Контроль качества сварных соединений

Высоковольтный генератор преобразует напряжение сети в напряжение питания рентгеновской трубки.

Он включает в себя:

–преобразователи переменного тока в постоянный (диоды кенотронов);

–конденсаторы для фильтрации и удваивания напряжения;

–трансформаторы накала рентгеновской трубки;

–трансформаторы накала кенотронов;

–выключатели и защитные устройства.

Пульт управления содержит группу приборов, которые служат для измерения и регулирования времени, тока, напряжения и частоты.

Рентгеновские излучатели состоят из рентгеновской трубки и защитного кожуха, который заполнен изолирующей средой (трансформаторное масло, воздух или газ под давлением).

Энергия рентгеновского излучения зависит от анодного напряжения U и порядкового номера материала анода Z:

E = 1,14 10−7 Z U ан .

Длина волны излучения λmin = 12, 4U .

Для характеристики оптических свойств рентгеновских трубок вводят следующие понятия (рис. 4.2):

61

Круглый фокус получают с помощью нити накала в виде плоской архимедовой спирали.

Линейный (с отношением сторон ≤ 1,25) – посредсвом нити накала в форме цилиндрической спирали.

Для улучшения четкости изображения на рентгенограммах желательно иметь фокусное пятно возможно меньших размеров. Но уменьшение размеров действительного фокусного пятна при данной эффективности системы охлаждения анода снижает мощность рентгеновской трубки.

Широко применяют трубки с линейным фокусом (когда действительное фокусное пятно прямоугольное, то оптический фокус – квадрат).

Рентгеновские трубки бывают различны по конструкциям и способам получения и формирования пучка излучения:

–двухэлектродные с напряжением до 420 кВ;

–секционные;

–с вынесенным анодом;

–с вращающимся анодом;

–импульсные (с холодным катодом).

Секционные рентгеновские трубки – высоковольтные (более 420 кВ).

Приболеевысокихнапряженияхнаблюдаютсяследующиеявления:

–автоэлектронная эмиссия;

–электрические пробои;

–рассеяние и отражение электронов.

Эти трубки состоят из катода, промежуточных электродов, полого анода.

Число промежуточных электродов и напряжения на них подбирают так, чтобы исключить возможность возникновения автоэлектронной эмиссии. Полый анод полностью улавливает отраженные электроны. Большое расстояние между анодом и катодом предотвращает электрические пробои. Анод секционной трубки имеет фокусирующую катушку, позволяющую регулировать размеры фокусного пятна.

Рентгеновские трубки с вынесенным анодом (рис. 4.3) применяют для просвечивания объектов со свободной полостью внутри. Применение трубок с вынесенным анодом обеспечивает получение панорамного пучка излучения. Малые размеры фокусного пятна (диаметр ≈ 0,3 мм) позволяют увеличить четкость снимка.

Анод трубки представляет собой медную полую трубку, далеко выступающую за пределы стеклянной колбы. Вольфрамовая мишень находится внутри этой трубы, в конце ее консольной части.

62

троля магистральных трубопроводов, судостроительных конструкций, труднодоступных авиаконструкций, крупногабаритных резервуаров. Основные недостатки этих рентгеновских аппаратов – малый срок службы трубки и более низкая чувствительность в сравнении с обычными аппаратами. Преимущества: малая масса, портативность, низковольтовые источники питания (12 В).

4.1.2. Гамма-аппараты

Гамма-дефектоскопы предназначены для выявления скрытых дефектов сварных соединений. Для γ -дефектоскопии применяются искусственно изготовленные изотопы:

Активную часть источников помещают в одну или две ампулы (из коррозионной стали и алюминиевого сплава), каждая из которых герметично заварена (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Конструкция радиоактивных дефектоскопических источников: 1 – наружная ампула; 2, 5 – крышки; 3 – активная часть; 5 – активная ампула

Двойную ампулировку проводят для источников излучения с большим радиационным выходом и для источников, активная часть которых выполнена из жидких или сыпучих материалов. В ампулах содержится определенное количество радиоактивного изотопа (радионуклида). Внутренние размеры ампулы определяют размеры активной части источника. Проекция активной части источника в направлении просвечивания на плоскость перпендикулярна этому направлению фокусным потоком источника излучения.

66

Искусственные радионуклиды получают в ядерных реакторах при облучении веществ в нейтральных потоках или при обработке продуктов распада, образующихся в реакторе.

Размеры активной части источника излучения зависят от активности радионуклидов и их процентного содержания в радиоактивном химическом соединении, которое используется в источнике.

Радиоизотопные дефектоскопы в простейшем виде представляют собой:

–радиационную головку с радиоактивным изотопом;

–привод источника;

–ампулопровод;

–пульт управления.

Все виды выпускаемых дефектоскопов можно разделить на два класса:

1)общепромышленного назначения (универсальные шланговые дефектоскопы);

2)специального назначения для фронтального и панорамного засвечивания (затворные).

Универсальные шланговые дефектоскопы (рис. 4.8). В них источ-

ник излучения может подаваться в зону контроля из радиационной головки по гибкому ампулопроводу, где формируется панорамный пучок излучения с помощью сменных коллимирующих головок.

Преимущества дефектоскопа этого вида: универсальность, возможность подачи малогабаритного источника на расстояние 5–12 м.

Применяется для радиографического контроля в нестандартных условиях – для контроля изделий в труднодоступных участках, сосудах высокого давления и т.д.

Рис. 4.8. Кинетическая схема шлангового дефектоскопа типа «Гаммарид»: 1 – приводное колесо; 2 – подающий трос; 3 – соединительный шланг; 4 – радиационная головка; 5 – держатель источника излучения;

6 – ампулопровод; 7 – коллимирующая головка

67

Подача источника из радиационной головки в коллимирующую головку проводится по гибкому или жесткому ампулопроводу с помощью гибкого зубчатого троса, который находится в зацеплении с зубчатым приводным колесом.

Гамма-дефектоскопы для фронтального просвечивания. Предна-

значены для работы в полевых, монтажных условиях или в цехе, когда применение универсальных шланговых дефектоскопов невозможно изза ограниченных размеров радиационно-защитных зон.

Дефектоскопы с фронтальным (направленным) облучением широко применяются для контроля сварных соединений на строительстве нефтегазопроводов, в судостроительной промышленности при контроле изделий большой толщины (однотипной конструкции).

Гамма-аппараты для панорамного просвечивания (рис. 4.9). При-

меняют для контроля магистральных нефтегазопроводов, сосудов высокого давления в форме шара или цилиндра и других изделий полых тел вращения.

Рис. 4.9. Кинетическая схема шлангового дефектоскопа для фронтального и панорамного просвечивания типа «Магистраль»: 1 – привод управления; 2 – подающий трос; 3 – соединительный шланг; 4 – радиационная головка; 5 – держатель источника излучения

Для подачи источника излучения (перемещения держателя излучения в радиационной головке) может быть использован ручной и электромагнитный привод.

Привод обеспечивает перемещение головки внутри трубопровода на расстояние до 1,5 км.

4.1.3. Источники высокоэнергетического фотонного излучения

Благодаря высокой энергии излучения эти источники целесообразно использовать при контроле изделий толщиной 70 мм и выше (тормозное излучение)

68

Линейные ускорители (рис. 4.10, а). Выполнены в виде вакуумной цилиндрической ускорительной камеры с фокусирующим электромагнитом на поверхности цилиндра.

Высокочастотный генератор обеспечивает получение в волноводе бегущей электромагнитной волны, электрическое поле которой направлено по оси цилиндра.

Электроны, генерируемые пучком, ускоряются электрическим полем бегущей волны. Затем ускоренные электроны попадают на мишень, в которой возникает тормозное излучение.

Преимущества линейных ускорителей:

–большая интенсивность тормозного излучения;

–малый фокус.

Их с успехом применяют при контроле сварных швов толщиной

400–500 мм.

Ускорители представляют собой компактные установки, состоящие из излучателя, блока электропитания, блока теплообменника, блока управления.

Микротроны (рис. 4.10, б). Выполнены в виде вакуумной ускорительной цилиндрической камеры с фокусирующим электромагнитом.

Генератор инжектирует электроны, которые по волноводу направляются в центр ускоряющего промежутка резонатора.

Электрон, попавший в камеру, под действием магнитного поля начинает двигаться по круговой орбите, испытывая каждый раз ускорение при попадании в зону ускоряющего электрического поля, создаваемого генератором.

Вконце цикла ускорения электрон попадает на мишень, в которой возникает тормозное излучение. Фокус пятна 2–3 мм.

Бетатрон (рис. 4.10, в). Выполнен в виде ускорительной троидальной камеры, расположенной между полями электромагнита. Электронная пушка генерирует электроны в троидальную камеру, где они ускоряются в вихревом электрическом поле, которое создается переменным магнитным полем.

Вконце цикла ускорения они попадают на мишень, в которой возникает тормозное излучение со сквозным спектром.

Фокус пучка излучения у бетатронов меньшего размера, чем у линейных и микротронов.

69