метода — физическое взаимодействие с объектом контроля, высокие требования к чистоте поверхности, зависимость от окружающей среды (например, в воде его реализовать невозможно, в отличие от вихретокового контроля). С другой стороны преимущество этого метода в том, что при его помощи можно проверить объект непосредственно в рабочих условиях, которые могли привести к дефектам — температура, вибрация, давление и т.д.

Радиоволновой конроль

Метод реализуется благодаря взаимодействию сверхчастотных электромагнитных волн радиодиапазона с объектом контроля, благодаря чему ещё называется СВЧ-методом неразрушающего контроля. В радиоволновом контроле участвуют СВЧ-генератор, который создаёт СВЧ-поле, объект контроля и СВЧ-приёмник, который регистрирует изменение параметров электромагнитного поля.

Поскольку важным условием для проведения радиоволнового контроля является радиопрозрачность объекта, а сварные швы трубопроводов — это довольно толстый слой металла, а не, например, диэлектрик, то метод является не самым эффективным для глубинного контроля сварных швов.

Тепловой контроль

При тепловом контроле сварных соединений объект исследования нагревается, затем его термические параметры регистрируются специальными приборами — тепловизорами, пирометрами и т.д. Места дефектов характеризуются тепловыми параметрами, отличными от всего объекта.

Преимущества данного метода в том, что его можно использовать при контроле любых материалов, он достаточно быстр и оборудование довольно мобильное, за единицу времени можно провести довольно большой объём работ. Недостатки его, как правило, обуславливаются окружающей средой. Тепловой контроль не рекомендуется проводить под прямыми солнечными лучами, во время осадков, во время тумана или ветра. Поверхность объекта должна быть чиста — грязь и инородные объекты могут исказить параметры инфракрасного (теплового) излучения. Так же повлиять на результаты могут взвешенные осадки, которые присутствуют в воздухе — пыль, сажа, дым, испарения.

Акустический (ультразвуковой) контроль

Когда говорят об акустическом контроле сварных соединений обычно подразумевают ультразвуковой метод с частотой колебания волн выше 20 кГц. Ультразвуковой контроль наряду с радиографическим является обязательным по отношению к объектам повышенной зоны риска. Особенность ультразвука такова, что он будет бродить по объекту, пока не наткнётся на препятствие — это может быть задняя стенка объекта, после которой начинается воздух или же дефект, например, трещина, от которой он отразится (в случае эхо-метода). Металл и воздух обладают очень различающимися акустическими параметрами, поэтому благодаря ультразвуковому контролю можно обнаружить мельчайшие дефекты — от 10 -6. мм.

Общие недостатки метода — низкая достоверность исследования при работе с крупнозернистыми металлами (например, чугун), потому как ультразвуковой сигнал быстро рассеивается и затухает, а также с неоднородными по структуре сварными швами, выполненными из разных видов сталей.

Радиационный контроль

Схема проведения радиационного контроля практически для всех его видов схожа — через объект контроля пропускается ионизирующее излучение, которое фиксируется специальным экраном, это может быть рентгеновская плёнка, или флуоресцирующий экран и т.д. Чаще всего используется рентгенография (радиография) и гаммаграфия.

Рассмотрим основные этапы радиационного метода на примере радиографии:

  1. подготовка поверхности к контролю — зачистка от брызг металла, неровностей и инородных элементов, которые могут помешать расшифровке снимка;
  2. установка источника рентгеновского излучения, эталонов чувствительности (для определения чувствительности контроля) и принимающего экрана (рентгеновскую плёнку);
  3. просвечивание объекта контроля рентгеновским излучением;
  4. проявление полученных фотографий в специальном помещении со специальными осветителями — негатоскопами;
  5. расшифровка снимков.
Читайте также  Стык плинтуса и наличника

Зачем нужна дефектоскопия?

Дефектоскопия – мероприятия, которые направлены на выявление всевозможных отклонений от проекта и нормативов во время производства или эксплуатации объекта. Дефектоскопия помогает обнаружить неисправность задолго до того, как она даст о себе знать. Таким образом, можно предотвратить поломки механизмов, разрушение конструкций и аварии на производстве. Дефектоскоп – прибор, предназначенный для проверки и выявления дефектов на поверхности или в теле всевозможных изделий. Дефекты могут быть самыми разнообразными. Одни приборы нужны для обнаружения следов коррозии, другие – для поиска полостей, утончения, несоответствия размеров и прочих физико-механических изъянов, а третьи могут определить дефекты на уровне молекулярного строения – найти изменения структуры тела, его химического состава.

В каких отраслях применяется дефектоскопия?

Дефектоскоп относят к классу приборов под общим названием «средства неразрушающего контроля». В процессе производства изделия часто поддаются всевозможным проверкам. Некоторые детали подвергают испытаниям в лабораториях, где определяют их запас прочности, способность противостоять всевозможным нагрузкам и воздействиям. Недостаток такой методики в том, что она проводится выборочно и не гарантирует 100% качество всей продукции.

Неразрушающий контроль, к которому относят и проверку дефектоскопом, позволяет оценить состояние конкретного изделия или элемента конструкции на месте и без проведения испытаний. Инструмент незаменим в таких отраслях: строительство; машиностроение; производство металлопроката; энергетика; научно-исследовательские работы; химия; горная промышленность.

Дефектоскопом проверяют качество соединения (особенно важно это для сварки трубопроводов высокого давления), состояние конструкции в строительстве (металлической, железобетонной), степень износа механизма, наличие повреждения детали. Практически во всех отраслях промышленности, где важно контролировать состояние и соответствие нормам твердых элементов, применяют разные дефектоскопы. Классификация дефектоскопов по методу проверки.

В зависимости от метода проверки, выделяют такие типы дефектоскопов: акустические; вихретоковые; электролитические; искровые; магнитно-порошковые; рентгеновские аппараты; капиллярный; импедансный и другие. Панель управления УЗ дефектоскопа Сравнивать их сложно, они настолько разные по строению, работе и даже внешнему виду, что объединяет их только назначение. Выделить какой-то из приборов и уверенно сказать, что он лучший, универсальный и заменит все остальные невозможно. Поэтому при выборе важно не принимать опрометчивых решений и не покупать первую попавшуюся модель.

Виды радиационных методов контроля

Рассматриваемый способ подразделяется на два вида исследований:

  • С помощью рентгеновского излучения. Для дефектоскопии применяется источник рентгеновского излучения — наиболее распространенный метод, который можно считать стандартным. Обладает высокой чувствительностью и позволяет получать отчетливые снимки после относительно краткой экспозиции, к тому же сравнительно безопасен, так как в неактивном состоянии генерирующий источник излучения не представляет радиационной угрозы.
  • С помощью гамма-излучения. В этом случае, в качестве инструмента неразрушающего исследования применяется радиоактивный изотоп, излучающий гамма-лучи. Важным преимуществом является возможность применения искусственных изотопов, обладающих высокой долговечностью, а также равномерным действием лучей. Однако есть и недостатки метода: оборудование дефектоскопии представляет собой радиоактивно опасный объект, его чувствительность уступает рентгеновскому, а необходимое время экспозиции в несколько раз выше.

Поэтому гамма-излучение применяется только в специфических случаях, когда его преимущества необходимы с технологической точки зрения. К примеру, для кольцевых сварных соединений гамма-контроль предпочтителен за счет равномерного воздействия лучей. В остальных же случаях предпочитают рентгеновский метод.

Свойства рентгеновских лучей

Лучи могут проходить через плотные непрозрачные тела, но чем выше плотность этих тел, тем ниже пропускание лучей. Проходимость зависит и от длины лучей. При большой длине им сложнее пройти сквозь плотные поверхности. Во время прохождения лучи поглощаются той поверхностью, с которой соприкасаются. Чем выше плотность, тем больше поглощение.

Принцип рентгенографическогой контроля сварных швов

Некоторые химические вещества при контакте с излучением получают видимое свечение. После окончания воздействия свечение прекращается, но некоторые вещества сохраняют заряд свечения еще на некоторое время. Это свойство является основой для создания рентгеновских снимков в данном методе. Воздействие лучей на светочувствительную часть фотопластинок создает изображение внутреннего состояния шва.

При воздействии лучей на клетки организма они производят определенные воздействия, которые зависят от типа ткани и интенсивности полученной дозы. Это может использоваться в медицине, но также имеет и обратный эффект, который проявляется в лучевой болезни.

Лучи могут ионизировать воздух, расщепляя составные части воздушной массы на отдельные частицы, имеющие электрический заряд. Из-за этого воздух может проводить электричество.

Вместо заключения

Вот и все, что мы хотели рассказать вам о рентгенографическом методе контроля. Это один из самых точных и достоверных способов выявить скрытые от глаз дефекты. С его помощью можно провести контроль как на производстве, так и на выезде, поскольку производители предлагают компактные модели. Их легко можно взять с собой и выполнять контроль даже под открытым небом.

Конечно, радиографический контроль сварных соединений требует определенных знаний и опыта, чтобы читать снимки. Но вместе с тем вы получаете навык, который поможет вам безошибочно выявлять дефекты даже в идеальных на вид швах. А вы использовали в работе рентгенограф? Поделитесь в комментариях своим опытом контроля качества швов с помощью данного прибора, это будет полезно для наших читателей. Желаем удачи в работе!

Меры безопасности при работе

Проводя радиографический контроль мостов, иных объектов, нужно придерживаться инструкции техники безопасности.

  • Аппаратура должна быть экранирована, чтобы опасное для окружающих излучение далеко не распространялось.
  • Люди должны находиться от прибора на достаточном расстоянии.
  • Время, в течение которого люди находятся в потенциально опасном месте, желательно сократить до минимума.
  • Необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты. Это, в частности, щитки из свинца.
  • Зона проведения работ ограждается специальной лентой и знаками «Осторожно радиация». Границы зоны определяются дозиметрами широкого диапазона, такими, как например, ДКС-АТ

Территория, где происходит радиографический контроль сварных соединений, цена которого достаточно велика, должна быть оборудована защитным покрытием. Посторонних вблизи быть не должно. Если аппаратура неисправна, пользоваться ей нельзя, последствия могут быть непредсказуемыми.