4 (1016818), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Для обнаружения внутренних дефектов применяют в основном радиационные, ультразвуковые и магнитные методы контроля.

Радиационные методы контроля являются надежными и широко распространенными методами. Они основаны на способности рент­геновского и гамма-излучения неодинаково проникать через различ­ные материалы и поглощаться в них в зависимости от толщины, вида материалов и энергии излучения.

Рентгеновское излучение возникает в рентгеновской электронной трубке и состоит из тормозного и характеристического излучения. Рентгеновская трубка представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух (рис. 4.37) и куда впаяны два электрода: анод и катод. Катод, изготовленный из вольфрамовой про­волоки в виде спирали, нагревается источником тока до высокой тем­пературы и испускает электроны. Чтобы электроны приобрели не­обходимую кинетическую энергию, к электродам прикладывают вы­сокое напряжение (> 10 кВ). Электроны, попадающие на вольфра­мовый (молибденовый) анод, тормозятся в нем. При этом кине­тическая энергия электронов частично превращается в энергию тор­мозного излучения, а большая её часть (-97 %) переходит в тепло­вую.

Характеристическое излучение возникает при изменении энерге­тического состояния атомов в результате их взаимодействия с элект­ронами или тормозным рентгеновским излучением.

Рис. 4.35. Схема установки для контроля сварного шва на непроницаемость гелиевым течеискателем:

1 - гелиевый течеискатель; 2 - щуп-улавливатель; 3 - контролируемый свар­ной сосуд; 4~ вакуумметр; 5 -вентильные краны; б-газовый редуктор; 7— баллон с гелием; 8 - вакуумный насос

Рис. 4.36. Схема контроля герметично­сти с помощью вакуумной камеры: 1- вакуумметр; 2 - трёхходовой кран (в двух положениях); 3 - оргстекло; 4 -металлическая рамка; 5 — губчатая ре­зина-уплотнитель; б-контролируемое сварное соединение; 7 - плёнка пенообразующего вещества

Р ис. 4.37. Схема (а) и общий вид (б) рентгеновской трубки к установке MG 103/4.5

Р ис. 4.38. Схема радиационного просве­чивания швов:

а - рентгеновским; б- гамма-излучени­ем; 1 - источник излучения; 2 - изделие; 3 – детектор

Гамма-излучение образуется в результате распа­да ядер радиоактивных эле­ментов (изотопов). Процесс распада объясняется тем, что внутриядерные силы притя­жения между протонами и нейтронами не обеспечивают достаточной устойчивости ядра. В результате наблюдает­ся самопроизвольная пере­стройка ядер в более устойчи­вые. Этот процесс называется естественным радиоактивным распадом, сопровождающим ся испусканием положительно заряженных альфа-частиц (а), отри­цательно заряженных бета-частиц ф) и электромагнитного гамма-излучения (у).

Для дефектоскопии металлоконструкций используют главным образом у-излучение, проникающая способность которого весьма велика (до 500 мм).

Естественными радиоактивными веществами являются, например, радий, уран, торий, искусственными - изотопы, например кобальта, цезия, туллия, иридия.

При радиационных методах контроля для выявления дефектов в сварных швах с одной стороны изделия устанавливают источник из­лучения (рентгеновскую трубку или изотоп), с другой - детектор, регистрирующий информацию о дефекте (рис. 4.38). Излучение от источника, пройдя через сварное соединение, имеющее внутренний дефект, в дефектном и бездефектном месте будут поглощаться по-разному и приходить на детектор с различной интенсивностью. Ин­тенсивность излучения при прохождении через дефектные места, за­полненные воздухом, газом или неметаллическими включениями, ослабляется меньше, чем в сплошном металле.

Методы радиационного контроля различают по способу отраже­ния дефектоскопической информации (по виду детектора): радио­графия - с фиксацией изображения на рентгеновской плёнке; радио­скопия - с наблюдением его на экране видеомонитора; радиометрия - с регистрацией электрических сигналов с помощью счётчиков (рис. 4.39). Общий вид нового поколения промышленных рентгено­вских аппаратов импортного и отечественного производства приве­ден на рис. 4.40.

Ультразвуковой контроль основан на свойстве ультразвуковых волн (частота колебаний 0,5- 10 МГц) направленно распространяться в средах и отражаться от границ сред или нарушений сплошности (дефектов), обладающих другим акустическим сопротивлением. В качестве излучателей и приемников ультразвука служат пьезопластины из пьезоэлектрической керамики или пьезокварца. Излучате­ли и приемники ультразвуковых волн называют пьезопреобразователями. При подаче на пьезопластину электрического напряжения она изменяет толщину. Если напряжение знакопеременно, то пластина колеблется в такт с этими изменениями, создавая в окружаю­щей среде упругие колебания. При этом пластина работает как излу­чатель. И, наоборот, если пьезоэлектрическая пластина воспринима­ет импульс давления (отраженная ультразвуковая волна), то на ее обкладках вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта появ­ляются электрические заряды, величина которых может быть изме­рена. В этом случае пьезопластина работает как приемник.

Электроакустические преобразователи, применяемые для возбуж­дения и приема ультразвуковых колебаний, по конструкции подраз­деляют на совмещенные, у которых один пьезоэлемент служит излу­чателем и приемником, и раздельно-совмещенные, имеющие два пьезоэлемента в одном общем корпусе (рис. 4.41).

В практике контроля качества сварных соединений применяют эхо-импульсный метод.

Он заключается в озвучивании изделия короткими импульсами / ультразвука и регистрации сигнала 2, отражённого от противополож­ной (донной) поверхности изделия (рис. 4.42, а). Признаком дефекта является появление эхо-сигнала (импульса) 3 на экране дефектоско­па и уменьшение сигнала 2 (рис. 4. 42, б),

В некоторых случаях ультразвуковой контроль целесообразно осуществлять теневым методом (рис. 4. 42, в). При этом методе при­знаком дефекта является уменьшение амплитуды сигнала 4, прошедшего от излучателя к приёмнику (рис. 4.42, г). Теневой метод позво­ляет использовать не импульсное, а непрерывное излучение.

Аппаратура для ультразвукового контроля состоит из электрон­ного блока (собственно дефектоскопа), набора электроакустических преобразователей и различных вспомогательных устройств. Элект­ронный блок предназначен для генерирования зондирующих импуль­сов высокочастотного напряжения, усиления и преобразования эхо-сигналов, отражённых от дефекта, и наглядного отображения амп­литудно-временных характеристик эхо-сигналов на экране электрон­но-лучевой трубки. Общий вид дефектоскопов приведен на рис. 4.43.

Магнитные методы контроля основаны на обнаружении магнит­ных потоков рассеяния, возникающих при наличии различных де­фектов в намагниченных изделиях из ферромагнитных материалов. Магнитный поток, распространяясь на изделии и встречая на своём пути дефект, огибает его вследствие того, что магнитная проницае­мость дефекта значительно ниже (в — 1000 раз) магнитной проницае­мости основного металла. В результате этого часть магнитосиловых линий вытесняется дефектом на поверхность, образуя местный маг­нитный поток рассеяния (рис. 4.44).

Возмущение потока происходит тем сильнее, чем большее пре­пятствие представляет собой дефект. Так, если дефект расположен вдоль направления магнитных силовых линий, то возмущение маг­нитного потока невелико, в то время как тот же дефект, расположен­ный перпендикулярно или наклонно по отношению к направлению магнитного потока, создаёт значительный поток рассеяния.

В зависимости от способа регистрации магнитного потока рассе­яния магнитные методы контроля подразделяют на магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый и магнитополупроводниковый. Для контроля сварных соединений пользуются двумя пер­выми методами. По первому потоки рассеяния выявляются с помо­щью магнитного порошка, по второму - регистрируются на магнит­ную ленту.

Сущность магнитопорошкового метода заключается в том, что на очищенную от загрязнений, окалины, следов шлака после сварки поверхность намагниченной детали наносят ферромаг­нитный порошок в виде суспензии с керосином, маслом, мыльным раствором («мокрый» метод). Под действием магнитных полей рас­сеяния частицы порошка перемещаются по поверхности детали и скапливаются в виде валиков над дефектами. Форма этих скоплений соответствует очертаниям выявляемых дефектов.

Примеры установок для реализации данного метода показаны на

рис. 4.45.

Метод характеризуется достаточно высокой чувствительностью к тонким и мелким трещинам, простотой выполнения, оперативнос­тью и наглядностью результатов. С помощью магнитного порошка выявляют трещины, не видимые невооружённым глазом, внутрен­ние трещины на глубине не более 15 мм, расслоение металла, а так­же крупные поры, раковины и шлаковые включения на глубине не более 3-5 мм.

Этот метод широко применяется для контроля продольных свар­ных швов изделий, выполненных из магнитных материалов. Чувстви­тельность контроля возрастает, если усиление швов перед испыта­нием удаляется.

При магнитографическом методе поле рассеяния фиксируется на эластичной магнитной ленте, плотно прижатой к поверхности шва (рис. 4.46).

В дальнейшем полученная информация считывается с ленты спе­циальными устройствами магнитографических дефектоскопов. Про­стейшая блок-схема магнитографического дефектоскопа изображе­на на рис. 4.47.

Дефектоскоп имеет электродвигатель, приводящий во вращение барабан с несколькими магнитными головками. Головки перемеща­ются поперёк магнитной ленты. Электрические сигналы с головки поступают в усилитель, усиливаются в нём и подаются на электрон­но-лучевую трубку.

Магнитографией наиболее уверенно выявляются плоские дефек­ты (трещины, непровары, несплавления), когда их вертикальный раз­мер составляет 8-10 % толщины сварного шва. При снятом усиле­нии шва чувствительность контроля к указанным дефектам достига­ет 5 %. Этим методом значительно хуже выявляются округлые де­фекты (поры, шлаковые включения), их размеры по высоте должны быть не менее 20 % толщины шва.

Рис. 4.39. Схема рентгеновской установки:

1,5- высоковольтные генераторы; 2 - блок питания; 3 - охладитель; 4 -рентгеновская трубка; б - устройство управления MGC 30; 7 - видеомони­тор; 8-интегратор; 9-система обработки изображения; 10-видеокамера; 11 - видеоусилитель; 12 - рентгеновская пленка; 13 - изделие

Рис. 4.40. Общий вид рентгеновских аппаратов нового поколения: а, б - серии PHILIPS; в - отечественный портативный импульсный серии АРИНА; г- рентгенографический КРОУЛЕР серии МЕ24 (автономный са­моходный рентгеновский комплекс для контроля сварных трубопроводов); р.т - рентгеновская трубка

Рис. 4.41. Ультразвуковые преобразователи:

а - прямой; б - наклонный (призматический); в - раздельно-совмещённый; / — корпус; 2 - демпфер; 3 - пьезопластина; 4 - защитное донышко (протек­тор); 5 - призма; 6 - токоподвод; 7 - акустический экран

Характеристики

Список файлов лекций