77933

НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

Лекция

Производство и промышленные технологии

Быстрые электроны получают в разных ускорителях или от изотопных источников теллур стронций бета излучения. Спектр излучения сплошной с характеристическими пиками материала мишени. Размер зоны излучения определяется размером пучка электронов и лимитируется допустимой плотностью мощности на мишени. Ионизационная...

Русский

2015-02-05

160 KB

0 чел.

Л.2 НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

При неразрушающем контроле (НРК) изделий, как правило, не удается получить непосредственно численные характеристики, отражающие эксплуатационные качества изделий, такие как прочность, стойкость к различным воздействиям и т.д. Он направлен на выявление различных дефектов технологии: трещин, пор, отслоений и прочих нарушений геометрических и физических параметров изделия. Поэтому НРК используют в основном в качестве приемочного контроля, как гарантию отсутствия отклонений от нормы. Принцип НРК заключается в определенном физическом воздействии на изделие, не приводящем к его разрушению, и одновременной фиксацией результатов воздействия тем или иным способом.

ГОСТ 18353-79 делит все НРК по природе воздействия на девять видов:

1. Радиационный.

  1.  Акустический (ультразвуковой).
  2.  Магнитный.
  3.  Проникающими веществами (течеискание).
  4.  Капиллярный.
  5.  Радиоволновой.
  6.  Оптический.
  7.  Электрический.
  8.  Вихретоковый.

Для контроля изделий лазерной технологии преимущественное распространение получили первые пять. Кроме того, контроль всех видов технологии начинается с визуального осмотра. При этом пользуются различными лупами, а для осмотра внутренних полостей эндоскопами и перископами.

Существует случай, когда неразрушающий контроль проводят методами, ему не свойственными. Для этого из готового изделия вырезают для контроля участок шва, восстанавливая затем изделие.

1. РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ

Электромагнитные колебания с длиной волны от 100 до 0.0001 пикометров обладают высокой проникающей способностью и широко используются в дефектоскопии для просвечивания деталей.

Источники излучений:

1. Тормозное рентгеновское излучение (100...10 пм) возникает при торможении пучка быстрых электронов на мишени. Быстрые электроны получают в разных ускорителях или от изотопных источников (теллур, стронций) бета - излучения. Спектр излучения сплошной с характеристическими пиками материала мишени. Минимальная длина волны спектра зависит от энергии электронов (ускоряющего напряжения U).

  [мкм] = 1.24 / U [В]

Размер зоны излучения определяется размером пучка электронов и лимитируется допустимой плотностью мощности на мишени. Лучшие характеристики имеют импульсные источники и источники с вращающейся мишенью.

2. Гамма - излучение радиоактивных изотопов, побочного продукта ядерных реакторов. Основными характеристиками изотопных источников являются:

  1.  Период полураспада, в течении которого в ампуле с изотопом расходуется половина активных атомов.
    1.  Энергия основного потока испускаемых квантов (обычно приводится в МэВ)
      1.  Активность Q [ Бк ], определяемая, как число распавшихся в секунду ядер изотопа.
      2.  Ионизационная гамма-постоянная Кг[A*м2/кг*Бк], определяемая как доза излучения (число ионизированных квантов в килограмме воздуха [Kл/кг]=[A*с/кг]) при единичной активности.

2.5. Мощность дозы - доза излучения, полученная за секунду, считается в зависимости от расстояния F до источника:

МЭД = 7.15 * 10-9 * Kг * Q / F * F

Доза излучения в рентгенах 1Р = 0.00025 Кл/кг

Характеристики некоторых изотопов

Изотоп

Энергия квантов МэВ

активность Kr

Период полураспада дней

просвечиваемые толщины

сталь алюминий

Tm 170

0.084

0.002

129

1-20

3-70

Se 75

0.27

0.38

120

5-30

20-200

Ir 192

0.36

0.90

74

5-100

40-350

Cs 137

0.66

0.63

11000

10-120

30-350

Co 60

1.25

2.5

2000

30-200

200-500

2. ПРОХОЖДЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО

При прохождении излучения через вещество происходит взаимодействие квантов с ядрами и электронами оболочки. Это выражается в экспоненциальном ослаблении излучения для узких пучков. При широких пучках наряду с ослаблением следует учитывать добавление рассеянного на материале излучения (фактор накопления), которое возрастает с ростом толщины и уменьшением энергии кванта.

Коэффициенты линейного ослабления [ 1/см ] для некоторых материалов с атомным весом Z даны в таблице:

 

Энергия квантов MэВ

Алюминий Z = 13

Железо  Z = 26

Вольфрам Z = 74

Свинец  Z = 82

Уран    Z = 92

0.01

72

1328

1200

956

2207

0.1

0.46

2.9

84

62

23.4

0.66

0.20

0.6

1.8

0.66

1.2

2.36

1.25

0.15

0.4

1.1

1.16

10.0

0.06

0.2

0.9

0.56

0.96

3. ФИКСАЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЙ

Прошедшее через материал излучение несет информацию о распределении плотности детали в виде теневой картины. Различают следующие способы ее фиксации:

A. Контроль интегрального потока излучения (радиометрия) проводится для контроля толщин и нарушений сплошности. Применяются следующие детекторы:

  1.  Ионизационные камеры представляют два электрода, расположенные в герметичной камере с специальной газовой смесью. Между электродами поддерживается потенциал, создающий в камере напряженность, близкую к пробивной. Каждый квант излучения, пролетающий через камеру и ионизирующий газ, инициирует пробой, который проявляется как импульс тока в цепи электродов. Поток излучения фиксируется либо как число импульсов, либо как средний ток датчика. Газовая смесь в камере подбирается для уменьшения времени пробоя (до 50 мкс).
    1.  Сцинтилляционные счетчики представляют собой скомпонованную в одном приборе комбинацию из люминофорного экрана и фотоэлектронного умножителя. Временное разрешение прибора достигает 1 нс.
      1.  Полупроводниковые датчики, по принципу работы сходные с фотоэлектронными преобразователями. Для увеличения взаимодействия с проникающими излучениями легируются солями тяжелых металлов. Наряду с высокой чувствительностью и малой инерционностью (до 1 нс), обладают малой стабильностью.

B. Фиксация плотности изучения на фоточувствительные материалы (радиография) является на сегодня эталоном чувствительности среди радиационных методов контроля.

Недостатки:

большой объем ручного труда

сложность подбора режимов экспозиции и проявления

значительное время до получения результата

расход фотоматериалов

Достоинство:

объективное документированное результатов контроля.

Можно выделить следующие материалы:

1. Рентгеновская пленка на целлулоидной основе с чувствительным слоем бромистого (йодистого) серебра с обеих сторон. Характеризуется следующими параметрами:

Плотность почернения - логарифм отношения изменения светового потока при прохождении через проявленную пленку (вуаль до 0.2, изображение до 4).

Чувствительность - величина, обратная дозе (в рентгенах), необходимой для почернения пленки до плотности 0.85.

Контрастность - отношение плотностей почернения на пленке. Глаз воспринимает 0.02. Максимальная контрастность у пленок при плотности около 2.

Разрешающая способность - число различимых раздельных линий на 1 мм поверхности.

2. Усиливающие экраны применяют вместе с пленками для увеличения чувствительности за счет преобразования спектров излучения.

Различают экраны:

Металлические из фольги тяжелых металлов отфильтровывают мягкую (рассеянную) компоненту излучения и преобразуют жесткое излучение во вторичные электроны. Усиление до 3 крат с увеличением разрешения.

Флуоресцентные из картона или пластика с люминофором преобразуют жесткое излучение в видимый свет. Усиление до 10 крат, но с потерей разрешения.

3. Полупроводниковая пластина, заряженная до высокого (около 600 В) потенциала и разряженная ионизирующим излучением. Оставшийся потенциал выявляется красящим порошком и отпечатывается на бумаге (аналогично ксерокопии). Метод называется ксерографией или электрорадиографией.

Достоинства:

дешевизна

нет расхода дефицитного серебра

быстрота проявления

качество близко к рентгеновской пленке

Недостатки:

ограниченная гибкость полупроводниковых пластин

дефекты пластины проявляются как дефекты изделия

C. визуализация теневой картины (радиоскопия). Выделяют четыре метода:

  1.  Непосредственное наблюдение теневой картины на флюороскопическом экране (на основе ZnS, CdS, BaSO4, PbSO4), или сцинтилляционных кристаллах (CsI, NaI, KI). Применяют усиление изображения с термо- и электролюминисценцией (разогрев или усиление тока на засвеченных участках экрана). Опасность облучения ограничивает применение метода.
  2.  Усиление яркости изображения с экрана электроннооптическим преобразователем (ЭОП) с последующим визуальным контролем.
  3.  Передача изображения с экрана ЭОП через систему телевидения в безопасное место.
  4.  Проекция теневой картины на фотомишень телевизионной приемной трубки - рентгеновидикона с последующим визуальным контролем на экране дисплея. По чувствительности приближается к радиографии, уступая ей по предельным толщинам просвечивания из-за ограничения по времени накопления.

Применение телевизионных методов контроля удорожает аппаратуру, но улучшает надежность и трудоемкость при применении развитых электронных способов обработки изображений.

Общим недостатком методов радиоскопии является отсутствие объективного документа о результатах контроля.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ КОНТРОЛЯ

Чувствительность контроля и его результаты сильно зависят от параметров режимов контроля. Для гарантии того, что в результате контроля дефект не пропущен из-за снижения чувствительности метода, используют эталоны чувствительности, изготовленные из материала контролируемого изделия и размещаемые вблизи контролируемой зоны изделия:

  1.  Канавочные дефектометры представляют собой пластину с канавками прямоугольного сечения разной глубины.
  2.  Проволочные дефектометры из набора проволок разного диаметра.
  3.  Пластинчатые дефектометры из пластины определенной толщины с набором отверстий разного диаметра.

ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ:

  1.  Какие генераторы быстрых электронов можно использовать для источника рентгеновского излучения радиационного контроля? Опишите их конструкции.
  2.  Выведите математические соотношения, связывающие размеры дефекта, его теневое изображение и размер активной зоны источника рентгеновского излучения в зависимости от геометрии просвечивания (размеров изделия, расстояний до источника и приемника излучения). Какие причины не позволяют менять геометрию просвечивания произвольно ?
  3.  Какие физические законы определяют поглощение гамма- и рентгеновского излучения в веществе?
  4.  Рассчитайте времена пролета гамма- и бета-частиц с энергией 1 МэВ через ионизационную камеру диаметром 10 мм.
  5.  Почему металлические экраны увеличивают разрешение при радиографии, а флуоресцентные уменьшают? Что дает их комбинация?
  6.  Перечислите, какие трансформации изображения, на Ваш взгляд, полезные для дефектоскопии, можно осуществлять с помощью телевизионной техники.

ЛИТЕРАТУРА:

  1.  Волченко В. Н. Контроль качества сварных конструкций. -М.: Машиностроение, 1986. с. 29...61.
  2.  Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн. 1 / Под ред. В. В. Клюева.-2-е изд., -М.: Машиностроение, 1986. с. 205...398.
  3.  Яворский М. Б. Детлаф А. А. Справочник по физике. -М.: Наука. 1977. с. 819...852.
  4.  Кухлинг Х. Справочник по физике : Пер с нем. 2-е изд., -М.: Мир, 1985. с. 427...443.
  5.  Неразрушающие испытания. Справочник в 2-х книгах: Под ред. Р. Мак-Мастера. Пер с англ. -М.: Энергия. 1965.

Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах./Под ред.В.В.Клюева.-М.: Машиностроение, 1986.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52553. Літературно-музичний вечір «Реве та стогне Дніпр широкий» (до 70-річчя визволення Дніпропетровської області від фашистських загарбників) 1.84 MB
  За героїзм та відвагу при обороні Дніпропетровська командирові 8ої танкової дивізії було присвоєне звання Героя Радянського Союзу. Леніна на виблискуючому крилі літака в металі шаленого полумя стоїть памятник мужнім льотчикам Героям Радянського Союзу Гомоненку і Вдовенку. На проспекті Правди в затишній алеї встановлено бюст відважному льотчику двічі Герою Радянського Союзу Анатолію Яковичу Брандису. Двічі Герой Радянського Союзу.
52554. Впровадження інтерактивних технологій в освітній процес з метою розвитку мовленнєвої компетентності у дошкільників 56 KB
  План проведення майстер класу для вихователів: п п Зміст роботи Відповідальний Джерела І Вправа Очікування Вихователь методист Базова програма Я у Світі Майстер класи для вихователів ДНЗ випуск№2 упоряд. Настільна гра На гостину до казки III Вправа Очікування підсумок Вихователь методист Матеріал: магнітофон з записами дитячих мелодій стікери кораблики плакат з намальованою річкою маркери конверти з завданнями ілюстрації до різних казок предметні картинки гуашева фарба аркуші А 4 пензлики тампончики...
52555. Ігрова вправа «Народно-поетичні символи України» 95 KB
  У чужій сторонці не так світить і сонце Хочеш собі добра не роби нікому зла За гроші честі не купиш Гра Чи вірите ви що Чи вірите ви що гімн це колискова пісня Чи вірите ви що вінок символ молодості і дівоцтва Чи вірите ви що калина державний символ України Чи вірите ви що Павло Чубинський автор тексту гімну Чи вірите ви що оранжевий і синій кольори Державного Прапора України Чи вірите ви що лелека символ працьовитості Чи вірите ви що у тризубі відображено триєдність життя Чи...
52556. Воспитательный час «Если добрый ты…» 54 KB
  Участники и действующие лица: ведущая учительница Незнайка школьный класс поделенный на три команды из числа которых назначаются чтецы и исполнители инсценировок. Входит Незнайка. Незнайка. Скажи пожалуйста как тебя зовут Незнайка.
52557. Інтегроване заняття на тему: Людина починається з добра (з використанням казок В. Сухомлинського) 57 KB
  Діти до кого я привіталася Так я привітала новий день все що оточує нас наших гостей. Добрий день Стук у двері відчинили і внесли лист Діти до нас листоноша приніс листа від Казкаря. Давайте пригадаємо разом ці прислівя діти пригадують прислівя. Молодці діти.
52558. Хто людям добра бажає, той сам його здобуває 36.5 KB
  Донести до дитини важливість слова людяний. Удосконалювати вміння добирати слова близькі за значенням. Мовленева вправа Добери слова з протилежним значенням Злий жорстокий співчутливий добрий милосердний. Малюючи кожну пелюсточку промовляйте такі слова щоб довести що кожен із вас справжній друг.
52559. Як розрізняють добро і зло 32.5 KB
  Допомогти учням усвідомити зміст етичних понять «добро» «доброчинність», робити вибір між добром і злом, давати оцінку добру і злу; формувати вміння учнів моделювати ситуації та розв’язувати їх; виховувати в учнів моральні цінності та орієнтири, правила культури поведінки.
52560. Людина починається з добра. Від усмішки іде до всіх тепло. Музика – нев’януча краса духовної культури усіх народів 74.5 KB
  Що ми можемо сказати Чи потрібні вони у житті людини Чи впливає музика на емоції людини Чи потрібні нам ці теми уроків Епіграф до уроків Бо ти на землі людина І хочеш того чи ні Усмішка твоя єдина Мука твоя єдина Очі твої одні. Дуже важливими є емоції людини які підтримують нас...