Рентгеновский аппарат для контроля качества сварных швов​

Промышленный рентгеновский аппарат – совсем не то же самое, что медицинский. Правда, оба они предназначены для диагностики. Только в случае с радиационной дефектоскопией речь идёт о контроле качества сварных соединений и литья. В данной сфере рентген-аппараты ещё обозначают как р/а, источники ионизирующего излучения (ИИИ), рентгеновские генераторы и пр. Суть одна – именно они отвечают за генерацию тех самых лучей, которые, проходя через металл шва, поглощаются детектором (чаще всего, плёнкой) и формируют тот самый снимок, или рентгенограмму, на которой чётко видны подповерхностные дефекты.

Типы рентгеновских аппаратов для неразрушающего контроля​

Прежде всего, промышленные генераторы бывают импульсного или постоянного потенциала.

«Импульсники» рассчитаны на просвечивание малых толщин. «Спектрофлэш», к примеру, заявляет до 50 мм. Это хороший выбор для соединительных деталей, тонкостенных трубопроводов (особенно малого диаметра) и резервуаров, арматуры и прочей «мелочёвки». С импульсными генераторами можно делать как направленные, так и панорамные экспозиции. Управление очень простое, поскольку ток и выходное напряжение нельзя отрегулировать. В зависимости от модификации оно может достигать 300 кВ. Ещё один недостаток данных р/а – сравнительно большая геометрическая нерезкость, «по вине» которой качество снимков далеко от совершенства.

Тем не менее, импульсные переносные рентгеновские аппараты очень мало весят (в пределах 10 кг) и стоят недорого. Но «живут», как правило, не очень долго. Быстрый выход из строя – следствие повышенных термических нагрузок и проблем с охлаждением. Справедливости ради стоит признать, что зачастую импульсные генераторы «умирают» ещё и от неграмотной эксплуатации. Так, чтобы не «спалить» такой аппарат, нужно чаще и на большее время прерываться между экспозициями. Кроме того, очень часто им приходится подолгу работать в вертикальном положении, что категорически запрещено производителем. Залитое внутрь высоковольтного блока трансформаторное масло переливается на одну сторону, из-за чего очень разрядник-обостритель очень скоро приходит в негодность.

Генераторы постоянного потенциала долговечнее «импульсников», лучше подходят для рентгенографии больших толщин и диаметров. Вес таких ИИИ может составлять 20–40 кг, а иногда и больше. В линейке ICM, например, есть модели с заявляемым проникновением лучей по стали более 80 мм. Напряжение и ток у рентгеновских аппаратов постоянного потенциала можно настроить под конкретную толщину. Это позволяет добиваться больше радиационной контрастности и качества снимков в целом. Такие р/а рассчитаны на более продолжительные и частые экспозиции, а потому оснащаются системой принудительного охлаждения. За управление отвечают пульты на базе микропроцессорного управления. Во многих моделях предусмотрены режимы автоматической тренировки, калькуляторы экспозиций и прочие полезные опции.

Генераторы постоянного действия стоят дороже «импульсников» и в целом сложнее с точки зрения обслуживания. Но производительность у них выше, да и ремонт таких рентген-аппаратов более целесообразен. Импульсные аппараты стоят относительно недорого, и в случае серьёзной поломки подчас дешевле и проще приобрести новый р/а. С «постоянником» же такой подход не работает, учитывая его стоимость, которая легко может достигать 2–3 млн рублей. Но данная цена вполне оправдана. Особенно если учесть, что р/а постоянного потенциала позволяют светить большие диаметры за меньшее количество экспозиций.

Отдельно выделяют полупериодные генераторы. Они надёжнее «импульсников», но их мощность ниже, чем у «постоянников», хотя качество снимков получается вполне достойным.

Кроме этого, рентгеновские аппараты можно условно классифицировать и по другим признакам.

1. Стационарные или переносные. Первые применяются в научно-исследовательских лабораториях, а также в заводских (цеховых) условиях. Например, отделами технического контроля продукции. Для мобильных же лабораторий и полевых условий используются более компактные и лёгкие переносные модели. Некоторые из них комплектуются V-образными съёмными кольцами для установки на изогнутых поверхностях, а также ремнями и цепями для позиционирования под заданным углом. К другим можно заказать специальные крепёжные приспособления – например, «Паук-2М», созданный для таких ИИИ, как «Арина», «Памир» и «Март».
2. С направленной или панорамной геометрией излучения. В первом случае речь идёт о просвечивании на эллипс, или, как ещё говорят, «в лоб». Например, для технологических трубопроводов малого диаметра, или для продольных швов. Кольцевые же сварные соединения быстрее и проще светить с помощью рулонной плёнки и передвижных рентген-аппаратов, имеющих панорамную геометрию излучения. Весь стык можно «охватить» за одну экспозицию. «Импульсники» могут применяться и для панорамного, и для направленного просвечивания. «Постоянники» рассчитаны либо для первого, либо для второго.
3. Со стеклянной или металлокерамической трубкой. Генераторы с первыми дешевле, со вторыми – долговечнее. Кроме того, металлокерамические трубки привлекательны тем, что рассчитаны на большее напряжение, а потому лучше подходят для значительных радиационных толщин.
4. Заполненные маслом или элегазом. У большинства р/а с металлокерамическими трубками в качестве изолирующей среды используется элегаз. Благодаря этому приборы получаются легче, но при температуре -20 ˚С и ниже начинается нежелательный процесс конденсации. Маслонаполненные генераторы весят больше, но в пользу масла говорят такие аргументы, как высокая охлаждающая способность и возможность провести больший ток.
5. Низко-, средне- и высокочастотные. Последние – самые эффективные и дорогие.
6. Отечественные и зарубежные. Из зарубежных отметим RayCraft, ICM, Eresco, Balteau, YXLON. Из российских – РПД, «Арина», «Памир», «Радон», «Март», «Ратмир» и др.

Устройство и принцип работы рентгеновских аппаратов​

Ключевой элемент р/а обоих типов – рентгеновская трубка. Выполненная в виде металлокерамической либо стеклянной колбы, она не даёт току перетекать между катодом и анодом. Внутри трубки – вакуум, в котором происходит эмиссия электронов. Либо термоэлектронная (у «постоянников»), либо взрывная (у «импульсников»).

Трубки в генераторах постоянного потенциала отличаются тем, что с одной стороны у них – нить накаливания, с другой – так называемая вольфрамовая мишень. Последняя представляет собой наклонную пластину или конус. Термоэлектронная эмиссия, то образование облака электронов, наблюдается по мере того, как ток проходит через нить накаливания. Чем выше напряжение, тем выше ускорение электронов и тем сильнее их удары о мишень. В результате резкого торможения при достижении анода и образуется рентгеновское излучение. К слову сказать, на него расходуется всего 1–10% кинетической энергии электронов, остальные 90–99% преобразуются в тепло. Вот почему для трубок предусматривают системы водяного либо воздушного охлаждения, а сам анод делают вращающимся.

Принципиальная схема полупериодных рентген-аппаратов, в целом, аналогична устройству моделей постоянного потенциала, только проще и надёжнее. Трубка представляет собой электровакуумный диод. Ток проходит только в одном направлении, но для питания используется лишь половина синусоиды высокого напряжения. Именно поэтому КПД у полупериодных р/а минимум в 2 раза ниже, чем у «постоянников».

Устройство импульсных генераторов можно рассмотреть на примере р/а серии «Арина». Они оснащаются трубкой с взрывной электронной эмиссией. Катодом служит вольфрамовая фольга. Благодаря трансформатору и разряднику-обострителю создаётся короткий импульс высокого напряжения, под действием которого взрывается кромка этой фольги, что приводит к образованию облака плазмы. Оно же – источник электронов. Считается, что построенный по такой схематике переносной рентгеновский аппарат надёжнее и эффективнее с точки зрения характеристик излучения, чем модели, в которых использованы трубки с накальным катодом.

Последний также изготавливается из тугоплавкого вольфрама, но представляет собой нить, укреплённую на молибденовых стержнях. На нить подаётся ток низкого напряжения. По мере накаливания образуются свободные электроны. Специальный металлические колпак направляет их узким пучком на анод с вольфрамовой пластиной по центру. Сталкиваясь с ней, электроны резко тормозят, и в результате высвобождения большого количества кинетической энергии генерируется излучение, которое выходит через специальное окно (диафрагму).

Как выбрать портативный рентген-аппарат​

Как выбрать портативный рентген-аппарат Если оставить за скобками фактор цены, то при рассмотрении того или иного р/а нужно учитывать следующие параметры:

• диапазон толщин, которые предстоит светить. Понятно, что многое зависит от выбора плёнки и экранов, от марки сплава и пр. Тем не менее, у каждого р/а есть максимальное проникновение излучение, указанное производителем с уточнением просвечиваемого материала, фокусного расстояния, типа плёнки и экранов, времени экспозиции и оптической плотности потемнения. Данную характеристику не стоит возводить в абсолют, но ориентироваться на неё – можно вполне;
• ориентировочное количество экспозиций за смену. Производительность генератора должна ему соответствовать;
• особенности объектов, для работы на которых приобретается оборудование. Это целая группа параметров, включая климатические условия, размеры и форму объекта, отраслевые требования нормативной документации. Некоторые рентгеновские аппараты, как утверждают производители, могут работать и при -45 ˚С. Это, в целом, реально, но для моделей, адаптированных к северному климату. Главная их особенность в том, что при отрицательных температурах можно включить электрический подогрев платы микропроцессора. Кроме того, для сложных полевых условий лучше предпочесть источники с герметичным блоком управления и питания;
• диапазон и шаг настройки тока и напряжения. В зависимости от модификации генератора ток может 0,5–8 мА, напряжение – до 360 кВ. Чем меньше шаг настройки, тем проще готовить р/а к просвечиванию разных объектов;
• способ тренировки трубки. Нужна для того, чтобы р/а набрал рабочую кондицию после длительных пауз в работе. Современный стандарт – наличие в генераторе программы автоматической тренировки. Дефектоскописту меньше хлопот, если не нужно заниматься настройкой вручную;
• размер фокусного пятна. Чем оно меньше, тем ниже геометрическая нерезкость и тем выше качество рентгенограмм. Из-за особенностей технического устройства фокусное пятно у импульсных рентгеновских аппаратов обычно составляет 2,5–3 мм. У «постоянников» разброс больше – у одних моделей 0,8 мм, у других – 3,6 мм. При оценке фокусного пятна нужно также учитывать геометрическое увеличение, которое зависит от расстояния между ИИИ и объектом;
• продолжительность рабочего цикла. В идеале он составляет 100% при температуре +20 ˚С. Под этим показателем понимается продолжительность безостановочной работы на максимальной мощности. Некоторым моделям по силам обходиться без перерывов до 1 часа, другим нужен «отдых» каждые 5–15 минут. Пренебрегать рекомендациями производителя не стоит, поскольку это чревато самопроизвольным отключением, а то и поломкой ИИИ;
• тип системы охлаждения. Самый простой вариант – у «импульсников», за теплоотвод которых отвечает масло внутри высоковольтного блока и естественная конвекция воздуха. Более продвинутое решение – системы принудительного охлаждения, водяного либо воздушного. Такие устройства комплектуются радиаторами, вентиляторами, а при необходимости – замкнутым контуром для циркуляции теплоносителя. Водяное охлаждение встречается преимущественно у мощных стационарных рентгеновских аппаратов;
• удобство управления. В помощь дефектоскописту РГК у многих моделей предусмотрен автоматический контроль рабочего цикла трубки, а также запоминание параметров последней экспозиции;
• вес. За мощность приходится платить – не только рублями, но и килограммами, которые дефектоскопистам нужно таскать на себе всякий раз, как нужно светить. «Примеривая» генератор по весу, не забудьте, что к нему ещё идёт пульт управления и кабели. А это плюс несколько килограммов на ваши плечи, руки и спину;
• качество комплектующих и аксессуаров. В первую очередь – кабелей и разъёмов. Они должны быть морозостойкими и надёжными;
• требования к напряжению питания. Портативный рентгеновский аппарат, конечно, может работать от аккумуляторов. Но, во-первых, им нужна подзарядка, а во-вторых, при больших объёмах просвета на трассе всё равно не обойтись без электрогенератора. Чем выше рабочее напряжение р/а, тем большей мощностью должна обладать мобильная электростанция и тем выше расход ГСМ (для полевых условий), тем больше должна быть ёмкость аккумуляторов (для автономной работы);
• доступность технической поддержки. Важно оценить ремонтопригодность р/а, скорость гарантийного обслуживания, доступность запчастей, стоимость основных ремонтных услуг, количество сервисов, занимающихся данным оборудованием, и т.д.

Чтобы узнать реальные отзывы о рентген-аппаратах разных производителей, ознакомьтесь с архивом форума «Дефектоскопист.ру» или задайте свой вопрос в разделе «Радиографический контроль».

Где купить рентгеновский аппарат​

Если вы ищете хороший «постоянник», можете обратиться к проверенным производителям – партнёрам форума «Дефектоскопист.ру».