Радиационный метод неразрушающего контроля

Радиационный метод неразрушающего контроля
1 Ноября 2018

Радиационный метод неразрушающего контроля позволяет достоверно оценить качество литых или сварных изделий, обнаруживая в них различные дефекты. Чаще всего этот метод применяют при контроле сварных швов, однако он используется и для других промышленных задач, включая обследование объектов при реконструкции и ремонте.

Виды радиационных методов контроля

Рассматриваемый способ подразделяется на два вида исследований:

  • С помощью рентгеновского излучения. Для дефектоскопии применяется источник рентгеновского излучения - наиболее распространенный метод, который можно считать стандартным. Обладает высокой чувствительностью и позволяет получать отчетливые снимки после относительно краткой экспозиции, к тому же сравнительно безопасен, так как в неактивном состоянии генерирующий источник излучения не представляет радиационной угрозы.
  • С помощью гамма-излучения. В этом случае, в качестве инструмента неразрушающего исследования применяется радиоактивный изотоп, излучающий гамма-лучи. Важным преимуществом является возможность применения искусственных изотопов, обладающих высокой долговечностью, а также равномерным действием лучей. Однако есть и недостатки метода: оборудование дефектоскопии представляет собой радиоактивно опасный объект, его чувствительность уступает рентгеновскому, а необходимое время экспозиции в несколько раз выше.

Поэтому гамма-излучение применяется только в специфических случаях, когда его преимущества необходимы с технологической точки зрения. К примеру, для кольцевых сварных соединений гамма-контроль предпочтителен за счет равномерного воздействия лучей. В остальных же случаях предпочитают рентгеновский метод.

Какие дефекты выявляет радиационный контроль?

Основными задачами, решаемыми с помощью ионизирующего излучения, являются:

  • Выявление нарушений однородности. В первую очередь, речь о контроле сварных швов и поиске типичных для электросварки дефектов: непроваров, раковин, прожогов, подрезов, трещин, пор и т.п. Кроме того, для литых изделий возможно обнаружение включений посторонних металлов либо неметаллических соединений.
  • Проверка состояния и взаимного расположения изделий в процессе осмотра объекта, при подготовке к реконструкции. Важная особенность рентгеновского метода – возможность оценки общего расположения элементов относительно друг друга, что позволяет изучить расположение элементов инфраструктуры, скрытых за стенами или в труднодоступных местах.
  • Контроль параметров объектов, недоступных для визуального осмотра, на любом этапе жизненного цикла: изготовление, сборка, монтаж, эксплуатация и ремонт. Зачастую изделия со сложной конструкцией не позволяют произвести визуальный осмотр, однако контроль правильности сборки и качества швов необходим, для чего и применяют радиационный контроль.
  • Проведение экспертизы промышленной безопасности. В ходе подобных мероприятий, экспертам необходимо удостовериться в надежности и целостности конструкций. За счет применения рентгеновских дефектоскопов, обнаруживаются трещины, нарушения однородности, дефекты, повреждения, в том числе те, которые могут нести в себе угрозу для единства всего узла.

Физика процесса: как работает рентгеновская дефектоскопия?

Процесс контроля мало чем отличается от использования рентгеновского излучения в медицинских целях, и базируется на тех же физических свойствах коротковолнового электромагнитного ионизирующего излучения. Получение информации происходит следующим образом:

  • В рентгеновской трубке быстрые электроны взаимодействуют с анодом, в результате чего возникает рентгеновское излучение, направляемое к исследуемому объекту с помощью оборудования специальной формы.
  • Лучи, проходя через материал, ослабляются. При этом при прохождении через пустоты, включения других материалов и прочие неоднородности, они ослабляются по-разному.
  • С помощью детектора (пластины, пленки или электронного сенсора) лучи воспринимаются и регистрируются, после чего визуализируются. В зависимости от степени ослабления энергии излучения, при прохождении исследуемых объектов формируется картинка, которая позволяет делать выводы о внутренней структуре объекта.
  • Для получения более детального трехмерного изображения, предмет подвергается лучевому воздействию с разных сторон, в результате чего с помощью современного компьютерного оборудования, возникает возможность наложить результаты исследований и построить модель на основе нескольких проекций.

Дефекты и неоднородные элементы на снимках хорошо визуализируются, так как лучи сохраняют больше энергии, проходя через дефективные зоны, по сравнению с прохождением толщи материала (чаще всего стали).

Ограничения и недостатки метода

При всех своих преимуществах, данный метод контроля имеет ряд технических ограничений:

  • Точность исследований сильно зависит от правильности расположения элементов - излучателя и детектора, а также от подбора фокусного пятна трубки. Только при условии идеальных геометрических параметров, исследование даст точные результаты.
  • Ограниченная чувствительность. Даже самые точные дефектоскопы имеют определенные ограничения и могут не регистрировать неоднородности, которые меньше порога чувствительности прибора.
  • Точность зависит от направления просвечивания. К примеру, если плоскость раскрытия трещин не совпадает с вектором просвечивания, заметить такой дефект бывает проблематично.
  • В случае наложения многочисленных деталей друг на друга, дефекты могут маскироваться и быть неотличимыми от контуров деталей, расположенных ниже исследуемого объекта.

Однако несмотря на эти изъяны, данный способ считается одним из наиболее эффективных для контроля качества продукции после сваривания, а также в ряде других операций.