СПОСОБ РАДИОГРАФИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННО-ТОЛЩИННЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1997 года по МПК G01N23/18 

Изобретение относится к дефектоскопии и может быть использовано при радиографическом контроле сварных соединений, наплавок и кромок изделий.

Известен способ радиографического контроля [1] основанный на просвечивании ионизирующим излучением контролируемого объекта на кассету с радиографической пленкой, экранированной металлическим усиливающим экраном, обеспечивающим минимальную экспозицию.

Способом наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является способ [2] основанный на просвечивании контролируемого объекта на кассету, заряженную двумя однотипными пленками, разделенными свинцовым промежуточным экраном толщиной, соответствующей толщине переднего свинцового усиливающего экрана.

Технической задачей изобретения является трудоемкость радиографического контроля переменнотолщинных объектов путем расширения диапазона радиографируемых за одну экспозицию толщин металла.

Цель достигается тем, что в способе радиографирования переменнотолщинных объектов, заключающемся в просвечивании ионизирующим излучением контролируемого объекта на кассету, заряженную несколькими радиографическими пленками, размещенными между металлическими экранами, зарядку кассеты производят пленками различной фотографической чувствительности, при этом толщину промежуточного экрана выбирают такой, чтобы под определенным сечением объекта наблюдалось двукратное изменение плотности потемнения одной пленки относительно другой при условии нахождения сравниваемых значений оптической плотности обеих разделенных экраном пленок в допустимом диапазоне 1,5.4,0, причем в случае менее чем двукратного различия в фотографической чувствительности соседствующих пленок более фоточувствительную пленку размещают над промежуточным экраном, в случае более чем двукратного различия в фоточувствительности под промежуточным экраном.

На фиг.1 представлены экспериментально полученные зависимости отображаемого на отдельной пленке в диапазоне оптической плотности 1,5.3,0 перепада просвечиваемых толщин участка стального клина ΔdD05

= (d_max- d_min)D05 от соответствующей минимальной просвечиваемой толщины d_min данного участка клина:
пленка экранирована стандартным передним свинцовым усиливающим экраном толщиной δст.ус.
пленка экранирована свинцовым усиливающим экраном повышенной толщины δgjd&ус.;
а рентгеновское излучение при напряжении на рентгеновской трубке U_p.т. 100кВ, δcn&ус. 0,027 мм, δgjd&ус. 0,3 мм; б U_р.т. 200 кВ, δcn&ус. 0,027 мм, δgjd&ус. 0,4 мм; в U_р.т. 300 кВ, δcn&ус. 0,027 мм, δgjd&ус. 0,6 мм; г U_р.т. 400 кВ, δcn&ус. 0,027 мм, δgjd&ус. 0,8 мм; д гамма-излучение изотопа Иридий-192, δcn&ус. 0,027 мм, δgjd&ус. 2 мм и гамма-излучение изотопа Кобальт-60, δcn&ус. 0,5 мм, δgjd&ус. 8 мм; е тормозное излучение ускорителя электронов ЛУЭ-5МэВ, δcn&ус. 0,5 мм, δgjd&ус. 12 мм;
1 радиографическая пленка типа Д7, 2 Д5, 3 Д4 (оптическая плотность неэкспонированной пленки Д7-0,25, Д5-0,20, Д4-0,15). Фокусное расстояние соответствует требованиям ГОСТ 7512-82.

На фиг. 2 представлены зависимости толщины δDпо5

свинцового промежуточного экрана между двумя радиографическими пленками, обеспечивающего под данным сечением контролируемого объекта (стального клина) двукратное (от 3,0 до 1,5) изменение оптической плотности одной пленки относительно другой, от толщины объекта d в рассматриваемом сечении для двух-трехслойной кассеты со стандартным передним усиливающим экраном: а U_р.т. 100 кВ; б - U_р.т. 200 кВ; в U_р.т. 300 кВ; г U_р.т. 400 кВ; д Иридий-192; е Кобальт-60 и ЛУЭ-5МэВ; 1 двухслойная кассета с пленками Д7/Д5, 2 Д5/Д4 (2'-экран между пленками Д5 и Д4 в трехслойной кассете Д7/Д5/Д4), 3 Д4/Д7, 4 двухслойная кассета с однотипными пленками Д7/Д7.

Сущность изобретения заключается в компановке оптимальной по удобству применения в производственных условиях, экспозиции просвечивания и чувствительности контроля многослойной кассеты для радиографирования переменнотолщинных объектов за счет соответствующего подбора разночувствительных к излучению пленок в комбинации с передними и промежуточными экранами определенной толщины, зависящей от различия в фоточувствительности применяемых пленок, энергии излучения, минимальной и максимальной просвечиваемой толщины контролируемого объекта. Необходимость соответствующего подбора толщины промежуточных экранов, компенсирующих недостаточное или избыточное различие в фоточувствительности разнотипных пленок связано с невозможностью, как правило, подобрать разнотипные пленки, обеспечивающие требуемое (двукратное) изменение оптической плотности на последовательности пленок кассеты под данным сечением контролируемого объекта при наличии обычных стандартных экранов ввиду ограниченности набора типов пленок по спектру значений фоточувствительности, а также зависимостью фоточувствительности от энергии излучения, причем в определенной мере различной у разных типов пленок. Без соответствующего подбора толщины экранов в случае большого различия в фоточувствительности соседних пленок кассеты не получается стыкуемого последовательного изображения переменнотолщинного объекта, а в случае малого различия сужается диапазон радиографируемых за одну экспозицию толщин металла. От величины относительного различия в фоточувствительности двух соседних пленок кассеты зависит не только толщина промежуточного экрана между данными пленками, но и их взаимное расположение: при большом различии в фоточувствительности менее фоточувствительную пленку размещают над промежуточным экраном с тем, чтобы ослабить интенсивность излучения, падающего на более фоточувствительную пленку под экраном, и соответственно уменьшить ее оптическую плотность, при малом различии в фоточувствительности менее фоточувствительную пленку размещают под экраном с тем, чтобы увеличить относительное различие в оптической плотности двух разделенных экраном пленок.

Количество пленок в многослойной кассете определяется величиной перепада просвечиваемых толщин контролируемого объекта Δd^об. и величиной перепада толщин Δd_пл. который может быть отображен на каждой из пленок кассеты в заданном диапазоне оптической плотности. Учитывая величину допустимого действующими стандартами (ПНАЭ-Г-7-017-89 и др.) диапазона оптической плотности снимков, составляющего 1,5.4,0, необходимость перекрытия смежных участков изображений на соседних пленках и определенную погрешность при выборе экспозиции просвечивания, в качестве оптимальной для расчета количества пленок многослойной кассеты можно принять величину соответствующую перепаду просвечиваемых толщин, обуславливающему на данной пленке в рабочем диапазоне плотностей потемнения 1,5.4,0 двукратное изменение оптической плотности по изображению перепада. Соответственно толщина промежуточного экрана между двумя соседними пленками кассеты δ_п должна быть равна толщине δDпо5

обуславливающей под определенным сечением контролируемого объекта двукратное изменение оптической плотности одной пленки относительно другой при условии нахождения сравниваемых значений оптической плотности обеих, разделенных экраном, пленок в допустимом диапазоне 1,5.4,0.

Для оценки величин ΔdD05

и ΔδDпо5 проводятся предварительно эксперименты по просвечиванию излучением различной энергии стального клина или образцов со ступенчатым перепадом толщин на многослойную кассету с соответствующим набором разнотипных пленок, размещаемых между свинцовыми промежуточными экранами различной толщины, по результатам которых строятся зависимости ΔdDпо5=f(d_min) и δD05 =f(d) -см. фиг.1 и 2. Величина ΔdD05 оценивается в экспериментах как разность просвечиваемых толщин клина в точках, под которыми оптическая плотность его изображения различается в 2 раза, оставаясь в диапазоне допустимых значений (например, составляет 1,5 и 3,0). Величина δDпо5/ оценивается последовательно по степени изменения промежуточными экранами оптической плотности под данным сечением образца при переходе от передней к задним пленкам многослойной кассеты, при этом проводится серия просвечиваний и варьируется толщина экранов.

Величина ΔdD05

зависит (см. фиг.1) от энергии излучения, контрастности (типа) пленки, толщины d_min соответствующего участка контролируемого объекта и суммарной толщины экранов, расположенных над данной пленкой. Наблюдаемый ход зависимостей ΔdD05 = f(d_min) обусловлен соответственно ростом эффективной энергии рентгеновского излучения вследствие возрастающей фильтрации низкоэнергетической части его спектра, снижением эффективной энергии гамма-излучения изотопов Иридий-192 и Кобальт-60 вследствие увеличения доли низкоэнергетических рассеянных квантов в общем потоке излучения с ростом просвечиваемой толщины металла и слабой зависимостью эффективной энергии тормозного высокоэнергетического излучения ускорителя электронов от просвечиваемой толщины. Ход зависимости δDпо5 f(d) (см. фиг.2) в определенной мере аналогичен ходу зависимости ΔdD05 f(d_min). При этом для данного значения d определенной толщины передних усиливающих экранов и определенного сочетания пленок величина δDпо5 для второго промежуточного экрана (трехслойная кассета) превышает соответствующую величину δDпо5 для первого промежуточного экрана (двухслойная кассета) см. фиг.2 кривые 2' и 2, т.е. величина δDпо5 растет с ростом суммарной толщины выше расположенных экранов, что связано с тем, что через второй экран проходит более жесткое, отфильтрованное первым экраном излучение. Для рассматриваемых сочетаний разнотипных пленок толщина промежуточных экранов значительно меньше толщины экранов между однотипными пленками (см. фиг. 2 в, д), что обусловлено близким к оптимальному различием в фоточувствительности данных разнотипных пленок. Однако при относительном различии в фоточувствительности пленок, существенно отличающемся от оптимального, величина δDпо5 для разнотипных пленок может быть значительной и даже превышать величинуδDпо5 для однотипных пленок. Рекомендуется подбирать разнотипные пленки с относительным различием в фоточувствительности в пределах 1,5.3,0. Указанные обстоятельства следует учитывать при выборе типов пленок, определении их количества и толщины экранов в кассете.

Число n пленок многослойной кассеты определяют, используя графики фиг.1, по соотношению между величиной перепада просвечиваемых толщин контролируемого объекта Δd^об.= dоб.max

- dоб.min и последовательными суммами величин ΔdD05 имеющегося набора разнотипных пленок где величину ΔdD0,5i= dDmax0,5i- dDmin0,5i участка перепада просвечиваемых толщин, регистрируемого на i-пленке кассеты (передняя пленка соответствует i 1) оценивают по соответствующему графику зависимости ΔdD05=f(d_min) фиг.1, используя соотношения и т.д. при этом учитывают суммарную толщину экранов, расположенных над данной пленкой, внося необходимые поправки в величину ΔdD05i (поправки вносятся методом интерполирования в случае отличия суммарной толщины экранов, расположенных над данной пленкой кассеты от соответствующих графикам фиг.1 значений толщины передних экранов δст.ус. сплошные линии или δgjd&ус. - пунктирные линии, что может быть при оценке ΔdD05 для второй и последующих пленок кассеты, а также при оценке ΔdD05 для передней пленки при толщине переднего экрана δ_ус.≠ δст.ус., δ_ус.≠δпов.ус. Толщина промежуточного экрана между двумя разнотипными пленками δDпo5 определяется по соответствующим данному сочетанию пленок и данной толщине передних усиливающих экранов графикам зависимостей δDпo5 f(d) фиг.2 (используют кривые соответствующие расположению данного экрана в кассете, т.е. номеру экрана см. кривые 2 и 2') по толщине d=dDmin05i для 1-го промежуточного экрана d₍₁₎= dоб.max- ΔdD05(1)/ для 2-го промежуточного экрана -d₂= dоб.max-ΔdD05(1)-ΔdD05(2) и т.д.

При рентгенографии скошенных кромок (d_min=0) на кассету с менее фоточувствительной передней пленкой или кассету с относительно малой толщиной промежуточных экранов край кромки при использовании стандартных передних экранов просвечивается рентгеновским излучением через тонкий слой свинца, что уменьшает соответствующую величину ΔdD05

(см. фиг.1 а, б, в, г, сплошные линии). В этом случае для расширения диапазона радиографируемых за одну экспозицию толщин металла в кассете с разнотипными пленками (а также в однослойной кассете, т.е. кассете с одной пленкой) следует применять передние экраны повышенной толщины δпов.ус.≥5.10 δcn&ус. (см. фиг.1 а, б, в, г, - пунктирные линии). При использовании передних экранов повышенной толщины увеличивается и толщина δDпo5 промежуточных экранов, для оценки которой используют графики δDпo5 f(d), построенные для нескольких разных значений δ_ус. передних экранов и применяют интерполирование.

При просвечивании скошенных кромок гамма-излучением изотопа Иридий-192 или Кобальт-60 при малой толщине расположенных над пленкой экранов наблюдается обратный, в сравнении с рентгенопросвечиванием, эффект увеличение значения ΔdD05

для тонкой части кромки (см. фиг.1 д). В этом случае для расширения диапазона радиографируемых на данное количество пленок в кассете толщин контролируемого металла следует использовать кассету со стандартной (минимальной) толщиной передних экранов и применять сочетание разнотипных пленок, в котором передней является менее фоточувствительная пленка (например, Д4/Д7). При использовании многослойной кассеты с однотипными пленками (см. а.с. 152638) указанного эффекта расширения диапазона радиографируемых гамма-излучением за одну экспозицию толщин металла не достигается, поскольку тонкая часть кромки просвечивается через значительный слой свинца (2.8 мм и более), что уменьшает величину ΔdD05 для тонкой части кромки до уровня значений соответствующих диапазону больших просвечиваемых толщин металла (см. фиг.1 д).

Для гарантированного обеспечения требуемой чувствительности контроля во всем диапазоне толщин переменнотолщинного объекта необходимо устанавливать эталоны чувствительности в районах минимальной и максимальной просвечиваемой толщины контролируемого за одну экспозицию участка объекта.

При контроле объектов переменной просвечиваемой толщины с помощью многослойной кассеты экспозицию просвечивания следует выбирать таким образом, чтобы оптическая плотность D передней пленки под максимальной просвечиваемой толщины была вблизи нижнего допустимого предела 1,5≅D≅2,0.

Пример. Проводилось просвечивание скошенных кромок деталей толщиной 43 мм и 48 мм гамма-излучением изотопа Иридий-192 (фокусное расстояние 800 мм, активность источника 20 гэр, размер активной части 3•3 мм) на многослойные кассеты, заряженные разнотипными, а также однотипными пленками: Д7/Д5/Д4; Д4/Д7/Д4/Д4/Д4; Д7/Д7/Д7. Использовались передние стандартные усиливающие экраны, поставляемые в совместной упаковке с пленками Д4, Д5, Д7 ( δст.ус.

0,027 мм). Толщина свинцовых промежуточных экранов определялась с использованием зависимостей δDпо5 f(d) фиг.2 (толщина δDпо5 экранов между однотипными пленками определялась по результатам ранее проведенных экспериментов). Качество пленок в кассете определялось с помощью графиков зависимостей ΔdD05 =f(d_min) фиг.1. Фотообработка снимков осуществлялась на фотопроявочной машине "Геваматик", оптическая плотность измерялась с помощью электронно-цифрового денситометра "Хеллинг-301". Чувствительность контроля ⊘^min определялась по проволочным эталонам чувствительности по ГОСТ-7512-82, устанавливаемым в районах максимальной (d_max 43 мм и 48 мм) и минимальной (d_min 0) просвечиваемой толщины контролируемого металла. Экспозиция просвечивания выбиралась по монограммам таким образом, чтобы оптическая плотность в районе максимальной просвечиваемой толщины составляла 1,5.2,0, что обеспечивало получение на пленках указанных кассет полное последовательное изображение контролируемой кромки в требуемом стандартами диапазоне оптической плотности 1,5.4,0.

Данные эксперимента представлены в таблице.

Из данных таблицы видно, что в кассете с разнотипными пленками по сравнению с кассетой с однотипными пленками значительно уменьшается толщина промежуточных экранов, при этом достигается или уменьшение экспозиции просвечивания при сохранении определенной, достаточной высокой, чувствительности контроля или повышение чувствительности контроля в районе малой просвечиваемой толщины без увеличения экспозиции просвечивания, причем для определенного сочетания пленок (Д4/Д7) возможно за счет радиографирования тонкой части кромки на пленку с малой толщиной расположенных над ней экранов и соответствующего увеличения величины ΔdD05

при определенном перепаде толщин кромки уменьшение количества пленок в кассете при обеспечении получения полного изображения контролируемой кромки в требуемом диапазоне оптической плотности.

Таким образом, в сравнении с прототипом способ позволяет снизить трудоемкость радиографического контроля переменнотолщинных объектов за счет применения более легких и удобных для крепления на контролируемом изделии кассет, особенно при просвечивании высокоэнергетичным излучением изотопа Кобальт-60 и ускорителей электронов, где использование многослойной кассеты с однотипными пленками практически невозможно или серьезно затруднено из-за чрезмерно большой толщины и веса промежуточных экранов. Применение разнотипных пленок обуславливает регистрацию наиболее толстостенного участка переменнотолщинного объекта на наименее контрастной и наиболее чувствительной к излучению пленке из набора пленок многослойной кассеты, а участка с наименьшей просвечиваемой толщиной на наиболее контрастную и наименее чувствительную к излучению пленку, что позволяет достичь оптимальных значений экспозиции просвечивания и чувствительности контроля: значительно меньшей по сравнению с кассетой с однотипными высококонтрастными пленками экспозиции при обеспечении достаточно высокой чувствительности контроля (максимально высокой в диапазоне малых просвечиваемых толщин переменнотолщинного объекта и достаточно высокой в диапазоне больших толщин, где стандарты, как правило, допускают применение относительно низкоконтрастных пленок) и более высокой по сравнению с кассетой с однотипными низкоконтрастными пленками чувствительности контроля в районе тонкостенного участка объекта при данной экспозиции просвечивания. При этом в случае просвечивания кромок деталей гамма-излучением возможно уменьшение количества пленок в кассете.

Использование: радиографический контроль сварных соединений переменного сечения, наплавок и скошенных кромок деталей. Сущность изобретения: радиографирование объектов переменной толщины проводят на кассету, заряженную несколькими пленками различной фотографической чувствительности, которые размещают между металлическими экранами. Толщину экрана выбирают такой, чтобы обеспечить под данным сечением объекта в диапазоне допустимых значений оптической плотности двукратное изменение плотности потемнения пленки за экраном относительно пленки над экраном. В случае большого различия в фоточувствительности разделяемых экраном пленок более фоточувствительную пленку размещают за экраном, при малом различии - над экраном. Количество пленок для зарядки кассеты определяют по соотношению общей величины перепада толщин контролируемого объекта, отображаемых на отдельных пленках в заданном диапазоне оптической плотности, а толщины промежуточных экранов определяют исходя из условия обеспечения двукратного изменения оптической плотности пленки за экраном относительно пленки над экраном, для чего используют соответствующие таблицы или графики, предварительно построенные по результатам просвечивания клина или ступенчатых образцов на кассету с соответствующими разнотипными пленками и экранами разной толщины. 2 ил., 1 табл.

Способ радиографирования переменнотолщинных объектов, заключающийся в просвечивании ионизирующим излучением контролируемого объекта на кассету, заряженную несколькими радиографическими пленками, размещенными между металлическими экранами, отличающийся тем, что зарядку кассеты производят пленками различной фотографической чувствительности, при этом толщину промежуточного экрана выбирают такой, чтобы под определенным сечением объекта наблюдалось двукратное изменение плотности потемнения одной пленки относительно другой при условии нахождения сравниваемых значений оптической плотности обеих разделенных экраном пленок в допустимом диапазоне 1,5 4,0, причем в случае менее чем двукратного различия в фотографической чувствительности соседствующих пленок более фоточувствительную размещают над промежуточным экраном, а в случае более чем двукратного различия в фоточувствительности под промежуточным экраном.