Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Вернуться   Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру


Радиационный контроль – надёжный способ узнать всю правду о качестве сварного шва

Радиационный контроль – надёжный способ узнать всю правду о качестве сварного шва

На фоне всех остальных методов дефектоскопии радиационный контроль (РК) – своего рода «последняя» инстанция. Согласно многим отраслевым руководящим документам, проведение РК – обязательная процедура, без которой зачастую нельзя вынести на 100% достоверное заключение о годности/негодности сварного соединения. Впрочем, спектр задач, которые решаются при помощи рентгена, несколько шире, но об этом позже.

По информативности и надёжности результатов с радиационным методом может поспорить разве что автоматизированный ультразвуковой контроль с применением новейших систем, оснащённых преобразователями на фазированных решётках и сканерами-TOFD. Однако комплексов УЗК, способных всерьёз заменить рентген, пока не так много. Им ещё предстоит большой путь доработки, испытаний и апробации, в то время как РК – проверенный десятилетиями вид НК, обязательное проведение которого жёстко регламентировано руководящими документами в самых разных отраслях, от атомной энергетики до нефтехимической отрасли.

Для радиационного контроля часто используется оградительная лента

РК проводится после ВИК и УЗК для выявления/подтверждения ранее обнаруженных несплошностей, брака и дефектов:
  • пор, раковин, пористости, шлаковых и вольфрамовых включений, трещин, непроваров, рыхлоты и микро-рыхлоты;
  • разностенности;
  • смещения кромок, неправильных подрезов и прочих несоответствий внутренних контуров и взаимного расположения деталей указанным в чертежах параметрам;
  • скрытых неплотностей между сочленёнными деталями.
Радиационный метод отлично подходит для неразрушающего контроля сварки и литья, но малопригоден для изделий и заготовок, изготовленных путём пластического деформирования, включая ковку, штамповку и пр. Согласно общепринятому представлению, при помощи РК не выявляют расслоения, слипания, волосовины, закаты и тому подобные дефекты. С одной стороны, это недостаток рентгена, с другой – идеальных видов НК не бывает. Каждый из них решает свои задачи, только и всего.

Рентгеновский снимок после контроля сварного соединения

Если углубляться в суть процесса, то результатом просвечивания объекта должна стать рентгенограмма, или рентгеновский снимок заданной оптической плотности (1,5–4,0). Обязательный этап радиационного контроля сварных соединений – расшифровка – подразумевает идентификацию дефектов на изображении, определение их вида и характера, измерение размеров, координат, расстояния между ними, площади с занесением соответствующей записи в протокол/заключение/акт. К расшифровке допускаются только те снимки, которые соответствуют ряду критериев, таких как:
  • равномерная оптическая плотность. 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;
  • чёткая видимость маркировочных знаков и эталонов чувствительности. Первые нужны для точной привязки рентгенограммы к конкретному участку конкретного стыка. А вот по эталонам определяется фактическая чувствительность радиационного контроля, её соответствие требования технологической карты и руководящей документации. Вообще, это тема для отдельного большого обзора. Если совсем вкратце, то эталоны бывают проволочные, канавочные и пластинчатые – в зависимости от того, по каким документам проводится РК (ГОСТ, ISO или EN). Так вот: чувствительность определяется по наименьшему выявляемому на снимке размеру – либо диаметру проволоки, либо глубине канавки, либо толщине пластинки;
  • отсутствие пятен, полос, следов повреждения эмульсионного слоя, загрязнений;
  • контрастность. Имеется в виду разность оптических плотностей участков изображений с дефектами и без них. Чем она выше, тем проще расшифровка. Это так называемая контрастная чувствительность, и от неё зависит выявляемость дефектов, ориентация которых совпадает с направлением просвечивания. Есть ещё разрешающая способность, которая предопределяет возможность выявления перпендикулярно ориентированных дефектов.
Другой важный параметр в радиационном методе контроля – нерезкость изображения. Упомянутые выше разрешающая способность и контрастная чувствительность зависят именно от неё. Нерезкость бывает двух видов:
  • внутренняя (или собственная – то есть та, на которую влияет зернистая структура бромистого серебра на плёнке и люминесцирующих кристаллов на усиливающем экране);
  • геометрическая (область полутени от дефекта).
Последняя находится в зависимости от размера фокусного пятна. Подробнее об этом – в следующем параграфе.

Радиационный контроль эффективно выявляет скрытые дефекты

От чего зависит качество радиационного контроля

Под качеством в данном контексте подразумеваем соответствие положениям операционной технологической карты (инструкции, методики) и отраслевой нормативно-технической документации. Пожелания заказчика оставим за скобками, поскольку они могут быть очень специфичными. Так вот – чтобы снимки удались и расшифровке ничего не помешало, важно:
  • правильно подобрать плёнку (с учётом класса чувствительности по ISO 11699-1, зернистости, дозы, формата, предполагаемого размера дефектов) и усиливающие экраны (свинцовые или флуоресцентные);
  • не ошибиться с фокусным расстоянием. Чем оно меньше, тем выше геометрическая нерезкость. Снимки получаются не такими чёткими и контрастными, расшифровка затрудняется. Слишком большое фокусное расстояние – тоже плохо, потому что из-за этого резко увеличивается время экспозиции и производительность радиационного контроля падает;
  • совладать с пинцетом и «наборкой» из мелких металлических литер – маркировочных знаков (довольно непростая задача в условиях спешки, например, и просто невыполнимая, если руки в перчатках);
  • правильно выбрать схему просвечивания. Аппарат нужно зафиксировать, под нужным углом – внутри, рядом или на самом объекте. В зависимости от схемы можно за одну экспозицию просветить весь стык целиком либо его отдельный участок, через одну или две стенки. Для правильного позиционирования аппарата (гамма-дефектоскопа) применяют ремни, цепи, верёвки, штативы, крепёжные приспособления типа «Паук-2М», «Спрут» и др. На практике в ход также идут дощечки, бруски, всевозможные подкладки из пенополистирола и другие подручные предметы;
  • верно рассчитать время экспозиции. Нужное значение можно посмотреть в номограмме. Можно воспользоваться специальным ПО – так называемыми калькуляторами. Есть такие функции и в самих рентгеновских аппаратах. Можно, наконец, воспользоваться дозиметром и немного поупражняться в арифметике. Неправильно подобранное время экспозиции чревато снижением производительности радиационного контроля, низким качеством снимков. Что особенно неприятно – это может привести к перегреву и поломке аппарата, особенно «импульсника». Ведь известно, что лишь 1% от мощности анода приходится на рентгеновское излучение, всё остальное преобразуется в тепловую энергию. Если не принять меры по охлаждению аппарата (хотя бы накрыть мокрой тряпкой), то ремонта не избежать;
  • точно подобрать диафрагму, маску либо коллиматор – для защиты от рассеивания фотонов на прилегающие посторонние предметы и объекты. Рассеянное излучение отрицательно сказывается на контрастности снимков;
  • не «накосячить» с фотохимической обработкой и сушкой. Классический радиационный контроль предполагает ручную или автоматическую проявку плёнок. Дефектоскописту нужно уметь работать с реактивами (фиксаж, проявитель, стартер), вовремя их менять, уверенно разбираться в настройках проявочной машины, следить за неактиничным освещением (в зависимости от типа машины). Это крайне ответственный этап, когда из-за любой мелочи (статический разряд от одежды, слишком жёсткая вода) плёнки могут безвозвратно испортиться. С цифровой радиографией всё проще. Изображение либо считывается сканером с запоминающей пластины, либо – при использовании плоскопанельного детектора – сразу выводится на монитор ПК;
  • произвести расшифровку. Экспонированные плёнки нужно просматривать на негатоскопе, периодически проверяя яркость освещения при помощи денситометра. Результаты записывают в заключении/протоколе/акте, дополнительно заносят в журналы и пр.
Если РК был выполнен качественно, то с проверяющей инспекцией и дубль-контролем не возникнет никаких проблем. Если же что-то пошло не так, будет предписан пересвет.

Установка рентгеновского аппарата перед проведением контроля

Наборка – неотъемлемый атрибут радиационного контроля

Закреплённая на объекте плёнка для радиационного контроля

Основные методы радиационного контроля

Таковых очень много, но, сказать по правде, запоминания достойны только два – радиография и томография. Всё остальное – тяжело для восприятия и встречается на практике слишком редко, чтобы уделять этому много внимания. Поэтому мы ограничимся простым перечислением в соответствии с классификацией, приведённой в ГОСТ Р 56542-2015. Согласно ей, методы РК распределены по трём критериям:
1) по способу получения первичной информации – а) сцинтиляционный с ионизационным, б) метод вторичных электронов и в) радиографический с радиоскопическим;
2) по первичному информативному параметру – а) спектральный метод, б) метод плотности потока энергии;
3) по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектов – а) метод прошедшего излучения, б) метод рассеянного излучения, в) метод активационного анализа, г) метод характеристического излучения, д) автоэмиссионный.
В действительности, повторимся, самое распространённое направление радиационного контроля – радиографический метод. С одной стороны объекта находится рентген-аппарат, с другой – детектор. Чаще всего это плёнка, запоминающая фосфорная пластина или плоскопанельный детектор с различными сцинтилляторами. Проходя через металл, излучение воздействует на эмульсионный слой плёнки, формируя изображение, которое становится видимым после её фотохимической обработки и сушки. В случае с запоминающими пластинами изображение считывает специальный сканер, с плоскопанельными детекторами – оно сразу передаётся на монитор ПК.

Просвечивание (экспонирование) объекта выполняется в течение определённого времени, специально рассчитанного с учётом толщины стенки, мощности аппарата, требуемой чувствительности и прочих параметров. Наличие скрытых несплошностей приводит к появлению на плёнке характерных тёмных пятен, линий и точек, отличающихся по цвету от основного металла без внутренних дефектов.

Ещё одно «ответвление» в радиационном контроле – томография. Её ещё называют «послойной» радиографией. Используется там, где традиционный РК бессилен. Наибольшее распространение получает компьютерная томография. Объект располагается на вращающемся столе. С одной стороны – ИИИ, с другой – плоскопанельный детектор. По мере прохождения лучшей через объект формируются проекции, из которых при помощи специального ПО формируется 3D-изображение. Метод очень эффективен для оценки плотности материалов, анализа внутренних пустот, пористости и пр. Томография широко используется для контроля лопаток турбин, литья, конструкций из пластиков, композитов и иных материалов, включая неметаллические.

Ну и напоследок скажем пару слов о радиометрическом методе, основанном на измерении характеристик ионизирующего и/или рассеянного излучения. Применяется для измерения толщины – либо самого объекта, либо покрытия.

Аппараты для радиационного контроля сварных соединений

Начнём того, что для дефектоскопии чаще всего используются следующие типы ионизирующего излучения:
  • рентгеновское (R-излучение, X-ray), образованное при торможении свободных электронов на аноде рентгеновской трубки;
  • гамма-излучение, образованное при распаде ядер радиоактивных элементов – изотопов типа Иридий-192, Цезий-137, Тулий-170 и Селен-75.
В первом случае для радиационного контроля сварных соединений используются переносные, стационарные и передвижные рентгеновские аппараты (генераторы) с анодным напряжением до 450 кВ. Они подразделяются на несколько типов:
  • с направленной или панорамной геометрией излучения. Первые рассчитаны на фронтальное экспонирование («в лоб», на эллипс). Вторые используются для радиационного контроля кольцевых сварных соединений трубопроводов;
  • импульсного или постоянного потенциала. «Импульсники» дешевле, легче, удобнее в транспортировке, неприхотливы в обслуживании, потребляют меньше энергии и подходят как для направленных, так и для панорамных экспозиций. Излучение у таких аппаратов представлено в виде плотной «пачки» рентгеновских фотонов. При этом интегральная доза излучения остаётся низкой. «Импульсники» плохо справляются с толстостенными изделиями и большими диаметрами, нуждаются в продолжительных паузах между экспозициями и не предусматривают регулировку выходного напряжения. Импульсные аппараты, особенно отечественные, как правило, недолговечны. «Постоянники» позволяют плавно изменять напряжение и силу тока, обеспечивают высокую радиационную контрастность, лучше подходят для толстостенных объектов и оснащаются системами принудительного охлаждения. Правда, такие аппараты тяжелее, габаритнее, сложнее в обслуживании, но именно они чаще всего используются для радиационного контроля сварных соединений РВС, магистральных газопроводов, нефтепроводов, трубопроводной арматуры и т.д. Излучение представляет собой равномерный непрерывный поток фотонов.

Радиационный контроль фланцевого соединения

Совершенно к иной «весовой категории» относятся – гамма-дефектоскопы и радионуклидные источники. Предусмотренный в них изотоп расположен в герметичной металлической ампуле и помещён в закрытый контейнер. По природе своей гамма-лучи имеют гораздо большую проникающую способность, нежели рентгеновские. Настолько, что стенки толщиной менее 50 мм не представляют для них серьёзного барьера, из-за чего качество снимков получается низким. В связи с этим гамма-дефектоскопы применяют там, где «импульсники» и «постоянники» непригодны, а именно – для экспонирования толстостенных объектов (толщиной до 350 мм).

Радиационный контроль с привлечением таких «монстров» осложняется тем, что:
  • переносить и хранить их нужно в довольно громоздких и тяжёлых контейнерах;
  • гамма-излучение гораздо опаснее рентгеновского – с точки зрения влияния на здоровье дефектоскописта;
  • регулировать интенсивность излучения нельзя – можно лишь попробовать изменить питающее напряжение;
  • снимки получаются с меньшей контрастностью – опять-таки из-за высокой энергии излучения.

Гаммарид – легендарный гамма-дефектоскоп для радиационного контроля

Сообщество специалистов радиационного неразрушающего контроля

На форуме «Дефектоскопист.ру» зарегистрированы тысячи специалистов РК всех квалификационных уровней – I, II и III, а также студенты, слушатели курсов, преподаватели, научные сотрудники, производители и поставщики оборудования для данного метода, представители сервисных центров и т.д. Все, кто так или иначе связан с промышленной радиографией, найдут здесь что-то полезное для себя: Всё это поможет вам расти в профессиональном отношении. Чтобы лучше разбираться в радиационное контроле сварных соединений, зарегистрируйтесь на нашем форуме и получите полный доступ ко всем материалам форума прямо сейчас!

Больше информации по теме:
Что такое радиографический контроль
Что такое рентгеновский аппарат
Что такое рентгеновский кроулер
VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 03:36. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2019. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com