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

39878. ОТЧЕТ по преддипломной производственной практике на ЗАО “Каустик” ЦЕХ № 21 ПРОИЗВОДСТВО ПЕРХЛОРВИНИЛОВОЙ СМОЛЫ 471.5 KB
  Добавление к ЧХУ 3 дихлорбензола позволяет значительно сократить время хлорирования. Из цистерны поливинилхлорид транспортируется по трубопроводу сжатым воздухом давлением 0305 МПа в расходные бункеры поз. 2814 и в силосы поз. Из силосов поливинилхлорид транспортируется по трубопроводу сжатым воздухом давлением 0305 МПа в расходные бункеры поз.
39879. Проверка двигателя на перегрузочную способность и нагрев 483.5 KB
  В задании предполагается, что после отключения двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. Время работы не превышает 90 мин, за которое двигатель не достигнет установившейся температуры. Следовательно, в задании имеет место кратковременный режим работы электродвигателя S2.
39880. Разработка технологии, позволяющей сократить выброс дихлорэтана в атмосферный воздух 299 KB
  Целью данного курсового проекта является разработка технологии позволяющей сократить выброс дихлорэтана в атмосферный воздух а уловленный дихлорэтан вернуть в процесс с дальнейшим снижением себестоимости товарного продукта. Сравнительно низкая температура кипения и высокая летучесть дихлорэтана позволяют легко и полностью удалять его как из экстрагированного продукта так и из остаточного материала. Газообразный этилен по трубопроводу из Стерлитамакского цеха N2204 АО Нижнекамскнефтехим поступает с давлением 0812 МПа которое...
39881. Разработка web-сайта ОАО Алейскзернопродукт имени С.Н. старовойтова 3.11 MB
  Выполняя дипломную работу я разобрался в том, что необходимо знать и уметь для создания Web-сайта, какое программное обеспечение является инструментарием создания Web-сайта и как эффективно его использовать. Мною изучен язык Web-программирования – HTML, который является общепринятым стандартом WWW.
39882. Разработка сайта ГОУ СПО Краснодарского торгово-экономического колледжа 11.59 MB
  При помощи сайта можно: передать всю необходимую информацию о колледже и о специальностях в том числе самые последние новости; наладить прямой контакт с абитуриентами и студентами например в форуме и с помощью блицопросов; современно разрекламировать колледж так чтобы иметь одновременно зрелищность телевизионной рекламы и информативность буклета. Таким образом целью дипломного проектирования является разработка сайта для Краснодарского торговоэкономического колледжа. Назначение и цели создания сайта В основе дипломной работы лежат...
39883. Создание Web-страниц 625.5 KB
  Объект исследования: наиболее подходящая программа для создания Webстраниц. Цель работы: создание Webстраниц. В дипломной работе выполнено: обзор программ для создания Webстраниц; сравнительный анализ Macromedia Dreamweaver и Front Page; описан процесс создания и разработки современного сайта; оценка экономической целесообразности использования персонального компьютера; правила охраны труда на рабочем месте оператора компьютерного набора и верстки. Webсайт Htmlпрограммирование ДИЗАЙН САЙТА FRONT PAGE MACROMEDIA DREAMWEAVER.
39884. Разработать принципиальную схему и текст программы контроллера на основе микропроцессора КР580 42 KB
  Алгоритмическое проектирование Процесс Основной Начало подается 0 на Селектор считывания температуры в основной камере Считывается значение температуры с Заданная температура в основной камере под 1 на Селектор считывания температуры в основной камере М1: сравнивается Заданное значение температуры в основной камере и Значение температуры в основной камере если больше то прыг на М2 иначе подается 0 на Включение основной камеры прыг на М1 М2: ожидаем 2 мин.5 часа то Авария М3: сравнивается Заданное значение температуры в морозильной...
39885. ОФОРМЛЕНИЕ ОБЯЗАТЕЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДОКУМЕНТОВ 636.5 KB
  2 Примечания следует помещать непосредственно после текстового графического материала или таблицы к которым относятся эти примечания и печатать с прописной буквы с абзаца. Примечание к таблице помещают в конце таблицы над линией обозначающей окончание таблицы. Ссылки на подразделы пункты таблицы и иллюстрации не допускаются за исключением подразделов пунктов таблиц и иллюстраций данного документа Ссылка заключается в квадратные скобки [ ] содержит порядковой номер документа в СПИСКЕ ЛИТЕРАТУРЫ указание страниц. Сноски помещают с...