Патент на изобретение №2315979

(54) СПОСОБ РАДИОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

(57) Реферат:

Использование: для радиографического контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины d^эт.д, но различной ширины (диаметра) при этом

длина канавок канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине и диаметру, замеряют по полученному снимку длину l^р.д и ширину и b^р.д выявленных реальных дефектов и определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, мм, величины где D – контраст изображения дефекта, _D – коэффициент контрастности радиографической пленки, после этого подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, затем определяют величину d^р.д, используя выражение где k₃=1 – для пустотелых дефектов и k₃=/(–_д)/(–_д) – для дефектов с заполнением(шлак); , _д; , _д – соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, после чего делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений l^р.д, b^р.д, d^р.д, сравниваемых с соответствующими нормативными значениями. Технический результат: повышение надежности и точности определения размеров выявляемых на радиографических снимках дефектов контролируемых изделий. 1 табл., 6 ил.

Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано при радиографическом контроле сварных соединений, наплавок и основного металла изделий.

Известен способ радиографического контроля, предусматривающий использование эталонов с канавками различной глубины для оценки по снимку чувствительности контроля (см. ГОСТ 7512-82).

Способом, наиболее близким по своей технической сути заявляемому, является способ радиографического контроля кольцевых сварных соединений трубопроводов, включающий оценку по снимку величины вогнутости и выпуклости корня сварного шва путем визуального или фотометрического сравнения оптических плотностей изображений вогнутости (выпуклости) и канавки (выступа) образца-имитатора, установленного на контролируемое сварное соединение (см. ПНАЭ Г-7-017-89 Приложение 2).

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и точности определения размеров выявляемых на радиографических снимках дефектов контролируемых изделий.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе радиографического контроля, включающем радиографирование на один снимок эталонных и реальных дефектов и фотометрирование полученных изображений, выполняют следующие операции:

1) на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины d^эт.д, но различной ширины (диаметра) b^эт.д _кан при этом длина канавок l^эт.д _кан10 мм и канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине (диаметру);

2) замеряют по снимку длину l^р.д и ширину b^р.д выявленных реальных дефектов;

3) определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, мм, величины где D – контраст изображения дефекта, _D – коэффициент контрастности радиографической пленки;

4) подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, для чего при b^р.дb^э.д и l^р.д.l^эт.д замеренные значения интерполируют по ширине (диаметру) отдельно для канавок и отдельно для отверстий, а полученные интерполированием по b значения интерполируют по l, учитывая условие

5) определяют величину d^р.д, используя выражение где k₃=1 – для пустотелых дефектов и k₃=/(–_д)/(–_д) – для дефектов с заполнением (шлак);

, _д; , _д – соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, при этом для радиографических пленок, у которых _DkD, где k=const, вместо величин D/_D используют величины D/D_ф, где D_ф, – оптическая плотность фона снимка;

6) делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений l^р.д, b^р.д, d^р.д, сравниваемых с нормативными значениями l_норм, b_норм, d_норм, при этом для дефекта с шириной изображения b^р.дd^р.д не проводится и дефект по параметру d классифицируется как недопустимый.

Сущность изобретения поясняется рисунками, таблицами, графиками.

На фиг.1 показана схема просвечивания сварного соединения – а и схематичное изображение радиографического снимка с выявленными дефектами – б.

На фиг.2 представлен эскиз образцов-имитаторов для оценки размера дефекта в направлении просвечивания.

На фиг.3 представлена таблица рекомендуемых размеров образцов-имитаторов.

На фиг.4 представлены зависимости величины отношения отверстие/канавка контраста D/_D канавок и отверстий одинаковой ширины b_кан=_отв и одинаковой глубины d_кан=d_отв от поперечного размера эталонного дефекта (a, б) и зависимости контраста D/_D изображения прямоугольной канавки шириной b от длины l канавки – (в, г): и – эталоны со стороны источника, п – эталоны со стороны пленки; а, б: 1 – U_p.т=200 кВ, d=20 мм; 2 – Ir¹⁹², d=20 мм; 3 – U_p.т=400 кВ, d=60 мм; 4 – Co⁶⁰, d=100 мм; 5 – 8 МэВ, d=200 мм;

На фиг.5 представлены зависимости D/_D=f(b^-1) для прямоугольной канавки (эталон со стороны источника излучения):

1 – U_p.т=100 кВ, d=3 мм, d=1 мм;

2 – U_p.т=200 кВ, d=20 мм, d=5 мм;

3 – U_p.т=400 кВ, d=80 мм, d=10 мм;

На фиг.6 представлены зависимости коэффициента контрастности (6а) и контраста изображения дефекта (цилиндрическое отверстие =5 мм и глубиной d=2 мм) (6б) от оптической плотности снимка (фона) для радиографических пленок типа D4 и D7.

Пример конкретного использования заявляемого способа радиографического контроля.

Заявляемым способом радиографического контроля проводился контроль сварного соединения толщиной d=30 мм – см. фиг.1. Параметры просвечивания соответствовали требованиям ГОСТ 7512-82. Просвечивание проводилось рентгеновским аппаратом МГ-420 при напряжении на рентгеновской трубке U_р.т=300 кВ с фокусного расстояния 800 мм на радиографическую пленку типа D4. Чувствительность контроля k=^пр.эт _min=0,4 мм. На сварное соединение со стороны источника излучения устанавливались образцы-имитаторы с канавками и отверстиями глубиной d=2 мм – эталоны №2 – см. фиг.2 и фиг.3. На полученном снимке были выявлены дефекты (см. фиг.1б): непровары – 1, 2, 3, пора – 4 и шлаковое включение 5.

С целью определения допустимости выявленных дефектов измерялись по снимку (масштабная линейка, мерительная лупа) длина l^р.д и ширина b^р.д реальных дефектов и фотометрически (денситометр “Хеллинг-301”) оценивался их размер в направлении просвечивания d^р.д.

Нормативные максимально допустимые размеры дефектов:

Непровары – d^H _норм=10%d, l^H _норм=30 мм;

поры, шлак – d^П.Ш. _норм=10%d, ^П _норм=3 мм, l^Ш _норм=15 мм

(ширина b^Н,П,Ш не регламентируется).

Замеренные линейные размеры дефектов составили:

дефект 1 (непровар): b^H1=3,2 мм, l^H1=11 мм;

дефект 2 (непровар): b^H2=0,7 мм, l^H2=12 мм;

дефект 3 (непровар): b^H3=(0,2-0,3) мм, l^H3=10 мм;

дефект 4 (пора): ^П4=1,5 мм;

дефект 5 (шлак): b^Ш5=4,2 мм, l^Ш5=6 мм.

При фотометрической оценке размера d^Н,П,Ш учитывалась зависимость контраста D/_D от длины дефекта (см. фиг.4) наряду с зависимостью D/_D от ширины b дефекта в условиях малой геометрической нерезкости u_г (см. фиг.5). При этом принимался во внимание экспериментально установленный факт, что зависимость D/_D=f(l) имеет место при соотношении l/b3 и не наблюдается при l/b>3 и l10 мм (указанная зависимость связана с влиянием нерезкости рассеяния u_p>>u_г).

В рассматриваемом примере использовалась радиографическая пленка типа D4, для которой в рабочем диапазоне оптической плотности D=1-4 коэффициент контрастности _DkD, где k=const, что позволяет вместо сравнения величин D/_D эталонных и реальных дефектов сравнивать фотометрически замеряемые величины D/D_ф (см. фиг.6).

Замеренные значения D/D_ф реальных дефектов составили:

дефект 1 (непровар): 0,090;

дефект 2 (непровар): 0,090;

дефект 3 (непровар): D/D_ф не определялось;

дефект 4 (пора): 0,095;

дефект 5 (шлак): 0,060.

Замеренные значения D/D_ф эталонных дефектов глубиной d=2 мм составили:

– отверстия: =0,5 мм – 0,025; =1 мм – 0,040; =2 мм – 0,060; =5 мм – 0,075;

– канавки: b=0,5 мм – 0,040; b=1 мм – 0,055; b=2 мм – 0,070; b=5 мм – 0,080.

Соответствующие ширине b^р.д реальных дефектов значения D/D_ф эталонных дефектов определяются линейным интерпорированием по b():

– отверстия: =0,7 мм – 0,031; =1,5 мм – 0,050; =3,2 мм – 0,066; =4,2 мм – 0,071;

– канавки: b=0,7 мм – 0,046; b=1,5 мм – 0,077; b=3,2 мм – 0,074; b=4,2 мм – 0,077.

Соответствующие ширине b^р.д и длине l^р.д реальных дефектов значения (D/D_ф]^эт.д _о определяются следующим образом:

– длина дефектов 1 и 2 – l^р.д>10 мм, что обуславливает возможность их сравнения с эталонными канавками длиной l^эт.д>10 мм без интерполирования по l значений контраста (длина канавок эталона №2 – 20 мм) и, следовательно, (D/D_ф)^эт.д _o(H1)=0,074, (D/D_ф)^эт.д _o(H2)=0,046;

– пора 4 с диаметром изображения ^П=1,5 мм сравнивается с эталонным отверстием ^эт.д=1,5 мм и, соответственно, (D/D_ф) ^эт.д _о(П4)=0,050;

– длина дефекта 5 – l^Ш5=6 мм<10 мм и менее 3b=12,6 мм, что обуславливает необходимость интерполировать по l значения D/D_ф отверстий и канавок шириной (диаметром) b()=4,2 мм, соответственно, после интерполяции

Полагая, что дефекты 1, 2, 3, 4 (непровары, пора) являются пустотелыми, т.е. коэффициент k₃ ^Н,П=1, а шлаковое включение (дефект 5) в стали (_ст=7,8 г/см³) заполнено шлаком плотностью _ш=2,3 г/см³, т.е. k₃ ^Ш_ст/(_ст–_ш)=(7,8/(7,8-2,3)1,4, и используя выражение

d^р.д=k₃[(D/_D)^р.д/(D/_D)^эт.д _o]d^эт.д=k₃[(D/D_ф)^р.д/(D/D_ф)^эт.д _o]d^эт.д,

получим следующие значения размера дефекта в направлении просвечивания d^р.д:

дефект 1 (непровар): (0,090/0,074)×22,4 мм;

дефект 2 (непровар): (0,090/0,046)×24,0 мм;

дефект 3 (непровар): не определялся;

дефект 4 (пора): (0,095/0,050)×23,8 мм;

дефект 5 (шлак): (0,060/0,073)×1,4×22,2 мм.

Согласно указанным выше нормативам (d^Н,П,Ш _норм=10%d=3 мм) дефекты 1 и 5 являются допустимыми, дефекты 2 и 4 – недопустимыми. Размер d^р.д дефекта 3 (непровара) не определялся вследствие малой ширины изображения bD) и, соответственно, дефект 3 классифицируется как недопустимый по размеру d.

При оценке размера d^р.д без учета различия в ширине сравниваемых реальных и эталонных дефектов, что имеет место в применяемом в практике радиографического контроля методе дефектометров (сравнение оптической плотности изображений реальных дефектов и канавок различной глубины, но одинаковой ширины стандартного эталона), возможны значительные погрешности, например, при оценке глубины непровара 2 по эталонной канавке, используемой для оценки глубины непровара 1 (b_кан4 мм), не допустимый по параметру d дефект 2 был бы классифицирован как допустимый (D/D_ф ^Н1=D/D_ф ^Н2=0,090), т.к. его оценочный размер был бы d^Н2=d^Н12,4 мм.

В то же время даже сравнение эталонных и реальных дефектов одинаковой ширины, но без учета различия в их длине, также может приводить к существенной погрешности в оценке размера d^р.д. Например, при оценке d^П4 вертикально (по сечению) вытянутой поры 4 с диаметром изображения =1,5 мм путем сравнения с эталонной канавкой (l_кан10 мм) той же ширины (b_кан=1,5 мм) ее оценочный размер будет d^П4=(0,095/0,077)×22,5 мм, т.е. недопустимая по размеру d пора будет классифицирована как допустимая.

Таким образом, предложенное использование при радиографическом контроле образцов-имитаторов одновременно с канавками и отверстиями одинаковой глубины, но различной и при этом попарно соответствующей ширины (диаметра) и соответствующий учет влияния на контраст изображения сравниваемых эталонных и реальных дефектов как ширины, так и длины дефекта позволяет повысить точность определения по снимку размера в направлении просвечивания дефектов сварки и надежность оценки качества сварных изделий.

Формула изобретения

Способ радиографического контроля, включающий радиографирование на один снимок эталонных и реальных дефектов и фотометрирование полученных изображений, отличающийся тем, что на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины d^эт.д, но различной ширины (диаметра) при этом длина канавок l^эт.д _кан10 мм и канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине (диаметру), замеряют по полученному снимку длину l^р.д и ширину b^р.д выявленных реальных дефектов и определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, (мм) величины где D – контраст изображения дефекта, _D – коэффициент контрастности радиографической пленки, после этого подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, для чего при b^р.дb^э.д и l^р.д.l^эт.д замеренные значения интерполируют по ширине (диаметру) отдельно для канавок и отдельно для отверстий, а полученные интерполированием по b значения интерполируют по l, учитывая условие затем определяют величину используя выражение где k₃=1 – для пустотелых дефектов и k₃=/(–_д)/(–_д) – для дефектов с заполнением (шлак); , _д; , _д – соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, при этом для радиографических пленок, у которых _DkD, где k=const, вместо величин D/_D используют величины D/D_ф, где D_ф, – оптическая плотность фона снимка, после чего делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений l^р.д, b^р.д, сравниваемых с соответствующими нормативными значениями, при этом дефекты с шириной изображения b^р.д без проведения оценки по снимку этого дефекта.

РИСУНКИ