Фізичні методи контролю зварних швів
Радіаційна дефектоскопія - рентгено- та гамма-графічний метод контролю. Рентгено- та гаммаграфія - це метод отримання на рентгенівській плівці або екрані зображення предмета (виробу), що просвічується рентгенівським або гамма-випромінюванням. Він заснований на здатності рентгенівського та гамма-випромінювання проходити через непрозорі предмети, у тому числі через метали, та діяти на рентгенівську плівку та деякі хімічні елементи, завдяки чому останні флуоресціюють (світяться).
При цьому дефекти, що зустрічаються при зварюванні в тілі виробу і найчастіше мають характер порожнеч (непроварів, тріщин, раковин, пір тощо), на рентгенівській плівці (на рентгенограмах) мають вигляд плям (раковини, пори) або смуг (непровари ).
Як правило, просвічують 3-15% загальної довжини зварного шва, особливо відповідальних конструкцій просвічують всі шви.
Рентгенівські апарати, що застосовуються для контролю виробів, складаються з рентгенівської трубки, джерела живлення та пульта керування. Як джерело живлення застосовують підвищуючий трансформатор, у вторинний ланцюг якого включають кенотрони для випрямлення анодного струму та високовольтні конденсатори, що дозволяють подвоїти або потроїти напругу вторинної обмотки трансформатора.
Схема просвічування рентгенівським випромінюванням виробу показано на рис. 137.
Мал. 137. Схема просвічування рентгенівським випромінюванням виробу:
1 - рентгенівська трубка, 2 - футляр зі свинцевим екраном, 3 - висвітлення, що просвічується, 4 - дефект, б - касета, 6 - екран, 7 - рентгеноплівка
Залежно від режиму просвічування (при товщині металу до 50 мм), якості плівки таправильності її подальшої обробки вдається виявити дефекти розміром 1-3% від товщини контрольованих деталей. В даний час широке застосування знайшли рентгенівські апарати ІРА-1Д, ІРА-2Д, РУП-120-5-1, РУП-200-5, РУП-400-5 та ін.
Гамма-випромінювання утворюється в результаті внутрішньоатомного розпаду радіоактивних речовин. Як джерела гамма-випромінювання застосовують такі радіоактивні речовини: тулій-170, іридій-192, цезій-137, кобальт-60 для просвічування металу товщиною 1-60 мм.
Гамма-випромінювання, діючи плівку як і, як і рентгенівське, фіксує у ньому все дефекти зварювання. Чутливість гамма-контролю нижче за чутливість рентгенівських знімків; наприклад, на гамма-знімках при просвічуванні стали товщиною 10-15 мм кобальтом-60 виявляються дефекти глибиною 0,5-0,7 мм, тоді як на рентгенівських знімках видно дефекти глибиною 0,1-0,2 мм. отриманих за допомогою радіоактивних ізотопів-тулію-170, іридію-192 та інших, наближається до чутливості рентгенівських.
Гамма-випромінювання шкідливе здоров'ю людини, тому ампули з радіоактивним речовиною поміщають у спеціальні апарати - гамма-установки, мають дистанційне управління (рис. 138).
Мал. 138. Установка для промислового просвічування виробів гамма-випромінюванням:
1 - штатив; 2 - радіаційна головка (робочий контейнер); 3 - механізм переміщення джерела випромінювання.
Схема панорамного просвічування зварних стиків трубопроводів за допомогою гамма-джерела показана на рис. 139.
Мал. 139. Схема панорамного просвічування зварних стиків трубопроводів з розташуванням радіоактивного джерела випромінювання у центрі труби:
а - джерело випромінювання, б-рентгенівська плівка
Дефекти розподіляють загрупам А, Б, В за такими ознаками:
А - окремі дефекти, які за своїм розташуванням не утворюють ланцюжка чи скупчення;
Б - ланцюжок дефектів, розташованих на одній лінії в кількості більше трьох з відстанню між ними, що дорівнює триразовій величині дефектів і менше;
В - скупчення дефектів в одному місці з розташуванням їх у кількості більше трьох з відстанню між ними, що дорівнює триразовій величині дефектів і менше.
Зварний шов при радіаційній дефектоскопії бракується, якщо на рентгенівському або гамма-знімку виявлено такі дефекти:
шлакові включення або раковини по групі А і розміром по висоті шва більше 10% товщини стінки, якщо вона не перевищує 20 мм, а також більше 3 мм при товщині стінки більше 20 мм;
шлакові включення, розташовані ланцюжком або суцільною лінією вздовж шва (група Б), при сумарній їх довжині, що перевищує 200 мм на 1 м шва;
пори, розташовані у вигляді суцільної сітки; скупчення на окремих ділянках шва понад п'ять пір на 1 см 2 площі шва.