Фізичні методи контролю
Радіаційна дефектоскопія - рентгено- та гаммаграфічний 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, в тому числі через метали, і діяти на рентгенівську плівку та деякі хімічні елементи, завдяки чому останні флуоресцують (світяться). При цьому дефекти, що зустрічаються при зварюванні в тілі вироби і найчастіше мають характер порожнин (непроварів, тріщин, раковин, пір тощо. буд.), на рентгенівській плівці (на рентгенограмах) мають вигляд плям (раковини, пори) чи 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 і пульта управління. Як джерело живлення застосовують підвищуючий трансформатор, у вторинний ланцюг якого включають кенотрони для випрямлення анодного струму і високовольтні конденсатори, що дозволяють подвоїти або потроїти напругу вторинної обмотки трансформатора. Схема просвічування рентгенівським випромінюванням виробу показана на рис. 137. Залежно від режиму просвічування (при товщині металу до 50 мм), якості плівки та правильності 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 внаслідок внутрішньоатомного розпаду радіоактивних речовин. Як джерела гамма-випромінювання застосовують такірадіоактивні речовини: тулій-170, іридій-192, цезій-137, кобальт-60 для просвічування металу товщиною 1-60 мм. . 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. гамма-знімків, отриманих за допомогою радіоактивних ізотопів - тулію-170, іридію-192 та інших, наближається до чутливості рентгенівських. мають дистанційне керування (рис. 138).
Схема панорамного просвічування зварних стиків трубопроводів за допомогою гамма-джерела показана на рис. 139.
Дефекти розподіляють за групами А, Б, В за такими ознаками: А - окремі дефекти, які за своїм розташуванням не утворюють ланцюжка або скупчення; Б - ланцюжок дефектів, розташованих на одній лінії в кількості більше трьох з відстанню між ними, рівним триразовій величині дефектів і менше; В - накопичення дефектів в одному місці з розташуванням їх у кількості більше трьох з відстанню між ними, рівним триразовій величині дефектів і менше. Зварний шов при радіаційній дефектоскопії бракується, якщо на рентгенівському або гамма-знімку виявлені такі дефекти: шлакові включення або раковини по групі А і В 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 (групаБ), 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.Ультразвуковий метод контролю.Цей метод заснований на здатності високочастотних коливань частотою близько 20000 Гц проникати в метал і відбиватися від поверхні дефектів (перешкод, що зустрілися). Відбиті ультразвукові коливання мають ту ж швидкість, що і прямі, ця властивість має основне значення в ультразвуковій дефектоскопії. Ці кристали, вміщені в електричному полі, мають зворотний п'єзоелектричний ефект, тобто перетворюють електричні коливання на механічні. Таким чином, п'єзокристали під дією змінного струму високої частоти (0,8-2,5 МГц) стають джерелом ультразвукових коливань і створюють спрямований пучок ультразвукових хвиль в контрольовану деталь. імпульси. Відбиті електричні коливання через підсилювач подаються на осцилограф та викликають відхилення променя на екрані електронної трубки. По виду відхилення судять характер дефекта. Схема ультразвукового методу контролю зварних з'єднань показано на рис. 140. Сучасні ультразвукові дефектоскопи працюють за схемою імпульсного випромінювання, тобто ультразвукові коливання від п'єзокристалу посилаються не безперервно, а імпульсами; під час пауз відбиті коливання надходять на той самий п'єзокристал, що забезпечує високу чистоту прийому відбитих хвиль.
П'єзокристал ультразвукового дефектоскопа міститься вспеціальний призматичний чи плоский щуп. Поверхня, якою переміщається щуп, має бути зачищена до металевого блиску. Для забезпечення необхідного акустичного контакту між щупом і контрольованим виробом наноситься шар мінерального масла. Промисловістю випускаються ультразвукові дефектоскопи УДМ-3, УД-55ЕМ, ДУК-13ІМ та ін. При ультразвуковому методі важко визначити характер дефекту. Найбільш ефективно контроль виконується при товщині металу понад 15 мм; при товщині металу 4-15 мм контроль цим методом можливий, але вимагає вельми високої кваліфікації дефектоскопіста (оператора).Магнітний метод дефектоскопії. розмір часток 5-10 мкм). Виріб намагнічують пропусканням струму через обмотку, що складається з кількох витків, намотаних навколо виробу. Під дією магнітного поля, що обтікає дефект, частинки залізного порошку частіше розташовуються навколо дефектів. Цим методом виявляються поверхневі дефекти завглибшки до 5-6 мм. Роздільна здатність порошкової дефектоскопії дуже низька в порівнянні з іншими методами контролю, тому вона ефективна в основному для контролю гладких, чистих, блискучих поверхонь. Магнітним методом можна перевіряти якість деталей, виготовлених тільки з феромагнітних металів.Магнітографічний метод контролю.При цьому методі, розробленому в нашій країні, результати записуються на магнітну стрічку. Сутність цього контролю полягає в намагнічуванні зварного з'єднання і фіксації магнітного потоку на феромагнітну стрічку. Стрічка накладається на контрольований виріб, який намагнічується імпульснимполем. Магнітне поле за наявності дефектів розподіляється по поверхні деталі по-різному, і відповідно феромагнітні частинки на стрічці намагнітяться різною мірою. Потім феромагнітна стрічка знімається з контрольованого виробу і її «протягують» через пристрій, що відтворює (рис. 141), що складається з механізму протяжки і осцилографа з підсилювачем електричних імпульсів.
Результати магнітографічного контролю розглядають на екрані осцилографа 9 7, на якому за наявності дефектів в контрольованому виробі виникають сплески (вертикальні імпульси). За величиною та формою відхилення променя на екрані осцилографа судять про величину та характер дефекту зварного з'єднання. Магнітографічний метод застосовується для контролю зварних з'єднань завтовшки не більше 12 мм. Цим методом можна виявити макротріщини, непровари глибиною 4-5% від товщини контрольованого металу, шлакові включення та газові пори. Магнітографічний метод вимагає високої кваліфікації оператора.