Лабораторна робота № 7 визначення режиму просвічування
Мета роботи: навчитись визначати режим просвічування будь-якого об’єкта контролю
Програма роботи
1. Визначити потрібний тип джерела проникаючого випромінювання.
2. Визначити тип детектора.
3. Вибрати схему просвічування та визначити її параметри.
4. Визначити час експозиції.
Теоретичні відомості
Для забезпечення високої достовірності радіографічного контролю потрібно забезпечити високу якість виконаного знімка, що визначається відносною чутливістю, яка практично визначається із зображення еталонів чутливості. Залежність відносної чутливості від основних параметрів просвічування описується рівнянням
(7.1)
де
– мінімальна різниця густин почорніння,
яка розрізняється оком чи приладом;
В – дозовий фактор нагромадження випромінювання;
– контрастність
радіографічної плівки;
– лінійний коефіцієнт послаблення випромінювання;
– товщина виробу;
– розмір
дефекта (або імітатора дефекту на еталоні
чутливості).
Наявність загальної нерізкості зображення приводить до погіршення чутливості, яка буде рівна:
для рівчакового еталону
(7.2)
для дротинкового еталону
(7.3)
де
— ширина найменшого імітатора дефекту
на еталоні (канавки), який ще видно на
знімку;
— діаметр найменшої дротини, видної на
знімку, мм.
Наведені співвідношення дозволяють з достатньою точністю визначити глибину мінімально виявлюваної канавки на еталоні, який імітує дефекти прямокутної форми типу непроварень, чи діаметр дротини еталона, який імітує дефекти овальної форми типу пор.
На рис. 7.1 наведено залежності відносної чутливості для просвічування з використанням різних джерел проникаючого випромінювання
Рисунок
7.1 — Залежність відносної чутливості
від товщини сталі
для гальмівного та
-випромінювань
Загальна нерізкість зображення визначається дією декількох видів нерізностей: геометричної, внутрішньої, нерізкості розсіювання та зміщення.
Внутрішня нерізкість детекторів в сукупності з підсилюючими екранами залежить від типу детектора та енергії ви
промінювання:
для гальмівного випромінювання та
свинцевих екранів внутрішня нерізкість
становить
0,1
мм, для
-випромінювання
і свинцевих екранів
мм. Зокрема для
мм, для
мм, для
мм.
Внутрішня нерізкість є малою для дрібнозернистих плівок при використанні низькоенергетичних джерел проникаючих випромінювань і збільшується при використанні грубозернистих плівок та при зростанні енергії випромінювання (табл. 7.1). Ці особливості слід обов’язково враховувати при виборі типу радіографічної плівки.
Таблиця
7.1 — Залежність нерізкості перетворення
(внутрішньої) від енергії перетворення
,
мм
Енергія джерела ІВ (кеВ) або тип джерела |
Дрібнозернисті плівки |
Грубозернисті плівки |
50 |
0,03 |
0,03 |
100 |
0,05 |
0,10 |
200 |
0,09 |
0,12 |
300 |
0,12 |
0,15 |
400 |
0,15 |
0,20 |
1000 |
0,24 |
0,30 |
2000 |
0,32 |
0,45 |
8000 |
0,6 |
0,70 |
31000 |
1,0 |
1,2 |
|
0,13 |
0,20 |
|
0,28 |
0,30 |
|
0,35 |
0,50 |
Для надійної реєстрації дрібних дефектів потрібно використовувати плівки з високою роздільною здатністю і великою контрастністю. Орієнтовний вибір радіографічної плівки можна робити використовуючи діаграму наведену на рис. 7.2. Для технічного підбору плівок слід користуватися довідниковими даними про характеристики радіографічних плівок та експериментальними просвічуваннями.
Нерізкість розсіювання визначається з формули
де – товщина просвічування об’єкта, см;
– коефіцієнт
пропорційності, який для гальмівного
випромінювання рівний
,
для
,
для
,
для
.
Рисунок 7.2 — Області застосування радіографічних плівок при просвічуванні сталі
Нерізкість розсіювання враховується тільки для відносно товстих об’єктів. Співвідношення між товстими та тонкими об’єктами слід встановлювати для кожного джерела проникаючого випромінювання на стадії вибору джерела, виходячи із табл. 7.2, 7.3, 7.4 рекомендованих джерел.
Нерізкість зміщення, яка може виникати із-за взаємного зміщення складових елементів схеми контролю в процесі просвічування, повинна бути усунена і не враховуватись в розрахунках.
Геометричну нерізкість слід вибирати виходячи з умов:
для
тонких об’єктів;
для
товстих об’єктів.
Таблиця 7.2 — Область використання радіографічного методу при застосуванні рентгенівського апарата
Товщина просвічуваного металу, мм |
Напруга на рентген. трубці, кВ, не більше |
|||
Залізо |
Титан |
Алюміній |
Магній |
|
0,04 |
0,1 |
0,5 |
1,5 |
20 |
0,4 |
1 |
5 |
14 |
40 |
0,7 |
2 |
12 |
22 |
50 |
1 |
3 |
20 |
35 |
60 |
2 |
6 |
38 |
57 |
80 |
5 |
10 |
54 |
80 |
100 |
7 |
18 |
59 |
105 |
120 |
10 |
24 |
67 |
120 |
150 |
21 |
47 |
100 |
160 |
200 |
27 |
57 |
112 |
200 |
250 |
33 |
72 |
132 |
240 |
300 |
Таблиця 7.3 – Область використання радіографічного методу при застосуванні гама-дефектоскопа
Товщина просвічуваного матеріалу, мм |
Закриті радіоактивні джерела |
|||
Залізо |
Титан |
Алюміній |
Свинець |
|
1-20 |
2-40 |
3-70 |
10-200 |
|
5-80 |
10-120 |
40-350 |
70-450 |
|
10-120 |
20-150 |
50-350 |
100-500 |
|
30-200 |
60-300 |
200-500 |
300-700 |
|
Таблиця 7.4 – Область використання радіографічного методу при застосуванні бетатрону
Товщина просвічуваного матеріалу, мм |
Енергія прискорення електронів, МеВ |
|||
Залізо |
Титан |
Алюміній |
Свинець |
|
50-100 |
90-190 |
150-310 |
30-60 |
6 |
70-180 |
130-350 |
220-570 |
40-110 |
9 |
100-220 |
190-430 |
330-740 |
40-110 |
18 |
130-250 |
250-490 |
480-920 |
60-120 |
25 |
150-350 |
290-680 |
570-1300 |
60-150 |
30 |
150-450 |
290-880 |
610-1800 |
60-180 |
35 |
Загальна нерізкість залежить також від характеру форми
дефекта, зокрема для дефектів прямокутної форми
для дефектів овальної форми
При
просвічуванні товстостінних об’єктів
в ці рівняння замість
підставляється
.
Вибір
фокусної віддалі
в промисловій радіографії проводиться
для заданої товщини
об’єкта з врахуванням розмірів фокусної
плями (активної частини)
Через різноманітність типів зварених з’єднань і складність конфігурації багатьох виробів в практиці радіографічного контролю використовують велику кількість схем просвічування. Стикові з’єднання просвічують, як правило, по нормалі. Порожнисті об’єкти круглої форми просвічуються за схемами із взаємним розміщенням джерела ІВ та детектора залежно від розмірів ОК:
а) джерело розміщене в центрі ОК, а детектор — назовні (така схема просвічування є найкращою);
б) джерело всередині ОК біля стінки, а детектор назовні біля протилежної стінки;
в) просвічування через дві стінки (у випадку малого діаметра ОК).
Для ОК складнішої конфігурації схему просвічування встановлюють виходячи з можливості розташування джерела ІВ, детектора і аналізу розташування та орієнтації ймовірних дефектів.
Аналіз можливих схем просвічування показує, що тільки при кільцевому просвічуванні фокусна віддаль і товщина стінки ОК (наприклад, труби) є постійними, при всіх інших схемах контролю їх значення змінюються від центра до краю контрольованої ділянки. Внаслідок цього радіографічний знімок
має різні густину почорніння, контрастність, загальну нерізкість зображення на різній віддалі від осі просвічування. Тому і відносна чутливість контролю погіршується із віддаленням від центру до краю знімка, тобто із розширенням кута колімації , на який відхиляється промінь ІВ від осі просвічування. Встановлено, що допустимою величиною кута є значення порядку 15, при якому відносна чутливість істотно не погіршується.
Тому в практиці радіографічного контролю слід вибирати такі схеми просвічування і такі розміри ділянок просвічування при яких відносна чутливість в центрі і на краю знімка є в межах, регламентованих правилами контролю. Оптимальний розмір ділянки просвічування, який враховує і допустиму зміну густини почорніння знімка, і допустиму нерізкість зображення і економічно оправдану продуктивність контролю, визначається співвідношенням
(7.4)
Час просвічування в промисловій радіографії визначають за допомогою автоматичних експонометрів, які визначають необхідну експозиційну дозу для вибраного детектора (типу плівки), або за допомогою номограм експозиційних доз чи часу експозиції. Номограми складаються із врахуванням товщини і густини матеріалу ОК, потужності експозиційної дози та енергії джерела ІВ, фокусної віддалі та вибраного типу плівки і екрану. Приклади номограми для визначення експозиції наведено на рис. 7.3 та 7.4.
По вертикалі відкладено величину експозиційної дози, горизонталь відповідає товщині матеріалу в мм.
При
використанні інших типів плівок, ніж
та що вказана на номограмі, слід зробити
перерахунок експозиційної дози з
врахуванням перехідного коефіцієнта
,
який визначає співвідношення чутливості
різних плівок і приводиться в таблицях
з характеристиками плівок:
(7.5)
де
– експозиційна доза, визначена з
номограми;
– експозиційна
доза для вибраного типу плівки.
Dе, р
δ,мм
Рисунок 7.3 — Номограма для визначення експозиційних доз при просвічуванні виробів із сталі γ-випромінюванням на плівку РТ-1 на фокусній віддалі 50 см
Напруга на рентгенівській трубці, кВ |
|
Експозиція, Махв. |
|
