ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 (имеются неточности)
Гамма-контроль сварных швов
3.1. Цель работы
-
Ознакомиться с методами рентгено- и гаммаграфического дефектоскопирования судовых корпусных конструкций,отливок и поковок,деталей судовых систем и устройств.
-
Ознакомиться с системой оценки качества сварных швов , а также с устройством гамма-аппарата ГУП ТУЛИЙ 0,5-3.
3.2. Общие сведения
Рентгено - гаммаграфические методы обнаружения дефектов в судовых конструкциях , деталях судовых устройств и систем, выполненных из различных материалов, широко используются в настоящее время в судостроении и считаются одними из самых надежных. Как правило, их применяют для качественного анализа наиболее ответственных сварных соединений на корпусе, отливок (штевни,кронштейны гребных валов и тд.) ответственных деталей устройств, систем и др. Основа рентгено- и гаммаграфических методов лежит в использовании способности, присущей электромагнитным волнам с малой длиной, проходить через твердые тела. Происходящая при этом некоторая потеря энергии (интенсивности излучения) зависит от химического состава материала конструкции, его толщины, наличия дефекта и может быть зафиксирована на рентгеновской пленке, гле при облучении происходит фотохимическая реакция. Другим способом фиксации потока электромагнитных волн, прошедших через деталь, является использование флюоресцирующего экрана со слоем люминофора, где энергия потока электромагнитных волн трансформируется в лучистую, или применение ионизированной камеры, где энергия волн переходит в энергию ионизированных газов и воздуха.
Источником потока электромагнитных волн в рентгено-дефектоскопии является рентгеновская трубка, представляющая собой стеклянный балон с высоким вакуумом, в который впаяны электроды: анод и катод.Катод служит источником электронов, анодмишенью, где происходит торможение пучка катодных лучей и возникновение рентгеновского излучения.
Спираль катода при работе разогревается до 2500-3000 гр.Цельсия.Для придания потоку электронов необходимого направления и скорости движения на электродах cоздают высокое напряжение в десятки или сотни тысяч вольт посредством специального высоковольтного генератора.Чем выше напряжение на электродах, тем болеее жестким получается излучение, тем короче генерируемая волна.
Установки с напряжением до 70 кВ предназначены для просвечивания цветных сплавов, до 200 кВ - для деталей, конструкций из черных металлов.Для нужд судостроительного производства отечественной промышленностью выпускаются установк серии РУП (РУП-120-5-1; РУП-150-10; РУП-200-5-1; РУП-200-5-2; РУП-400-5-1 и др.). Они отличаются друг от друга мощьностью излучения, размерами, массой и др. и позволяют производить дефектоскопию металлоконструкций при толщинах от 100 мм (сталь)- до 300 мм (легкие сплавы).
В практике судостроения рентгенографирование применяется на металлах сравнительно малых толщин (до 30 мм).Обычно для просвечивания изделий больших габаритов применяют передвижные аппараты, при массовом производстве мелких деталей - стационарные установки.
В гамма-дефектоскопах источником служит радиоактивный элемент, размещенный в специальной малогабаритной головке с защитой.Большим преимуществом таких установок является возможность осуществления контроля непосредственно на объекте - корпусе судна, в связи с полной автономностью установки, отсутствию источника тока высокого напряжения, системы охлаждения, малыми габаритами.
Гаммаграфирование целесообразно применять для контроля металлов толщиной более 20 мм, так как на малых толщинах чувствительность его значительно ниже рентгенографирования.
Недостатком является менее четкое изображение дефекта на снимке, большая продолжительность экспозиции.Энергия излучения, и в конечном итоге эффективность метода, связаны с видом источника излучения- искусственных радиоактивных элементов. Характер излучения в зависимости от частоты гамма-лучей может быть жестким- с высокой проникающей способностью, средним и мягким- с меньшей проникающей способностью.
Выбор источника для просвечивания производится в зависимости от толщины и плотности просвечиваемого материала. Например, для просвечивания стали и тяжелых металлов толщиной 20-200 мм применяется: кобальт 60, 10-100 мм - цезий 137, 10-60 - европий 154, 5-60 мм - иридий 192, до 10 мм - тулий 170; для просвечивания алюминия и легких сплавов толщиной 15-650 мм - цезий137, 15-100 мм - европий 154 и иридий 192, до 50 мм - тулий 170.
Радиографический контроль применяется для выявления в сварном шве и околошовной зоне сварного соединения следующих внутренних дефектов: непроваров, трещин, газовых пор, инородных включений (шлаковых, вольфрамовых и др.) и для выявления внешних дефектов, таких как прожоги, утяжки, проплавления и др.
При радиографировании корпусных конструкций и деталей судового машиностроения, независимо от технологии изготовления и требований, предъявляемых к контролю, необходимо соблюдать последовательность следующих основных операций:
-
выбор источника излучения и фотоматериалов;
-
подготовка контролируемого объекта к просвечиванию;
-
установление режима просвечивания;
-
просвечивание объекта;
-
фотообработка снимков;
-
расшифровка снимков с оформлением заключения о качестве просвечиваемого объекта;
-
ведение учета работ и архива по радиографии.
3.3. Подготовка контролируемого объекта к просвечиванию.
Радиографический контроль швов сварных соединений производится после зачистки сварного шва и околошовной зоны, подлежащих контролю, от шлака, брызг, окалины и др. загрязнений и устронения обнаруженных при внешнем осмотре наружныхдефектов.Контроль производится по заявке отдела технического контроля после подготовки и разметки шва на участки и проверки отделом технического контроля подготовки качества шва, а также соответствия разметки шва на участки и нумерация участков схеме разметки, которая должна прикладываться к заявке на проведения контроля.Разметка и нумерация участков должны сохраняться в течение всего процесса контроля до окончательной приемки сварного шва отделом технического контроля.
3.4. Выбор источника излучения и фотоматериалов.
В качестве источников излучения при радиографическом контроле сварных соединений в зависимости от материала и назначения изделия, а также просвечиваемой толщины применяют рентгеновские аппараты, радиоактивные изотопы и источники жесткого тормозного излучения- бетатроны,микротроны и линейные ускорители с энергией излучения, не превышающей 25 Мэв.
Выбор источников излучения производится по таблице. Обычно для просвечивания изделий больших габаритов применяют передвижные аппараты, для мелких деталей-стационарные установки. Радиографический метод гамма-дефектоскопии рекомендуется для контроля:
-
металлических изделий большой толщины, недоступных для просвечивания помощью рентгеновских аппаратов;
-
сложных агрегатов, сварных и литых узлов, конструкция которых исключает возможность рентгеновского просвечивания;
-
кольцевых сварных швов крупногабаритных цилиндрических и сферическихсварных изделий, контроль которых рентгеновским излучением, включая использование рентгеновских трубок с вынесенным анодом, менее эффективна;
-
сварных соединений и литья непосредственно на судне, спущенном на воду при достройке или находящемся на текущем, капитальном ремонте;
Большинство преимуществ гамма-дефектоскопии является возможность осуществления контроля непосредственно на корпусе судна.Следует заметить, что только технического обоснования оптимальной области примения методов рентгено- и гамма-дефектоскопии недостаточно, чтобы отдать предпочтение одному из источником излучения, которые по чувствительности и производительности контроля или области применения являются взаимозаменяемыми. Необходимо еще и экономическое обоснование, поскольку экономический критерий является одним из важнейших при выборе радиоактивных изотопов и рентгеновской аппаратуры. Просвечивание швов сварных соединенийтрубопроводов в стационарных условиях, неззависимо от материала и его толщины, а также просвечивание швов сварных соединений этих изделий с просвечиваемой толщиной до 80 мм для сплавов на основе меди и железа и до 120 мм для более легких сплавов в монтажных условиях и цеховых производится с применением рентгеновских пленок типов РТ-4м и РТ-5. Просвечивание швов сварных соединений трубопроводов с толщинами свыше 80 мм для сплавов на основе меди и железа и свыше 120 мм для более легких сплавов в монтажных и цеховых условиях - РТ-1, РТ-4м, РТ-5. Просвечивание швов сварных соединений корпусных конструкций - РТ-1, РТ-4м, РТ-5.
В качестве усиливающих экранов применяют свинцовую и свинцово-оловянную фольгу, толщина которой выбирается по табл.1. Фольга должна иметь чистую гладкую поверхность и не должна иметь складок, трещин, надрывов и прочих дефектов,снижающих качество слитков и затрудняющих их расшифровку.Кассеты должны обеспечивать полную светонепроницаемость и плотный прижим усиливающих экранов к пленке. Ниже показаны схемы зарядки кассет.
рентгеновская пленка
усиливающие экраны и кассета .
Маркировка рентгеновских снимков производится маркировочными знаками, устанавливаемыми на контролируемом участке или непосредственно на кассете с пленкой так, чтобы их изображения на снимке не накладывались на изображение сварного шва.
При повторном контроле участка в конце группы маркировочных знаков ставится индекс П, 2П и т.д.
На границах размеченных участков сварных швов, а также на границах наплавленного и основного металла при контроле сварных швов без усиления необходимо устанавливать ограничительные метки =1.5-5.0 мм.