книги из ГПНТБ / Румянцев, С. В. Радиационная дефектоскопия

кусного расстояния, расстояния от экрана до детали, напряже­ ния и толщины просвечиваемого материала.

Уменьшение фокусного расстояния при радиационной интро­ скопии повышает яркость изображения, что улучшает зритель­ ное восприятие глазом деталей изображения и, следовательно, улучшает выявляемость дефектов. Однако при этом увеличи-

Мапряжение1кв

чувствительность метода. Из рис. 9.20 следует, что при контроле алюминиевых сплавов толщиной до 5 мм используемые рент­

например 20 мм, и фокусном расстоянии 60 см обе рентгенов­ ские трубки дают одинаковую чувствительность (■— 1,7 мм). При меньших фокусных расстояниях трубка 0,3 БПВ6-150 обес­ печивает более высокую чувствительность по сравнению с труб­ кой 2,5 БПМ4-250, и наоборот, при фокусных расстояниях бо­ лее 60 см лучшая чувствительность соответствует трубке

378

2,5 БПМ4-250, что обусловлено большей интенсивностью ее излучения по -сравнению с трубкой 0,3 БПВ6-150. По мере увели­ чения толщины материала трубка 2,5 БПВ4-250 оказывается бо­ лее эффективной для все меньших фокусных расстояний. При использовании этой трубки для контроля алюминия толщиной более 40 мм достигается более высокая чувствительность при всех исследованных фокусных расстояниях (10-М00 см).

С увеличением плотности контролируемого материала наблю­ дается аналогичная картина. При указанных условиях контроля стали толщиной 3— 15 мм трубка 2,5 БПМ4-250 при фокусных расстояниях 10— 100 см обеспечивает лучшую чувствительность метода по сравнению с трубкой 0,3 БПВ6-150.

Анализ хода экспериментальных кривых (см. рис. 9.20) и теоретических данных по чувствительности метода показывает, что при уменьшении фокусного расстояния (до величин менее 100 мм) возможно ухудшение чувствительности метода вслед­ ствие увеличения геометрической нерезкости, причем тем в большей степени, чем больше размеры оптического фокуса ис­ точника излучения. Иными словами, в отличие от радиографи­ ческого метода контроля в радиационной интроскопии чувстви­ тельность метода может достигать -наибольшего значения (выяв­ ляются наименьшие по размеру дефекты) в диапазоне фокусных расстояний 10-4-100 мм в зависимости от размеров источника излучения, толщины и плотности контролируемого материала, вида применяемого преобразователя излучения. Очень малые фокусные расстояния затрудняют манипулирование контроли­

пии более приемлемыми являются фокусные расстояния в диа­ пазоне 250—500 мм, в зависимости от условий контроля и га­ баритов изделий.

В условиях производства не всегда представляется возмож­ ным расположить контролируемый объект в непосредственной близости от экрана преобразователя, поэтому при работе необ­ ходимо учитывать зависимость чувствительности метода от рас­ стояния дефект — преобразователь излучения. Увеличение этого расстояния, с одной стороны, способствует возрастанию геомет­ рической нерезкости изображения, а с другой — увеличению размеров изображения дефекта, что облегчает обнаружение де­ фекта при той же контрастности изображения. Увеличение раз­ меров изображения дефекта, помимо всего прочего, ведет к сни­ жению влияния на чувствительность метода внутренней нерез­ кости преобразователя и конечной разрешающей способности интроскопа, в том числе и с использованием телевизионной си­ стемы.

Размеры фокуса источника излучения являются решающим фактором в изменении чувствительности метода при увеличении расстояния от преобразователя до детали.

379

При использовании острофокусной рентгеновской трубки типа 0,3 БПВ6-150 и фокусного расстояния 50 см увеличение

приводит к размытию изображения и снижению его контраста, причем тем в большей степени, чем меньше плотность просве­

боте с острофокуспыми трубками 0,3 БПВ6-150 допускается уве­ личение расстояния от детали до экрана преобразователя не бо­ лее половины применяемого фокусного расстояния.

Скорость перемещения контролируемого объекта перед экраном преобразователя излучения устанавливается в соответ­ ствии с требуемой чувствительностью метода к дефектам и про­ изводительностью контроля (см. § 5 наст. гл.).

Напряжение и ток рентгеновской трубки выбираются в за­ висимости от толщины и плотности материала контролируемого изделия. С увеличением толщины и плотности материала увели­ чивается поглощение в нем рентгеновского излучения, в резуль­ тате чего яркость изображения уменьшается и, следовательно, ухудшается выявляемое™ дефектов. Для сохранения яркости изображения, при которой обеспечивается наилучшая выявляе­ мое™ дефектов, необходимо повысить мощность дозы излучения за просвечиваемым материалом.

При выбранном фокусном расстоянии повышение мощности дозы излучения осуществляется, в первую очередь, путем увели­ чения анодного тока трубки, а при использовании максималь­ ного допустимого тока для применяемой рентгеновской трубки — повышением анодного напряжения (см. рис. 9.22). При неболь­ ших напряжениях на трубке с ростом напряжения чувствитель­ ность метода заметно улучшается благодаря повышению яр­ кости изображения. Дальнейшее увеличение напряжения приво­ дит к ухудшению чувствительности из-за снижения контраста изображения дефектов. Напряжение на трубке, при котором до­ стигается наиболее высокая чувствительность метода, и яв­ ляется оптимальным для данной аппаратуры и прочих режимов контроля. С ростом толщины просвечиваемого материала это напряжение повышается, а абсолютная чувствительность метода ухудшается.

380

Оптимальные режимы контроля изделий с использованием: средств радиационной интроскопии (см. табл. 9.7, 9.8) даны в табл. 9.11 и 9.12. Приведенные в этих таблицах значения на­ пряжения на рентгеновской трубке и чувствительности метода следует рассматривать как ориентировочные, подлежащие уточнению. Эти значения могут изменяться в зависимости от характеристики применяемых источников и преобразователей из­ лучения, оптики и телевизионной техники.

* А н о д н ы й т о к 10 м а ( у т р у б к и 0 , 3 Б П В 6 - 1 5 0 — 2 м а ) , ф о к у с н о е р а с с т о я н и е 3 0 0 — 5 0 0 л / т . . * * Ч у в с т в и т е л ь н о с т ь о п р е д е л е н а п о э т а л о н а м с ц и л и н д р и ч е с к и м и о т в е р с т и я м и , д и а м е т р

к о т о р ы х р а в е н и х в ы с о т е .

* 1 Р е ж и м ы к о н т р о л я с п л а в о в н а о с н о в е а л ю м и н и я о п р е д с п н г ь п э д а н н ы м т а б л . 9 . 1 1 . А н о д н ы й т о к 4 . н а , ф о к у с н о е р а с с т о я н и е N 0 — 1 6 0 .ii.i i .

* з Ч у в с т в и т е л ь н о с т ь о п р е д е л е н а п о э т а л о н а м с б о р о з д к а м и .

* * Р е ж и м ы к о н т р о л я с п л а в о в п а о с н о в е ж е л е з а т о л щ и н о й с в ы ш е 6 м м о п р е д е л я т ь п о д а н н ы м т а б л . 9 . 1 1 .

* ‘ Р е ж и м ы к о н т р о л я с п л а в о в н а о с н о в е т и т а н а т о л щ и н о й с в ы ш е 8 .и.н о п р е д е л и т ь э к с п е ­

ный коэффициент ослабления излучения контролируемым ма­

мается равной приблизительно 1/2 максимальной энергии в диа­ пазоне до 10— 15 Мэе и 1/3 в диапазоне 15—30 Мэе [90]. Мак­ симальная энергия тормозного излучения, равная энергии уско­ ренных электронов, устанавливается на пульте управления бе­ татрона, линейного ускорителя и т. д.

9. Стереоскопическое видение дефектов в материалах

Существенным преимуществом методов радиационной ин­ троскопии по сравнению с радиографическим методом является возможность применять принципы стереоскопии для получения

382

объемных изображений, содержащих максимальную информа­ цию о техническом состоянии контролируемых объектов.

Стереоскопия не получила широкого распространения в ра­ диографии, поскольку требует двух (левого и правого) рент­ геновских или гамма-снимков контролируемого изделия, что примерно вдвое снижает производительность радиографиче­ ского метода контроля. Методами радиационной интроскопии, используя два источника излучения, расположенные на опреде­ ленном базисном расстоянии, можно получить стереоскопиче­ ское изображение контролируемого изделия с помощью любого из описанных выше преобразователей излучения непосредст­ венно во время просвечивания изделия без снижения скорости контроля.

Основными способами получения стереоскопических изобра­ жении являются параллельный способ, при котором левое и пра­ вое изображения контролируемого изделия получают на экране преобразователя одновременно, а резделение стереопары произ­ водят с помощью стереоскопа, и последовательный способ с ис­ пользованием обтюрационной системы (дисков с прорезями) для разделения стереопары.

В устройстве, использующем параллельный способ получе­ ния и передачи на безопасное расстояние стереоскопических изображений контролируемых изделий, применяются два источ­ ника излучения, два телевизионных канала для получения и передачи соответственно левого и правого изображений и стерео­

левого и правого изображений одновременно обеспечивают их проекционное увеличение.

По способу последовательного получения стереоскопических изображений работает устройство для стереоскопического про­ свечивания непрозрачных объектов [91]. В этом устройстве контролируемое изделие размещается вплотную к входному экрану преобразователя излучения, что обеспечивает малую величину геометрической нерезкостп даже в случае 'использова­ ния источников излучения со значительными размерами фо­

ра) — настраивается таким образом, чтобы каждый глаз конт­ ролера видел только одно изображение, создаваемое соответ­ ствующим источником излучения.

При синхронном и синфазном вращении обтюраторов, осу­ ществляемом с помощью электродвигателя и системы сельси­ нов, перед глазами контролера возникает стереоскопическое

383

изображение контролируемого изделия. Частота вращения обтюраторов выбирается такой, чтобы отсутствовали мелькания изображений.

В практике большое значение имеет трехмерное измерение расположения и размеров выявляемых дефектов в контролируе­ мых изделиях. Такое измерение возможно способом, сущность

7

-384

щается масштабная линейка 11. По ней перемещается верти­ кально расположенный прозрачный экран 10 с сеткой делений. Система обтюраторов 3, 12 и свинцовые тубусы 2 настраиваются таким образом, чтобы левый глаз 14 оператора через отвер­ стие в непрозрачном экране 13 видел на выходном экране 7 изо­ бражение объекта, получающееся при работе источника излуче­ ния V, а правый глаз 14 — изображение, получающееся при работе источника излучения 1". В этом случае стереоскопическое изображение 8 объекта возникает между выходным экраном 7 и глазами оператора. Экран 10 перемещают по линейке 11 до совпадения его по глубине с изображением 9 дефекта (неодно­ родности) и производят отсчет положения экрана 10, т. е. на­ ходят величину Zj, равную (с учетом аппаратурного фактора) глубине залегания дефекта. Протяженность дефекта (неоднород­ ности) в направлении просвечивания определяется как разность отсчетов по линейке 11. Остальные измерения производятся по сетке экрана 10.

Если вместо экрана 10 используются непрозрачная марка и система шкал для измерения ее пространственного положения, то, совмещая марку с изображением 9 дефекта (неоднородно­ сти), по трехмерному измерению относительно центра выход­ ного экрана 7 положения марки определяют координаты дефек­ та (неоднородности), как описано выше.

Для дистанционного измерения толщины контролируемого объекта 4 на поверхности объекта устанавливают прижимной шарик 16 из плотного материала. Производя отсчет положе­ ния непрозрачной марки (или экрана 10), совмещаемой с изо­ бражением 15 шарика, находят величину Z%, равную (с учетом аппаратурного фактора) толщине объекта в месте расположе­ ния шарика 16.

Таким образом, применение двух источников излучения в устройствах для стереоскопического просвечивания не сильно удорожает эти устройства, но является целесообразным, по­ скольку позволяет решить ряд новых задач дефектоскопического контроля. Следует заметить, что стереоскопическое просвечива­ ние не исключает и плоскостного просвечивания изделия, так как переналадка любого стереоскопического устройства для этой цели несложна.

Создание радиоскопических установок, позволяющих произ­ водить их переналадку для стереоскопического и плоскостного просвечивания, расширяет область применения метода видения дефектов в материалах.

10. Промышленное применение радиационной интроскопии

Средства интроскопии находят все большее применение для контроля качества слитков, литья, сварки и пайки, твердого топлива, радиодеталей, узлов и механизмов в процессе эксплуа­

тации. Ниже рассматриваются примеры применения средств радиационной интроскопии для контроля материалов и из­ делий.

а. Контроль слитков

200x200 мм применяют флуороскопическую установку с ЭОП диаметром около 230 мм [93]. В качестве источника излучения используют бетатрон на 31 Мэе фирмы Philips. Изображение на

1 — и с т о ч н и к т о р м о з н о г о и з л у ч е н и я ( . п ш е н н ы й у с к о р и т е л ь ) : 2 — к о н т р о л и ­ р у е м а я з а г о т о в к а : 3 — ф л у о р о с к о п и ч е с к и й э к р а н : */ — з е р к а л о ; 5, 1 2 — о п т и ­ ч е с к а я с и с т е м а : 6' — п е р е д а ю щ а я ч а с т ь у с т а н о в к и : 7, 8 и 9 — с о о т в е т с т в е н ­ н о ф о к у с и р у ю щ а я , о т к л о н я ю щ а я и в ы р а в н и в а ю щ а я к а т у ш к и : 10 — у с и л и ­ т е л ь с н и з к и м у р о в н е м ш у м о в ; 1 1 — с у п е р о р т и к о н : 13 — д и с т а н ц и о н н ы м п у л ь т у п р а в л е н и я ; /4 — э л е к т р о н н а я с т о и к а ; 15 — д и с т а н ц и о н н а я с и с т е м а

р е г и с т р а ц и и ; 16 — т е л е в и з о р ; 17 — р а с т р ; 18 — и з о б р а ж е н и е .

выходном экране ЭОП рассматривают с помощью замкнутой телевизионной установки с передающей трубкой типа суперор­ тикон. В исследуемых слитках выявляются раковины и шлако­

экране диаметром около 300 мм, с помощью зеркально-линзовой оптической системы с относительным отверстием 1 : 0,7 пере­

386