книги из ГПНТБ / Горбачев В.И. Ксерорадиографический метод дефектоскопии

трические вводы для коронирующего разрядника и управляю­ щей сетки, находящейся под напряжением 300—-400 в. Все узлы помещены в металлический кожух, в котором имеются гнезда для ксерорадиографической пластины.

Проявляющее устройство содержит камеру, контейнер соплом специальной конструкции для распыления проявителя, компрессор, фильтры и воздушный клапан. Камера проявле­ ния имеет отделение с пылезащитным кожухом для приема ксерорадиографической пластины и отделение для зарядки проявителя со сменными пылеулавливающими фильтрами. Зарядка проявляющего порошка осуществляется в результате трибоэлектрического эффекта при прохождении его через соп­ ло распылителя, причем заряд проявителя обычно противопо­ ложен заряду селенового слоя ксерорадиографической пласти­ ны. Продолжительность проявления составляет от 2 до 60 сек и регулируется при помощи реле времени. Воздушный клапан работает в пульсирующем режиме и через определенные про­ межутки времени прерывает воздушный поток, поступающий в распылитель. Ручки управления и сигнализации процессов зарядки и проявления вынесены на пульт управления.

Порошковое изображение с поверхности селенового слоя переносится на специальную бумагу, покрытую белым или желтым термопластическим слоем. Для переноса изображе­ ния ксерорадиографическую пластину помещают селеновым слоем вверх и накладывают на него бумагу так, чтобы термо­ пластический слой был обращен к изображению. Затем с по­ мощью нажимного валика обеспечивают плотный контакт бумаги с пластиной. При снятии бумаги с селенового слоя большая часть проявителя прилипает к поверхности бумаги. Размер получаемых ксерорадиограмм 325x212 мм.

Устройство для очистки ксерорадиографической пластины от остатков проявляющего порошка состоит из вращающейся меховой щетки, фильтра и жалюзей, в которых собирается проявитель. В устройстве имеется реле давления, которое ав­ томатически включает и выключает меховую щетку в зависи­ мости от наличия или отсутствия в нем ксерорадиографиче­ ской пластины.

Устройство для термического закрепления представляет собой термостат, в котором имеется сменный асбестовый под­ нос и ручка для приема ксерорадиограмм.

Просмотр ксерорадиограмм осуществляется в специальном устройстве, которое имеет источник света из двух 15-ваттных люминесцентных ламп, наклонную плоскость, на которую по­ мещается ксерораднографическое изображение, и фотографи­ ческую камеру «График» фирмы «Графике» размером 90X Х65 мм, с помощью которой производится фоторегистрация для получения документа контроля.

100

Для уменьшения усталости в установке последовательно используется шесть ксерорадиографических пластин, которые периодически нагреваются до температуры ~55° С инфра­ красными лампами, установленными в алюминиевых отража­ телях. Температура ксерорадиографических пластин поддер­ живается в заданном интервале с помощью коммутирующих устройств, релейных переключателей и вентилятора.

В Великобритании фирма «Ферранти» разработала ста­ ционарную ксерорадиографическую установку для промыш­ ленных целей. Она состоит из одного агрегата, включающего в себя установки для зарядки и проявления. Обе установки имеют темные камеры с гнездами для кассет с ксерорадиографическими пластинами. Слева расположено отделение для зарядки, в котором имеется игольчатый коронирующий элек­ трод, находящийся примерно в 12 см от поверхности фоточувствительного слоя. На коронирующий электрод подается

потенциал порядка	12 кв путем присоединения его через стен­
ку этого отделения	к высоковольтному трансформатору.

В правом отделении находится коническая камера с про­ являющим порошком. Дно этой камеры представляет собой резиновую мембрану, соединенную с вибратором. В результа­ те колебаний мембраны проявляющий порошок в виде узкого потока выходит из отверстия наверху камеры и поступает к поверхности ксерорадиографической пластины.

На пути потока проявляющих частиц размещен дисковый электрод, заряженный до высокого потенциала, что позволяет получать равномерно распределенное облако частиц прояви­ теля, имеющих одинаковый знак заряда.

Для получения документа контроля порошковое изобра­ жение фотографируют на 35-мм фотопленку.

В Японии фирмой «Тосиба» создан ксерорадиографический аппарат ТХ-2 [90], который по конструкции и принципу дейст­ вия аналогичен оборудованию, изготовляемому фирмой «Дженерал электрик». Аппарат ТХ-2 отличается от него лишь конструкцией проявляющего устройства и проявляющими ма­ териалами, разработанными фирмой «Тосиба» специально для ксерорадиографического процесса.

Аппарат ТХ-2 состоит из блока обработки, проявляющего

устройства и		устройства для просмотра	ксерорадиограмм.
Блок	обработки имеет узлы зарядки, закрепления			и очистки.
В	отличие	от установки фирмы «Рэик	ксерокс	лимитэд»

перенос порошкового изображения осуществляется электро­ статическим методом на бумагу, покрытую органической пленкой желтого цвета, а закрепление — в парах органическо­ го растворителя, который размягчает поверхностную пленку бумаги и прочно связывает проявитель. Очистка селеновых слоев осуществляется с помощью специального препарата в качающейся камере.

101

Проявление в аппарате ТХ-2 осуществляется порошком, диаметр частиц которого 1—5 мкм. Порошок смешивается с носителем — стеклянными шариками диаметром 0,2—0,3 мм. Проявитель засыпается в камеру проявления и распыляется с помощью вентилятора. Перед селеновым слоем ксерорадно­ графнческой пластины установлены две металлические сетки, на которые подается высокое напряжение.

На аппарате ТХ-2 можно получать ксерорадиограммы раз­ меров 356X226 и 370X285 мм.

В Японии полный комплекс оборудования для ксерорадиографии поставляет фирма «Токио сибаура электрик».

Ксерорадиографические аппараты других стран принци­ пиально не отличаются от рассмотренных выше. На I I I Меж­ дународной конференции по дефектоскопии, которая прохо­ дила © 1968 г. в НРБ, было сообщение о разработанном в ПНР ксерорадиографическом аппарате «Пилорис KS-2».

6	П Р И М Е Н Е Н ИЕ
	К С Е Р О Р А Д И О Г Р А Ф И И
	В Н А Р О Д Н О М ХОЗЯЙСТВЕ

6.1. СРАВНЕНИЕ ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КСЕРОРАДИОГРАФИИ И РЕНТГЕНОГРАФИИ

Прежде чем широко использовать ксерорадиографический метод дефектоскопии для контроля качества промышленных изделий, необходимо провести сравнительные исследования по выявляемое™ дефектов различной величины и конфигурации ксерорадиографический методом и классическим методом де­ фектоскопии, когда в качестве детектора излучения исполь­ зуется рентгеновская пленка.

Исследования проводились на алюминиевом сплаве САВ-1 толщиной 5—80 мм. Дефекты типа трещин и непроваров ими­ тировались сквозными щелями, а поры и раковины — отвер­ стиями в плоскопараллельных пластинах толщиной 0,1— 1,0 мм. Раскрытие щелей и диаметр отверстий изменялись от 0,1 до 1,0 мм. В наборе дефектометров имелись, помимо упо­ мянутых, проволочные эталоны типа GSN 420436 (стандарт ЧССР) и канавочные, аналогичные ГОСТ 7512—55, но отли­ чающиеся от последних большим набором толщин и меньшим градиентом глубины канавок.

Исследовались следующие вопросы:

1) зависимость выявляемое™ эталонных дефектов от ве­ личины раскрытия и лучевой глубины;

2)выявляемое™ дефектов типа цилиндрической полости, высота которой равна ее диаметру. Это соответствует реко­ мендациям Международного института сварки (MIS) по оп­ ределению чувствительности радиационных методов контроля [93, 94];

3)выявляемое™ эталонных дефектов, соответствующих рекомендациям ГОСТ 7512—69 (проволочек, щелей с раскры­ тиями, равными их глубине).

Источником излучения служил рентгеновский аппарат РУП-200-5-1. Фокусное расстояние во всех случаях состав­ ляло 800 мм. Просвечивание на ксерорадиографическую плас­ тину и рентгеновскую пленку производилось по одинаковой схеме.

103

Для получения ксерорадиограмм применялась портативная ксерорадиографическая установка ПКР-1. Ксерорадиографическая пластина состояла из алюминиевой подложки и слоя аморфного селена толщиной 200 мкм. Селен напылялся в вакууме 5- 10~5 мм рт. ст. при температуре подложки 40° С.

Вкачестве проявителя использовался электрографический

S,MM		1		0,15	J0,2	\0,ЗЦ0,44			) 0,5
0,9
0,8				/			/	/
0J		f		у
0,6			1	1 i		/						0,6
									^ J	r	f
0,5						/	/
0,3							'		V			0,75-
0,1-						7	]/			jP*
0,2
0	10	20	30	40		50	60		70	l,мм
				a
S,MM		1—7	9	7 - i — 7 — S > _			_		< j		p
0,9	А=0,1мм/		/0,15	/0,2	/0,3	/0,3410,44			0,5/•		0,6/,
0,8						/	/		/		i\A2
0,7
							/			2^—A
0,6
									\	/	i
Of
	/	/					/		/
0,4						^					'
												0,9
0,3
0,2									i
0,1						Ъ^-	o	^ -			1
				j	- 2 —				1
О	• 10	20	30	40		50	60		70		I, MM
				6

Рис. 6.1. Зависимость выявляемое™ щелей от толщины слояалюминиевого сплава при регистрации излучения на рентге­ новскую пленку РТ-5 (а) и ксерорадиографпческую пластину

(б).

проявляющий порошок КСЧ-5. В процессе работы ксерора­ диографическая пластина и проявитель заряжались положи­ тельно. Перенос порошкового изображения на бумагу осу­ ществлялся электростатическим методом. Закрепление про> водилось в парах ацетона.

В рентгенографических исследованиях применялась плен­ ка РТ-5 без усиливающих средств. Оптическая плотность •рентгеновских снимков определялась на денситометре ДФЭ-10

104

и во всех случаях составляла 1,5 ±0,2. Для уменьшения субъективных ошибок в дешифровке ксерорадиографических и рентгеновских снимков принимало участие несколько человек, имеющих опыт работы в практической дефектоскопии, а сним­ ки изготовлялись в 5 экземплярах.

По результатам просвечивания строилось семейство кри­ вых выявляемое™ эталонных дефектов. Для каждой толщины

металла определялся минимальный дефект, выявляемый прут оптимальном режиме просвечивания. По оси абсцисс откла­ дывалась толщина металла, по оси ординат — величина рас­ крытия дефекта.

Рассмотрим семейство кривых выявляемое™ для щелевых эталонов при регистрации излучения на рентгеновскую плен-

10S

ку (рис. 6.1, а). Каждая точка кривой соответствует предель­ ной толщине металла /, при которой выявляется щель шириной s на дефектометре толщиной Д. Например, при толщине эталона 0,1 мм щель шириной 0,1 мм выявляется при толщине металла 8 мм. С увеличением толщины просве­ чиваемого материала минимальная ширина щели, выявляемой в этом же эталоне, увеличивается и составляет 0,2 мм при толщине алюминиевого сплава 12 мм, 0,3 мм — при толщине 15 мм и т. д. При толщине алюминиевого сплава 21 мм на эталоне толщиной 0,1 мм не выявляется даже самая широкая щель (1,0 мм).

В семействе таких кривых определялись точки, соответ­ ствующие «равноразмерным» дефектам (глубина дефекта

равняется его раскрытию). Эти точки	лежат	на прямой А\—
А\ (см. рис. 6.1, а), которая выражает	зависимость выявляе­
мое™ равноразмерных щелей от толщины		просвечиваемого

металла при регистрации излучения на рентгеновскую пленку. Эта же зависимость для ксерорадиографического метода при­ ведена на рис. 6.1, б (прямая А2 —А2).

Аналогичные построения сделаны для эталонов с отвер­ стиями (рис. 6.2). Прямая S i — В \ соответствует выявляемо- -сти равноразмерных отверстий с диаметром d методом рентге­ нографии, а В2 — В2 — методом ксерорадиографии.

Зависимость выявляемое™ прямоугольных канавок глу­ биной Ъ и проволочек диаметром d от толщины просвечивае­ мого материала представлена на рис. 6.3.

Из анализа полученных графиков следует, что выявляе­ мое™ равноразмерных щелей на рентгеновской пленке РТ-5 несколько лучше, чем при использовании ксерорадиографиче-

ской пластины. Это в значительной		степени связано			с ухуд­
шением разрешающей способности		при переносе		порошково­
го изображения	с поверхности селенового		слоя	на	писчую
бумагу. Бумага	имеет грубую фактуру, что		приводит		к поте­

ре мелких деталей изображения. Поэтому для выявления дефектов с малым раскрытием заключение о качестве изде­ лий следует давать по порошковому .изображению на ксерорадиографической пластине.

Выявляемое™ равноразмерных отверстий диаметром мень­ ше 0,6—0,7 мм на рентгеновской пленке РТ-5 лучше, чем на лсерорадиографической пластине. Отверстие диаметром 0,1 мм ла ксерорадиографической пластине не выявляется на всех исследованных толщинах, что объясняется крупным зерном применяемого проявителя и потерей чувствительности при пе­ реносе изображений на бумагу. Выявляемое™ равноразмерлых отверстий диаметром больше 0,6—0,7 мм на ксерорадио­ графической пластине лучше, чем на пленке РТ-5.

Чувствительность обоих методов к выявлению прямоуголь­ ных канавок практически одинакова.

106

Выявляемость проволочек рентгенографией на пленку и жсерорадиографическую пластину в диапазоне 25—50 мм ос­ тается практически одинаковой. Однако за пределами этой области чувствительность рентгеновской пленки несколько выше.

Зависимость выявляемое™ эталонных дефектов различ­ ного типа при одинаковой лучевой глубине можно просле­ дить в координатах относительная чувствительность k — тол­ щина металла / (рис. 6.4). Лучше всего выявляются дефекты типа прямоугольных канавок 4 (ГОСТ 7512—55), несколько

Ь,мм			I
0,5
0,4
0,3
0,2
Ц1
о	10	20	30	40	50	60	70	1,мм
				а
й,мм								О
.0,9
цз							1
.0/						2 у
Д6						Т— /
0,5				г
0,4		() -*••**^\
0,3
о	10	20	30	40'	50	60	70.	L,MM
				/Г.

Рис. 6.3. Зависимость выявляемое™ прямоугольных кана­ вок (а) и проволочек (б) от толщины слоя алюминиевого

сплава при регистрации на рентгеновскую пленку	РТ-5 (1)
и ксерорадиографическую пластину (2). Ширина	канавок
1,5 мм, длина канавок 10 мм.

хуже равноразмерные щели 3 (ГОСТ 7512—69), далее — про­ волочки 2 (ГОСТ 7512—69, стандарты ЧССР, ГДР, Японии, ФРГ, Англии), хуже всего выявляются равноразмерные от­ верстия / (рекомендации MIS, стандарты США).

Анализ этих данных показывает, что выявляемость прово­ лочных эталонов (ГОСТ 7512—69)—промежуточная между

107

выявляемостью канавочных эталонов и эталонов с. разнораз­ мерными отверстиями. Поэтому целесообразно для практиче­

ских	целей использовать эталоны с равноразмерными канав­
ками	и равноразмерными цилиндрическими полостями, п о ­

скольку они наиболее полно моделируют реальные дефектытипа непроваров и пор [95, 96].

Важной характеристикой любого метода дефектоскопии является вероятность выявления дефектов различной глубины;

1,5

1,0

0,5

О

к,%

2,0

1,5

1,0

0,5О

\

— г ." ®—

• ^

[

I

10 20 30

\

		{ *
10.	20	30

_	1				•
,	2	О	i
	3 .			1	J
			1	1"
	4
1	j		j	*
	1
40	50	•	60	70	I,мм
а
	i		!
	i
	!
	i
			I	i
		—	i
40	50		50	70	l,мм
б

Рис. 6.4. Относительная чувствительность рентгенографии1

(а)и ксерорадиографии (б) к выявлению эталонных де­

фектов различных типов:

/ — равноразмерные отверстия; 2 — проволочки; 3 — равноразмерные щели; 4— прямоугольные канавки.

и конфигурации в зависимости от толщины контролируемого металла.

Исследования проводились методами ксерорадиографии и рентгенографии на алюминиевом сплаве САВ-1 толщиной 5— 50 мм. В качестве объекта исследования были выбраны эта­ лонные плоскопараллельные пластины высотой от 0,2 до 0,6 мм, в которых имелись хаотически распределенные щели

108

— «

2' \

3^

/ V

\ и

10	20	JO	40	дп
Толщина	слоя	металла	j мм

б

— > г »

\ \Л

10	20	30	40	S0
Толщина СЛОЙ		металла!	мм

Рис. 6.5. Зависимость веро­ ятности выявления методом ксерорадиографии эталон­ ных дефектов в плоскопа­ раллельной пластине высо­ той 0,2 мм от толщины слоя

алюминия:

а	— щели; б — отверстия;		рас­
крытие щелей для		кривых	/ , 2,
3	соответственно 0,1;	0,2; 0,3	мм;

диаметр	отверстий		для	кривых
I', 2',	3', 4',	5'	соответственно
0,2:	0,3;	0,4; 0,5; 0,6		мм.

Рис. 6.6. Зависимость веро­ ятности выявления методом рентгенографии эталонных дефектов в плоскопараллельлой пластине высотой 0,2 мм от толщины слоя

алюминия:

а — щели;			б — отверстия;					рас­
крытие		щелей		для		кривых		/, 2,
3	соответственно				0,1;	0,2;	0,3	мм;
диаметр			отверстий			для	кривых
/',	2',	3',	4',	5'	соответственно
	0,2;	0,3; 0,4;			0,5;	0,6	мм.

0~