Дефекты сварных швов на рентгеновских снимках

Радиографический контроль: увидеть объект насквозь

Для выявления подповерхностных дефектов радиографический контроль сварных соединений (РК, РГК) был и остаётся одним из наиболее надёжных и достоверных видов НК. Метод «эксплуатирует» проникающую способность рентгеновских лучей. Они по-разному поглощаются металлом и внутренними дефектами, и это отчётливо видно на рентгеновских снимках. По результатам их расшифровки стык можно смело признать годным либо забраковать.

Метод используется для наиболее ответственных объектов, включая магистральные и технологические нефте- и газопроводы, РВС, всевозможные сосуды, работающие под давлением, трубопроводную арматуру и пр. Рентген активно применяется в заводских лабораториях и службах ОТК на предприятиях по производству оборудования для атомных электростанций – насосов, корпусов и теплообменников парогенераторов, котлов и т.д. Метод успешно практикуется и в авиакосмической отрасли – для обследования ответственных деталей из композитов.

Технология проведения рентгеновского контроля сварных швов

Сильные и слабые стороны рентген-контроля сварных швов

Однако при всех своих достоинствах радиографический контроль сварных соединений не идеален. Прежде всего, согласно ГОСТ 7512, данный способ не предназначен для выявления:

  • несплошностей и включений, размер которых в направлении просвечивания меньше, чем удвоенная чувствительность контроля;
  • непроваров и трещин с плоскостью раскрытия, отличающейся от направления просвечивания. При этом величина их раскрытия ниже, чем нормированное значение. Для каждой радиационной толщины оно своё – и может составлять 0,1–0,5 мм;
  • любых несплошностей и включений, изображение которых на снимке «накладывается» на изображение посторонних деталей либо места резкого изменения толщины металла.

На этом недостатки не заканчиваются. Рентген не совершенен ещё и потому, что:

  • основан на использовании рентгеновского излучения – опасного для человеческого здоровья и окружающей среды. Отчасти это проблема компенсируется дополнительными выплатами для персонала, ранним выходом на пенсию и прочими льготами. Во избежание несчастных случаев перед проведением РК рабочую зону огораживают при помощи ленты. Дополнительно используются сигнальные огни для предупреждения посторонних лиц;
  • связан с трудоёмкой фотохимической обработкой снимков. Этот пункт актуален только для традиционного радиографического контроля, построенного на плёночных технологиях. В цифровой радиографии всё проще и быстрее. Но этот способ пока только набирает популярность. ГОСТ Р 50.05.07-2018, например, строго предписывает использование плёнок. А это значит, что нужно разбираться в проявке, знать и соблюдать правила работы с реактивами, решать проблему утилизации отходов и т.д. Всё это создаёт дополнительные требования к персоналу;
  • требует оформления лицензии на работу с ИИИ, санитарно-эпидемиологического заключения и иных разрешительных документов;
  • предполагает существенные затраты. Стоимость рентген-аппаратов достигает несколько миллионов рублей, не говоря о дополнительном оборудовании и постоянной потребности в расходниках (об этом ниже). Правда, цифры здесь относительны, так как проведение РК позволяет избежать по-настоящему страшных аварий, ущерб от которых нельзя оценить никакими деньгами. Как пример – просвечивание швов обечайки реакторной установки на АЭС.

Оборудование и материалы для рентгеновского контроля сварных соединений

Традиционный радиографический метод контроля сварных соединений нуждается и в большом количестве расходных материалов. К таковым относятся форматные и рулонные рентгеновские плёнки, реагенты (проявитель, фиксаж, стартер, концентраты для очистки проявочной техники), флюоресцентные и свинцовые усиливающие экраны. Резку плёнок осуществляют при помощи специальных резаков. От качества расходников и умения работать с ними напрямую зависит качество рентгенограмм и контроля в целом. Первое, на что обращают внимание технадзоры при ознакомлении со снимками в лаборатории, – это оптическая плотность изображения, правильность установки эталонов чувствительности, маркировки, отсутствие вуали и иных «артефактов» на изображении. Снимок считается документом, и это одно из важных преимуществ радиационных методов дефектоскопии. Поэтому и отношение к нему надлежащее: несоответствие карте контроля и НТД служит основанием для пересвета. В общем, правильный выбор плёночных систем и реактивов – это отдельная большая тема. По этой причине большинство дефектоскопистов РГК предпочитают работать с материалами какой-то одной марки. В России чаще всего применяют продукцию AGFA, иногда – Kodak, Fujifilm и «Тасму».

Отдельную категорию принадлежностей составляют аксессуары, задача которых в том, чтобы упростить расшифровку и сделать её более точной. Так, в лабораториях РГК очень востребованы:

  • трафареты (мерные шаблоны). Это прозрачные плёнки, на которые нанесены линейки и прочая вспомогательная разметка. С такими трафаретами намного легче измерять выявленные трещины, поры и другие дефекты;
  • меры оптической плотности. Представляют собой фрагменты рентгеновской плёнки различной оптической плотности. Используются для настройки денситометра и визуального сравнения с имеющимся снимком;
  • универсальные шаблоны радиографа. Более «продвинутая» версия трафаретов с дополнительными разметками, маркерами и иными вспомогательными изображениями. При наличии УШР гораздо проще определять вид дефектов, их диаметр, протяжённость, глубину и др.

Обучение и аттестация специалистов радиографического контроля

Проводить радиографический контроль сварных швов с оформлением заключений могут только аттестованные лаборатории аттестованные и/или сертифицированные специалисты по СДАНК-02-2021 или СНК ОПО РОНКТД-02-2021 (в зависимости от того, в какой Системе НК нужно подтвердить компетенцию, чтобы зайти на объект заказчика). Для аттестации на I и II уровень необходимо иметь среднее или высшее техническое образование какого-либо инженерного вуза либо университета. Дополнительно нужно пройти специализированные курсы по программе, согласованной с Независимым органом по аттестации персонала. Для кандидатов на присвоение II квалификационного уровня вместо этого могут зачесть опыт работы по НК с составлением методических документов.

Подготовка соискателей для допуска к квалификационным экзаменам по радиографическому контролю должна занимать не менее 40 (для I уровня) или 80 (для II уровня) часов. Производственный опыт для II квалификационного уровня должен быть не менее 12 месяцев (для аттестации в Единой системе оценки соответствия).

Что касается III уровня, то для его получения кандидату желательно иметь II уровень. В этом случае для аттестации в ЕС ОС требуется подтвердить 18 месяцев производственного стажа.

Ренгенографический контроль сварных соединений

Среди всех возможных разновидностей НК сварных швов, радиографический контроль (РК) сварных соединений является одним из самых точных. Он очень востребован в профессиональной сфере, где производятся качественные изделия, рассчитанные на существенную нагрузку, поскольку в них не допускается наличие каких-либо дефектов: непровара, микротрещин, раковин, пор и прочих видов дефектов.

Радиографическому контролю в соответствии с требованиями нормативных документов по НК подвергают сварные соединения металлоконструкций, нефтепроводов, газопроводов, выполненные всеми видами автоматической, полуавтоматической и ручной электродуговой сваркой плавлением. Метод радиографического контроля сварных соединений используется для металлов и их сплавов, выполненных сваркой плавлением, с толщиной свариваемых элементов 1-400 мм, с применением рентгеновского, гамма- и тормозного излучений и радиографической пленки.

Для проведения РК очень важно правильно выбрать источник излучения и радиографическую пленку, а также правильно подобрать параметры просвечивания. Выбор источника излучения обусловлен технической целесообразностью и экономическoй эффективностью. Основные факторы, опредeляющие выбор источника: заданная чувствительность; толщина и плотность материала ОК; производительность контроля; конфигурaция контролируемой детали; доступность еe для контроля и дp.

Например, пpи контроле изделий, в которыx допускаются дефекты большого размера, целесообразнее применение изотопов с высокой энергией, обеспечивающих малое время просвечивания. Для издeлий ответственного назначения испoльзуют рентгеновское излучение и толькo как исключение — изотопы, имеющие пo возможности наимeньшую энергию излучения.

Выбор радиографической пленки осуществляетcя пo толщине и плотности материала просвечиваемогo объекта, а также пo требуемой производительности и заданнoй чувствительности контроля.

Основные параметры РК

Энергия излучения определяет его проникающую способность и выявляемость дефектов в контролируемом изделии.

От мощности Р экспозиционной дозы излучения (МЭД) зависят производительность контроля, a также требования техники безопасности.

Плотность ρ контролируемого материала определяет необходимую МЭД и получение требуемой производительности и чувствительности.

Линейный коэффициент ослабления μо излучения в материале свидетельствует о проникающих свойствах излучения и выявляемости дефектов.

Дозовый фактор накопления β характеризует рассеяние излучения в материале изделия в зависимости от линейного коэффициента ослабления μо и толщины контролируемого изделия и оказывает заметное влияние на выявляемость дефектов. Он зависит от отношения суммы интенсивностей нерассеянного и рассеянного излучений к интенсивности нерассеянного излучения:

Разрешающая способность детектора определяет его способность регистрировать рядом расположенные дефекты и бездефектные участки контролируемого изделия и характеризуется числом линий, равномерно распределенных на единице длины тест-образца.

Абсолютная чувствительность Wабс (измеряется в мм) говорит о размере минимально выявляемого дефекта или элемента эталона чувствительности. Относительная чувствительность Wотн (измеряется в %) определяется отношением размера Δδ минимально выявляемого дефекта или элемента эталона чувствительности к толщине контролируемого изделия δ. Зависимость относительной чувствительности радиографии от основных параметров просвечивания выражается уравнением

где ΔDmin — минимальная разность плотностей почернения различаемая глазом; В — дозовый фактор накопления; γD — контрастность радиографической пленки.

На практике значение ΔDmin ≈ 0,006 . 0,01. Значения γD, β и μо известны из литературы.

Помимо указанных факторов чувствительность радиографического контроля зависит также от : формы и места расположeния дефекта, величины фокусного расстояния, фокусного пятна трубки, типа рентгеновской пленки.

Чувствительность радиационного контроля

На чувствительность контроля оказывают влияние ряд факторов:

  • параметры источника излучения: его энергия и мощность экспозиционной дозы, а в случае радионуклидных источников — их активность
  • характеристика изделия химический состав, атомный номер, плотность, толщина, физические свойства (линейный коэффициент ослабления, дозовый фактор накопления)
  • характеристики детектора: спектральная чувствительность, разрешающая способность, инерционность, размер рабочего поля, масштаб преобразования, коэффициент усиления яркости, геометрические искажения.
Читайте также  Фартук для сварщика своими руками

Учет этих данных позволяет оценить основные параметры контроля, к которым относят абсолютную и относительную чувствительность РК, геометрическую и динамическую нерезкость радиационного изображения. Нерезкость рассеяния, преобразование радиационного изображения и предел разрешения радиационного преобразователя являются основными параметрами формирования световой картины. В соответствии с ГОСТ 7512-82 величина абсолютной чувствительности может быть вдвое меньше величины минимального дефекта, который необходимо выявить. Поэтому при контроле важно правильно выбрать энергию излучения источника, направление просвечивания, детектор с необходимыми характеристиками и т. д.

Для просвечивания стали используют номограммы применения радиографических пленок (см. рисунок).

Пленку РТ-1 испoльзуют в основном для контроля сварных соединений большиx толщин, так как она обладаeт высокими контрастностью и чувствительноcтью к излучению. Универсaльную экранную пленку РТ-2 примeняют при просвечивании деталей различнoй толщины, при этoм время просвечивания пo сравнению c дpугими типами пленок наимeньшee. Для контроля издeлий из алюминиевых сплавов или сплавов черных металлов небольшой тoлщины подходит высококонтрастная пленка РT-З и РТ-4. Пpи дефектоскопии ответственных соединений применяется пленка РТ-5. Этa пленка обладает достаочно высокой контрастностью, позволяет выявлять незначительныe дефекты, хотя и имеeт наименьшую чувствительность к излучению, чтo и увеличивает время экспозиции пpи контроле. Ориентировочно радиографическую пленку целесообразно выбирать по номограммам (рис. 1).

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

Рис. 2. Схемы радиографического контроля сварных соединений.

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 устанaвливaют снаpужи 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, чтo непровары 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), пpи котoрoй источник c панорамным излучением устанавливaют внутри трубы нa оси и соединение просвечивают зa одну экспозицию. Условие применения этoй схемы просвечивания следующеe: размер активнoй части Ф источника излучения, пpи котором возможно его использованиe для контроля сварного шва панорaмным способом, определяют по формулe

гдe u — максимально допустимая величинa геометрической нерезкости изображения дефектов нa снимке (в мм), задаваемая, как правило, действующeй документацией нa радиографический контроль сварных соединений; R и r — внешний и внутренний радиусы контролируемого соединения соответственно, мм.

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

Фокусное расстояние выбиpают в зависимости oт схемы просвечивания, толщины материала и размеров активной части (фокусного пятна) источника излучения. Нaпример, для схем 1 — 8 (cм. риc. 2) фокусное расстояние должнo быть F ≥ (Ф / u + 1)(s + H), гдe s — толщинa сварного соединения в направлeнии просвечивания, мм; H — расстояние oт пленки до обращенной к нeй поверхности изделия. Обычнo фокусное расстояние выбирают в диапазонe 300. 750 миллимeтров.

Время экспозиции и длина контролируемогo за одну экспозицию участка пpи контроле по привeденным схемам должны быть тaкими, чтoбы:

  • плотность почернения изображения контролируемого участкa шва, ОШЗ и эталонов чувствительности была ≥1,0 и ≤3,0 eд. оптической плотноcти;
  • уменьшение плотности почернения любогo участка сварного шва нa снимке по сравнению c плотностью почернения в месте устaновки эталона чувствительности былo ≤0,4 . 0,6 eд. оптической плотности в зависимости oт коэффициента контрастности пленки, нo нигдe плотность почернения не должнa быть Наверх

ООО «Альфа-Тест» — комфортный партнер и надежный поставщик

195220, РФ, г. Санкт-Петербург, Непокоренных пр., д.49, лит. А, офис 520

454008, РФ, г. Челябинск, Свердловский пр., д.2, офис 211

Радиографический контроль сварных соединений

При соединении металлов с помощью сварки у неопытных мастеров могут возникнуть трудности. В частности, они могут просто не увидеть всех дефектов сварного шва, которые образовались из-за ошибок сварщика. Визуального контроля недостаточно, чтобы выявить скрытые недочеты. И если в условиях домашней сварки это не критично, то на крупном производстве бракованные изделия лишают прибыли.

Существует множество видов контроля сварных швов. От визуального, когда сварщик просто осматривает шов на предмет видимых дефектов, до передовых способов, для которых необходимо специальное оборудование. Об одном из таких способов мы и хотим вам рассказать. В этой статье вы узнаете, что такое радиографический контроль сварных соединений и какова его методика.

Общая информация

Радиографический метод контроля сварных соединений (также рентгенография, рентгеноскопия, рентгенографический контроль) — метод контроля качества с применением рентгеновских лучей. Специальный аппарат устанавливает на место сварного шва. Здесь все по аналогии с рентген аппаратом для снимков костей человека. Рентгеновские лучи пронизывают металл и в случае обнаружения внутренних дефектов легко выходят наружу. Ну а если структура шва плотная и не имеет дефектов, то луч просто не пройдет.

Специальное устройство регистрирует прохождение лучей и делает снимок. На снимке без проблем можно обнаружить наличие дефектов, их размеры и точное расположение. Рентгеновский контроль сварных соединений — это один из наиболее точных методов контроля качества швов. Его часто используют при проверке трубопровода, ответственных изделий, металлоконструкций, к которым предъявлены повышенные требования качества. Особенно заметна популярность радиографического контроля в строительной сфере.

Принцип работы

«Сердцем» рентгеновского аппарата является излучатель, который генерирует и выпускает лучи. Излучатель представляет собой вакуумный сосуд, который содержит анод, катод и его накал. Все эти частицы заряжены и являются электродами. Во время их сильного ускорения как раз и образуются рентгеновские лучи. Это простейшее объяснение.

Для интересующихся объясним подробнее. Катод испускает электроны, которые ускоряются от электрического потенциала, образующегося между анодом и катодом. В этот момент рентгеновские лучи уже начинают образовываться, но их недостаточно. Однако, лучи все же сталкиваются с анодом и начинается их торможение. Из-за этого лучи начинают генерироваться сильнее. В тот же момент из-за столкновения начинают появляться электроны анода. Так образуются лучи, достаточные для формирования полноценного излучения.

Далее лучи выходят и пускаются в заданном направлении. Лучи сталкиваются с металлом и в случае наличия дефектов проходят сквозь него. Либо поглощаются металлом, если дефектов нет. Здесь нужно уточнить, что лучи поглощаются не полностью, некоторые частицы все же остаются. Именно они попадают на пленку и позволяют сделать снимок. На снимке фиксируется количество лучей, прошедших сквозь металл. Если дефектов много, то и лучей тоже будет много. За счет такой особенности и получается узнать размер дефекта и его расположение.

Особенности рентгеновских лучей

Чтобы лучше понять суть рентгенографии нужно разобраться с особенностями самих лучей, благодаря которым как раз и возможен контроль. Лучи обладают свойствами, которые позволяют им проходить сквозь материалы. В нашем случае металл. Чем выше плотность металла, тем хуже проходят лучи. И, соответственно, чем ниже плотность металла, тем лучше они проходят. Здесь все просто: наименьшая плотность присутствует как раз в местах с дефектами.

Поэтому лучи беспрепятственно проходят сквозь металл и это фиксируется на специальном устройстве. Ну а если у шва нет дефектов и структура плотная, то лучи не пройдут, а просто поглотятся металлом. И чем выше плотность, тем больше степень поглощения.

Что касается снимков, то здесь тоже все просто. Существуют химические вещества, которые при контакте с рентгеновским излучением начинают буквально «светиться». Такими веществами покрывается светочувствительная часть фотопластинки, на которой затем появится снимок. Этот принцип является основой для создания рентгеновских снимков сварных швов.

Теперь о некоторых других особенностях. Наверняка вы слышали, что рентгеновское излучение в большом количестве может пагубно влиять на здоровье человека. Это правда. Лучи легко воздействуют на ткани и клетки, облучая их за считанные минуты. В больших дозах это может привести к лучевой болезни. Так что нужно соблюдать осторожность, если вы используете радиографический метод контроля сварных соединений.

Еще один интересный факт: благодаря излучения привычный нам воздух способен проводить электрический ток. Это связано с тем, что рентгеновские лучи ионизируют воздух и расщепляют его частицы на небольшие составляющие, которые в свою очередь имеют электрический заряд.

Плюсы и минусы метода

  • Рентгенографический контроль сварных соединений — один из самых достоверных методов контроля качества швов.
  • С помощью этого метода за считанные минуты выявляются дефекты любого уровня.
  • Есть возможность определить точный размер и расположение дефекта.
  • Контроль занимает мало времени и требует только рентген-аппарат.
  • Возможен контроль сварных соединений трубопроводов и любых других сложных систем.
  • Качество контроля напрямую зависит от настройки рентген-аппарата.
  • Современные рентген-аппараты стоят дорого, особенно компактные модели, которые так популярны в строительной сфере.
  • Для работы понадобится специальная светочувствительная пленка, которая также стоит недешево.
  • Этот метод контроля сварных швов сопряжен с опасностью для здоровья.

Методика контроля

Методика радиографического контроля проста и во многом схожа с обычной рентгенографией, которую мы делаем в поликлинике. Сначала контролер или ответственное лицо устанавливает необходимые настройки аппарата, учитывая плотность металла. Помните, что именно плотность влияет на конечный результат.

Далее подготавливается сварное соединение. Нужно удалить шлак, обработать валик шва и зачистить металл. Затем либо деталь помещается в аппарат (если контроль стационарный в отдельной комнате), либо аппарат помещается на соединение (если контроль выездной и используются компактные модели). Шов должен находиться между излучателем и пленкой. Излучатель включается, лучи проходят сквозь металл и попадают на пленку. Мы получаем снимок, на котором видны все дефекты. Теперь можно выключить аппарат и подождать 10-20 секунд. Затем деталь извлекается из ренигенографа (или рентгенограф снимается с металла). Снимки отдаются специалисту для их изучения или остаются у контролера.

Техника безопасности

Как мы уже говорили, данный метод контроля сопряжен с некоторой опасностью для здоровья. Не нужно пренебрегать этим, думая, что небольшие дозы радиации не повлияют на вас. Если вы работаете контролером и постоянно имеете дело с рентгенографией, то соблюдайте следующие рекомендации.

Во-первых, самое главное правило при работе с рентгеном — нужно экранировать прибор. Это не даст лучам распространяться за пределы зоны контроля. Для этих целей можно использовать металлические листы. Если вы работаете в помещении, то его стены также должны быть оборудованы экранирующими пластинами. Так лучи не будут представлять опасности для других работников, находящихся на объекте или в цеху.

Во-вторых, постарайтесь как можно меньше времени проводить рядом с аппаратом. Если вы проводите радиографический метод контроля сварных соединений на улице, то лучше отойдите в сторону. Если вы работаете в помещении, то постарайтесь сократить время своего пребывания в нем. Также на вас должны быть средства индивидуальной защиты. В помещении и рядом с аппаратом на улице не должны проходить посторонние работники.

В-третьих, перед началом работ нужно убедиться, что аппарат работает исправно и все настройки выставлены правильно. Большинство несчастных случаев связаны именно с неправильной настройкой или неисправностью рентгена.

В-четвертых, следите за дозой лучей, которые вы получаете при каждом контроле. Да, небольшие дозы не вредны для здоровья, но они обладают свойством накапливания и в конечном итоге могут стать причиной серьезных заболеваний. Следите, чтобы полученная вами доза радиации успевала выводиться из организма до начала следующего контроля. Чтобы узнать дозу можно использовать дозиметр.

В-пятых, не забывайте, что из-за лучей воздух может сильно ионизироваться, что приведет к образованию электрического тока. Следите за допустимым значением ионизации воздуха, особенно, если работаете в закрытом помещении.

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!

научная статья по теме ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПО СКАНИРОВАННЫМ РЕНТГЕНОВСКИМ СНИМКАМ Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПО СКАНИРОВАННЫМ РЕНТГЕНОВСКИМ СНИМКАМ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ ПО СКАНИРОВАННЫМ РЕНТГЕНОВСКИМ

Е.В. Круглова.Л.В. Князюк

Излагается метод расчета глубины непровара в корне сварного шва по его изображению на рентгеновском снимке. Приводятся результаты апробации метода на искусственных и натуральных дефектах.

Цель настоящего исследования — разработка и апробация способа определения размеров дефектов сварного соединения на основе объединения метода фотометрирования изображения дефекта с компьютерной обработкой изображения по специальной программе, что позволяет ускорить процесс обработки и увеличить точность расчета глубины непровара.

Наиболее распространенными дефектами сварных швов являются не-провары. Непровар — это отсутствие сплавления между основным и наплавленным металлом. В данной работе рассматривается частный случай — непровар в корне сварного шва.

По ГОСТ 7512—82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический контроль» и ГОСТ 23055—78 «Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля» за размер непровара принимается длина его изображения на рентгеновском снимке. Размер дефекта в направлении просвечивания (глубина) не определяется. В настоящее время при обнаружении на рентгеновском снимке изображения непровара длиной свыше допустимого участок сварного шва бракуется независимо от глубины непровара.

Совершенно очевидно, что существующая система оценки допустимости непровара только по одному параметру (длине его изображения на рентгеновском снимке) порочна, так как глубокие непровары могут допускаться без исправления и, наоборот, неглубокие непровары бракуют, исправляют и снова просвечивают. По мнению конструкторов непровары глубиной 5—15 % от свариваемой толщины для некоторых категорий сварных швов вполне допустимы и не снижают работоспособности сварной конструкции.

В литературе [1—3] предложены различные методы оценки глубины дефекта. Все они имеют ограничения и погрешности, которые не позволяют широко использовать их в промышленности.

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ДЕФЕКТА

Непровар в корне сварного шва на рентгеновском снимке выглядит как темная прямая линия соответствующей ширины и степени почернения, проходящая вдоль сварного шва по его середине. Вместе со сварным соединением просвечивается канавочный эталон чувствительности, который содержит имитаторы дефектов в виде углублений (канавок) прямоугольного сечения. Ширина всех канавок эталона одинакова, а глубина меняется.

Необходимо, используя рентгеновский снимок сварного соединения и эталона, определить характеристики непровара, требующиеся для принятия решения о пригодности или непригодности детали. Такими характеристиками будем считать глубину, ширину непровара и нерезкость изображения.

Для расчета искомых характеристик анализируется распределение оптической плотности почернения в сечениях снимка, перпендикулярных

направлению ненровара. Поскольку на рентгеновском снимке присутствует изображение эталона, ширина и глубина канавок которого известны, можно определить характеристики исследуемого дефекта, сравнивая изображение дефекта с изображениями канавок эталона. Для расчета характеристик канавок эталона или дефекта требуется количественное измерение оптической плотности почернения снимка. Для определения глубины дефекта необходимо измерить контраст изображения дефекта, то есть разность оптических плотностей почернения изображений самого дефекта и фона.

Рис. 1. Участок кривой оптической плотности

почернения: И — нерезкость изображения дефекта; 5 — ширина дефекта; /. — верхний горизонтальный участок; К — контраст изображения дефекта.

Рассмотрим дефект прямоугольного сечения. Даже в этом случае на снимке ступенчатая форма кривой оптической плотности почернения не сохраняется (рис. 1). Изменение плотности почернения распространяется на некоторое расстояние, величина которого называется нерезкостью.

Рис. 2. Влияние ширины дефекта на контраст его изображения.

Когда нерезкость превышает ширину дефекта, дефект теряет свои истинные размеры, контраст уменьшается (рис. 2). Следовательно, для узких дефектов «прямое» определение ширины и глубины приведет к ошибке.

Будем различать непровары 1-го рода (5 > Н) и непровары 2-го рода (5 ,

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 Истинная грубина дефекта, мм

Рис. 4. Зависимость рассчитанной глубины дефекта от истинной. Дефект расположен:

• — со стороны источника излучения; О — со стороны пленки.

По результатам расчета построены графики зависимости рассчитанного значения глубины дефекта от истинного для двух типов расположения дефекта (рис. 4). Средняя относительная погрешность составила: для дефекта, расположенного со стороны пленки, 13 %, для дефекта, расположенного со стороны источника, 30 %.

Рис. 5. Разрез сварного образца с непроваром в корне шва.

Результаты тестирования показали, что в среднем рассчитанная величина глубины дефекта линейно зависит от истинного значения.

Для расчета натуральных дефектов были просвечены сварные образцы, в которых выявили непровары в корне шва. Просвеченные образцы были разрезаны, изготовлены шлифы, измерены истинные размеры не-проваров (рис. 5). В этих же сечениях по отсканированному снимку проведен расчет размеров непровара.

Среднее значение относительной погрешности составило 14,5 %, что согласуется с результатами расчета искусственных дефектов.

По результатам работы разработана методика определения глубины непровара в корне сварного шва по сканированному рентгеновскому снимку. Эта методика опробована на сварных швах толщиной до 10 мм.

Определение размеров дефектов сварных соединений.

Поступила в редакцию 21 апреля 2003 г.

1. Румянцев C.B. Радиационная дефектоскопия.— М.: Атомиздат, 1974.— 560 с.

2. Зуев В.М. Фотометрическая оценка размеров дефектов в направлении просвечивания.— Дефектоскопия, 1993, № 5, с. 87—93.

3.Межуев В. А. и др. Рентгенотелевизионный контроль сварных швов TBC для ядерных реакторов.— В мире НК, 2000, № 4, с. 41—43.

4. Дмоховский В.В. Основы рентгенотехники.— М.: Медгиз, 1960.— 352 с.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Пoхожие научные работы по теме «Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства»

  • АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ НЕПРОВАРОВ И ГАЗОВЫХ ПОР ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ КОНТРОЛЕ СВАРНЫХ ШВОВ ЦИРКОНИЕВЫХ ОБОЛОЧЕК ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

АЛЕКСАНДРОВ А.Б., ВАСЮКОВ В.Н., ГРУЗМАН И.С., ЖУКОВ Ю.А., КАРЛОВ Ю.К., МАРЧЕНКО В.Г., СПЕКТОР А.А. — 2004 г.

КАНИФАДИН КИРИЛЛ ВЛАДИМИРОВИЧ, ЛАЗНЕНКО СВЕТЛАНА АНАТОЛЬЕВНА, СТЕПАНОВА ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА — 2010 г.

КАБАНОВ СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ, КАНИФАДИН КИРИЛЛ ВЛАДИМИРОВИЧ, КАТАРУШКИН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ЛЕБЕДЕВ ЕВГЕНИЙ ЮРЬЕВИЧ, СТЕПАНОВА ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА, ЧАПЛЫГИН ВЛАДИМИР НИКИФОРОВИЧ — 2012 г.

ГРИГОРЧЕНКО СЕМЕН АЛЕКСЕЕВИЧ, КАПУСТИН ВИКТОР ИВАНОВИЧ — 2009 г.

Радиографический контроль сварных соединений

Содержание:

  1. Область применения
  2. Принцип работы
  3. Подготовка к контролю
  4. Методика процесса
  5. Расшифровка
  6. Преимущества
  7. Безопасность
  8. Интересное видео

Возможностью применять радиографический метод контроля сварных соединений мы обязаны немецкому физику Вильгельму Рентгену. В 1895 году он открыл электромагнитное излучение на коротких волнах. Эти лучи были названы в честь него рентгеновскими.

Первое широкое применение рентгеновские лучи нашли в медицине. Метод позволил спасти много человеческих жизней. В свою очередь, рентгеновский контроль сварных соединений помогает спасти сварные швы от образовавшихся в процессе сварки дефектов. Метод рентгеновской дефектоскопии позволяет обнаружить в сварных соединениях трещины, раковины, пустоты, полости, инородные включения.

Радиографический контроль сварных соединений это — это метод контроля, позволяющий обнаружить имеющиеся внутри сварных швов погрешности, основанный на изменении характеристик рентгеновских лучей при столкновении с ними. Такой контроль возможен благодаря способности этих волн проникать вглубь металла достаточно глубоко. Контроль этим методом проводится согласно ГОСТу 75-12, в котором перечислены все контролируемые этим способом дефекты.

Область применения

После окончания процесса сваривания и остывания конструкции необходимо оценить качество работы и при обнаружении недостатков принять меры. Контроль начинается с визуального осмотра. При наличии дефектов, имеющихся внутри шва необходимо прибегнуть к другим методам поиска. Они должны относиться к категории неразрушаемых. Не все обладают необходимой точностью. Рентгенография сварных соединений является одним из неразрушаемых способов, дающим точную информацию о состоянии внутри сварного шва.

В дефектоскопии используется возможность рентгеновских лучей проникнуть вглубь на значительное расстояние благодаря тому, что их длина волны является небольшой. При сварке могут возникнуть ситуации, когда выбран неправильный режим или в сварочную ванну попали посторонние предметы. Образование невидимого брака понизит прочность и надежность всей конструкции, которая сможет выдержать меньшие нагрузки, чем планировалось.

Радиографический контроль сварных швов требует наличия специального оборудования. Затраты на него целесообразны в тех случаях, когда требования к характеристикам соединений высокие. Другой вариант — контроль конструкций, где другие методы применять затруднительно или невозможно. Примером может служить рентгенографический контроль сварных соединений трубопроводов.

Существуют лаборатории, специализирующиеся на контроле сварных соединений, где имеется все необходимое оборудование, и работают грамотные профессионалы. При желании контроль можно провести самостоятельно, овладев необходимыми навыками. Имеется возможность взять для этого прибор в аренду. Большой популярностью пользуются портативные аппараты. Они применяются как для контроля трубопроводов, так и для профильных и листовых соединений. Стационарные аппараты могут быть спроектированы индивидуально для решения конкретных задач.

Радиографический контроль сварных соединений трубопроводов проводится согласно отраслевому нормативному документу ОСТ 36-59, где указаны все требования к свариванию этих конструкций. В нем, в частности, сказано, что все данные по проведенному контролю заносятся в специальный журнал и хранятся в течение 10 лет после начала эксплуатации объекта.

Принцип работы

Рентгенография основана на свойстве лучей проникать внутрь материалов, в том числе металлов. Эта способность понижается с увеличением плотности металла и увеличивается с понижением плотности. Поскольку в местах с пустотами и трещинами плотность становится меньше, это сразу регистрируется прибором. При отсутствии дефектов структура металла остается стабильно плотной, и рентгеновские лучи поглотятся материалом. Чем выше плотность, тем степень поглощения будет выше.

Основным элементом аппарата для рентгеноскопии сварных швов служит излучатель, представляющий собой рентгеновские трубки. Его функция — генерировать лучи и выпускать их. Конструктивно излучатель представляет вакуумный сосуд. В нем имеются анод и катод, между которыми образуется электрический потенциал. При сильном ускорении электронов появляются рентгеновские лучи, и задается направление их выхода.

Лучи, прошедшие сквозь металл, падают на специальную светочувствительную пленку. На ней остается отпечаток, по которому можно судить, что находится внутри материала. Полную картину покажет расшифровка рентгеновских снимков сварных соединений. При желании или необходимости получать сведения постоянно, используют сцинтилляторы. Это дает возможность выводить изображение на монитор.

Имеется возможность сделать фотографии, получив рентгенограмму. На рентгенограмме будет иметься негативное изображение соединения. При наличии включений или, наоборот, пустот появятся их очертания другого цвета. Полученную рентгенограмму следует сравнить с типовой рентгенограммой для этого типа свариваемых деталей. Метод позволяет точно и оперативно оценить состояние сварного шва.

Подготовка к контролю

Перед началом процесса следует произвести подготовительные операции. Части будущего соединения внимательно осматривают. При наличии на них загрязнений и шлаков необходимо тщательно их очистить и обезжирить растворителем или спиртом. Это делается для того, чтобы наружные дефекты при просвечивании не вносили искажение в окончательный результат.

Пленки заряжают в соответствующие кассеты. Все соединения разделяют на отдельные интервалы и маркируют их. Это делается для того, чтобы можно было точно определить, какой снимок относиться к конкретному участку свариваемого шва. В том же порядке маркируют кассеты и пленки. Если шов имеет большую протяженность, возможен выборочный рентген-контроль сварных швов.

Также необходимо подготовить оборудование, предназначенное для радиографии сварных швов. Вначале необходимо выбрать подходящий источник излучения. Критериями являются чувствительность, толщина металла и его плотность, конфигурация деталей, требуемая производительность. К примеру, для радиографического контроля сварных соединений, где возможны дефекты, имеющие большой размер, подходят изотопы, обладающие высокой энергией. Это обеспечит небольшое время просвечивания. Выбор пленки обусловлен толщиной металла и его плотностью. На приборах выставляют оптимальные режимы.

Методика процесса

Рентгенография сварных швов проходит несколько этапов:

  1. Выбрать источник излучения.
  2. Выбрать подходящий тип пленки.
  3. Установить на оборудовании оптимальные режимы.
  4. Поместить аппарат внутри изделия или снаружи и включить его.
  5. Начать просвечивание сварного шва.
  6. Вынуть пленку и проявить ее.
  7. Произвести расшифровку.
  8. Занести результаты в журнал установленной формы.

Выбранную кассету закрепляют на изделии. Для получения хорошей резкости изображения и определения достоверного размера дефекта на приборе следует установить эталон чувствительности. Эталон должен быть изготовлен из материала, характеристики которого приближены к характеристикам свариваемого металла.

В ГОСТе 7512 указаны три предпочтительных типов эталонов, применяемых для рентгена сварных швов:

  1. Канавочные. Пластина, имеющая шесть канавок. Ширина у них одинаковая, а глубина разная.
  2. Проволочные. Имеет семь проволок.
  3. Пластинчатые. Пластина, имеющая отверстия нужных форм и размеров.

Проверяемые изделия можно разместить по отношению к аппарату двумя способами. Если они небольшие и могут поместиться в помещении, соединения помещаются внутри стационарного аппарата. При выездном контроле применяют компактные модели оборудования и устанавливают их на изделие.

Чтобы осуществить рентгенографический контроль сварных соединений шов следует размещать строго между излучателем и светочувствительной пленкой. После включения излучателя рентгеновские лучи начнут проходить через металл и попадать на пленку. Через несколько секунд снимок будет готов. Аппарат выключают. Кассету с пленкой вынимают и отдают для обработки и расшифровывания. После того, как будет понятно, что результат получен, аппарат можно снять с изделия или извлечь из него. Иначе, необходимо сделать повторный контроль.

Расшифровка

Расшифровку рентгенограмм осуществляют в затененном помещении на негатоскопе. Он представляет собой устройство, назначением которого является просмотр на просвет радиографических снимков, в том числе рентгенограмм. В негатоскопе предусмотрена возможность регулировки яркости освещения. При слишком большом его значении мелкие дефекты могут быть пропущены.

После расшифровки составляется заключение. Перед тем, как прибегнуть к этому методу, необходимо узнать, какие дефекты сварного шва выявляются с помощью радиографического контроля. К ним относятся:

  • подрезы;
  • непровары;
  • трещины;
  • поры;
  • инородные включения;
  • шлаки.

Помимо этого, можно оценить величину вогнутости и выпуклости в местах, где визуальный осмотр невозможен. При записи результатов используются сокращения. Так, «Т» означает трещину, «Н» — непровар, «П» — пору, «Ш» — шлак, «В» — включение вольфрама, Пдр» — подрез. Рядом с буквами ставят размеры дефекта. Учитывается также характер распределения.

По этому признаку недостатки делятся на группы:

  1. Отдельные.
  2. Цепочки. На одной линии более трех дефектов.
  3. Скопления. Расположение в одном месте не менее трех дефектов.

Размер дефекта обозначается в миллиметрах.

Преимущества

К достоинствам метода относятся:

  • достоверность;
  • быстрота контроля;
  • определение места расположения;
  • оценка размера;
  • выявление скрытых недостатков;
  • широкая область применения.

К недостаткам относится высокая цена оборудования, и необходимость изучения правил его использования.

Безопасность

При всех своих достоинствах метод является потенциально опасным для здоровья. Поэтому необходимо выполнять экранирование прибора. Контролер не должен находиться без необходимости в зоне облучения. Доступ туда посторонним лицам должен быть запрещен. Для этого следует вывесить предупреждающие знаки.

При работе в помещении его стены надо покрыть экранирующими пластинами. Контролер должен быть обеспечен комплектом защитной одежды. Перед началом процесса необходимо проверить исправность оборудования.

Интересное видео