Контроль сварных соединений рентгеновскими и гамма-лучами
Способ контроля сварных соединений рентгеновскими и гамма-лучами основан на разной проницаемости для коротковолновых электромагнитных колебаний целого металла и разных находящихся в нем неоднородностей, заполненных шлаками, газами и окислами. Поглощение коротковолновых лучей металлом существенно посильнее поглощения их неметаллическими включениями.
При рентгеновском контроле используются особые замечательные рентгеновские аппараты для просвечивания металлов: стационарные — для опробований в лабораторных условиях и мобильные — для опробований конкретно в заводских условиях.
Мобильные рентгеновские аппараты для контроля качества сварки в заводских условиях изготовляются в большинстве случаев на большое рабочее напряжение 150 — 350 кв. Существуют кроме этого особые рентгеновские аппараты с рабочим напряжением 1000 кв и более.
В последнеее время началось успешное использование особенных аппаратов — бетатронов, дающих особенно замечательное твёрдое рентгеновское излучение, применяемое для просвечивания металлов. 13 бетатроне электроны ускоряются переменным магнитным полем.
Рис. 1. Мобильный рентгеновский аппарат РУП: 1 — рентгеновский аппарат; 2 — пульт управления; 3 — рентгеновская трубка; 4 — масляный насос
Для защиты персонала от вредного воздействия и высокого напряжения рентгеновских лучей мобильные аппараты снабжены особыми приспособлениями, уменьшающими вредность и опасность работы на них. Рентгеновская трубка заключена в толстостенный свинцовый футляр — бленду, охлаждаемую циркулирующим маслом.
Для пропуска рентгеновских лучей бленда имеет боковое окно, закрытое листовым алюминием.
самый употребительный на отечественных фабриках рентгеновский аппарат типа РУГ1 (рис. 1) может давать на трубку рабочее напряжение до 200 кв при большом токе 20 ма.
Аппарат разрешает просвечивать сталь толщиной до 80 мм, алюминий до 300 мм. Аппарат питается от обычной силовой сети переменного тока напряжением 220 в. Это напряжение увеличивается до нужной величины конденсаторами и трансформаторами, встроенными в аппарат, выпрямляется кенотронами; выпрямленный ток подается на рентгеновскую трубку эластичными кабелями с очень прочной резиновой изоляцией, выдерживающей напряжение 200 кв.
При рентгеновском контроле возможно замечать недостатки визуально на флюоресцирующем экране либо фотографировать их, приобретая так именуемую рентгенограмму. Визуальный способ обнаружения недостатков на экране для сварных швов не используется, недостатки в большинстве так мелки, что на экране не выявляются.
Для получения рентгенограммы пучок рентгеновских лучей направляется на испытуемый сварной шов (рис. 2). С обратной стороны закладывают особую рентгеновскую фотопленку с двусторонней чувствительной эмульсией.
Пленку закладывают в светонепроницаемую кассету либо пакет из плотной тёмной бумаги. Для сокращения экспозиции пленку закладывают между флуоресцирующими экранами и защищают снизу свинцовым экраном от вторичных излучений, снижающих четкость снимка.
Время экспозиции зависит от толщины металла, расстояния трубки и сорта фотоплёнки от металла; оно определяется по таблицам либо, что эргономичнее, по особым диаграммам и колеблется в большинстве случаев от нескольких мин. до получаса. По окончании экспозиции фотопленку обрабатывают, проявляют и фиксируют простыми способами.
Рентгенограмма представляет собой негативное, теневое изображение сварного шва с прилегающим главным металлом. Всякого рода включения, меньше поглощающие рентгеновские лучи, дают на рентгенограмме местные более интенсивные почернения если сравнивать с окружающим целым металлом.
Хороший рентгеновский снимок выявляет недостатки величиной от нескольких десятых долей миллиметра, причем для обнаружения недостатка имеет значение в основном размер его в направлении рентгеновского луча.
Непровары выявляются на снимке в виде достаточно резкой прямой тёмной линии, трещина дает в большинстве случаев извилистую линию; выявляются кроме этого поры и шлаковые включения. Разглядывать необходимо неизменно настоящую рентгенограмму либо отпечаток с нее на фотопленке, поскольку отпечаток на бумаге не передает многих узких подробностей рентгенограммы и не может служить для надежной оценки сварного шва (рис.
232). Взятую рентгенограмму сравнивают с типовыми рентгенограммами для данного изделия.
Рис. 3. Схема получения рентгеновского снимка: 1 — рентгеновская трубка; 2 — фотопленка; з — экран; 4 — кассета
По характеру рентгенограмм сварные швы в большинстве случаев разделяют на три группы: нехорошие (бракуют), удовлетворительные (смогут быть приняты) и хорошие (подлежат абсолютной приемке). Совсем не допускаются трещины, исходя из этого при наличии трещин, хотя бы небольших, шов относят к группе нехороших.
В минимальных размерах, определяемых условиями приемки, допускаются частичные непровары. поры и Шлаковые включения в ограниченных пределах, определяемых условиями приемки, считаются допустимыми.
Рис. 4. Рентгенограмма сварного шва
Рентгеновский контроль взял широкое использование на отечественных фабриках и для последовательности важных изделий, к примеру подлежащих приемке инспекцией Госгортехнадзора, есть необходимым.
Рентгеновский контроль ввиду расхода фотоматериалов и достаточно большого времени экспозиции снимка обходится относительно дорого, исходя из этого в большинстве случаев просвечивают не все швы на всем протяжении, а только отдельные их участки. Выбор мест для съемки рентгенограмм и общая длина участков шва, подлежащих рентгенографированию, определяется условиями приемки.
В большинстве случаев контролируют 10—15% неспециализированной длины швов. Минимальная величина недостатка в направлении рентгеновского луча, выявляемого рентгенограммой, образовывает около 2% толщины просвечиваемого металла.
Рентгеновский аппарат требует наличия переменного тока и, помимо этого, достаточно громоздок; во многих случаях, к примеру в поле, использование рентгеновского контроля затруднительно. Исходя из этого воображает громадной интерес контроль сварных швов гамма-лучами радиоактивных веществ.
Гамма-лучи, испускаемые некоторыми радиоактивными веществами, являются электромагнитным излучением, по собственной природе родным к рентгеновским лучам. Гамма-лучи имеют малую длину волны, владеют громадной жесткостью и при просвечивании меньше поглощаются металлом, чем рентгеновские лучи от простых аппаратов.
жёсткость и Средняя длина волны рентгеновских лучей зависят от напряжения, подаваемого на рентгеновскую трубку; с повышением напряжения протяженность волны значительно уменьшается, а жесткость возрастает. При напряжении 150—200 кв средняя протяженность волны рентгеновских лучей равна ОДА, что достаточно для просвечивания стали толощиной до 50 мм.
Средняя протяженность волны гамма-лучей равна 0,01 А, что достаточно для просвечивания стали толщиной до 300 мм и соответствует длине рентгеновских лучей при напряжении на трубке около 2000 кв. Принципиальная возможность применения гамма-лучей для просвечивания металлов с целью выявления и контроля качества включений и всякого рода дефектов известна в далеком прошлом.
Но снимки, приобретаемые при помощи гамма-лучей, так именуемые радиограммы, получались столь низкого качества, что фактически гамма-лучи были пригодны для обнаружения только весьма больших недостатков, к примеру громадных раковин, и негодны для контроля сварных швов, недостатки которых отличаются малыми размерами.
Техника применения гамма-лучей для контроля сварных швов существенно усовершенствована,в основном трудами С.Т.Назарова, и на данный момент гамма-лучи являются надежное средство контроля сварки и активно используются в отечественной индустрии. Источниками получения гамма-лучей помогали препараты радия и разные радиоактивные вещества.
на данный момент все это заменили недорогие неестественные радиоактивные изотопы.
Радиоактивный препарат помещают в ампулу — запаянную стеклянную трубочку диаметром около 3 мм. Препарат упаковывают в ампулу, по возможности хорошо, а для получения более четкого фотоснимка источнику излучения придается точечный темперамент.
Для защиты от повреждений стеклянную ампулу помещают в латунную гильзу. Латунная гильза хранится в толстостенном свинцовом контейнере весом около двадцати килограмм, заключенном в железный футляр с ручкой для переноски. При работе гильзу с ампулой вынимают из контейнера щипцами длиной не меньше 1,5 м.
Отечественная промышленность дешево и в больших количествах изготовляет неестественные радиоактивные препараты, пригодные для технического применения, а также для просвечивания металлов. Примером таких препаратов может служить радиоактивный изотоп кобальта СобО, имеющий ядерный вес 60.
Появление дешёвых, недорогих неестественных радиоактивных препаратов открывает широкие возможности промышленного применения гамма-лучей для просвечивания металлов, в частности сварных соединений.
направляться не забывать, что как рентгеновские, так и в особенности гамма-лучи очень страшны для людской организма, исходя из этого при работе с ними необходимо строго выполнять установленные правила безопасности.
Для снятия радиограммы ампулу устанавливают на особую подставку, а с противоположной стороны изделия, так же как и при рентгенографировании, закрепляют фотопленку с усиливающими и фильтрующими экранами. Полученный снимок — радиограмму — проявляют и фиксируют простым порядком.
Современная техника радиографирования позволяет выявлять приблизительно те же недостатки, каковые выявляются рентгеновским изучением, но полученная радиограмма отличается от хорошей рентгенограммы намного меньшей четкостью и контрастностью, так что выявление дефектов и рассмотрение радиограмм по ним требует навыка.
