Эталоны чувствительности для радиографического контроля​

Канавочные, проволочные, двухпроволочные, ступенчатые и пластинчатые эталоны чувствительности – это тест-образцы с заданным распределением значения того или иного контролируемого параметра, с помощью которых определяют абсолютную и/или относительную чувствительность радиационного контроля. Эталоны чувствительности также называют индикаторами качества изображения при проведении радиографического контроля (РК). По изображению эталонов на рентгеновском снимке (радиограмме, рентгенограмме) оценивают его пригодность к расшифровке и соответствие требованиям руководящих нормативных технических документов (НТД) на контроль. Изображение эталона чувствительности (одного или нескольких, в зависимости от НТД), в обязательном порядке должно присутствовать на радиационном изображении (то есть на изображении, сформированном ионизирующим излучением в результате его взаимодействия с контролируемым объектом), причём в полном виде. Оно не должно перекрывать изображение контролируемого участка, к примеру, сварного шва или прилегающей к нему зоны термического влияния, также подлежащей контролю. В частности, по эталонам чувствительности определяют фактически достигнутый класс чувствительности, например, по ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод». Разница между оптической плотностью изображения эталона чувствительности и оптической плотностью изображения контролируемого участка шва и околошовной зоны на рентгеновском снимке также, как правило, регламентируется. По тому же ГОСТ 7512-82, например, она не должна превышать 1,5 (величина безразмерная, но в некоторых источниках исчисляется в единицах оптической плотности – е.о.п. или Беллах – Б, как в ГОСТ 8.588-2006 "Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений оптической плотности материалов"). При проведении радиационного контроля на опасных производственных объектах, подведомственных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзору) важно использовать канавочные эталоны чувствительности, прошедшие процедуру метрологической аттестации, с действующим свидетельством о поверке или калибровке (проводится минимум раз в 5 лет). Различные отечественные и зарубежные стандарты, в том числе отраслевые («Газпрома», «Транснефти», «СИБУР», «Роснефть» и другие) предусматривают свои требования к применению эталонов чувствительности. Дефектоскопистам рентгено-, гаммаграфического контроля (РГК) важно соблюдать эти правила, чтобы ничего не мешало приёмке заказчиком готовых рентгенограмм и не вызывало вопросы со стороны технического надзора, дубль-контроля и пр.

Содержание:​

Зачем в радиографии применяются эталоны чувствительности
Виды эталонов чувствительности для радиационной дефектоскопии
Установка эталонов чувствительности на объекте контроля
Изображение эталонов на рентгенограммах
Индикаторы качества изображения в цифровых технологиях РК
Где выгоднее покупать эталоны чувствительности для радиографического метода НК

Назначение эталонов чувствительности в практике радиационного контроля​

Эталоны чувствительности – термин, распространённый, прежде всего, в российских стандартах по радиационному контролю. По старой терминологии – дефектометры. В международных документах системы ISO эталоны называют иначе – индикаторами качества изображения (ИКИ), или Image Quality Indicator (IQI). По состоянию на октябрь 2023 года в отечественной практике РК используются оба термина.

И в российских, и в зарубежных нормах эталоны чувствительности (ИКИ) – важные принадлежности для радиационного метода неразрушающего контроля (НК). Наличие, расположение, параметры их изображения на рентгеновском снимке – те базовые показатели, по которым оценивается их пригодность к расшифровке в соответствии с руководящими НТД и операционной технологической картой (ОТК) радиографического контроля. Так, согласно упомянутому выше ГОСТ 7512-82, предусмотрено несколько классов чувствительности РК. Требуемый класс чувствительности для того иного объекта контроля (ОК) как раз таки определяется положениями НТД и ОТК. И прежде чем расшифровывать рентгенограмму и выполнять оценку качества ОК по нормам отбраковки, дефектоскопист РГК должен убедиться, что снимок удовлетворяет требованиям к чувствительности. Считается, что эталон должен содержать элемент, размер которого в направлении оси рабочего пучка ионизирующего излучения должен быть в 2 раза меньше размера предельно допустимого дефекта. Требования к геометрическим размерам таких элементов, а также к форме, размерам, допускам при изготовлении эталонов чувствительности отражены в ГОСТ 7512-82 и в зарубежных стандартах (EN 462-1, ISO 19232-1, ISO 19232-2 и др.).

Аналогичный подход реализован в ГОСТ ISO 17636-1-2017 «Неразрушающий контроль сварных соединений. Радиографический контроль. Часть 1. Способы рентгено- и гаммаграфического контроля с применением плёнки» и в ГОСТ ISO 17636-2-2017 «Неразрушающий контроль сварных соединений. Радиографический контроль. Часть 2. Способы рентгено- и гаммаграфического контроля с применением цифровых детекторов». Данными стандартами предусмотрено два класса способов РК: класс А (основные способы, стандартная чувствительность) и класс В (улучшенные способы, повышенная чувствительность). В обоих стандартах сделан акцент на проволочных и ступенчатых (с отверстиями) индикаторах качества изображения (эталонах чувствительности). В зависимости от класса качества рентгеновского изображения, схемы просвечивания, расположения ИКИ и просвечиваемой толщины определяется номер проволочки (для проволочных ИКИ) или отверстия (для ступенчатых ИКИ), которые должны быть видны на снимке. Так, для просвета объекта толщиной 15 мм через 2 стенки при использовании проволочного ИКИ и его расположении со стороны источника ионизирующего излучения (ИИИ) на рентгенограмме должна быть видна проволочка W12. Имеется в виду номер наименьшей различимой проволочки: если на радиограмме видны проволочки меньшего диаметра, то это хорошо. Если же видны только более «толстые» проволочки – значит, чувствительность «не дотягивает» до заданного уровня, и нужна повторная экспозиция. Изображение наименьшей проволочки (или отверстия) соответствующего номера считается приемлемым, если на рентгенограмме в зоне с равномерной оптической плотностью ясно виден её сплошной участок длиной не менее 10 мм (ГОСТ ISO 17636-2-2017, п. 6.7).

Всё это относится к так называемой абсолютной чувствительности, под которой понимается минимальное значение контролируемого параметра объекта, которое может быть обнаружено с заданной вероятностью конкретным методом радиационного метода неразрушающего контроля (ГОСТ Р 55776-2013 «Контроль неразрушающий радиационный. Термины и определения», п. 2.2.30). Некоторые руководящие нормативные документы позволяют определять относительную чувствительность радиационного контроля по специальным формулам. Такие приведены, например, в СТО Газпром 2-2.4-917-2014 «Инструкция по радиографическому контролю качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и магистральных трубопроводов» (п. 7.9.11). Относительной чувствительностью называют отношение абсолютной чувствительности к значению контролируемого параметра, устанавливаемого в конкретной задаче РК (ГОСТ Р 55776-2013, п. 2.2.31). Другими словами, это отношение абсолютной чувствительности радиационной контроля к радиационной толщине, под которой понимается суммарная длина участков оси рабочего пучка направленного ионизирующего излучения в контролируемом материале. Относительная чувствительность РК выражается в процентах.

Эталоны задействуются и для измерения оптической плотности (плотности потемнения, плотности почернения). Как мы отметили выше, ГОСТ 7512 требует, чтобы оптическая плотность изображений контролируемого участка шва, околошовной зоны и эталона чувствительности составляла не менее 1,5 (е.о.п., Б). В СТО Газпром 15-1.3-004-2023 «Сварка и неразрушающий контроль сварных соединений. Неразрушающие методы контроля качества сварных соединений промысловых и магистральных трубопроводов», например, есть положение (п. 9.2.13), согласно которому разность оптических плотностей между изображением канавочного эталона чувствительности и основного металла в месте его установки должна быть не меньше 0,3 е.о.п.

При работе с цифровыми технологиями радиографического контроля по тому же канавочному эталону чувствительности, например, можно откалибровать измерительный инструмент (линейку), предусмотренный программным обеспечением, для более точного измерения линейных размеров дефектов на цифровой рентгенограмме. Такие возможности заложены, например, в российской программе X-Vizor, причём работающие с ней комплексы цифровой и компьютерной радиографии «КАРАТ КР» и «КАРАТ РТС» внесены в Государственный реестр СИ РФ, а значит, могут применяться на опасных производственных объектах, на которых распространяется действие федерального закона «Об обеспечении единства измерений» от 26 июня 2008 года №102-ФЗ.

Помимо всего вышеперечисленного, канавочные и проволочные эталоны чувствительности входят в минимальный комплект оборудования и принадлежностей, который необходим для аттестации лаборатории неразрушающего контроля по правилам СДАНК-01-2020 в Единой системе оценки в области промышленной безопасности, экологической безопасности, безопасности в энергетике и строительстве.

Отметим также, что ГОСТ 7512-82 допускает возможность расшифровки рентгеновских снимков, на которых отсутствует изображение эталонов чувствительности. Например, при панорамном просвечивании кольцевых стыковых сварных соединений на форматную плёнку (более 4 шт.) разрешается устанавливать индикатор качества изображения не на каждой из них, а лишь по одному на каждую четверть окружности сварного соединения. Кроме того, на некоторых объектах, в некоторых ситуациях применять ИКИ попросту невозможно в силу разных причин. Например, при РК труб очень малого диаметра. В этом случае чувствительность следует определять по имитаторам сварного соединения с той же радиационной толщиной, что и у контролируемого сварного соединения. Порядок проведения радиографического контроля без ИКИ должен определяться операционной технологической картой. Похожее положение отражено в ГОСТ ISO 17636-2-2017 (п. 6.7), согласно которому при РК труб диаметром 200 мм и более с применением технологий цифровой или компьютерной радиографии разрешается устанавливать как минимум три индикатора качества изображения, равномерно распределённых по окружности.

Эталоны помогают оценивать чувствительность к выявлению дефектов разных типов. Так, по пластинчатым эталонам с отверстиями можно «прикинуть» способность обнаруживать заполненные газом поры. Считается, что проволочные индикаторы качества изображения помогают определить возможность выявления усадочных раковин в литье, имеющих характерную цилиндрическую форму, радиационное изображение которых похоже на изображение проволочек.

Виды эталонов чувствительности​

В России для радиографического контроля чаще всего применяются следующие типы индикаторов качества изображения.

Канавочные​

Наверное, самый широко распространённый эталон чувствительности, который используется и для плёночной, и для цифровой радиографии. Представляет собой пластину с канавками заданных форм и размеров, изготовленную из материала, по химическому составу аналогичного контролируемому материалу. Это может быть сталь, титан, медь, никель, алюминий, магниевые сплавы, нержавеющие стали типа 12Х18Н10Т и пр. На некоторые эталоны на основе железа дополнительно наносят гальваническое покрытие для защиты от коррозии. ГОСТ 7512-82 содержит требования к геометрическим размерам канавочных эталонов – их длине, ширине, высоте, глубине канавок. Основное назначение – определение абсолютной чувствительности контроля. Чем меньше номер канавки – тем ниже чувствительность. По РД-25.160.10-016-15 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов» (п. 8.4.8), при использовании фосфорных запоминающих пластин и матричных детекторов канавочные эталоны чувствительности помогают определять величину контраст-шум (CNR, или отношение разности средних уровней сигналов между двумя областями изображения к усреднённому стандартному отклонению уровней сигналов) и подтверждать размер пикселя цифрового изображения. Упомянутая выше программа X-Vizor позволяет измерять по канавочному эталону чувствительности отношение контраст-шум автоматически при помощи специального инструмента. Канавочные ИКИ также могут использоваться для оценки величины превышения проплава и высоты дефектов (РД 25.160.10-016-15, п. 8.4.13.8). Стандартом ГОСТ 7512-82 предусмотрены канавочные эталоны №1, №2, №3. Эталоны №1 имеют 6 канавок глубиной от 0,10 мм; 0,20 мм; 0,3 мм; 0,40 мм; 0,5 мм и 0,6 мм шириной по 0,5 мм. Длина канавочного эталона №1 – 30 мм, высота – 2 мм, ширина – 10 мм. Канавочные эталоны №2 должны иметь номинальную длину 45 мм, высоту 4 мм, ширину 12 мм. Они также имеют 6 канавок глубиной 0,50 мм; 0,75 мм; 1,0 мм; 1,25 мм; 1,5 мм и 1,75 мм. Ширина каждой канавки – 1,5 мм. Канавочные эталоны №3 по ГОСТ 7512-82 должны иметь длину 60 мм, высоту 6 мм, ширину 14 мм. В зависимости от варианта исполнения канавочные эталоны №3 могут иметь две (глубиной 3,5 мм и 4,0 мм) или четыре канавки (глубиной 1,50 мм; 2,0 мм; 2,5 мм или 3,0 мм). Ширина канавок у канавочных эталонов №3 составляет 3,0 мм.

Проволочные​

Представляют собой наборы проволочек заданных длин и диаметров, расположенных в прозрачном пластиковом футляре (мягком чехле). В зависимости от объекта контроля подбирают такие проволочные индикаторы качества изображения, которые изготовлены из материала, по химическому составу аналогичного с материалом ОК. В футляре также помещаются свинцовые маркировочные знаки, которыми обозначаются номера проволочек, сплав (например, Fe, Cu, Ti, Ni, Al) и категория руководящих нормативных технических документов (к примеру, ISO, EN, ASTM, ГОСТ), в соответствии с которым выполняется РК с применением данных ИКИ. Чувствительность контроля определяют по номеру наименьшей проволочки, которая ясно видна на рентгенограмме. В ряде случаев при проведении радиографического контроля проволочные эталоны чувствительности допускается устанавливать непосредственно на поверхность сварного шва, перпендикулярно к его оси. В отличие от канавочных эталонов, проволочным ИКИ не нужна поверка. Производитель выполняет их первичную калибровку – и далее проволочные эталоны чувствительности используются вплоть до появления коррозии на проволочках и/или повреждения целостности пластикового чехла. В российской практике радиографического контроля применяются проволочные эталоны чувствительности по отечественному стандарту ГОСТ 7512-82 и по зарубежным ASTM E-747, EN ISO 19232-1 и ISO 19232-2. Последние два были утверждены взамен EN 462-1. На них, в частности, ссылаются действующие в России межгосударственные ГОСТ ISO 17636-1-2017 и ГОСТ ISO 17636-2-2017. В соответствии с ГОСТ 7512-82, предусмотрены проволочные эталоны чувствительности №1, №2, №3 и №4. Каждый такой набор включает по 7 проволочек и поставляется с гибким пластиковым чехлом и вкладышем. Длина проволочек должна составлять 20±5 мм. Диаметр зависит от номера проволочного эталона. Так, в проволочных эталонах №1 предусматриваются проволочки диаметром 0,05 мм; 0,063 мм; 0,08 мм; 0,10 мм; 0,125 мм; 0,16 мм и 0,2 мм. Проволочные эталоны №2 также состоят из семи проволочек диаметром 0,10 мм; 0,125 мм; 0,16 мм; 0,20 мм; 0,25 мм; 0,32 мм и 0,4 мм соответственно. Проволочные эталоны №3 по ГОСТ 7512-82 включают в себя проволочки диаметром 0,32 мм; 0,40 мм; 0,50 мм; 0,63 мм; 0,80 мм; 1,0 мм и 1,25 мм. В проволочных эталонах №4 по ГОСТ 7512-82 предусмотрены проволочки диаметром 1,0 мм; 1,25 мм; 1,60 мм; 2,0 мм; 2,5 мм; 3,2 мм и 4,0 мм. Маркировка проволочных эталонов по российскому стандарту выполняется при помощи свинцовых маркировочных знаков – цифр, обозначающих номер эталона и материал. Так, сплавам на основе железа соответствует цифра «1», алюминию и магнию – цифра «2», титану – «3», меди – «4», никелю – «5». Маркировочные знаки добавляются производителями в чехлы (футляры, блистеры). По американскому стандарту ASTM E-747 проволочные индикаторы качества изображения также представляют собой наборы, но не из семи, а из шести проволочек. Они упакованы в пластиковую оболочку с маркировочными знаками, которыми обозначают материал, типоразмер (A, B, C или D) и идентификационный номер проволочки наибольшего диаметра. Наиболее «толстые» проволоки предусмотрены в наборе типоразмера D – их диаметр может составлять 2,5 мм; 3,2 мм; 4,06 мм; 5,1 мм; 6,4 мм или 8 мм. Типоразмеру А соответствуют наборы проволок диаметром 0,08 мм; 0,1 мм; 0,13 мм; 0,16 мм; 0,2 мм; 0,25 мм. Проволочные индикаторы качества по ASTM E-747 изготавливаются из железа, меди, никеля и пр. Что касается проволочных индикаторов качества изображения по ISO 19232-1 и ISO 19232-2, то в качестве материала для их изготовления используется железо, медь, алюминий, титан, никель и пр. Кроме проволочек, в пластиковой оболочке таких ИКИ также предусмотрена маркировка – цифры и литеры, обозначающие номер проволоки (чем больше число, тем меньше её диаметр), сплав (Fe, Cu, Al, Ti, Ni) и происхождение стандарта (EN). Наборы проволочных эталонов по ISO 19232-1 и ISO 19232-2 обозначаются как W1, W3, W4, W5, W6, W7, W8, W9, W10, W11, W12, W13, W14, W15, W16, W17, W18, W19. Самым тонким проволочкам соответствует маркировка W18, самым толстым – W1 (диаметр до 3,2 мм). Для большинства стандартных задач вполне достаточно проволочных IQI типоразмера до W13 (диаметр до 0,2 мм). В проволочных эталонах по ISO 19232-1 и ISO 19232-2 также предусмотрено по 7 проволочек.

Двухпроволочные​

В отличие от просто проволочных, двухпроволочные индикаторы качества изображения состоят из пар проволочек, наборы которых впаяны в жёсткий прозрачный пластик. Двухпроволочные индикаторы качества изображения ещё называют дуплексными. В каждой паре проволочки расположены с заданным шагом, равным их диаметру (толщине). В ГОСТ 7512-82 двухпроволочные эталоны чувствительности не упоминаются – зато они есть в зарубежных стандартах ISO 19232-5 и ASTM E2002. Использование двухпроволочных ИКИ предусмотрено, например, в ГОСТ ISO 17636-2-2017 для проведения РК с геометрическим увеличением в 1,2 раза и более. В остальных случаях применение дуплексных эталонов чувствительности считается необязательным (если с заказчиком не оговорено иное). Согласно РД-25.160.10-016-15 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов» (п. 8.4.13.11), двухпроволочные эталоны чувствительности применяются лишь для допускного просвечивания с целью подтверждения заявленного базового пространственного разрешения. По дуплексным ИКИ удобно оценивать нерезкость цифровой рентгенограммы: чем она ниже, тем чётче получается изображение проволочек в паре и тем лучше на снимке виден зазор между ними. Как и в случае с проволочным индикаторами качества изображения, двухпроволочные эталоны не подлежат поверке и калибровке. Дуплексные индикаторы качества изображения часто изготавливаются из вольфрама и платины и содержат по 13–15 пар проволочек диаметром от 0,020 мм до 0,800 мм. Пары проволочек у двухпроволочных IQI обозначаются, соответственно, номерами D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11, D12, D13, D14, D15, D16, D17. Чем больше номер пары проволок, тем меньше их диаметр. Под брендом «Элитест», например, выпускаются дуплексные эталоны чувствительности, при помощи которых в плёночной и цифровой радиографии можно определять нерезкость изображения в диапазоне от 0,04 до 1,60. Из всех индикаторов качества изображения дуплексные – самые дорогостоящие. Как и проволочные, они могут использоваться без поверки и калибровки – их списывают только при появлении коррозии и/или повреждении пластиковой оболочки.

Пластинчатые​

Пластинчатый эталон представляет собой пластину с цилиндрическими отверстиями заданных размеров, из материала, аналогичного по химическому составу материалу контролируемого объекта. У пластинчатых эталонов, изготовленных по ГОСТ 7512-82, предусматривается по два цилиндрических отверстия: диаметр первого равняется номинальной толщине пластины, а диаметр второго – удвоенной толщине. В российской практике радиационной дефектоскопии такие применяются редко. Прежде всего – ввиду универсальности и достаточности использования канавочных и проволочных индикаторов качества изображения. Из российских НТД, предусматривающих использование пластинчатых эталонов чувствительности, можно вспомнить СТО Газпром 2-2.4-917-2014 «Инструкция по радиографическому контролю качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и магистральных трубопроводов» и СТО 00220368-010-2007 «Швы сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Радиографический метод контроля». Но на деле, повторимся, пластинчатые ИКИ чаще всего используют на тех объектах, где руководящими документами являются зарубежные ASTM E 1025, ASTM E 1742 и т.д. Далеко не у всех поставщиков есть в ассортименте такие IQI. При этом – пластинчатые эталоны чувствительности приводятся в ГОСТ 7512-82, где также отражены требования к их форме и размерам. Так, отечественный стандарт предусматривает сразу несколько типоразмеров пластинчатых эталонов, которые обозначаются, соответственно, №1, №2, №3, №4, №5, №6, №7, №8, №9, №10, №11, №12. Наименьшая толщина, всего 0,1 мм, у пластинчатых эталонов чувствительности №1. Наибольшая, то есть 2,5 мм, у пластинчатых эталонов №12. В зависимости от конкретного типоразмера (номера) пластинчатого эталона диаметр «маленьких» отверстий может составлять от 0,1 до 2,5 мм. «Больших» – от 0,2 до 5,0 мм. У пластинчатых эталонов, изготовленных по зарубежным стандартам ASTM, к слову, не два, а три отверстия: диаметр первого равен номинальной толщине пластины, диаметр второго отверстия превышает её в 2 раза, а диаметр третьего – в 4 раза. Как и в случае с канавочными эталонами, пластинчатые тоже подлежат поверке не реже чем раз в 5 лет.

Ступенчатого с отверстиями типа (ступенчато-дырчатые)​

Представляют собой пластины-клинья с шестью ступеньками, на каждой из которых предусмотрено одно или два отверстия заданного диаметра, равного толщине пластинок. В российской практике эталоны чувствительности ступенчатого с отверстиями типа встречаются крайне редко – их использование предусмотрено стандартами Международного института сварки (МИС, IIW). Из отечественных нормативных документов, в которых упоминаются такие индикаторы качества изображения, отметим всё тот же ГОСТ ISO 17636-2-2017 и ГОСТ ISO 10893-7-2021 «Трубы стальные бесшовные и сварные. Часть 7. Цифровой радиографический контроль сварных швов для обнаружения дефектов». Ступенчатые с отверстиями индикаторы качества изображения предусмотрены в зарубежных EN ISO 19232-1 и ISO 19232-2. Чем больше диаметр отверстия, тем больше его номер: H3, H4, H5, H6, H7, H8, H9, H10, H11, H12, H13, H14, H15, H16, H17, H18.
Эталоны чувствительности радиационного контроля должны сопровождаться маркировкой. ГОСТ 7512-82 разрешает маркировать их свинцовыми маркировочными знаками – цифрами, которыми обозначают материал и номер эталона. У проволочных и дуплексных индикаторов качества изображения маркировочные знаки по умолчанию добавлены в футляры (блистеры, чехлы), так что ничего добавлять, как правило, не нужно. Что касается канавочных эталонов, то их допускается маркировать посредством вырезов и отверстий либо только отверстий установленных размеров. Количество отверстий, их диаметр, расстояние между ними, равно как и требования к вырезам отражены в приложении №3 к ГОСТ 7512-82. Представленные на российском рынке канавочные эталоны чувствительности радиационного контроля «Элитест» и «АРГО» изготавливаются сразу с маркировкой отверстиями, поэтому не нуждаются в применении дополнительных маркировочных знаков перед просвечиванием.

Требования к установке эталонов чувствительности на объекте контроля​

Выбор индикаторов качества изображения и правила их расположения на контролируемом объекте определяются положениями руководящих нормативных технических документов и операционной технологической карты. Например, на объектах «Транснефти» требуется одновременное использование сразу нескольких эталонов чувствительности. В разных отраслевых НТД на этот счёт много сходств, но есть и некоторые отличия. Так, большинство методических документов установку эталонов чувствительности (индикаторов качества изображения) на каждом контролируемом участке со стороны, обращённой к источнику ионизирующего излучения. Правда, некоторые НТД всё же допускают при панорамной схеме просвечивания расположение индикатора качества изображения со стороны кассеты с рентгеновской плёнкой, что должно отражаться в отчётной документации по результатам РК (СТО Газпром 2-2.4-917-2014 «Инструкция по радиографическому контролю качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и магистральных трубопроводов», п. 7.2.9). Это особенно целесообразно при использовании рентгенографических кроулеров: дефектоскописту РГК достаточно запустить внутрь трубы самоходный комплекс, а плёнку и ИКИ расположить снаружи трубы, а не ползти самому внутри неё. Если эталоны чувствительности не получается установить со стороны ИИИ при просвечивании через две стенки сварных соединений полых объектов цилиндрической, сферической или иной формы, то ГОСТ 7512-82 разрешает располагать эталоны чувствительности со стороны кассеты с плёнкой (п. 3.10). Именно на этот случай в современных кассетах для рентгеновской плёнки предусмотрены кармашки и под эталоны чувствительности. ГОСТ ISO 17636-2-2017 тоже допускает расположение ИКИ со стороны плоскопанельного детектора или запоминающей пластины. При перпендикулярном просвечивании и просвечивании на эллипс в этом случае требуется выполнение сравнительных экспозиций с расположением IQI сначала со стороны ИКИ, затем – со стороны детектора. Если индикатор качества изображения всё же располагается со стороны детектора, то рядом с ним помещают маркировочный знак – литеру «F» и делают соответствующую пометку в протоколе контроля. А на снимке, как правило, в этом случае требуется возможность ясно видеть на одну проволочку, канавку или ступеньку больше, чем если бы ИКИ располагался со стороны ИИИ. Соответствующие положения должны быть отражены в операционной технологической карте радиографического контроля. Если перед последним предусматривают экран или фильтр, то эталон чувствительности помещают перед ними.

При проведении радиографического контроля, например, по РД-25.160.10-016-15 или СТО Газпром 15-1.3-004-2023, при радиографическом контроле сварных соединений канавочные эталоны чувствительности располагают на объекте таким образом, чтобы канавки были ориентированы перпендикулярно оси сварного шва. То же самое относится к пластинчатым ИКИ. При этом чаще всего канавочные, двухпроволочные, ступенчатые с отверстиями ИКИ необходимо располагать на расстоянии не менее 5 мм от края сварного шва. Исключением в этом плане являются проволочные индикаторы качества изображения, которые зачастую можно устанавливать непосредственно на сам шов, перпендикулярно к его оси. При использовании запоминающих пластин и плоскопанельных детекторов это не относится к схеме просвечивания через две стенки на эллипс и к перпендикулярному просвечиванию, когда ИИИ и детектор располагаются снаружи ОК. В этих случаях IQI располагают вблизи сварного шва – так, чтобы проволочки были ориентированы поперёк образующей трубы, но при этом не проецировались на изображение самого шва (ГОСТ ISO 17636-2-2017, п. 6.7). Регламент РД-25.160.10-КТН-016-15 (п. 8.4.13.11), например, допускает при фронтальном просвечивании через две стенки за две установки ИИИ (на эллипс) располагать проволочный ИКИ на основном металле вблизи шва таким образом, чтобы проволочки были ориентированы поперёк оси трубы и чтобы их изображение не проецировалось на изображение самого шва.

Двухпроволочные эталоны устанавливают под углом от 2 до 5 градусов относительно оси сварного шва. Если дуплексный IQI расположен под углом 45 градусов к строкам и столбцам цифрового изображения, то полученный номер пары проволочек уменьшают на единицу (ГОСТ ISO 17636-2-2017, п. 6.7).

При экспонировании на форматную рентгеновскую плёнку канавочные, проволочные, двухпроволочные эталоны чувствительности располагают посередине каждого просвечиваемого участка. При панорамной схеме просвечивания кольцевого сварного соединения НТД и ОТК, как мы отметили выше, могут предусматривать установку по одному ИКИ на каждую четверть окружности. Соответствующее положение отражено, например, в РД-25.160.10-016-15 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов» (п. 8.4.13.7). При проведении радиографического контроля кольцевых сварных соединений труб диаметром менее 100 мм разрешается устанавливать канавочные и пластинчатые эталоны чувствительности вдоль образующей (СТО Газпром 2-2.4-917-2014, п. 7.2.8).

Эталон чувствительности должен плотно прилегать к контролируемому объекту. Участок металла под ним должен быть равномерную толщину, что особенно важно при использовании цифровых технологий радиографического контроля, поскольку это является условием для равномерного распределения градаций серого на получаемых рентгенограммах.

При проведении радиографического контроля разнотолщинных сварных соединений эталон чаще всего требуется располагать на стенке меньшей толщины. Именно по ней определяют достигнутую чувствительность при последующей расшифровке рентгенограммы (РД-25.160.10-КТН-016-15, п. 8.4.17). Другой подход предполагает установку ИКИ, наоборот, на более толстой стенке, то есть в том месте, которое сложнее просветить, так как требуется большая доза ионизирующего излучения и/или время экспозиции. В любом случае, чувствительность рассчитывают по толщине той стенки, на которой установлен эталон.

При использовании индикаторов качества изображения ступенчатого с отверстиями типа рекомендуется, чтобы отверстие заданного размера располагалось как можно ближе к сварному шву (ГОСТ ISO 17636-2-2017, п. 6.7). В качестве показателя чувствительности берётся наименьшая толщина ступени, которую удалось выявить вместе с отверстием на рентгенограмме. Если на ступеньке предусмотрено два отверстия, то на снимке оба они должны быть ясно видны.

Что касается крепёжных приспособлений, то для закрепления эталонов чувствительности на поверхности объекта контроля используют пластилин, двухсторонний скотч и пр. На рынке также представлены наборы в пластиковых блистерах со встроенными магнитами – для удобной и быстрой установки на основаниях из ферромагнитных сплавов. Если эталоны располагаются не со стороны ИИИ, а со стороны плёнки, то при использовании форматной рентген-плёнки удобнее их размещать в специальных кармашках внутри кассеты. Рулонная плёнка в кассетах обычно не нуждается, но на рынке есть пояса типа «Спрут ПМЭ», в которых также есть кармашки под индикаторы качества изображения. При работе с технологиями цифровой радиографии проволочные и двухпроволочные индикаторы качества изображения часто располагают непосредственно на цифровых детекторах.

Изображение эталонов чувствительности на рентгеновских снимках​

За некоторыми исключениями, о которых мы сказали выше, изображение ИКИ на каждой рентгенограмме должно быть полным. Оптическая плотность изображения эталона и контролируемого участка (основного металла, сварного шва и/или зоны термического влияния) должна быть не менее 1,5. Расшифровку рентгеновских снимков на плёнках выполняют при помощи негатоскопов. Измерения плотности почернения осуществляют с использованием денситометров, прошедших поверку и/или калибровку. ГОСТ 7512-82 также требует, чтобы уменьшение оптической плотности изображения в любом месте на снимке по сравнению с оптической плотностью изображения эталона чувствительности не превышало 1,0. В некоторых НТД этот допуск более жёсткий. Так, согласно РД-25.160.10-КТН-016-15 (п. 8.4.20.1), оптическая плотность изображения канавочного эталона чувствительности и оптическая плотность основного металла в месте его установки не должна превышать 0,3 е.о.п. (для ОК толщиной до 20 мм включительно, при толщине эталона до 2 мм) или 0,5 е.о.п. (для ОК толщиной больше 20 мм, при толщине эталона до 4 мм). Оптическую плотность следует измерять не менее чем в двух точках вдоль короткой стороны эталона, то есть по одной точке с каждой из двух сторон на расстоянии 5–10 мм от его края (РД-25.160.10-КТН-016-15, п. 8.4.20.1).

При использовании цифровых технологий радиографического контроля – к примеру, компьютерной или цифровой радиографии – вместо допустимой разности оптических плотностей ориентируются на допустимое отношение контраст-шум (CNR), о котором мы сказали выше. Методика определения CNR приведена, например, в приложении Н к РД-25.160.10-КТН-016-15.

При просмотре рентгеновских снимков также следят за расположением ИКИ: они не должны перекрывать изображение сварного шва и околошовной зоны (за исключением проволочных эталонов, о чём мы сказали выше).

ГОСТ ISO 17636-2-2017 (п. 6.7) разрешает при использовании технологий компьютерной и цифровой радиографии определять качество каждой цифровой радиограммы. Если приняты меры, гарантирующие идентичность условий проведения контроля, параметров экспозиций, методов обработки рентгенограмм – то по согласованию с заказчиком объём проверки качества получаемых снимков может быть сокращён.

Вообще, по изображению ИКИ опытные дефектоскописты РГК могут многое сказать о том, как выполнялось просвечивание объекта контроля: с какой стороны относительно ИИИ они были установлены, было ли выдержано фокусное расстояние, достаточным либо было время экспозиции, применялись ли усиливающие экраны и пр.

Индикаторы качества изображения для компьютерной и цифровой радиографии​

Что касается анализа цифровых рентгеновских снимков, то современный софт даёт дефектоскопистам РГК массу дополнительных возможностей для расшифровки. Если говорить конкретно об эталонах чувствительности, то та же программа X-Vizor позволяет:

• автоматически обнаруживать и выделять изображения проволочных и канавочных эталонов чувствительности на рентгенограмме;
• измерять расстояние между ними и границей сварного шва;
• автоматически измерять отношение контраст-шум по канавочному эталону;
• выполнять калибровку линейки и/или других измерительных инструментов для измерения линейных размеров несплошностей на снимке;
• применять различные фильтры, регулировать яркость и контрастность радиационного изображения для более удобного рассмотрения ИКИ с целью определения номера наименьшей проволочки (канавки, отверстия) для оценки чувствительности и т.д.

Все эти возможности доступны для работы со всеми цифровыми рентгенограммами, в том числе – полученными в результате оцифровки снимков на радиографических плёнках. На рынке РФ есть аппаратно-программные комплексы на основе современных дигитайзеров, которые позволяют не только оцифровывать рентгеновские снимки по классу DS в соответствии с международным стандартом ISO 14096-2, но и измерять линейные размеры на полученных радиограммах. Пример таких комплексов – серия «ОЦИФРОВЩИК», внесённая в Государственный реестр СИ РФ.

Где выгоднее покупать эталоны чувствительности​