Реферат: Методы измерения физических параметров материалов и устройств

неразрушающий импедансный дефектоскопия радиография

Радиографический контроль (РК) основан на зависимости интенсивности рентгеновского (гамма) излучения, прошедшего через облучаемое изделие, от материала поглотителя и его толщины. Если контролируемый объект имеет дефекты, то излучение поглощается неравномерно и, регистрируя его распределение на выходе, можно судить о внутреннем строении объекта контроля.

Радиографический контроль применяют для выявления в сварных соединениях трещин, непроваров, пор, инородных включений (вольфрамовых, шлаковых), а также для выявления недоступных для внешнего осмотра подрезов, выпуклости и вогнутости корня шва, превышения проплава.

Минимальный размер дефекта, который может быть обнаружен радиографическим методом, зависит от его формы и местонахождения. Лучше всего выявляются дефекты, имеющие протяженность вдоль пучка проникающего излучения. Изображение на снимке границ таких дефектов получается более резким, чем дефектов, имеющих криволинейную форму. Если дефект расположен под углом к направлению просвечивания, то чувствительность радиационного метода ухудшается и зависит от величины раскрытия дефекта и угла между направлением просвечивания и направлением дефекта. Экспериментально установлено, что дефекты с малым раскрытием (трещины) не выявляются, если угол пучка излучения по отношению к оси трещины больше 7°.

Радиографический контроль не выявляет следующие виды дефектов:

1) если их протяжность в направлении просвечивания менее удвоенного значения абсолютной чувствительности контроля;

2) трещин и непроваров с раскрытием менее 0,1 мм, если толщина просвечиваемого материала до 40 мм, 0,2 мм - при толщине материала от 40 до 100 мм, 0,3 мм - при толщине материала от 100 до 150 мм;

3) трещин и непроваров, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания;

4) если изображение несплошностей и включений совпадает на радиографическом снимке с изображением посторонних деталей, острых углов или резких перепадов толщин свариваемых элементов.

Допустимые размеры дефектов в контролируемых объектах указывают в чертежах, технических условиях, правилах контроля или другой нормативно-технической документации. При отсутствии НТД, допустимые несплошности и включения могут быть определены по ГОСТ 23055-78 «Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля»

Источники излучения (рентгеновские аппараты) выбирают в зависимости от толщины контролируемого металла и необходимой чувствительности, определяемой в ТУ на контроль конкретного изделия. Для получения четкой проекции дефекта источник излучения должен иметь малый размер фокусного пятна и находиться на достаточном расстоянии от контролируемого изделия.

Чувствительность радиографического контроля зависит от следующих факторов:

1) Геометрических условий просвечивания (величина фокусного пятна рентгеновской трубки; расстояние от фокусного пятна трубки до детали, от детали до плёнки);

2) Формы дефекта и его расположения относительно направления просвечивания;

3) Жесткости рентгеновских лучей, толщины и плотности просвечиваемого материала;

4) Характеристики плёнки и правильности ее фотообработки после экспонирования;

5) Применения усиливающих экранов.

Чувствительность РК в значительной степени определяется контрастностью снимка и резкостью изображения. Контрастность снимка определяется как разность между значениями оптической плотности двух соседних участков снимка. Контрастность изображения определяется двумя факторами: контрастностью объекта и детектора (как правило радиографической плёнки). Контрастность объекта прямо пропорциональна разнице плотности с и атомного номера Z дефектных и бездефектных мест изделия и обратно пропорциональна энергии излучения. Контрастность радиографической плёнки характеризуется изменением плотности почернения при воздействии на нее различных экспозиционных доз излучения.

Резкость изображения на снимке характеризуется скачкообразным переходом от одной плотности почернения к другой на краю изображения. Чем уже переход от светлых участков к темным, тем больше различаемость контуров, тем больше резкость. Резкий снимок определяется хорошо выявленными очертаниями (контуром) просвечиваемого объекта и дефектов в материале, что обеспечивает высокую выявляемость этих дефектов. Чем шире переход от светлых участков к темным, тем больше размытость контуров и тем меньше резкость изображения, следовательно, хуже выявляемость дефектов.

Разрешающая способность радиографической плёнки определяет возможность раздельно регистрировать близко расположенные дефектные и бездефектные участки контролируемого изделия и характеризуется количеством раздельно различимых штриховых линий одинаковой толщины на длине 1 мм. Мелкозернистые плёнки имеют более высокую разрешающую способность по сравнению с крупнозернистыми плёнками. На практике чувствительность радиографического контроля характеризуется минимальным лучевым (в направлении просвечивания) размером выявленного эталонного дефекта (проволочки, канавки, отверстия) и выражается в абсолютных или относительных единицах. Чувствительность зависит от радиографической контрастности контролируемого объекта и от коэффициента контрастности детектора излучения.

Влияние геометрии просвечивания на качество снимка. Схемы радиографического контроля следует выбирать с учетом наилучшего выявления на радиографическом снимке возможных дефектов. Основные схемы контроля сварных соединений радиографическим методом приведены в ГОСТ 7512-82. Проведенный анализ показывает, что выявляемость дефектов при радиографическом контроле зависит от многих причин. В следующей таблице содержится информация о комплексе факторов, влияющих на чувствительность радиационного контроля.

Основными типами регистраторов рентгеновского излучения в НК являются рентгеновская пленка и набирающие популярность фосфорные пластины используемые в компьютерной радиографии.

Таблица 2

Факторы влияющие на чувствительность радиационного контроля

Альтернативой радиографическому контролю с использованием рентгеновской пленки является компьютерная радиография с использованием запоминающих пластин, основанная на способности некоторых люминофоров накапливать скрытое изображение, формирующееся под воздействием рентгеновского или гамма-излучения. После экспонирования специальный сканер считывает пластину лазерным пучком. Процесс считывания сопровождается эмиссией видимого света, этот свет собирается фотоприемником и конвертируется в цифровое изображение.

РК может проводиться промышленными рентгеновскими аппаратами или гамма - дефектоскопами. Выбор конкретного источника излучений проводится в зависимости от просвечиваемой толщины и материала ОК, а также от заданного класса чувствительности и геометрии просвечивания.

К преимуществам рентгеновских дефектоскопов постоянного действия можно отнести: более высокую мощность и возможность ее регулировки, долговечность, и как правило, более резкое и контрастное изображение. Из недостатков стоит выделить высокую стоимость, большие габариты и большую опасность для персонала.

Несмотря на то, что контроль сварных соединений рекомендуется проводить именно рентгеновскими аппаратами, которые по сравнению с гамма - дефектоскопами позволяют обеспечить более высокое качество радиографических снимков, у гамма дефектоскопов так же есть ряд достоинств, среди которых низкая стоимость, меньшие габариты и малый оптический фокус. Основными недостатками являются невозможность регулировки мощности, меньшая контрастность, постепенное затухание активности источника и необходимость его замены.

Гамма - дефектоскопы обычно применяют когда нет возможности использовать рентгеновские аппараты постоянного действия, обычно при контроле небольших толщин, при отсутствии источников питания, и при контроле труднодоступных мест. Основные технические характеристики рентгеновских аппаратов и гамма дефектоскопов содержатся здесь.

2. Система автоматизированного неразрушающего контроля концов труб САУЗК КТ-7

Система позволяет проводить качественную инспекцию концевых участков труб сортамента: по толщине стенки - от 6.3 до 40.7 мм, и по внешнему диаметру - от 406 до 1420 мм, без замены отдельных механических блоков для обеспечения возможности контроля нового типоразмера трубы, т.е. система САУЗК КТ-7 является универсальной.

Система позволяет одновременно 100% ультразвуковой контроль по всей толщине стенки трубы на наличие продольно-ориентированных трещин и плоскостных дефектов типа расслоение.

Рисунок 5 - САУЗК КТ-7 на трубопроводе

Основные технические характеристики:

1) Проведение комплексного ультразвукового контроля концевых участков сварных и бесшовных труб большого и среднего диаметра;

2) 100% документирование процесса и результатов контроля;

3) Время контроля:

3.1) Бездефектной трубы - не превышает 2-х минут;

3.2) Производительность контроля основного тела трубы d = 1422 мм, не менее 20 труб/час (при одновременном контроле концов трубы);

4) Зона контроля (от торца трубы) - 60, 200, 540 мм (на выбор Заказчика);

5) Маркировка факта проведения контроля и раздельная маркировка координат дефектных участков;

6) Звуковая и световая система АСД (автоматическая сигнализация дефекта);

7) Передача данных с помощью канала связи Ethernet;

8) Интегрированная система видео наблюдения для удаленного управления процессом контроля;

9) Чувствительность системы и визуализация результатов:

9.1) Тип выявляемых дефектов - плоскостные дефекты типа расслоений и продольно-ориентированные трещины (плоскодонные отражатели o3 мм, паз N5);

9.2) Индивидуальный контроль акустического контакта каждого ПЭП;

9.3) Представление результатов в режиме реального времени, а так же в виде изображений Б-сканов в различных плоскостях (в режиме настройки в виде А-скана).

Система автоматизированного ультразвукового контроля на базе многоканального ультразвукового дефектоскопа «Унискан-ЛуЧ» - САУЗК «Унискан-ЛуЧ КТ-7», предназначенная для ультразвукового контроля концевых участков труб диаметром от 406 до 1422 мм с толщиной стенки от 6,3 до 40,7 мм и длиной до 12.5 м. Данная автоматизированная система УзК встроена в технологическую линию одного из крупнейших производителей труб среднего и большего диаметра на территории СНГ - ОАО «Харцизский трубный завод» и на данный момент успешно функционирует.

Система автоматизированного ультразвукового контроля концов труб «Унискан-ЛуЧ КТ-7» позволяет одновременно проводить комплексный 100% ультразвуковой контроль по всей толщине стенки трубы (за исключением ближней и дальний “мертвых зон”) на наличие продольно-ориентированных трещин и плоскостных дефектов типа расслоений.

Система позволяет одновременно 100% ультразвуковой контроль по всей толщине стенки трубы на наличие продольно-ориентированных трещин и плоскостных дефектов типа расслоение.

Рисунок 6 - САУЗК КТ-7 на трубопроводе

Система обеспечивает ультразвуковой контроль зон на каждом из концов трубы шириной 540 мм. Система проводит измерение амплитуды сигналов, глубины залегания и угловых координат выявленных дефектов, толщины стенки трубы и оценку условной протяженности и площади выявленных дефектов.

Рисунок 7 - САУЗК КТ-7 на трубопроводе

Система автоматизированного ультразвукового контроля концов труб «Унискан-ЛуЧ КТ-7» обеспечивает 100% документирование результатов контроля, в частности:

1) Запись, хранение результатов и on-line отображение информации о процессе контроля в виде дефектограммы - данная информация позволяет оперативно оценивать результаты контроля непосредственно в процессе его проведения;

2) Выдачу результатов контроля на электронном и бумажном носителе. При помощи специального пакета программного обеспечения предусмотрена удаленная работа с архивами сохраненных данных, формирование различных форм отчетов и протоколов по полученным результатам;