СПОСОБ ОЦЕНКИ РАЗМЕРА ДЕФЕКТА В НАПРАВЛЕНИИ ПРОСВЕЧИВАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК G01N23/18 

Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано при радиографическом контроле сварных соединений.

Известен способ оценки размера дефекта в направлении просвечивания, основанный на визуальном сравнении оптических плотностей изображения канавок эталона-имитатора (эталонных дефектов) и выявленных на снимке (реальных) дефектов контролируемого сварного соединения (см. Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия. М.: Атомиздат, 1974, стр.262-263).

Наиболее близким по своей технической сути заявляемому способу является способ оценки размера дефекта в направлении просвечивания, на который выдан патент РФ на изобретение №2243541 (опубликован 27.12.2004 г., бюллетень №36), который принят в качестве прототипа. Указанный способ основан на установке на контролируемое сварное соединение эталона-имитатора с канавками различной ширины, но одинаковой глубины, равной предельно допустимой глубине реального дефекта, и проведении после выполнения снимка замеров и сравнения оптических плотностей или контрастов изображений выявленного реального дефекта и эталонной канавки, наиболее близкой к реальному дефекту по ширине изображения на снимке.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение трудоемкости способа, повышение надежности и точности оценки размера дефекта в направлении просвечивания.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе оценки размера дефекта в направлении просвечивания, заключающемся в сравнении изображений радиографируемых на один снимок эталонных и реальных дефектов, на контролируемое сварное соединение устанавливают эталон-имитатор с клиновидной протяженной канавкой глубиной, равной предельно допустимой глубине реального дефекта и проводят после выполнения снимка замеры ширины изображений дефектов, замеры и сравнение контраста изображения выявленного реального дефекта и контраста изображения клиновидной эталонной канавки на длине ее изображения, где замеряемая ширина канавки равна ширине изображения реального дефекта.

Сущность изобретения поясняется фигурой и графиком. На фиг.1 показан эталон-имитатор с клиновидной канавкой с рекомендуемой длиной l^клин _кaн=40-60 мм и шириной раскрытия у основания клина b^{клин(осн)} _кан=6-12 мм. Указанная более длинная и с большей величиной раскрытия канавка применяется при контроле толстостенных изделий (d≥40-80 мм). Глубина канавки Δd^клин _кан=d_эт равна предельно допустимому размеру дефекта в направлении просвечивания d^пр.доп.. Должно выполняться условие d_эт=Δd^клин _кан≤d^пp.дoп..

На фиг.2 представлены экспериментально полученные: зависимость контраста ΔD изображения прямоугольной канавки от ширины канавки b=b^пр _кан (кривая 1) и зависимость контраста ΔD изображения клиновидной канавки от ее замеряемой ширины b=b^клин _кан на данном расстоянии от вершины клина, отражающая изменение величины ΔD по длине изображения канавки (кривая 2) при одинаковой оптической плотности фона D_ф=2,4 в местах расположения на снимке изображений прямоугольных и клиновидных канавок (величина D_ф замерялась по противоположным сторонам изображения дефекта и усреднялась). Просвечиваемая толщина стали d=40 мм, напряжение на рентгеновской трубке U_р.т.=400 кВ, радиографическая пленка «Структурикс» -D5, расстояние «источник-изделие» ƒ=800 мм, глубина радиографируемых на один снимок прямоугольных и клиновидной канавок одинакова и составляет Δd=2 мм. Пунктирной линией на фиг.2 показана граница области ненадежных оценок величины Δd_р.д. реальных дефектов (непроваров), соответствующей условию b_и<К, где b_и - ширина изображения дефекта, К - требуемая чувствительность контроля.

При ширине изображения реального дефекта (непровара) b_и<К оценка его размера Δd_р.д. по снимку не проводится.

Как видно из графика фиг.2, при Δd^пр _кан=Δd^клин _кан и D_ф=const различие в ходе зависимостей ΔD^пр _кан=ƒ(b) и ΔD^клин _кан=ƒ(b) незначительное. Соответственно в практической работе указанным различием можно пренебречь и использовать для оценки размера дефекта в направлении просвечивания вместо образца-имитатора с набором прямоугольных канавок различной ширины образец-имитатор с клиновидной канавкой.

Заявляемым способом проводилась оценка размеров в направлении просвечивания дефектов типа имитированных непроваров, расположенных на поверхности стального образца толщиной d=40 мм со стороны источника излучения. Просвечивание проводилось рентгеновским аппаратом МГ-420 при напряжении на рентгеновской трубке U_р.т.=400 кВ с фокусного расстояния 800 мм на радиографическую пленку типа D5. На просвечиваемый образец со стороны имитированных дефектов устанавливался эталон-имитатор с клиновидной канавкой глубиной Δd^клин _кан=2 мм. Чувствительность контроля по проволочному эталону по ГОСТ 7512-82 составила K=⌀_min ^пр.эт.=0,5 мм. Полученные снимки фотометрировались с помощью электронно-цифрового денситометра «Хеллинг-301». Контрасты ΔD определялись в соответствии с выражением ΔD=D-D_ф, где D - оптическая плотность в центре изображения эталонного или реального дефекта, D_ф=(D_ф1+D_ф2)/2 - оптическая плотность фона, замеряемая и усредняемая по обеим противоположным сторонам изображения (вблизи края изображения дефекта).

Результаты замеров следующие:

для имитированного непровара 1 шириной b^н ₁=2 мм - ΔD^н ₁=2,51-(2,44+2,43)/2=0,075;

для имитированного непровара 2 шириной b^н ₂=5 мм - ΔD^н ₂=2,55-(2,45 +2,44)/2=0,105;

для клиновидной эталонной канавки в месте, где ширина ее изображения b^клин _кан=2 мм

ΔD^клин _2мм=2,43-(2,36+2,35)/2=0,075;

для клиновидной эталонной канавки в месте, где ширина ее изображения b^клин _кан=5 мм

ΔD^клин _5мм=2,46-(2,37+2,35)72=0,100.

Поскольку оптическая плотность фона в районах расположения на снимке изображений сравниваемых эталонных и реальных дефектов практически одинакова: D_ф≅2,4, можно полагать Δd~ΔD и

Δd_р.д.=[(ΔD_р.д)/(ΔD_эт.д.)]Δd_эт.д.

Соответственно получим следующие расчетные значения глубины имитированных непроваров: Δd^н ₁=2,0 мм; Δd^н ₂=2,1 мм, которые практически (с допустимой малой погрешностью δ=5%) совпадают с фактической глубиной имитированных дефектов Δd^н _1;2=2,0 мм.

Эталон с клиновидной канавкой, в сравнении с канавочным эталоном с набором прямоугольных канавок различной ширины, позволяет вместо нескольких дискретных значений контраста ΔD при определенных значениях ширины канавки b=b^пр _кан получать непрерывный спектр значений ΔD=ƒ(b). К тому же проведение замеров ΔD упрощается. Использование одной канавки вместо целого набора канавок предотвращает искажение изображений эталонных дефектов, сравниваемых с реальными, что при установке эталона с несколькими прямоугольными канавками наблюдается, например, при радиографировании кольцевых сварных соединений трубопроводов малого диаметра. Все это повышает надежность и точность и снижает трудоемкость оценки размеров дефектов в направлении просвечивания.

Заявленный способ применим при просвечивании контролируемых изделий не только на радиографическую пленку, но и на другие дефекторы излучения, например, на фосфорные запоминающие пластины, используемые в методе цифровой радиографии, где оценка размера дефекта в направлении просвечивания может быть проведена путем сравнения замеряемой степени потемнения (уровня серого) или контраста (разницы между замеренной величиной уровня потемнения дефекта и фоном) изображений эталонных и реальных дефектов на экране компьютера.

Поскольку контраст ΔD зависит от оптической плотности фона D_ф, при оценке размера Δd_р.д. сравнением величин ΔD_р.д. и ΔD_эт.д. должно выполняться условие равенства величины D_ф в районах расположения на снимке сравниваемых изображений эталонных и реальных дефектов, что обеспечивается соответствующим равенством просвечиваемых толщин: равенством высоты усиления сварного шва и толщины эталона-имитатора, применением компенсирующих подкладок и накладок. При невозможности выполнения условия ΔD_ф.р.д.=ΔD_ф.эт.д. вместо сравнения контрастов ΔD=ƒ(ΔD_ф) проводят сравнение не зависящих от оптической плотности фона величин - приведенных контрастов ΔD/γ_D≠ƒ(ΔD_ф), где γ_D - коэффициент контрастности радиографической пленки при оптической плотности D=D_ф (аналогичный учет зависимости степени потемнения изображения дефекта от величины фона следует проводить и при использовании фосфорных запоминающих пластин).

Использование: для оценки размера дефекта в направлении просвечивания. Сущность: заключается в том, что производят сравнение изображений радиографируемых на один снимок эталонных и реальных дефектов, при этом на контролируемое сварное соединение устанавливают эталон-имитатор с клиновидной протяженной канавкой глубиной (Δd_эт.д.), равной предельно допустимой глубине реального дефекта, и проводят после выполнения снимка замеры ширины изображений дефектов, замеры и сравнение контраста изображения выявленного реального дефекта (ΔD_р.д.) и контраста изображения клиновидной эталонной канавки (ΔD_эт.д.) на длине ее изображения, где замеряемая ширина канавки равна ширине изображения реального дефекта, после чего осуществляют оценку размера дефекта в направлении просвечивания (Δd_р.д.) согласно следующему выражению Δd_р.д.=[(ΔD_р.д.)/(ΔD_эт.д.)]Δd_эт.д.. Технический результат: повышение надежности и точности оценки размера дефекта в направлении просвечивания. 2 ил.

Способ оценки размера дефекта в направлении просвечивания, заключающийся в сравнении изображений радиографируемых на один снимок эталонных и реальных дефектов, отличающийся тем, что на контролируемое сварное соединение устанавливают эталон-имитатор с клиновидной протяженной канавкой глубиной (Δd_эт.д.) равной предельно допустимой глубине реального дефекта и проводят после выполнения снимка замеры ширины изображений дефектов, замеры и сравнение контраста изображения выявленного реального дефекта (ΔD_р.д.) и контраста изображения клиновидной эталонной канавки (ΔD_эт.д.) на длине ее изображения, где замеряемая ширина канавки равна ширине изображения реального дефекта, после чего осуществляют оценку размера дефекта в направлении просвечивания (Δd_р.д.) согласно следующему выражению: Δd_р.д.=[(ΔD_р.д.)/(ΔD_эт.д.)]Δd_эт.д..