2 Контроль сварных соединений рентгеновскими и гамма-лучами
Метод контроля сварных соединений рентгеновскими и гамма-лучами основан на различной проницаемости для коротковолновых электромагнитных колебаний сплошного металла и различных находящихся в нем неоднородностей, заполненных шлаками, окислами и газами. Поглощение коротковолновых лучей металлом значительно сильнее поглощения их неметаллическими включениями. При рентгеновском контроле применяются специальные мощные рентгеновские аппараты (рисунок 28) для просвечивания металлов: стационарные — для испытаний в лабораторных условиях и передвижные — для испытаний непосредственно в заводских условиях.
1-рентгеновский аппарат; 2-пульт управления; 3-рентгеновская трубка; 4-маслянный насос.
Рисунок 28 – Передвижной рентгеновский аппарат
При рентгеновском контроле можно наблюдать дефекты визуально на флюоресцирующем экране или фотографировать их, получая так называемую рентгенограмму. Визуальный метод обнаружения дефектов на экране для сварных швов не применяется, дефекты в большинстве настолько мелки, что на экране не выявляются.
Для получения рентгенограммы пучок рентгеновских лучей направляется на испытуемый сварной шов (рисунок 29). С обратной стороны закладывают специальную рентгеновскую фотопленку с двусторонней чувствительной эмульсией. Пленку закладывают в светонепроницаемую кассету или пакет из плотной черной бумаги. Для сокращения экспозиции пленку закладывают между флуоресцирующими экранами и защищают снизу свинцовым экраном от вторичных излучений, снижающих четкость снимка. Время экспозиции зависит от толщины металла, сорта фотопленки и расстояния трубки от металла; оно определяется по таблицам или, что удобнее, по специальным диаграммам и колеблется обычно от нескольких минут до получаса. По окончании экспозиции фотопленку обрабатывают, проявляют и фиксируют обычными методами.
1- рентгеновская трубка; 2-фотоплёнка; 3- экран; 4- кассета
Рисунок 29 – Схема получения рентгеновского снимка
Рентгенограмма представляет собой негативное, теневое изображение сварного шва с прилегающим основным металлом. Всякого рода включения, меньше поглощающие рентгеновские лучи, дают на рентгенограмме местные более интенсивные почернения по сравнению с окружающим сплошным металлом. Хороший рентгеновский снимок выявляет дефекты величиной от нескольких десятых долей миллиметра, причем для выявления дефекта имеет значение главным образом размер его в направлении рентгеновского луча.
Непровары выявляются на снимке в виде довольно резкой прямой черной линии, трещина дает обычно извилистую линию; выявляются также поры и шлаковые включения. Рассматривать нужно всегда подлинную рентгенограмму или отпечаток с нее на фотопленке, так как отпечаток на бумаге не передает многих тонких подробностей рентгенограммы и не может служить для надежной оценки сварного шва (рисунок 30). Полученную рентгенограмму сравнивают с типовыми рентгенограммами для данного изделия.
Рисунок 30 – Рентгенограмма сварного шва
По характеру рентгенограмм сварные швы обычно разделяют на три группы: плохие (бракуют), удовлетворительные (могут быть приняты) и хорошие (подлежат безусловной приемке). Совершенно не допускаются трещины, поэтому при наличии трещин, хотя бы мелких, шов относят к группе плохих. В минимальных размерах, определяемых условиями приемки, допускаются частичные непровары. Шлаковые включения и поры в ограниченных пределах, определяемых условиями приемки, считаются допустимыми.
Рентгеновский контроль ввиду расхода фотоматериалов и довольно значительного времени экспозиции снимка обходится сравнительно дорого, поэтому обычно просвечивают не все швы на всем протяжении, а лишь отдельные их участки. Выбор мест для съемки рентгенограмм и общая протяженность участков шва, подлежащих рентгенографированию, определяется условиями приемки. Обычно проверяют 10—15% общей длины швов. Минимальная величина дефекта в направлении рентгеновского луча, выявляемого рентгенограммой, составляет около 2% толщины просвечиваемого металла.
Рентгеновский аппарат требует наличия переменного тока и, кроме того, довольно громоздок; в ряде случаев, например в полевых условиях, применение рентгеновского контроля затруднительно. Поэтому представляет большой интерес контроль сварных швов гамма-лучами радиоактивных веществ. Гамма-лучи, испускаемые некоторыми радиоактивными веществами, являются электромагнитным излучением, по своей природе близким к рентгеновским лучам. Гамма-лучи имеют малую длину волны, обладают большой жесткостью и при просвечивании меньше поглощаются металлом, чем рентгеновские лучи от обычных аппаратов.
Источниками получения гамма-лучей служили препараты радия и различные радиоактивные вещества. Сейчас все это заменили дешевые искусственные радиоактивные изотопы.
Радиоактивный препарат помещают в ампулу — запаянную стеклянную трубочку диаметром около 3 мм. Препарат упаковывают в ампулу, по возможности плотно, а для получения более четкого фотоснимка источнику излучения придается точечный характер. Для защиты от повреждений стеклянную ампулу помещают в латунную гильзу. Латунная гильза хранится в толстостенном свинцовом контейнере весом около 20 кг, заключенном в металлический футляр с ручкой для переноски. При работе гильзу с ампулой вынимают из контейнера щипцами длиной не менее 1,5 м.
Наша промышленность дешево и в значительных количествах изготовляет искусственные радиоактивные препараты, пригодные для технического применения, в том числе для просвечивания металлов. Примером таких препаратов может служить радиоактивный изотоп кобальта Со60, имеющий атомный вес 60.