Физико-технические основы радиографического контроля.

Радиографический контроль (РГК) основан на зависимости интенсивности рентгеновского (гамма) излучения, прошедшего через облучаемое изделие, от материала поглотителя и его толщины. Если контролируемый объект имеет дефекты, то излучение поглощается неравномерно и, регистрируя его распределение на выходе, можно судить о внутреннем строении объекта контроля (ОК). Типовая схема РГК приведена на рис 5.1.

Источники проникающего излучения выбирают в зависимости от толщины контролируемого металла и заданной величины радиографической чувствительности, определяемой техническими условиями на контроль конкретного изделия.

Радиографическая чувствительность характеризуется минимальным дефектом, выявляемым радиографическим методом, и определяется радиографической контрастностью объекта контроля, разрешающей способностью и контрастной чувствительностью детектора излучения, а также геометрией просвечивания.

Разрешающая способность характеризуется минимальным размером выявленного дефекта в плоскости, перпендикулярной направлению просвечивания, и определяется минимальным расстоянием между двумя элементами изображения, которые на радиограмме переданы раздельно. Разрешающая способность детектора излучения, например, рентгеновской плёнки, зависит от энергии излучения, толщины фоточувствительного слоя, метода фотообработки и размера зерен галоидного серебра.

Геометрия просвечивания (схема контроля) определяет геометрическую нерезкость Н - важнейшую характеристику теневого радиационного изображения ОК:

, где

f - расстояние от источника излучения до ОК;

Ф - размер пятна источника излучения;

d - толщина ОК;

b - расстояние от ОК до радиографической плёнки.

Рис. 5.1 Схема радиографического контроля:

1 - источник излучения; 2 - исследуемый объект;

3 - дефекты; 4 - детектор излучения;

5 - распределение интенсивности излучения.

Таким образом, для получения четкой проекции дефекта источник излучения должен иметь малый размер фокусного пятна и находиться на достаточном расстоянии от контролируемого изделия. При этом улучшается выявляемость мелких дефектов, так как уменьшается геометрическая нерезкость, обусловленная образованием полутеней.

Ограничивающим фактором при увеличении фокусного расстояния является существенное возрастание времени экспозиции, так как интенсивность излучения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния.

Минимальный размер дефекта, который может быть обнаружен радиографическим методом, зависит от его формы и местонахождения. Лучше всего выявляются дефекты с плоскими гранями, ориентированные вдоль направления просвечивания, вследствие большего градиента интенсивности излучения на границах по сравнению с дефектами, например, шаровой или цилиндрической формы. Дефекты в виде плотного слипания металла (расслоения), расположенные перпендикулярно направлению просвечивания, радиографическим методом не выявляются.

Выявляемость дефектов зависит от их ориентации относительно направления просвечивания. Лучше всего выявляются дефекты, имеющие протяженность вдоль пучка проникающего излучения. Если дефект расположен под углом к направлению просвечивания, то чувствительность радиационного метода ухудшается и зависит от величины раскрытия дефекта и угла между направлением просвечивания и направлением дефекта. Экспериментально установлено, что дефекты с малым раскрытием (трещины) не выявляются, если угол пучка излучения по отношению к оси трещины больше 7^о.

Чувствительность РГК характеризуется минимальным лучевым (в направлении просвечивания) размером выявленного эталонного дефекта (проволочки, канавки, отверстия) и выражается в абсолютных или относительных единицах. Она зависит от радиографической контрастности контролируемого объекта и от коэффициента контрастности детектора излучения.

Радиографическая контрастность определяется изменением интенсивности проникающего излучения при заданном изменении толщины объекта. Радиографическая контрастность возрастает с увеличением разности плотностей просвечиваемого материала и материала дефекта, а также с уменьшением энергии проникающего излучения. Радиографическая контрастность заметно снижается под действием рассеянного излучения, которое особенно сильно сказывается при удалении дефекта от детектора излучения.

Рассеянное излучение возникает при взаимодействии первичного пучка проникающего излучения с материалом просвечиваемого изделия. Первичное излучение, взаимодействуя с электронами атомов вещества, рассеивается, при этом каждый элемент просвечиваемого материала становится источником вторичного излучения, направление которого не совпадает с направлением первичного излучения. Рассеянное излучение вызывает появление вуали на изображении контролируемого объекта, что ухудшает контрастность и разрешающую способность метода. Для уменьшения рассеянного излучения используют специальные диафрагмы и свинцовые экраны.

Коэффициент контрастности детектора излучения, в частности рентгеновской плёнки, определяется величиной изменения плотности почернения при заданном изменении интенсивности излучения. Дефект на снимке выявляется лишь в том случае, если разность оптических плотностей (контраст), соответствующих дефектному и бездефектному участкам, превышает определенное значение, характеризующее свойства человеческого глаза.

Коэффициент контрастности рентгеновской плёнки зависит от технологии изготовления фоточувствительного слоя, условий проявления, оптической плотности, а также от энергии излучения.

Радиографическая чувствительность оценивается по наименьшему элементу эталона чувствительности, который выявлен на радиограмме.

Рассмотрим подробнее влияние указанных выше факторов на параметры радиационного изображения.

5.2 Влияние материала несплошности на её радиационное изображение.

Основной закон радиационной дефектоскопии - закон ослабления проникающего излучения при прохождении его через поглотитель:

, где

g₀ - интенсивность излучения, падающего на поглотитель;

g - интенсивность излучения, прошедшего поглотитель;

m - линейный коэффициент ослабления;

d - толщина поглотителя.

В соответствии с этим законом формируется структура радиационного изображения просвечиваемого ОК. Определяющим фактором в формировании этого изображения является зависимость линейного коэффициента ослабления m от атомного номера вещества поглотителя Z, плотности поглотителя и его толщины. Ниже показана схема формирования теневого радиационного изображения ОК, имеющего три дефекта сварки - вольфрамовое включение, непровар и пору.

На схеме показано, что если плотность дефекта меньше плотности основного металла (пора, непровар), то на его теневой проекции в радиационном изображении ОК наблюдается повышение интенсивности излучения. При использовании в качестве детектора излучения радиографической плёнки дефекты типа пор, трещин, раковин, непроваров т.п. регистрируются в виде областей с повышенной плотностью почернения (рис. 5.4). Если плотность материала дефекта больше плотности основного материала (например, вольфрамовое включение), то его изображение на радиографическом снимке регистрируется в виде светлых участков (рис. 5.3).

Рис. 5.2. Схема формирования теневого радиационного изображения дефекта

Рис. 5.3 Изображение несплошности с плотностью больше, чем плотность основного материала.

1 - радиационное излучение; 2 - образец; 3 - включение; 4 - радиографическая плёнка.

Рис. 5.4 Изображение несплошности с плотностью меньше,

чем плотность основного материала.

1 - радиационное излучение; 2 - образец; 3 - включение; 4 - радиографическая плёнка.

Минимальная выявляемая разность плотностей почернения DД_min между изображением дефекта и основного фона снимка определяется рядом факторов: состоянием зрительного аппарата оператора, яркостью негатоскопа, условиями расшифровки снимков, размером и формой дефектов.

Дата добавления: 2015-09-06