СПОСОБ РАДИОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Российский патент 2008 года по МПК G01N23/18 

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

Известен способ радиографического контроля, предусматривающий использование эталонов с канавками различной глубины для оценки по снимку чувствительности контроля (см. ГОСТ 7512-82).

Способом, наиболее близким по своей технической сути заявляемому, является способ радиографического контроля кольцевых сварных соединений трубопроводов, включающий оценку по снимку величины вогнутости и выпуклости корня сварного шва путем визуального или фотометрического сравнения оптических плотностей изображений вогнутости (выпуклости) и канавки (выступа) образца-имитатора, установленного на контролируемое сварное соединение (см. ПНАЭ Г-7-017-89 Приложение 2).

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и точности определения размеров выявляемых на радиографических снимках дефектов контролируемых изделий.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе радиографического контроля, включающем радиографирование на один снимок эталонных и реальных дефектов и фотометрирование полученных изображений, выполняют следующие операции:

1) на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины Δd^эт.д, но различной ширины (диаметра) b^эт.д _кан при этом длина канавок l^эт.д _кан≥10 мм и канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине (диаметру);

2) замеряют по снимку длину l^р.д и ширину b^р.д выявленных реальных дефектов;

3) определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, мм, величины где ΔD - контраст изображения дефекта, γ_D - коэффициент контрастности радиографической пленки;

4) подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, для чего при b^р.д≠b^э.д и l^р.д.≠l^эт.д замеренные значения интерполируют по ширине (диаметру) отдельно для канавок и отдельно для отверстий, а полученные интерполированием по b значения интерполируют по l, учитывая условие

5) определяют величину Δd^р.д, используя выражение где k₃=1 - для пустотелых дефектов и k₃=μ/(μ-μ_д)≅ρ/(ρ-ρ_д) - для дефектов с заполнением (шлак);

μ, μ_д; ρ, ρ_д - соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, при этом для радиографических пленок, у которых γ_D≅kD, где k=const, вместо величин ΔD/γ_D используют величины ΔD/D_ф, где D_ф, - оптическая плотность фона снимка;

6) делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений l^р.д, b^р.д, Δd^р.д, сравниваемых с нормативными значениями l_норм, b_норм, Δd_норм, при этом для дефекта с шириной изображения b^р.д<k оценка по снимку размера Δd^р.д не проводится и дефект по параметру Δd классифицируется как недопустимый.

Сущность изобретения поясняется рисунками, таблицами, графиками.

На фиг.1 показана схема просвечивания сварного соединения - а и схематичное изображение радиографического снимка с выявленными дефектами - б.

На фиг.2 представлен эскиз образцов-имитаторов для оценки размера дефекта в направлении просвечивания.

На фиг.3 представлена таблица рекомендуемых размеров образцов-имитаторов.

На фиг.4 представлены зависимости величины отношения отверстие/канавка контраста ΔD/γ_D канавок и отверстий одинаковой ширины b_кан=⊘_отв и одинаковой глубины Δd_кан=Δd_отв от поперечного размера эталонного дефекта (a, б) и зависимости контраста ΔD/γ_D изображения прямоугольной канавки шириной b от длины l канавки - (в, г): и - эталоны со стороны источника, п - эталоны со стороны пленки; а, б: 1 - U_p.т=200 кВ, d=20 мм; 2 - Ir¹⁹², d=20 мм; 3 - U_p.т=400 кВ, d=60 мм; 4 - Co⁶⁰, d=100 мм; 5 - 8 МэВ, d=200 мм;

На фиг.5 представлены зависимости ΔD/γ_D=f(b^-1) для прямоугольной канавки (эталон со стороны источника излучения):

1 - U_p.т=100 кВ, d=3 мм, Δd=1 мм;

2 - U_p.т=200 кВ, d=20 мм, Δd=5 мм;

3 - U_p.т=400 кВ, d=80 мм, Δd=10 мм;

На фиг.6 представлены зависимости коэффициента контрастности (6а) и контраста изображения дефекта (цилиндрическое отверстие ⊘=5 мм и глубиной Δd=2 мм) (6б) от оптической плотности снимка (фона) для радиографических пленок типа D4 и D7.

Пример конкретного использования заявляемого способа радиографического контроля.

Заявляемым способом радиографического контроля проводился контроль сварного соединения толщиной d=30 мм - см. фиг.1. Параметры просвечивания соответствовали требованиям ГОСТ 7512-82. Просвечивание проводилось рентгеновским аппаратом МГ-420 при напряжении на рентгеновской трубке U_р.т=300 кВ с фокусного расстояния 800 мм на радиографическую пленку типа D4. Чувствительность контроля k=⊘^пр.эт _min=0,4 мм. На сварное соединение со стороны источника излучения устанавливались образцы-имитаторы с канавками и отверстиями глубиной Δd=2 мм - эталоны №2 - см. фиг.2 и фиг.3. На полученном снимке были выявлены дефекты (см. фиг.1б): непровары - 1, 2, 3, пора - 4 и шлаковое включение 5.

С целью определения допустимости выявленных дефектов измерялись по снимку (масштабная линейка, мерительная лупа) длина l^р.д и ширина b^р.д реальных дефектов и фотометрически (денситометр "Хеллинг-301") оценивался их размер в направлении просвечивания Δd^р.д.

Нормативные максимально допустимые размеры дефектов:

Непровары - Δd^H _норм=10%d, l^H _норм=30 мм;

поры, шлак - Δd^П.Ш. _норм=10%d, ⊘^П _норм=3 мм, l^Ш _норм=15 мм

(ширина b^Н,П,Ш не регламентируется).

Замеренные линейные размеры дефектов составили:

дефект 1 (непровар): b^H1=3,2 мм, l^H1=11 мм;

дефект 2 (непровар): b^H2=0,7 мм, l^H2=12 мм;

дефект 3 (непровар): b^H3=(0,2-0,3) мм, l^H3=10 мм;

дефект 4 (пора): ⊘^П4=1,5 мм;

дефект 5 (шлак): b^Ш5=4,2 мм, l^Ш5=6 мм.

При фотометрической оценке размера Δd^Н,П,Ш учитывалась зависимость контраста ΔD/γ_D от длины дефекта (см. фиг.4) наряду с зависимостью ΔD/γ_D от ширины b дефекта в условиях малой геометрической нерезкости u_г (см. фиг.5). При этом принимался во внимание экспериментально установленный факт, что зависимость ΔD/γ_D=f(l) имеет место при соотношении l/b≤3 и не наблюдается при l/b>3 и l≥10 мм (указанная зависимость связана с влиянием нерезкости рассеяния u_p>>u_г).

В рассматриваемом примере использовалась радиографическая пленка типа D4, для которой в рабочем диапазоне оптической плотности D=1-4 коэффициент контрастности γ_D≅kD, где k=const, что позволяет вместо сравнения величин ΔD/γ_D эталонных и реальных дефектов сравнивать фотометрически замеряемые величины ΔD/D_ф (см. фиг.6).

Замеренные значения ΔD/D_ф реальных дефектов составили:

дефект 1 (непровар): 0,090;

дефект 2 (непровар): 0,090;

дефект 3 (непровар): ΔD/D_ф не определялось;

дефект 4 (пора): 0,095;

дефект 5 (шлак): 0,060.

Замеренные значения ΔD/D_ф эталонных дефектов глубиной Δd=2 мм составили:

- отверстия: ⊘=0,5 мм - 0,025; ⊘=1 мм - 0,040; ⊘=2 мм - 0,060; ⊘=5 мм - 0,075;

- канавки: b=0,5 мм - 0,040; b=1 мм - 0,055; b=2 мм - 0,070; b=5 мм - 0,080.

Соответствующие ширине b^р.д реальных дефектов значения ΔD/D_ф эталонных дефектов определяются линейным интерпорированием по b(⊘):

- отверстия: ⊘=0,7 мм - 0,031; ⊘=1,5 мм - 0,050; ⊘=3,2 мм - 0,066; ⊘=4,2 мм - 0,071;

- канавки: b=0,7 мм - 0,046; b=1,5 мм - 0,077; b=3,2 мм - 0,074; b=4,2 мм - 0,077.

Соответствующие ширине b^р.д и длине l^р.д реальных дефектов значения (ΔD/D_ф]^эт.д _о определяются следующим образом:

- длина дефектов 1 и 2 - l^р.д>10 мм, что обуславливает возможность их сравнения с эталонными канавками длиной l^эт.д>10 мм без интерполирования по l значений контраста (длина канавок эталона №2 - 20 мм) и, следовательно, (ΔD/D_ф)^эт.д _o(H1)=0,074, (ΔD/D_ф)^эт.д _o(H2)=0,046;

- пора 4 с диаметром изображения ⊘^П=1,5 мм сравнивается с эталонным отверстием ⊘^эт.д=1,5 мм и, соответственно, (ΔD/D_ф) ^эт.д _о(П4)=0,050;

- длина дефекта 5 - l^Ш5=6 мм<10 мм и менее 3b=12,6 мм, что обуславливает необходимость интерполировать по l значения ΔD/D_ф отверстий и канавок шириной (диаметром) b(⊘)=4,2 мм, соответственно, после интерполяции

Полагая, что дефекты 1, 2, 3, 4 (непровары, пора) являются пустотелыми, т.е. коэффициент k₃ ^Н,П=1, а шлаковое включение (дефект 5) в стали (ρ_ст=7,8 г/см³) заполнено шлаком плотностью ρ_ш=2,3 г/см³, т.е. k₃ ^Ш≅ρ_ст/(ρ_ст-ρ_ш)=(7,8/(7,8-2,3)≅1,4, и используя выражение

Δd^р.д=k₃[(ΔD/γ_D)^р.д/(ΔD/γ_D)^эт.д _o]Δd^эт.д=k₃[(ΔD/D_ф)^р.д/(ΔD/D_ф)^эт.д _o]Δd^эт.д,

получим следующие значения размера дефекта в направлении просвечивания Δd^р.д:

дефект 1 (непровар): (0,090/0,074)×2≅2,4 мм;

дефект 2 (непровар): (0,090/0,046)×2≅4,0 мм;

дефект 3 (непровар): не определялся;

дефект 4 (пора): (0,095/0,050)×2≅3,8 мм;

дефект 5 (шлак): (0,060/0,073)×1,4×2≅2,2 мм.

Согласно указанным выше нормативам (Δd^Н,П,Ш _норм=10%d=3 мм) дефекты 1 и 5 являются допустимыми, дефекты 2 и 4 - недопустимыми. Размер Δd^р.д дефекта 3 (непровара) не определялся вследствие малой ширины изображения b<k (при b<k происходит перекрытие геометрических нерезкостей с противоположных краев изображения дефекта и снижение ΔD) и, соответственно, дефект 3 классифицируется как недопустимый по размеру Δd.

При оценке размера Δd^р.д без учета различия в ширине сравниваемых реальных и эталонных дефектов, что имеет место в применяемом в практике радиографического контроля методе дефектометров (сравнение оптической плотности изображений реальных дефектов и канавок различной глубины, но одинаковой ширины стандартного эталона), возможны значительные погрешности, например, при оценке глубины непровара 2 по эталонной канавке, используемой для оценки глубины непровара 1 (b_кан≅4 мм), не допустимый по параметру Δd дефект 2 был бы классифицирован как допустимый (ΔD/D_ф ^Н1=ΔD/D_ф ^Н2=0,090), т.к. его оценочный размер был бы Δd^Н2=Δd^Н1≅2,4 мм.

В то же время даже сравнение эталонных и реальных дефектов одинаковой ширины, но без учета различия в их длине, также может приводить к существенной погрешности в оценке размера Δd^р.д. Например, при оценке Δd^П4 вертикально (по сечению) вытянутой поры 4 с диаметром изображения ⊘=1,5 мм путем сравнения с эталонной канавкой (l_кан≥10 мм) той же ширины (b_кан=1,5 мм) ее оценочный размер будет Δd^П4=(0,095/0,077)×2≅2,5 мм, т.е. недопустимая по размеру Δd пора будет классифицирована как допустимая.

Таким образом, предложенное использование при радиографическом контроле образцов-имитаторов одновременно с канавками и отверстиями одинаковой глубины, но различной и при этом попарно соответствующей ширины (диаметра) и соответствующий учет влияния на контраст изображения сравниваемых эталонных и реальных дефектов как ширины, так и длины дефекта позволяет повысить точность определения по снимку размера в направлении просвечивания дефектов сварки и надежность оценки качества сварных изделий.

Использование: для радиографического контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины Δd^эт.д, но различной ширины (диаметра) при этом

длина канавок канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине и диаметру, замеряют по полученному снимку длину l^р.д и ширину и b^р.д выявленных реальных дефектов и определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, мм, величины где ΔD - контраст изображения дефекта, γ_D - коэффициент контрастности радиографической пленки, после этого подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, затем определяют величину Δd^р.д, используя выражение где k₃=1 - для пустотелых дефектов и k₃=μ/(μ-μ_д)≅ρ/(ρ-ρ_д) - для дефектов с заполнением(шлак); μ, μ_д; ρ, ρ_д - соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, после чего делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений l^р.д, b^р.д, Δd^р.д, сравниваемых с соответствующими нормативными значениями. Технический результат: повышение надежности и точности определения размеров выявляемых на радиографических снимках дефектов контролируемых изделий. 1 табл., 6 ил.

Способ радиографического контроля, включающий радиографирование на один снимок эталонных и реальных дефектов и фотометрирование полученных изображений, отличающийся тем, что на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины Δd^эт.д, но различной ширины (диаметра) при этом длина канавок l^эт.д _кан≥10 мм и канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине (диаметру), замеряют по полученному снимку длину l^р.д и ширину b^р.д выявленных реальных дефектов и определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, (мм) величины где ΔD - контраст изображения дефекта, γ_D - коэффициент контрастности радиографической пленки, после этого подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, для чего при b^р.д≠b^э.д и l^р.д.≠l^эт.д замеренные значения интерполируют по ширине (диаметру) отдельно для канавок и отдельно для отверстий, а полученные интерполированием по b значения интерполируют по l, учитывая условие затем определяют величину используя выражение где k₃=1 - для пустотелых дефектов и k₃=μ/(μ-μ_д)≅ρ/(ρ-ρ_д) - для дефектов с заполнением (шлак); μ, μ_д; ρ, ρ_д - соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, при этом для радиографических пленок, у которых γ_D≅kD, где k=const, вместо величин ΔD/γ_D используют величины ΔD/D_ф, где D_ф, - оптическая плотность фона снимка, после чего делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений l^р.д, b^р.д, сравниваемых с соответствующими нормативными значениями, при этом дефекты с шириной изображения b^р.д<k классифицируются как недопустимые по размеру без проведения оценки по снимку этого дефекта.