книги из ГПНТБ / Неразрушающие методы контроля металлов на тепловых электростанциях

200 кВ

Рис. 38. Схема излучения в рентгеновской трубке.

к увеличению или уменьшению интенсивности излучения.

Проникающая способность (спектральный состав) излу­

чения при этом не изменяется (рис. 39).

Максимальная энергия ЕМакс рентгеновского излуче­ ния (выраженная в кэв) численно равна напряжению на

рентгеновской трубке (кв). Для трубок, работающих

в режиме непрерывного излучения, наиболее интенсив­ ным и, следовательно, определяющим его радиографиче­ ские характеристики будет излучение с энергией в .1,3—

1,5 раза меньшим ЕмаКс (1,3—1,5 — коэффициент, учи­

тывающий распределение интенсивности в энергетиче­

ском спектре рентге­ новского излучения).

Место на аноде рент­

геновской трубки, где происходит торможе­

ние электронов и воз­ никает рентгеновское

излучение, называется фокусным пятном труб­

80

мером фокусного пятна 0,4—10,0 мм, в которых пучок

направленного рентгеновского излучения ограничен те­

лесным углом с раствором 34—40° и трубки с вынесен­

ным анодом, имеющие поле облучения 360э.

Для просвечивания изделий излучением радиоактив­

ных изотопов служат гамма-дефектоскопы. Гамма-де­ фектоскоп состоит из защитного устройства (радиацион­ ной головки) с источником излучения, органа управле­

ния выпуском и перекрытием пучка излучения, системы

сигнализации о положении источника и транспортного

устройства. Корпуса радиационных головок изготавли­ вают из материалов, хорошо поглощающих гамма-излу­ чение— вольфрама, свинца, урана, которые обеспечи­ вают ослабление интенсивности излучения радиоактив­ ных источников, находящихся в нерабочем положении,

до предельно допустимой величины. Орган управления гамма-дефектоскопом осуществляет перемещение ампу­

лы с радиоактивным изотопом в положение «просвечива­

ние» и возвращение ее в положение «хранение». Для установки радиационной головки в рабочее положение

служит штатив.

Как правило, гамма-дефектоскопы являются авто­

номными аппаратами, не требующими электропитания от внешних источников энергии, поэтому они могут ис­ пользоваться в полевых и монтажных условиях, при ре­ монтно-восстановительных работах, для просвечивания изделий в труднодоступных местах, неповоротных сты­ ков трубопроводов и др. Гамма-дефектоскопы просты и

надежны в эксплуатации, не требуют обслуживания вы­ сококвалифицированным персоналом, транспортабельны и мобильны. В соответствии с классификацией, принятой Советом Экономической Взаимопомощи социалистиче­ ских-стран, гамма-дефектоскопы общепромышленного

назначения разделяются на три класса в зависимости от

марки просвечиваемого материала и его толщины

(табл. 4). Каждый класс в свою очередь подразделяется

на типы в зависимости от вида изотопа и радиационного

выхода источника излучения.

Для контроля однотипных изделий, конструкций и сооружений, более или менее однородных по форме, материалам и размерам, предназначены гамма-дефекто­

скопы специального назначения. Специальными дефекто­

скопами являются «Газпром», «Стапель-5», «Трасса»,

«Нева», «Лабиринт», «Кама» и др.

На многих предприятиях в настоящее время имеют­

ся также гамма-дефектоскопы устаревших конструкций:

ГУП-Тулий-0,5-2, ГУП-Цезий-20-2, ГУП-Цезий-2-1, ГУП-

Кобальт-0,5-3, ГУП-Кобальт-5-3 и др.

Для просвечивания изделий рентгеновскими лучами применяются рентгеновские аппараты и бетатроны. По

режиму работы рентгеновские аппараты, применяемые

в промышленной рентгенографии, делятся на две груп­

пы: аппараты, работающие в режиме непрерывного из­ лучения; в этих аппаратах регулируется анодное напря­

жение, анодный ток и время излучения; аппараты, ра­

ботающие в режиме импульсного излучения. Принцип

действия аппаратов этого типа основан на явлении воз­

никновения вспышки рентгеновского излучения при ва­

куумном пробое в рентгеновской трубке. Пробой в труб­ ке происходит под действием импульса высокого напря­ жения, возникающего на вторичной обмотке высоко­

вольтного трансформатора при разряде емкости через

его первичную обмотку. Анодное напряжение и ток на-

82

светового потока /, показывающим, во сколько раз плен­

ка ослабила проходящий через нее световой поток. В ра­

диографии степень потемнения рентгеновского снимка принято характеризовать десятичным логарифмом непро­

зрачности D = g I0∕I. Эту величину называют оптической плотностью снимка. Непрозрачность экспонированной

рентгеновской пленки,

т. е. снимка, может изме­

няться в пределах от 1,05

до IO3, что соответствует

изменению оптической плотности снимков от Одо

6. Оптическая плотность снимка зависит от време­

ни экспозиции при просве­ чивании, типа пленки, ре­

жима фотообработки и интенсивности излучения.

Экспозицию и характери­

стики рентгеновской плен­

ки подбирают с учетом

конкретных условий кон­ троля таким образом, что­

влияет на качество снимка и считается допустимой;

в) зернистость рентгеновской пленки обусловлена не­ равномерным распределением в эмульсии проявленных

зерен атомов серебра, из которых складывается рентге­ новское изображение. Зернистость изображения на плен­ ке возрастает с увеличением энергии ионизирующих из­ лучений, времени проявления и при работе с усиливаю­ щими экранами;

г) контрастность рентгеновской пленки — величина,

характеризующая степень изменения оптической плот-

84

пости пленки от изменения экспозиционной дозы. Каж­

дый тип рентгеновской пленки характеризуется коэффи­

циентом контрастности g;

д) фотографическая чувствительность рентгеновской

пленки — способность пленки темнеть при проявлении после облучения ее ионизирующим излучением. Пленка,

получившая при одинаковой экспозиции и условиях про­ явлений большее потемнение — более чувствительна.

Чувствительность экранных пленок (S0,8s) определяют

по экспозиционной дозе, необходимой для получения по­ темнения на 0,85 единиц выше оптической плотности вуа­ ли (плотность вуали колеблется в пределах 0,1—0,2 ед.).

Чувствительность рентгеновских пленок измеряется в об­

ратных рентгенах. Если для данного типа пленки необ­ ходимая экспозиционная доза составляет 1/200 р, то

говорят, что чувствительность такой пленки составляет

200 обратных рентген.

Чувствительность безэкранных пленок (Sg=ι) харак­

теризуется экспозиционной дозой, необходимой для

получения такой оптической плотности, при которой коэф­

фициент контрастности равен единице.

Экранные пленки имеют наилучшую контрастность

в интервале от 1,1 до 2,9 единицы оптической плотности.

Так как чувствительность пленки зависит от жесткости излучения и определяется для отечественных пленок при напряжении па рентгеновской трубке 80 кв, то она мо­

жет служить только для грубого качественного сравне­ ния различных типов пленок в случае работы с источни­

ками, имеющими жесткость излучения, отличающуюся от указанной.

Врадиографии пользуются усиливающими экранами,

спомощью которых можно получить более плотные снимки, не прибегая к увеличениям выдержки. Усилива­

ющими экранами принято называть флуоресцирующие

экраны и металлическую фольгу. Флуоресцирующие

экраны, преобразующие ионизирующее излучение в ви­

димый свет, представляют собой тонкий лист картона

с нанесенным слоем флуоресцирующего вещества, кото­ рое под воздействием излучения светится сине-фиолето­ вым светом. Этот свет действует на светочувствительный

слой пленки значительно активнее, чем рентгеновские и

гамма-лучи. Количественной характеристикой экранов

служит коэффициент усиления — отношение экспозиций,

необходимых для получения одинакового почернения

85

с экранами и без них. В технике радиографии широкое

применение нашли медицинские флуоресцирующие экра­ ны следующих типов:

свинцово-баритные (СБ)—применяются при анод­

ном напряжении 80—120 кв;

УФДМ (увеличенного фотографического действия) —

применяется при анодном напряжении до 75 кв; «Стандарт» — применяются при анодном напряжении

до 200 кв.

Кроме медицинских усиливающих экранов в радио­

графии применяются промышленные гибкие усиливаю­ щие экраны типов УФД-П/2, УФД-П/3 и усиливающие

экраны из металлической фольги, изготовляемые из

свинца и его сплавов, из олова и меди.

Из них наибольшим коэффициентом усиления обла­

дает свинцовая. В зависимости от материала фольги, ее

толщины и энергии ионизирующего излучения, коэффи­ циент усиления экранов из металлической фольги колеб­

лется от 1,5 до 3. Усиливающее действие свинцовой фольги, находящейся в непосредственном контакте

с пленкой, объясняется следующими факторами:

а) дополнительным фотографическим действием на эмульсионные слои пленки фотоэлектронов, выбитых из

материала фольги действием излучения;

б) поглощение материалом фольги длинноволнового

рассеянного излучения (вторичного) в большей степени,

чем первичного излучения, что увеличивает контраст­

ность радиографического изображения, не уменьшая его

резкости.

Если падающие лучи не обладают достаточной жест­ костью, то экспозиция при наличии металлических экра­ нов. может оказаться даже большей, чем при их отсут­ ствии. Поэтому экраны из свинцовой фольги широко

применяются лишь при анодном напряжении, превышаю­

щем 120 кв. Время экспозиции при употреблении экра­ нов из свинцовой фольги сокращается в 2—3 раза. При

анодном напряжении до 120—140 кв целесообразно при­ менять экраны из медной фольги. При напряжении на

рентгеновской трубке более 300 кв или при использова­

нии гамма-источников энергией излучения более 0,3 Мэв

применение экранов из усиливающей фольги обязатель­

но, так как они отфильтровывают вторичное излучение.

Усиливающие флуоресцирующие экраны применять для таких напряжений недопустимо. Оптимальная толщина

86

фольги выбирается в зависимости от жесткости излуче­

ния (табл. 5) [Л. 19].

и фотообработки рентгеновского снимка качество тене­ вого изображения зависит от типа используемой пленки, способа зарядки кассет и используемых усиливающих

экранов. Выпускается пять типов рентгеновской пленки

для промышленной радиографии (РТ-1, РТ-2, РТ-3, РТ-4,

РТ-5) и шесть типов (РМ-1, РМ-2, РМ-3, РМ-4, РМ-5,

РМ.-6) для медицинской. Последние можно применять и

в промышленной радиографии.

Выявляемость дефектов при радиографическом мето­ де контроля характеризуется чувствительностью, которая определяется минимальным дефектом, выявляемым по

радиограмме. Радиографическая чувстительность харак­ теризуется двумя параметрами:

а) контрастной чувствительностью, которая опреде­ ляет размер дефекта в направлении просвечивания;

б) геометрической чувствительностью (разрешающая способность), которая определяет способность метода

получить раздельное изображение двух близколежащих

точек и характеризуется минимальным размером дефек­

та в плоскости, перпендикулярной направлению просве­

чивания. Чувствительность радиографического метода контроля зависит от следующих основных факторов:

энергии прямого и рассеянного излучения, плотности и толщины просвечиваемого материала, формы и места расположения дефекта по толщине просвечиваемого мате­

риала, геометрических условий просвечивания (диамет­

ра фокусного пятна, размера поля облучения и фокусно­

87

го расстояния), оптической плотности и контрастности

снимка, сорта и качества пленок, типа усиливающих экранов и т. п. Для получения снимка требуемой чувст­ вительности необходимо правильно выбрать условия просвечивания, источник излучения, расстояние от источ­ ника излучения до детали и от детали до пленки, напря­ жение на рентгеновской трубке, ток в трубке, время про­

свечивания, пленку и усиливающие экраны, а также фильтры от рассеянного излучения и др. Совокупность этих условии просвечивания называют режимом кон­

троля.

Выбор источников ионизирующих излучений для про­

свечивания должен производиться с учетом совершенст­

ва и освоенности методики выполнения контроля на кон­ кретных изделиях и особенностей физических свойств металла, и'сходя из возможности наиболее полного и четкого выявления недопустимых дефектов. Принимая во внимание тот факт, что рентгеновские аппараты непре­ рывного излучения имеют регулирование в широких пре­ делах жесткости и интенсивности излучения, чего лишены

гамма-дефектоскопы, 'последние при прочих равных усло­

виях следует применять в тех случаях, когда использо­ вание рентгеновских аппаратов или затруднено, или ис­ ключено ввиду большой толщины просвечиваемых изде­ лий или сложности и труднодоступное™ объектов кон­ троля. Гамма-лучи обладают более высокой проникаю­

щей способностью, чем рентгеновские лучи. Гаммаграфия широко применяется для обнаружения крупных дефектов

в массивных отливках, сварных швах барабанов и кол­ лекторов котла, просвечивание которых с помощью рент­ геновской аппаратуры невозможно.

При выборе типа пленки рекомендуется пользоваться условиями:

а) если решающим фактором является надежное вы­

явление дефектов минимального размера, то следует

взять пленку, менее чувствительную к излучению и бо­

лее мелкозернистую;

б) если решающим фактором является уменьшение экспозиции просвечивания, то следует брать пленку бо­

лее чувствительную к излучениям.

В радиографии для рентгеновской пленки применяют светонепроницаемые кассеты в виде двойных конвертов

из черной неактиничной бумаги или дерматина. Вместе

88

с рентгеновской пленкой в Ксіесеты закладывают усили­ вающие экраны (рис. 41) [Л. 30].

Зарядка кассет зависит от цели просвечивания и от

типов имеющихся в наличии'источника излучения и рент­ геновской пленки. Наи­ высшее качество изобра­

жения достигается при зарядке кассет с примене­

нием металлических эк­

ранов из фольги. Для со­

При просвечивании стыковых сварных швов ширина пленки должна превышать ширину шва не менее чем на 20 мм с каждой стороны шва для того, чтобы можно

было установить дефектометры и маркировочные знаки.

При просвечивании угловых швов желательно располо­ жить кассету с пленкой как можно ближе к вершине

угла, что можно достичь, применив кассету с узкой плен­ кой. Чтобы получить паилучшую четкость изображения,

необходимо обеспечить плотный контакт пленки с экра­

ном.

Проникая через просвечиваемую деталь и кассету,

рентгеновское излучение попадает на соседние предме­

ты, которые рассеивают его. Рассеянное излучение от

предметов, находящихся за пленкой по ходу лучей, на­ зывается задним рассеянием. Излучение от предметов, находящихся сбоку, называют боковым рассеянием.

Заднее рассеяние вызывает образование вуали на рент­

геновском снимке. Вуаль снижает контрастность изобра­ жения и ухудшает тем самым различимость дефектов. Для уменьшения заднего рассеяния непосредственно за кассетой помещают лист свинца. Толщина свинца, необ­ ходимая для защиты 'пленки от заднего рассеяния, за­

89