Радиографический контроль: увидеть объект насквозь
Радиографический контроль (РК) - один из ключевых методов неразрушающего контроля (НК), основанный на ослаблении ионизирующего - рентгеновского излучения или гамма-излучения - при взаимодействии с материалом объекта контроля (ОК). В качестве источника ионизирующего излучения (ИИИ) используются импульсные, постоянные рентгеновские аппараты и гамма-дефектоскопы. Взаимодействуя с материалом ОК, ионизирующее излучение формирует на детекторе радиационное изображение - рентгеновский снимок (радиограмму, рентгенограмму). В качестве детектора используются радиографические плёнки (плёночная радиография), запоминающие пластины (компьютерная радиография) и плоскопанельные детекторы (цифровая радиография). Радиографический контроль направлен, прежде всего, на выявление внутренних дефектов - трещин, пор, непроваров, флюсовых и шлаковых включений, подрезов, смещений кромок, свищей и пр. Считается, что РК наиболее эффективен для обнаружения объёмных несплошностей и их скоплений. Радиографический контроль широко используется для контроля качества сварных соединений, наплавок, отливок, поковок в самых разных отраслях промышленности, от машиностроения и нефтегазового сектора до авиастроения и металлургических производств. Магистральные трубопроводы и соединительные детали для них, резервуары вертикальные стальные (РВС), работающее под давлением ёмкостное оборудование, атомные реакторы, котлы, корпусы и теплообменники парогенераторов, ответственные детали из композитов для летательных аппаратов - вот лишь некоторые примеры опасных производственных объектов, на которых практикуется радиографический контроль. Одно из немногих исключений - железнодорожная отрасль, где традиционно отдаётся предпочтение ультразвуковой дефектоскопии. Как и любой другой метод дефектоскопии, РК проводится в соответствии с отраслевыми руководящими нормативными техническими документами (НТД) и операционными технологическими картами (ОТК). "Базовым" государственным стандартом по РК многие десятилетия остаётся ГОСТ 7512-82 "Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод". Наряду с гаммаграфическим контролем, РК относится к радиационному контролю, предусмотренному в области аттестации лабораторий и персонала НК по правилам СДАНК-01-2020 и СДАНК-02-2020 в Единой системе оценке соответствия в области промышленной безопасности, экологической безопасности, безопасности в энергетике и строительстве (ЕС ОС). Проведением радиографического контроля могут заниматься аттестованные лаборатории неразрушающего контроля (ЛНК), оформившие в Роспотребнадзоре лицензию на осуществление деятельности в области использования ИИИ.Содержание:
Техкарта радиографического контроляПорядок проведения радиографического контроля сварных соединений
Оборудование, расходники и принадлежности для РК
Требования к персоналу
Операционная технологическая карта радиографического контроля сварных соединений с применением рентгеновской плёнки
Подготовка к проведению радиографического контроля начинается с изучения руководящих НТД и разработки операционной технологической карты (ОТК). Она же - технологическая карта контроля (ТКК). Её составлением занимаются аттестованные дефектоскописты и специалисты радиационного контроля II и III квалификационного уровня (как в Единой системе оценки соответствия, так и в Системе неразрушающего контроля на опасных производственных объектах РОНКТД). В техкарте обычно указывают:- её номер и дату разработки;
- наименовании лаборатории неразрушающего контроля, составившей ОТК. Также приводятся сведения о конкретном специалисте радиографического контроля - разработчике ОТК. В частности, указываются его ФИО, квалификационный уровень, номер квалификационного удостоверения, дата его выдачи и срок действия;
- эскиз сварного соединения с указанием его номера (наименования) и номера чертежа;
- категория сварного соединения и материал объекта контроля. В зависимости от категории, например, определяется класс контроля ("А" или "В"), предусмотренный, в частности, положениями стандартов ГОСТ ISO 17636-1-2017 "Неразрушающий контроль сварных соединений. Радиографический контроль. Часть 1. Способы рентгено- и гаммаграфического контроля с применением плёнки" и ГОСТ ISO 17636-2-2017 "Неразрушающий контроль сварных соединений. Радиографический контроль. Часть 2. Способы рентгено- и гаммаграфического контроля с применением цифровых детекторов". Классу А соответствуют основные способы РК, классу В - улучшенные способы, когда чувствительность и радиационные изображения по классу А недостаточны для обнаружения дефектов;
- требования к контролепригодности. Имеется в виду обеспечение физической доступности, возможности и достаточности применения заданных средств НК и реализации выбранной схемы просвечивания. В случае с трубопроводами, например, важно, чтобы расстояние между нижней поверхностью сварного шва и грунтом было не менее 450-500 мм. Кроме того, обычно в ОТК добавляют уточнения о том, что поверхность ОК должна быть зачищена от брызг металла, шлака, масла и прочих загрязнений;
- руководящие нормативные технические документы, по которым должен выполняться радиографический контроль. Отдельно прописываются нормы отбраковки, по которым следует оценивать качество сварного соединения;
- толщину, по которой должна выполняться оценка качества сварного соединения. Помимо номинальной толщины стенки ОК, в практике радиографического контроля важное значение имеет понятие радиационной толщины, которая также может быть прописана в технологической карте. Радиационная толщина представляет собой суммарную длину участков оси рабочего пучка направленного первичного излучения в материале контролируемого объекта (см. п. 2.1.5 в ГОСТ Р 55776-2013 "Контроль неразрушающий радиационный. Термины и определения"). При просвечивании через две стенки, например, радиационная толщина будет равняться сумме толщины стенки ОК и эталона чувствительности, или индикатора качества изображения (ИКИ). У проволочных ИКИ, например, она составляет 2 мм. У канавочных эталонов чувствительности №2 (12) - 4 мм. При просвечивании на эллипс радиационная толщина будет равняться удвоенной толщине стенки ОК, плюс толщина ИКИ;
- тип и номер индикатора качества изображения. В российской практике радиографического контроля чаще всего используются канавочные и проволочные ИКИ, реже - пластинчатые и ступенчатые. Подробнее об эталонах чувствительности для плёночной радиографии можно почитать здесь. Для цифровой радиографии - здесь. Также на форуме доступна статья о требованиях к ИКИ в международных стандартах ISO;
- схема просвечивания с обозначением места установки ИКИ. Для кольцевых стыковых сварных соединений, например, более предпочтительным вариантом зачастую является просвечивание через одну стенку либо панорамное просвечивание изнутри трубопровода за одну экспозицию, за одну установку ИИИ. Для такой схемы радиографического контроля применяются рентгенографические кроулеры и рентгеновские аппараты с панорамной геометрией излучения. При отсутствии такого оборудования и/или доступа вовнутрь трубопровода прибегают к другим схемам просвечивания, в том числе - фронтального. Например, через две стенки и на эллипс через две стенки за две установки ИИИ. При выборе схемы просвечивания исходят из того, чтобы радиационная толщина получалась по возможности минимальной, а рентгеновская плёнка (или другой детектор) располагалась как можно ближе к поверхности к ОК (не более 150 мм, но в идеале - вплотную), причём со стороны, противоположной источнику ионизирующего излучения. Выполнение этих условий помогает добиваться наиболее высокого контраста и чёткости радиационного изображения и снизить влияние на него рассеянного излучения. При проведении радиографического контроля с плоскопанельными детекторами в "жёстком" корпусе могут возникнуть трудности по этой части, но на сегодняшний день ведущие разработчики уже вовсю выпускают гибкие цифровые матричные детекторы, которые позволяют "огибать" изогнутую поверхность и получать снимки без дисторсии. Пример такого гибкого детектора - "КАРАТ РТС 1036". Угол между нормалью к рентгеновской плёнке и направлением излучения в пределах контролируемого за одну экспозицию участка сварного соединения должен быть минимальным (не более 45 градусов);
- чувствительность радиографического контроля. Имеется в виду минимальный элемент индикатора качества изображения (эталона чувствительности), различимый на рентгеновском снимке. Это один из важных показателей его качества. В случае с проволочными ИКИ чувствительность определяется по наименьшему диаметру (номеру) проволоки. При использовании канавочных эталонов чувствительности (по старой терминологии - дефектометров) - по глубине канавок. Упомянутый выше ГОСТ 7512-82 предусматривает I, II и III класс чувствительности. Чаще всего НТД и ОТК требуют соответствия РК II и III классу. Чувствительность зависит от радиационной толщины, класса контроля, категории объекта, типа ИИИ и прочих параметров радиографического контроля;
- источник ионизирующего излучения. В случае с рентгеновскими аппаратами указывается тип по принципу действия (импульсные или постоянного потенциала), а также размер фокусного пятна рентгеновской трубки;
- расстояние от ИИИ до поверхности ОК со стороны источника и расстояние от обратной стороны сварного соединения до детектора (кассеты с плёнкой, либо конверта с запоминающей пластиной, либо плоскопанельного детектора). Расстояние от рентгеновского аппарата до обращённой к нему поверхности стыка рассчитывается по формулам, приведённым в приложении 4 стандарта ГОСТ 7512-82 (или в ином НТД), и зависит от радиационной толщины, наружного и внутреннего диаметра ОК, максимального размера фокусного пятна ИИИ и требуемой чувствительности радиографического контроля;
- тип детектора. В случае с радиографической плёнкой - указывается её тип (рулонная или форматная), размер (например, 30x40 см для форматных или 100 мм x 90 м для рулонной), класс чувствительности (C1, C2, C3, C4, C5, C6 по ISO 11699-1 и ГОСТ ISO 17636-1-2017);
- тип и толщина усиливающих (свинцовых, металлофлуоресцентных, флуоресцентных) и защитных (например, свинцовых или стальных) экранов. Первые помогают набирать требуемую оптическую плотность потемнения рентгенограммы без чрезмерного увеличения времени экспозиции и резкого повышения мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения. Защитные экраны помогают бороться с рассеянным излучением, которое может сильно навредить качеству снимка;
- размеры и количество контролируемых участков. Длину сварного соединения (или ОК) можно светить поэтапно, при условии, конечно, соседние участки перекрывают друг друга. Зона перекрытия по ГОСТ 7512-82 должна составлять не менее 0,2 длины контролируемого участка (если он менее 100 мм) либо не менее 20 мм (если длина контролируемого участка более 100 мм). На практике при разметке сварных соединений часто отталкиваются от размера рентгеновской плёнки и разделяют периметр стыка на участки по 300-500 мм. В зависимости от схемы радиографического контроля на длину контролируемых за одну экспозицию участков также может влиять расстояние от ИИИ до обращённой к нему поверхности сварного соединения;
- точку начала отсчёта и направление разметки для последующего определения координат выявленных дефектов. Для этого очень удобно использовать мерительные (мерные) пояса. Разметка сварного соединения и маркировка контролируемых участков должна быть такой, чтобы при необходимости её можно было восстановить. Поскольку радиографический контроль - не единственный метод дефектоскопии, который применяется на трубопроводах, то для всех методов НК должен соблюдаться единый подход к разметке и маркировке. В случае с трубопроводами точку начала отсчёта часто обозначают на верхней образующей трубы (на отметке "12 часов") и разворачивают мерительный пояс по часовой стрелке относительно направления движения рабочей среды.
Далее попробуем рассмотреть порядок проведения РК на примере кольцевых сварных соединений трубопроводов с использованием рентген-плёнки в качестве детектора, хотя многие изложенные в следующем параграфе положения будут актуальны также для отливок и наплавок.
Общий порядок проведения радиографического контроля сварных швов
РК выполняется после визуального и измерительного контроля (ВИК) и исправления сварного соединения (если были обнаружены поверхностные дефекты). Некоторые руководящие НТД (например, СТО Газпром 15-1.3-004-2023) предусматривают перед РК проведение также ультразвукового контроля. РК выполняется после визуального и измерительного контроля (ВИК) и исправления стыка (если были обнаружены поверхностные дефекты). Некоторые руководящие НТД (например, СТО Газпром 15-1.3-004-2023) предусматривают перед РК проведение также ультразвукового контроля.Порядок выполнения радиографического контроля определяется ОТК, разработанной в соответствии с руководящими НТД, и включает в себя следующие основные операции.
- Осмотр сварного соединения на предмет отсутствия брызг металла, окалины, шлака, остатков изоляционного покрытия, прочих загрязнений. Поскольку к РК приступают лишь после того, как стык допускается по результатам ВИК, то на поверхности должны отсутствовать несплошности и неровности, которые могут помешать расшифровке рентгеновских снимков и выявлению внутренних дефектов. Так, на участках шва с меньшей высотой усиления плотность потемнения будет чуть выше - целесообразно сразу это учитывать, что не ошибиться при последующей расшифровке. Глубина межваликовых западаний не должна превышать 1,0 мм - иначе они тоже могут оставить след на снимке. Это особенно характерно для стыков после ремонта. На радиационное изображение ОК могут повлиять и другие отклонения геометрических параметров и поверхностные дефекты - смещение кромок, грубая чешуйчатость, подрезы и пр. Поскольку большинство дефектоскопистов владеют сразу несколькими методами НК, то на практике ВИК и радиографический контроль чаще всего выполняются одним и тем же специалистом или рабочим звеном из двух аттестованных специалистов.
- Нарезка рентгеновской плёнки. Делать это нужно острым режущим инструментом - ножницами или, лучше, специальными резаками (такие выпускаются, например, под маркой Dahle), чтобы не допустить механических повреждений кромок, которые могут привести к появлению электростатических разрядов. Статика оставляет на рентгенограммах характерные артефакты, что делает их непригодными для расшифровки и приводит к необходимости заново светить те же самые стыки. Во избежание возникновения электростатических разрядов также рекомендуется поддерживать относительную влажность в фотолаборатории не ниже 60-70%, не допускать слишком сильного нагрева воздуха в помещении, следить за чистотой рук, резать плёнку и заряжать кассеты в спецодежде из хлопковых тканей, и делать это лучше на чистом, заземлённом металлическом столе. Кассеты для радиографического контроля используются преимущественно с форматной рентген-плёнкой. Обращаться с ними, как и с усиливающими экранами, нужно очень бережно. Каждую кассету, "заряженную" рентгеновской плёнкой с маркировочными знаками, лучше перевозить на ОК в бумажном конверте. Если таковых нет, то придётся прокладывать между кассетами листы бумаги. Что до самих кассет, то их изготавливают из прочных, эластичных и влагостойких материалов (резины, ПВХ) по размеру форматных рентгеновских плёнок в соответствии с ГОСТ 15843-79. Основные требования к кассетам: абсолютная светонепроницаемость, устойчивость к возникновению электростатических разрядов, сохранение эластичности даже при отрицательных температурах для плотного прижима к изогнутой поверхности ОК, наличие прошитой окантовки и кармашков для эталонов чувствительности и маркировочных знаков.
- Разметка и маркировка сварного соединения. Начало отсчёт координат чаще всего обозначают на отметке "12 часов" на верхней образующей трубы. Направление отсчёта - обычно по часовой стрелке относительно направления рабочего потока. Затем устанавливают мерительный пояс. Мерительный пояс не должен накладываться на сварной шов и околошовную зону, ширина которой определяется руководящими НТД и ОТК. Регламент РД-25.160.10-КТН-016-15, например, требует, чтобы ширина контролируемой зоны стыкового сварного соединения составляла не менее толщины свариваемых деталей, но не менее 5 мм (при толщине кромок до 20 мм включительно) либо не менее 20 мм (при толщине свариваемых кромок больше 20 мм). Мерные пояса изготавливаются из эластичного, но прочного материала (например, ПВХ) и изготавливаются под конкретные диаметры труб. Внутри мерного пояса находятся свинцовые цифры, изображение которых присутствует на рентгеновском снимке. По ним и выполняется отсчёт координат обнаруженных дефектов. Если для радиографического контроля используется рулонная плёнка, то разметка ограничивается обозначением начала и направления отсчёта и закреплением мерительного пояса. Если же речь идёт об РК трубопроводов малого диаметра и схеме фронтального просвечивания через две стенки за две установки ИИИ, то необходимо дополнительно маркировать рентгеновские плёнки (форматные), обозначая порядковый номер экспозиции и границы контролируемых участков. Маркировочные знаки представляют собой литеры, цифры и спецсимволы из свинца. Чтобы привязывать снимки к сварному соединению и контролируемому участку, при помощи маркировочных знаков обозначают номер стыка, дату проведения радиографического контроля, шифр ОК, шифр дефектоскописта, шифр или клеймо сварщика (бригады сварщиков). Если используется мерительный пояс - то координаты дефектов будут определяться по свинцовым цифрам, которые в него зашиты. Если мерительного пояса нет, то каждой рентгеновской плёнке присваивают порядковый номер, который также обозначается маркировочным знаком. Для закрепления плёнки на поверхности ОК используются жгуты, магнитные держатели, резинки, согнутые электроды и прочие приспособления.
- Установка эталонов чувствительности на ОК, например, при помощи двухстороннего скотча или пластилина. На рентгеновском снимке должно присутствовать их полное изображение - при условии, разумеется, что оно не должно накладываться на изображение сварного шва и околошовной зоны. При панорамном просвечивании обычно требуется наличие одного ИКИ на каждую четверть его окружности кольцевого сварного соединения. Также НТД могут предусматривать оценку высоты дефектов путём сравнения их потемнения на рентгеновском снимке с эталонными канавками либо отверстиями канавочного эталона чувствительности или при помощи специальных выпуклости/вогнутости корня шва.
- Закрепление рентгеновского аппарата в соответствии с заданной схемой просвечивания. При просвечивании изнутри трубопровода могут применяться рентгенографические кроулеры со стойкой и регулируемым подвесным каркасом, чтобы выставлять ИИИ ровно посередине трубы (по высоте). При фронтальном просвечивании для закрепления рентгеновского аппарата снаружи трубы используются пристяжные ремни, цепи, верёвки, постоянные магниты, "пауки" и иные крепёжные приспособления. В случае со стыковыми сварными соединениями источник ионизирующего излучения стараются размещать таким образом, чтобы экспонирование проводилось перпендикулярно поверхности ОК либо по направлению разделки кромок - чтобы было проще выявить возможные дефекты по линии сплавления. Для схемы фронтального просвечивания через две стенки за две установки ИИИ (на эллипс) смещение источника ионизирующего излучения также не должно превышать допустимых значений (определяются в НТД на радиографический контроль). Расстояние от ИИИ до близлежащей поверхности контролируемого сварного соединения рассчитывается по формулам (ГОСТ 7512-82, приложение 4) и подбирается таким образом, чтобы геометрическая нерезкость изображений дефектов на рентгенограммах не превышала половины требуемой чувствительности (если она не превышает 2 мм) или 1 мм (если чувствительность больше 2 мм). Чем больше расстояние от детектора до поверхности сварного соединения - тем выше геометрическая нерезкость и тем ниже получается контрастность снимков. Если геометрическая нерезкость превышает допустимые значения, то рентгенограмма получается слишком размытой. Чтобы улучшить геометрическую нерезкость, детектор (плёнку, запоминающую фосфорную пластину или цифровой матричный детектор) следует располагать как можно ближе к поверхности ОК, а расстояние от неё до ИИИ - наоборот, по возможности, увеличивать, чтобы обеспечить наименьший размер фокусного пятна. При выборе схемы просвечивания также учитывается относительное увеличение размеров изображений несплошностей, расположенных со стороны ИИИ, относительно к дефектам, расположенным со стороны детектора, не должно превышать "1,25".
- Собственно просвечивание. Можно условно разделить на тренировку (прогрев) рентген-аппарата ("пристрелочные экспозиции") и само экспонирование. Чтобы «пробить» толщину стенки и получить качественные снимки, очень важно не ошибиться с напряжением, силой тока и временем экспозиции. Для этого при проведении радиографического контроля ориентируются на номограммы экспозиций. Для рентгеновских аппаратов номограмма экспозиции состоит из трёх осей, обозначающих толщину, напряжение и время экспозиции. Для гамма-дефектоскопов к графику дополняется шкала удельной мощности экспозиционной дозы. Определённые по номограммам параметры экспозиции подлежат корректировке с учётом фактического расстояния "источник-ОК", "источник-детектор", а также состояния рентгеновской трубы и дозы рентгеновского излучения. Для определения последней дефектоскописты радиографического контроля используют дозиметры и экспонометры типа Xtime. Место проведения РК обозначают полиэтиленовой оградительной лентой и предупредительными знаками радиационной опасности (пример надписи - "Осторожно, радиация!"), чтобы оградить посторонних лиц от потенциального вреда здоровью в связи с воздействием ионизирующего излучения.
- Химико-фотографическая обработка плёнок. Может выполняться с использованием автоматических проявочных машин (предпочтительный способ) либо вручную - в ванночках-кюветах, тазиках, вёдрах, баках. Для ручной фотообработки баки подходят лучше всего. Также в отечественной практике радиографического контроля применяются ручные танковые проявочные машины типа "АРИОН ПР-К" с терморегулятором, таймером и панелью управления. Автоматические проявочные машины типа "КАРАТ НЕВА 35" и "КАРАТ НЕВА 45" отличаются тем, что участия оператора не требуется - для перемещения рентгеновской плёнки предусмотрена роликовая система. Химико-фотографическая обработка включает в себя четыре основные операции - проявление, фиксирование, промывку и сушку. В проявочных машинах после проявления предусматривается дополнительная стоп-ванна. Сушка выполняется на воздухе при температуре от +18 до +25 градусов Цельсия либо в сушильном шкафу подогревом до +35 градусов Цельсия и принудительной циркуляцией воздуха. Для ручной и машинной химико-фотографической обработки используются соответствующие концентраты фиксажа и проявителя. Также в практике радиографического контроля могут применяться и другие химреактивы - стартеры, очистители, хромотографические комплекты для тиосульфатного теста, восстановители для проявителя и пр. Расход реагентов нормируется в зависимости от объёма плёнок. Дефектоскопические материалы для радиографического метода подлежат учёту и входному контролю. Химико-фотографическая обработка рентгеновских плёнок - очень непростая и ответственная процедура. Для её выполнения требуется обустройство проявочной комнаты (фотолаборатории) с неактиничным освещением. Нарушение технологии может обернуться появлением артефактов на снимках, вплоть до их полной непригодности к расшифровке. Здесь очень много нюансов, связанных с истощением растворов проявителя и фиксажа, уходом за проявочными машинами, промежуточной и окончательной промывкой плёнок и т.д.
- Оценка качества рентгенограммы. Если говорить о плёночной радиографии, то к расшифровке допускаются только те снимки, которые соответствуют ряду критериев. Во-первых, на рентгеновском снимке не должно быть пятен, царапин, повреждений эмульсионного слоя и иных артефактов, способных помешать расшифровке. Во-вторых, должна быть обеспечена чёткая видимость маркировочных знаков и эталонов чувствительности. В-третьих, это равномерная оптическая плотность - в зависимости от НТД, она должна составлять от 1,5 до 3,5 или до 4,0 (оптическая плотность потемнения - величина безразмерная, но по ГОСТ 8.588-2006 "Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений оптической плотности материалов" и в ряде других первоисточников выражается в единицах "Б", в других НТД - в "е. о. п."). По РД-25.160.10-КТН-016-15, например, она должна составлять не менее 1,5 е.о.п. Такое же требование есть и в ГОСТ 7512-82. Разница между оптической плотностью в любой точке рентгенограммы и в зоне эталона чувствительности должна быть не более 1,0. Оптическую плотность измеряют при помощи денситометров. Для просмотра экспонированных рентгеновских плёнок используются негатоскопы. При работе с цифровыми технологиями радиографического контроля рентгенограммы оцениваются по своим параметрам - базовому пространственному разрешению, нормализованному отношению сигнал/шум, отношению контраст/шум и др. Если снимок пригоден - его допускают к расшифровке.
- Расшифровка. Имеется в виду определение дефектов (отклонений), измерение их размеров и оценка по нормам отбраковки, отражённым в НТД и ОТК. Предельно допустимые дефекты сварных соединений содержатся, например, в ГОСТ 23055-78 "Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля". Для расшифровки рентгенограмм используются лупы, линейки, трафареты, шаблоны радиографа и пр. Рентгеновский снимок - это радиационное изображение проекции объекта контроля в направлении излучения в виде поле с разной оптической плотностью (плотностью потемнения или почернения). Чем больше толщина ОК в той или иной зоне - тем ниже оптическая плотность и тем светлее будет это место на снимке. И наоборот: зонам с меньшей толщиной (меньшей плотностью материала), например, в местах имеющихся несплошностей - оптическая плотность получается выше, и эти участки на снимке выходят более тёмными. Так, если в сварном соединении имеются включения материала с более высокой плотностью, то на снимке это будет выглядеть как локальная область с пониженной оптической плотностью. Радиографический метод неразрушающего контроля позволяет выявлять как объёмные, так и плоскостные дефекты, хотя и считается, что для последних более эффективным решением может оказаться УЗК. К объёмным дефектам, которые выявляются при помощи РК, относятся одиночные поры и их скопления, раковины, микро-рыхлота, шлаковые, флюсовые и другие включения. Примеры плоскостных дефектов - трещины, несплавления и непровары.
- Оформление заключения. Типовая форма заключения приводится в руководящих нормативных технических документах. Некоторые из них допускают использование сокращённых записей дефектов. Обычно в заключении нужно указывать сведения об объекте контроля (наименование трубопровода и его участок, уровень качества, диаметр, толщина стенки, номер сварного соединения по журналу сварки), наименование организации-заказчика, сведения о подрядчике (наименование организации, клеймо сварщика, шифр бригады), параметры радиографического контроля (номер технологической карты, тип ИИИ, чувствительность), сведения о зафиксированных дефектах (описание с использованием условных обозначений, размеры, координаты), собственно заключение - вывод по сварному соединению ("годен", "вырезать" или "ремонт"). Координаты местоположения дефектов определяются по мерительному поясу. Если РК проводился без него, то по каждому дефекту в заключении указывают контролируемый участок, на котором он расположен. И конечно, в заключении указываются сведения о ЛНК и дефектоскописте, выполнившем РК, включая номер свидетельства об аттестации лаборатории, номер квалификационного удостоверения, даты их выдачи и сроки действия. Результаты радиографического контроля также фиксируются в журналах установленного образца. Согласно Федеральным нормам и правилам в области неразрушающего контроля (утверждены Приказом Ростехнадзора от 1 декабря 2020 года №478), результаты НК должны храниться в составе эксплуатационных документов ОК на протяжении всего срока его эксплуатации и не менее 5 лет - в самой лаборатории. По состоянию на август 2023 года в российских ЛНК всё активнее внедряется электронный документооборот. При использовании цифровых технологий радиографического контроля это особенно удобно. Обработка цифровых рентгенограмм осуществляется при помощи программного обеспечения (пример - X-Vizor от российского разработчика "Ньюком-НДТ"), данные хранятся в защищённых форматах DICONDE и XVZ, заключения по результатам расшифровки заполняются автоматически.
Оборудование и дефектоскопические материалы для радиографического контроля сварных соединений
Рентген – пожалуй, один из самых «требовательных» методов с точки зрения того, какое количество технических средств, дефектоскопических материалов, принадлежностей и аксессуаров для него предусмотрено. Перечислим хотя бы основные позиции:- источники ионизирующего излучения. Для радиографического контроля используются рентгеновские аппараты (генераторы), реже - гамма-дефектоскопы (они, скорее, относятся к гаммаграфическому или радионуклидному контролю). Рентгеновские аппараты подразделяются на переносные и стационарные, с направленной и панорамной геометрией излучения, постоянного и импульсного потенциала. Гамма-дефектоскопы – «тяжёлая артиллерия». Имеется в виду даже не габариты и масса таких устройств (они, к слову, вполне компактные), а феноменальная проникающая способность гамма-лучей. Такие дефектоскопы могут просвечивать стенки толщиной до 350, а то и до 500 (!) мм. Правда, регулировать напряжение нельзя, а потому для тонкостенных объектов такие источники бесполезны. К тому же они гораздо опаснее рентген-аппаратов, а потому хранить и перевозить гамма-дефектоскопы можно лишь в специальных свинцовых контейнерах;
- кроулеры. Это самоходные внутритрубные устройства с шасси, приводом и блоком аккумуляторов. Используются с рентгеновскими аппаратами, имеющими панорамную геометрию излучения, для радиографического контроля кольцевых сварных соединений за одну экспозицию при строительстве и ремонте трубопроводов;
- проявочные и сушильные машины. Первые предназначены для автоматической проявки снимков. Позволяют проводить фотохимическую обработку при минимальном участии лаборанта. Помимо штатных программ предусмотрена индивидуальная настройка циклов проявки. Сушильная техника ускоряет сушку рентгеновских плёнок после проявления и окончательной промывки. К этой же группе оборудования отнесём устройства для смешивания реагентов;
- денситометры. Измеряют оптическую плотность готовых снимков, после чего их допускают к расшифровке либо бракуют. Пример – внесённый в Государственный реестр СИ денситометр-яркомер XRS-4400;
- негатоскопы. Это устройства со сверхмощными галогенными и светодиодными лампами для просмотра и расшифровки снимков. Регулировать яркость можно нажатием ногой на специальную педаль. Для просмотра плёнок разных форматов предусмотрены шторки и просмотровые окна различных размеров, в том числе сменные. Обычно негатоскопы комплектуются выносными или встроенными денситометрами. Последний вариант менее удобен, поскольку каждый раз для поверки денситометра приходится везти в ЦСМ весь негатоскоп целиком, что может сказаться на темпах проведения радиографического контроля. Ещё одна проблема – большая теплоотдача. При просмотре рентгенограмм с высокой плотность потемнения это особенно ощущается, потому как оператору приходится увеличивать яркость. Через стекло проходит более интенсивный световой поток, из-за чего просмотровое окно и даже рентгеновская плёнка нагреваются. Греется и электроника (у LED-негатоскопов – светодиодная матрица) внутри прибора. Для охлаждения аппаратуры производители оснащают негатоскопы вентиляторами для обдува нагревающихся частей, проделывают в корпусе вентиляционные отверстия, используют комплектующие из тугоплавких материалов и пр. Одна из наиболее интересных моделей с точки зрения эффективности охлаждения – «Гелиос макс XRS 100/400»;
- камеры радиационной защиты. Сборные конструкции для радиографического контроля в цеховых условиях. Не все предприятия располагают свободными помещениями под эти нужды. Использовать ИИИ в цеху, в перерывах между другими технологиями операциями – не безопасно и довольно накладно. Каждый раз нужно просить других работников покинуть свои места, а сами специалисты РК вынуждены торопиться, подолгу ждать своей очереди и т.д. Камеры радиационной защиты не требуют обустройства отдельного помещения и в то же время позволяют проводить рентгеновский контроль без лишних хлопот. Изготовленные из свинца и стали, такие конструкции «не выпускают» излучение наружу. Сигнальные фонари и акустические средства оповещения предупреждают о начале экспозиции. Камеры широко используются на заводах по производству литья, поковок, трубопроводной арматуры и прочей продукции. Среди спонсоров проекта «Дефектоскопист.ру» есть предприятие, которое специализируется на проектировании, изготовлении, сборке и сдаче под ключ камер радиационной защиты. Это созданная в 1998 году компания «Рентгенсервис» (Нижний Новгород), на счету которой – десятки построенных камер по всей России;
- эталоны чувствительности. Предназначены для наглядной оценки чувствительности радиографического контроля. По ГОСТ 7512-82 обычно используются проволочные и канавочные, реже – пластинчатые. Существуют также их европейский аналоги, выполненные по EN 462-1, ASTM E-747 и другим стандартам;
- маркировочные знаки. Как уже отмечалось выше, представляют собой металлические значки в виде цифр и литер. Используются для разметки стыков, цифробуквенной маркировки и привязки снимков к конкретным сварным соединениям (контролируемым участкам);
- гибкие кассеты. Применяются для закрепления рентгеновских плёнок, усиливающих экранов, эталонов чувствительности и маркировочных знаков. Состоят из двух и более светонепроницаемых отделений. Удерживаются на металлической поверхности за счёт магнитных прижимов либо мерных поясов. У последних предусмотрены крепления в виде пряжек либо липучек. Преимущество мерных поясов, что с ними гораздо проще определить точное местоположение дефектов относительно оси трубопровода;
- дозиметры. Измеряют экспозиционную дозу. Дозиметр помогает рассчитать выходное напряжение для просвечивания заданной толщины. В этом плане более современной альтернативой им являются экспонометры типа Xtime. Кроме того, дозиметры используется специалистами РК для личной безопасности от высоких доз излучения.
Традиционный радиографический метод контроля сварных соединений нуждается и в большом количестве расходных дефектоскопических материалов. К таковым относятся форматные и рулонные рентгеновские плёнки, реагенты (проявитель, фиксаж, стартер, очистители), флуоресцентные, металлофлуоресцентные и свинцовые усиливающие экраны. Нарезать плёнки и экраны желательно при помощи специальных резаков. От качества дефектоскопических материалов и умения работать с ними напрямую зависит качество рентгенограмм и контроля в целом.
Отдельную категорию принадлежностей составляют аксессуары, задача которых в том, чтобы упростить расшифровку и сделать её более точной. Так, в лабораториях радиографического контроля 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
Теоретическая и практическая подготовка персонала включает в себя обучение по следующим направлениям:- материаловедению;
- физическим основам радиографического метода;
- природе ионизирующего излучения, его взаимодействия с материалами;
- видам и характеристикам источников излучения;
- чувствительности радиографического контроля, подбора параметров экспозиции, плёнок и усиливающих экранов;
- правилам расшифровки, классификации и определения размеров дефектов;
- работе с дозиметрами;
- фотохимической обработке плёнок и т.д.
Подготовка для допуска к квалификационным экзаменам по радиографическому контролю должна занимать не менее 40 (для I уровня) или 80 (для II уровня) часов. В некоторых учебных центрах программы профессиональной подготовки дефектоскопистов РК рассчитаны на 196 академических часов (25 дней).
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.
Для работы с цифровыми технологиями радиографического контроля требуется дополнительное повышение квалификации. Пройти такое обучение можно, например, в научно-учебном центре "Качество" и в Региональном центре аттестации, контроля и диагностики (Томский политех).
На форуме «Дефектоскопист.ру» доступны статьи, живые обсуждения, база нормативной документации и много другой полезной информации для начинающих и состоявшихся специалистов РК. Чтобы стать настоящим профессионалом радиографического контроля, присоединяйтесь к нашему сообществу.