СВАРКА, РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Радиационная дефектоскопия

Природа рентгеновского и гамма-излучения. Как и видимый свет, рентгеновское и гамма-излучения представляют собой элект­ромагнитные излучения. Они отличаются длиной волны: длина волны видимого света (4—7)в10‘7м, рентгеновского излучения 6 •Ю13— 10*9 м, гамма-излучения 1013—4 МО’12 м.

Рентгеновское и гамма-излучения обладают гораздо большей энергией, чем видимый свет, по-разному поглощаются различны­ми материалами. Кроме того, они действуют на фотопленку и фо­тобумагу, вызывают люминесценцию некоторых химических со­единений, ионизируют газы, не подвергаются воздействию электри­ческих и магнитных полей, нагревают облучаемое вещество, а также воздействуют на живые организмы. Эти свойства рентгеновского и гамма-излучений используются для дефектоскопии сварных со­единений.

Рентгеновское излучение получают в результате торможения на аноде рентгеновской трубки свободных электронов, обладаю­щих большой скоростью.

Электроны, летящие с большой скоростью и попадающие на анод, тормозятся в нем, теряют свою кинетическую энергию, часть которой превращается в лучистую энергию и выделяется в виде фотонов тормозного излучения. Это излучение используется при дефектоскопии. сварных швов.

Гамма-излучение образуется в результате распада ядер радио-

активных элементов (изотопов). Процесс распада объясняется сле­дующим образом. Внутриядерные силы притяжения между про­тонами и нейтронами, входящи

ми в состав ядра радиоактивных элементов, не обеспечивают достаточной устойчивости ядра. В результате наблюдается само­произвольная перестройка менее устойчивых ядер в более устой­чивые. Этот процесс, называемый естественным радиоактивным распадом, сопровождается излучением положительно заряженных альфа-частиц, отрицательно заряженных бета-частиц и электромаг­нитного гамма-излучения. При этом образуется новое ядро, кото­рое может оказаться в возбужденном состоянии. Ядро, переходя в нормальное состояние, излучает избыток энергии в виде гамма - излучения. Такое излучение используют при дефектоскопии мате­риалов.

Детекторы для радиографического контроля. К ним отно­сятся рентгеновская пленка и фотографическая бумага.

Рентгеновская утенка состоит из нескольких слоев: подлож­ки, светочувствительного и защитного слоев. Подложка представ­ляет собой тонкую пленку прозрачной и гибкой пластмассы — аце - татцеллюлозы. На подложку с обеих сторон наносят тонкие слои специального клея, называемого подслоем. После высыхания под­слоя наносят светочувствительные эмульсионные слои. Подслой улучшает сцепление эмульсионных слоев с гладкой подложкой; толщина эмульсионных слоев колеблется у различных сортов плен­ки от 0,01 до 0,03 мм. Светочувствительный эмульсионный слой состоит из бромистого и йодистого серебра, равномерно распреде­ленного в желатине. Слой желатина толщиной до 0,001 мм служит для предохранения от механических повреждений.

Фотохимическая реакция, в результате которой возникает изоб­ражение, происходит следующим путем. При просвечивании фо­тоны ионизирующего излучения, проходя сквозь эмульсию, час­тично поглощаются, ионизируя зерна бромистого серебра и вызы­вая появление так называемого скрытого изображения. Молекула бромистого серебра состоит из положительно заряженного иона серебра и отрицательно заряженного иона брома. Под действием фотона отрицательный ион бромистого серебра теряет свой элект­рон и становится нейтральным атомом брома. Электрон, взаимо­действуя с положительным ионом серебра, нейтрализует его за­ряд, превращая его в нейтральный атом серебра.

Восстановление серебра при проявлении происходит гораздо интенсивнее, чем при возникновении скрытого изображения. Про­явление представляет собой усиление скрытого радиационного изображения.

Для защиты пленки от рассеянного излучения и сокращения экспозиции (в 2—3 раза) при просвечивании применяют металли­ческие усиливаюгцие экраны, поглощающие вторичное длинновол­новое излучение сильнее, чем первичное.

Усиливающее действие экрана обусловлено фотоэлектронами и электронами отдачи, возникающими под действием ионизирую­щего излучения.

Металлические усиливающие экраны изготовляют, например, из листовой свинцовой фольги с наклеенной на нее синтетической пленкой, которая предохраняет фольгу от механических повреж­дений и позволяет многократно ее использовать.

Источники ионизирующего излучения. К ним относятся рентгеновские аппараты, гамма-дефектоскопы и ускорители элек­тронов. Рентгеновские аппараты применяют в цеховых и реже в полевых условиях, а также в случаях, когда к качеству сварных соединений предъявляются высокие требования. Гамма-дефектос - копы используют при контроле сварных соединений больших тол­щин, а также стыков, расположенных в труднодоступных местах, в полевых условиях. Ускорители электронов эффективны при де­фектоскопии соединений большой толщины, в основном в цехо­вых условиях.

Рентгеновский аппарат служит для получения рентгеновского излучения с заданными параметрами. Он состоит из рентгеновской трубки, генератора высокого напряжения и аппаратуры управле­ния.

В зависимости от анодного напряжения рентгеновские аппа­раты разделяются на два вида: непрерывного действия и импульс­ные. В импульсных аппаратах под воздействием импульса высоко­го напряжения образуется мощный импульс излучения. Эти аппа­раты благодаря малым размерам обладают повышенной технологи­ческой маневренностью, что позволяет использовать их в услови­ях монтажа.

По конструктивному исполнению рентгеновские аппарагы делят на моноблочные и кабельные. В моноблочных аппаратах рентгеновская трубка и высоковольтный трансформатор помеще­ны в одном блоке.

Аппараты такого типа предназначены преимущественно для работы в полевых условиях. Существуют также стационарные мо­ноблочные аппараты.

В аппаратах кабельного типа рентгеновская трубка размещена в защитном кожухе, а высоковольтный трансформатор — в отдель­ном блоке, от которого высокое напряжение передается к рентге­новской трубке.

Аппараты кабельного типа предназначены для работы в цехо­вых и лабораторных условиях (например, РУП-150/300-10). По анодному напряжению рентгеновские аппараты условно делят на следующие группы: до 160 кВ (РУП-60-20-1, РУП-120-5-1, РУП - 100-10, РУП-160-6П), 160-400 кВ (РУП-200-10-2,РАП 150/300-10, РАП-220-5-1Н, РАП-220-5-1П, РУП-400-5-1). Трубки моноблочных и кабельных аппаратов обозначаются следующим образом: первое число показывает максимальное напряжение в киловольтах, вто­рое — ток в миллиамперах, третье — номер модели (буква Н в конце означает нормальное излучение, буква П — панорамное из­лучение).

В последнее время разработаны малогабаритные и импульсные рентгеновские аппараты типа МИРА, НОРА и др. Для радиографи­ческого контроля в труднодоступных местах применяется новый передвижной рентгеновский аппарат РАПС-1, который снабжен выносным портативным излучателем.

Гамма-дефектоскопы служат для получения гамма-излучения. Основными характеристиками источника гамма-излучения явля­ются энергия излучения, период полураспада и начальная актив­ность. Две первые величины являются физическими характерис­тиками изотопа, в то время как последняя зависит от массы источ­ника.

Гамма-дефектоскоп представляет собой устройство, снабжен­ное приводом для управления перемещением гамма-источника и перекрытием пучка ионизирующего излучения.

Гамма-дефектоскопы классифицируют по след ющнм призна­кам: по типу используемых источников излучения и условиям экс­плуатации — на лабораторные, цеховые, полевые, специальные: по мобильности — на переносные, передвижные, стационарные; по степени коллимации пучка излучения —для фронтального или панорамного просвечивания, универсальные (для фронтального и панорамного просвечивания). Пучки ионизирующего излучения в дефектоскопах формируются с помощью сменных коллимирую­щих головок.

Промышленностью выпускается ряд специализированных и универсальных гамма-аппаратов, позволяющих контролировать разнообразные изделия в цеховых или полевых условиях.

Источниками гамма-излучения служат радиоактивные изото­пы: кобальт-60, тулий-170, иридий-192 и др. Ампулу с радиоактив­ным изотопом помещают в свинцовый контейнер. Техника про­свечивания сварных соединений гамма-излучением подобна тех­нике рентгеновского просвечивания. Этим способом выявляют ана­логичные внутренние дефекты по потемнению участков пленки, помещенной в кассету. Гамма-излучение отличается от рентгено­вского большей жесткостью и меньшей длиной волны, поэтому оно может проникать в металл глубже, чем рентгеновское излуче­ние, и позволяет просвечивать металл толщиной до 300 мм. Кроме того, просвечивание гамма-излучением — менее дорогостоящий способ.

Недостатками просвечивания гамма-излучением по сравнению с рентгеновским являются меньшая чувствительность (при про­свечивании толщин до 50 мм обнаруживаются относительно круп­ные дефекты с размерами болев 2—4% толщины металла), невоз­можность регулирования интенсивности излучения, которая в рентгеновских аппаратах регулируется подводимым напряжением, большая опасность гамма-излучения при неосторожном обраще­нии с гамма-аппаратами.