Рассчитав угол ввода волны по формуле

выбираем преобразователь с углом ближайшим к расчетному углу ввода волны. Далее, все расчеты ведем для угла ввода волны, указанного на ПЭП.

Рассчитываем зону контроля прямым лучом L1 зону контроля отраженным лучом L2.

Расчет зоны зачистки Lз проводим по формуле

6.4 Запись дефекта.

При описании результатов контроля следует каждый дефект (или группу дефектов) указывать отдельно и обозначать в приведенной ниже последовательности:

– буквой, определяющей вид дефекта по протяженности;

– цифрой, определяющей наибольшую глубину залегания дефекта, мм;

– цифрой, определяющей условную протяженность дефекта, мм;

– буквой, определяющей качественно признак оценки допустимости дефекта по амплитуде эхо-сигнала.

Для записи необходимо применять следующие обозначения:

А - непротяженные дефекты;

Е - протяженные дефекты;

В - цепочки и скопления;

Г - дефект, амплитуда эхо-сигнала от которого равна или менее допустимых значений;

Н - дефект, амплитуда эхо-сигнала от которого превышает допустимое значение.

Условную протяженность для дефектов типа А не указывают.

В сокращенной записи числовые значения отделяют одно от другого и от буквенных обозначений дефисом.

Результаты контроля должны быть записаны в журнале или заключении, или на схеме сварного соединения, или в другом документе, где должны быть указаны:

- тип контролируемого соединения, длина проконтролированного участка, толщина, материал.

- техническая документация, в соответствии с которой выполнялся контроль;

- тип дефектоскопа, угол ввода волны, частота.

- результаты контроля (дефектограмма, условная запись каждого дефекта, оценка: годен или негоден);

- дата контроля;

- фамилия дефектоскописта.

Рис. 6.29 Пример дефектограммы

ЛЕКЦИЯ №7. РАДИАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЙ. МЕТОДЫ РАДИАЦИОННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

7.1 Общие положения

Выявление внутренних дефектов при просвечивании основано на способности ионизирующего излучения неодинаково проникать через различные материалы и поглощаться в них в зависимости от толщины, рода (плотности) материалов и энергии излучения. Для выявления в изделиях внутренних дефектов с одной стороны устанавливают источник излучения, с другой детектор, регистрирующий информацию о внутреннем строении контролируемого объекта.

R или γ-лучи

Рис.7.1. Схема просвечивания изделия рентгеновским или -излучением:

1 – источник, 2 – контролируемый объект, 3 – раковина,

4 – шлаковое включение, 5 – эпюра интенсивности излучения за объектом

Радиационные методы неразрушающего контроля основаны на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок или запись этого изображения на запоминающее устройство с последующим преобразованием в световое изображение.

Ионизирующее излучение, проходя через изделие (вещество), взаимодействует с атомными ядрами и электронными оболочками, поглощаясь и рассеиваясь, и вследствие этого испытывает ослабление. Степень ослабления зависит от толщины δ и плотности р контролируемого объекта, а также интенсивности излучения J и энергии излучения Е.

В общем виде закон ослабления имеет вид:

J1 = J0 · exp · (-μ0δ)

где J1 – интенсивность потока излучения в данной точке пространства, прошедшего через изделие; J0 – интенсивность потока излучения в той же точке перед изделием; μ0 – линейный коэффициент ослабления, характеризующий ослабление излучения на единицу длины пути в данном материале.

В качестве ионизирующего излучения применяют рентгеновское (R) и γ-излучение.

R и γ -излучения представляют собой разновидность электромагнитных колебаний, которые по сравнению с видимым светом и ультрафиолетовым излучением имеют как общие волновые свойства, так и специфические особенности, связанные с их корпусклярными (квантовыми) свойствами.

В частности длина волны λ видимого света равна 10-9 ÷ 4·10-7 м; рентгеновского излучения 6·10-13÷10-8 м; γ – излучение 10-13÷ 4∙10-12 м.

Разница между R- и γ – излучениями заключается в механизме их возникновения: рентгеновское излучение – внеядерного происхождения, γ – излучение – продукт распада ядер. Обладая одинаковой природой рентгеновское и γ – излучения подчиняются одинаковым закономерностям при взаимодействии с веществами.

R – излучение, открытое в 1895 году физиком Рентгеном получают в рентгеновских трубках.

7.2 Рентгеновское излучение. Устройство рентгеновской трубки

Рис.7.2 Схема рентгеновской трубки: 1- катод; 2-фокусирующая пластина; 3 – нить накала; 4 – анод.

Рентгеновская трубка представляет собой стеклянный баллон с высоким вакуумом (10-6 мм рт.ст.). В сосуд впаяны два электрода – анод 4 и катод 1. Катод, изготовленный из вольфрамовой нити в виде спирали, разогревается до температуры  3000°С и испускает электроны (2). Анод трубки используемый для получения тормозного излучения изготавливают в виде пластины из вольфрама или молибдена. В последнее время используют пьезокерамику. Чтобы электроны приобретали необходимую кинетическую энергию К аноду и катоду трубки прикладывают напряжение более 10 кВ.

Процесс возникновения рентгеновских лучей в трубке можно объяснить на основании энергетических представлений, сформулированных впервые Планком и Энштейном. Согласно Планка энергия излучается не непрерывно, а отдельными порциями – «квантами», каждый из которых равен произведению hυ, где h – постоянная Планка, а υ– частота следования. Из квантовой теории следует, что при атомарных процессах некоторое количество энергии движения может быть приравнено одному кванту лучистой энергии, в частности, кинетическая энергия одного электрона, движущегося со скоростью V, будет равноценна одному кванту

Зная, что уравнение можно представить в следующем виде

В рентгеновской трубке электроны попадающие на анод с некоторой скоростью V, сообщаемой им электрическим полем достаточно высокого напряжения, задерживаются поверхностью анода, тормозятся в нем и в конце концов теряют свою скорость и тем самым и кинетическую энергию. За счет этой потерянной энергии электрона возникает другая форма энергии – рентгеновское излучение (hυ). Необходимо отметить, что лишь небольшая часть энергии электронов превращается в рентгеновскую ( 1 %), и большая часть превращается в теплоту.

Рентгеновское излучение характеризуется двумя спектрами: непрерывным (тормозное излучение) и линейным (характеристическое излучение).

Рис.7.3. Спектры излучения рентгеновской трубки: 1 – непрерывный спектр; 2 – К-серия и 3 – L-серия характеристического излучения.

Характеристическое излучение с линейным спектром возникает только в том случае, когда быстрые электроны е*, взаимодействующие с веществом анода, обладают большой энергией, например, достаточной для обеспечения перехода К-электронов атомов вещества анода на более высокие энергетические уровни. Тогда происходит мгновенный обратный переход электрона, например, с L-оболочки на К-оболочку. Это сопровождается характеристическим излучением с частотой υ, соответствующей ΔЕ- разности энергий между уровнями Ек и ЕL (рис.7.4.)

ΔЕ = ЕL - ЕК = hυ,

где h – постоянная Планка (h = 6,625∙ 10-34 Дж/с).

Рис.7.4. Схема атомов.

Тормозное излучение с непрерывным (сплошным) спектром возникает в результате «постепенного» торможения в материале анода электронов разных энергий, испускаемых катодом. Кинетическая энергия Е электрона у поверхности анода равна

Е = еU,

где е – заряд электрона (е = 1,602∙10-19 Кл); U – анодное напряжение трубки, В.

В связи с тем, что скорости электронов распределены по закону Максвелла, то эти электроны тормозятся постепенно по толщине анода. Поэтому в рентгеновском спектре излучения, генерируемого трубкой, присутствуют кванты со всевозможными энергиями. Полный переход кинетической энергии электронов Е в максимальную энергию рентгеновского излучения Емах происходит при минимальной длине волны, т.е.:

Приравнивая Е и Емах, получим [м].

[см] U - кВ

е = 1,6·10-19к; h = 0,55·10-34 дж/сек; С = 3·1010 км/сек; λ – в(см); U- [кв].

С увеличением анодного напряжения U длина волны λ уменьшается, что приводит к изменению спектрального состава и повышению максимальной энергии непрерывного спектра.

Увеличение ускоряющего напряжения при заданном анодном токе изменяет спектр излучения со смещением максимума в сторону коротких волн λmax ≈ 1,5 λ.

С увеличением тока трубки при постоянном напряжении увеличивается интенсивность излучения (рис.7.5,а) без изменения спектрального состава непрерывного спектра.

Рис. 7.5. Зависимость интенсивности рентгеновского излучения

от тока (а) и напряжения (б):

1 – малый ток, 2 – большой ток, 3 – низкое напряжение, 4 – высокое ускоряющее напряжение

Экспозиционная доза рентгеновского излучения Х пропорциональна току трубки и времени просвечивания t:

Х = I·t

Для рентгеновской трубки ее к.п.д. пропорционален анодному напряжению U и в зависимости от него составляет 1-2 % полной энергии всех электронов, тормозящихся на аноде.

7.3. γ- излучение

Если рентгеновское излучение возникает в результате торможения быстро летящих электронов (е), то γ – излучение – результат ядерных превращений и возникает при переходе ядра из одного энергетического состояния в другое. Суть процессов состоит в следующем.

Большая часть химических элементов имеет несколько разновидностей атомов, отличающихся друг от друга числом нейтронов N, ядре. Такие атомы называют изотопами.

Между одноименно заряженными частицами ядра (протонами) действуют силы электростатического отталкивания. С увеличением числа протонов Z в ядре, силы отталкивания становится все сильнее. У тяжелых элементов с Z > 82 ядерные силы уже не способны обеспечивать устойчивость ядер, и они подвержены самопроизвольному распаду –называемому радиоактивным. Радиоактивный распад ядер сопровождается испусканием α- и β-частиц (α- и β-излучением) и квантов γ-излучения.

Рис.7.6. Отклонение излучений в электронном поле.