СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕНТГЕНОВСКИМИ И ГАММА-ЛУЧАМИ

Метод контроля сварных соединений рентгеновскими и гамма - лучами основан на различной проницаемости для коротковолновых электромагнитных колебаний сплошного металла и различных не­однородностей, в нём находящихся, заполненных шлаками, окисла­ми и газами. Поглощение коротковолновых лучей металлом значи­тельно сильнее поглощения их неметаллическими включениями. При рентгеновском контроле применяются специальные мощные рентге­новские аппараты для просвечивания металлов: стационарные для испытаний в лабораторных условиях и передвижные для испыта­ний непосредственно в заводских условиях.

Передвижные рентгеновские аппараты для контроля качества сварки в заводских условиях изготовляются обычно на максималь­ное рабочее напряжение—150—350 кв. Существуют также спе­циальные рентгеновские аппараты с рабочим напряжением в 1000 и более киловольт.

В последнее время началось успешное применение особых аппа­ратов — бетатронов для получения мощного особо жёсткого рентге­новского излучения для целей просвечивания металлов. В бета­троне электроны ускоряются переменным магнитным полем. В сравнительно небольшом бетатроне, потребляющем из сети мощ­ность 26 кет, электроны получают энергию до 20 млн. вольт электро­нов и создают рентгеновское излучение, достаточное для просве­чивания стали толщиной до 500 мм при времени экспозиции сним­ка, измеряемом секундами.

Для защиты обслуживающего персонала от высокого напряже­ния и вредного воздействия рентгеновских лучей передвижные аппа­раты снабжены специальными приспособлениями, уменьшающими опасность и вредность работы на них. Рентгеновская трубка заключена в толстостенный свинцовый футляр-бленду, охлаж­даемую циркулирующим маслом. Для пропуска рентгеновских лу­чей бленда имеет боковое окошко, закрытое листовым алю­минием.

Наиболее употребительный на наших заводах рентгеновский аппарат типа РУП-1 (фиг. 204) может давать на трубку рабочее напряжение до 200 кв при максимальном токе 20 ма. Аппарат позволяет просвечивать сталь толщиной до 80 мм, алюминий до 300 мм. Вес аппарата 350 кг. Аппарат питается от нормальной си­ловой сети переменного тока напряжением 220 в. Это напряжение

повышается до нужной величины трансформаторами и конденсато­рами, встроенными в аппарат, выпрямляется кенотронами, и вы­прямленный ток по­даётся на рентгенов­скую трубку гибки­ми кабелями с особо прочной резиновой изоляцией, выдержи­вающей напряжение 200 кв.

При рентгенов­ском контроле воз­можно наблюдать дефекты визуально на флуоресцирую­щем экране или фо­тографировать их, получая фотоснимок, так называемую рентгенограмму. Ви­зуальный метод об­наружения дефекта на экране для свар­ных швов не применяется, дефекты в большинстве настолько мелки, что на экране не выявляются.

Для получения рентгенограммы пучок рентгеновских лучей на­правляется на испытываемый сварной шов (фиг. 205). С обратной

стороны закладывается спе­циальная рентгеновская фо­топлёнка с двусторонней чувствительной эмульсией. Плёнка закладывается в светонепроницаемую кассе­ту или пакет из плотной чёрной бумаги. Для сокра­щения экспозиции плёнка за­кладывается между флуорес­цирующими экранами и за­щищается снизу свинцовым экраном от вторичных излу­чений, снижающих чёткость снимка. Время экспозиции за­висит от толщины металла, сорта фотоплёнки и расстоя­ния трубки от металла, оно определяется по таблицам или, что удобнее, по специальным диа­граммам и колеблется обычно от нескольких минут до получаса. По окончании экспозиции фотоплёнка обрабатывается, проявляется и фиксируется обычными методами.

Рентгенограмма представляет собой негативное теневое изоб­ражение сварного шва, с прилегающим основным металлом. Вся­кого рода включения, менее поглощающие рентгеновские лучи, дают на рентгенограмме местные более интенсивные почернения по сравнению с окружающим сплошным металлом. Хороший рентге­новский снимок выявляет дефекты величиной от нескольких деся­тых долей миллиметра, причём для выявления дефекта имеет зна­чение главным образом размер его в направлении рентгеновского луча.

Непровары выявляются на снимке в виде довольно резкой пря­мой чёрной линии, трещина даёт обычно извилистую линию; вы­являются также поры и шлаковые включения. Рентгенограмма

/

сварного шва показана на фиг. 206. Рассматривать нужно всегда подлинную рентгенограмму или отпечаток с неё на фотоплёнке, так как отпечаток на бумаге не передаёт многих, тонких подробностей рентгенограммы и не может служить для надёжной оценки свар­ного шва. Полученную рентгенограмму сравнивают с типовыми рентгенограммами для данного изделия.

По характеру рентгенограмм сварные швы обычно разделяют на три группы: плохие (бракуются), удовлетворительные (могут быть приняты) и хорошие (подлежат безусловной приёмке). Со­вершенно не допускаются трещины, поэтому наличие трещин, хотя бы мелких, переводит шов в группу плохих.

В минимальных размерах, определяемых условиями приёмки, допускаются частичные непровары. Шлаковые включения и поры в ограниченных пределах, определяемых условиями приёмки, счи­таются допустимыми.

Рентгеновский контроль получил широкое применение на наших заводах и для ряда ответственных изделий, например подлежащих приёмке инспекцией Котлонадзора, является обязательным.

Рентгеновский контроль ввиду расхода фотоматериалов и до­вольно значительного времени экспозиции снимка обходится сравни­тельно дорого, поэтому обычно просвечиваются не все швы на всём протяжении, а лишь отдельные их участки. Выбор мест для съёмки рентгенограмм и общая протяжённость участков шва, подлежащих

рентгенографированию, определяется условиями приёмки. Обычно рентгенографируются 10—15% общей длины швов. Минимальная величина дефекта в направлении рентгеновского луча, выявляемого рентгенограммой, составляет около 2% толщины просвечиваемого материала.

Рентгеновский аппарат требует наличия переменного тока и, кроме того, довольно громоздок, поэтому в ряде случаев, например в полевых условиях, применение рентгеновского контроля затрудни­тельно. Поэтому представляет большой интерес контроль сварных швов гамма-лучами радиоактивных веществ.

Гамма-лучи, испускаемые некоторыми радиоактивными веще­ствами, являются электромагнитным излучением, по своей природе близким к рентгеновским лучам. Гамма-лучи имеют малую длину волны, обладают большой жёсткостью и при просвечивании меньше поглощаются металлом, чем рентгеновские лучи от обычных ап­паратов.

Средняя длина волны и жёсткость рентгеновских лучей зависят от напряжения, подаваемого на рентгеновскую трубку; с увеличе­нием напряжении длина волны уменьшается, а жёсткость возра­стает. При напряжении 150—200 кв средняя длина волны рентге­новских лучей равна 0,1 ангстрема, что достаточно для просвечи­вания стали толщиной до 50 мм. Средняя длина волны гамма - лучей равна 0,01 ангстрема, что достаточно для просвечивания стали толщиной до 300 мм и соответствует длине рентгеновских лу­чей при напряжении на трубке около 2000 кв. Принципиальная возможность применения гамма-лучей для просвечивания металлов с целью контроля качества и выявления всякого рода дефектов и включений известна давно. Но снимки, получаемые посредством гамма-лучей, так называемые радиограммы, получались столь низ­кого качества, что практически гамма-лучи были пригодны для вы­явления лишь очень крупных дефектов, например больших раковин, и непригодны для контроля сварных швов, дефекты которых отли­чаются малыми размерами.

За последние годы техника применения гамма-лучей для кон­троля сварных швов значительно усовершенствована, главным об­разом трудами С. Т. Назарова, и в настоящее время гамма-лучи представляют надёжное средство контроля сварки и широко приме­няются в нашей промышленности.

Источниками получения гамма-лучей могут служить препараты радия, газообразная эманация радия и различные радиоактивные вещества. Препараты радия слишком дороги и дефицитны для це­лей технического контроля. Эманация радия обладает слишком ма­лой продолжительностью жизни; период полураспада её — около трёх дней, что делает применение её неудобным.

Целесообразно применение радиоактивного препарата радия - мезотория, производимого нашей промышленностью в достаточном количестве и обладающего периодом полураспада около 25 лет. Для контроля сварных швов достаточно количество радия-мезото - рия, отвечающее эквиваленту радия 100—150 мг.

Радиоактивный препарат помещается в ампулу — запаянную стекляную трубочку диаметром около 3 мм. Препарат упаковы­вается в ампулу по возможности плотно, а для получения более чёткого фотоснимка источнику излучения придаётся точечный ха­рактер. Для защиты от повреждений стеклянная ампула поме­щается в латунную гильзу. При хранении латунная гильза нахо­дится в толстостенном свинцовом контейнере весом около 20 кг., заключённом в металлическом футляре с ручкой для переноски. При работе гильза с ампулой вынимается из контейнера щипцами длиной не менее 1,5 м. Однако и ампула радий-мезотория для про­свечивания металлов достаточно дорога.

Успехи физики последнего времени позволили дёшево и в зна­чительных количествах изготовлять искусственные радиоактивные препараты, пригодные для технических применений, в том числе для просвечивания металлов. Примером таких препаратов может служить радиоактивный изотоп кобальта СобО, имеющий атом­ный вес 60. Появление доступных дешёвых искусственных радиоак­тивных препаратов открывает широкие перспективы промышленного применения гамма-лучей для просвечивания металлов, в частности сварных соединений.

Следует помнить, что как рентгеновские, так, в особенности, гамма-лучи чрезвычайно опасны для человеческого организма, по­этому при работе с ними нужно строго соблюдать установленные правила безопасности.

Для снятия радиограммы ампула устанавливается на специаль­ную подставку, а с противоположной стороны изделия, так же, как и при рентгенографировании, закрепляется фотоплёнка с усиливаю­щими и фильтрующими экранами. Ввиду маломощности гамма - излучения от ампулы нормальных размеров, время экспозиции обычно довольно значительно и доходит до 2—3 час. Полученный снимок — радиограмма проявляется и фиксируется обычным по­рядком.

Современная техника радиографирования даёт возможность вы­являть примерно те же дефекты, которые выявляются рентгенов­ским исследованием, но полученная радиограмма отличается от хо­рошей рентгенограммы значительно меньшей чёткостью и контра­стностью, так что рассмотрение радиограмм и выявление дефектов на них требует некоторого навыка.