Радиографический контроль сварных соединений

 С момента появления первых способов соединения деталей при помощи сварки встал вопрос о необходимости контроля качества соединительных швов. Опираясь на существующие технологии, разработчики создали различные методики, позволяющие с той или иной точностью выявить грозящие разрушению конструкций дефекты. Но среди них нет одного, универсального, способного удовлетворить все существующие запросы производства. На сегодняшний день при проведении сварочных работ всё равно приходится выбирать, чему следует отдать предпочтение.

• Более простым и дешёвым процессам, не требующим наличия сложного оборудования, способным дать достаточно приблизительную оценку состояния шва.
• Довольно сложным и дорогостоящим методикам, которые применимы только на располагающем определёнными технологическими возможностями производстве, зато показывающим более полную и объективную картину.

В ситуациях, когда прочность шва играет ключевую роль и недопустимы даже незначительные его дефекты, приходится задействовать пусть и затратные, но точные способы дефектоскопии. Именно к таким относится радиографический контроль сварных соединений.

Основанный на принципах просвечивания контролируемого участка детали рентгеновскими или гамма-лучами, метод радиографического контроля сварных швов – один из самых точных. Как и все технологически сложные процессы, он имеет свои достоинства и недостатки.

Признанные достоинства

Основными преимуществами подобного способа дефектоскопии принято считать:

• Возможность выявления скрытых дефектов, находящихся внутри сварного шва. Поскольку невидимые снаружи каверны и трещины снижают прочность готового изделия точно так же, как и те, которые находятся на поверхности, их необходимо своевременно обнаружить, что простым методикам часто не под силу.
• Высокую точность полученных данных, позволяющих оценить размеры и характер дефекта, место его расположения. На основании полученной информации появляется возможность выявить причину возникновения брака и принять меры к её устранению.
• Малое время, необходимое для проведения обследования и оценки данных. Это означает, что метод радиографического контроля сварных швов применим не только на ответственных участках работы, но и в массовом производстве.
• Возможность документирования результатов. Подобно тому, как врач подшивает в медицинскую карту больного рентгеновский снимок, проводящий технологический контроль специалист может подшить в паспорт готового изделия снимок с точными данными обследования.

Существующие недостатки

Широкому распространению современной технологии мешают существенные и пока не устранённые недостатки.

• Требуется наличие сложного специального оборудования. Такое оснащение стоит денег, а это значит, что его покупка не под силу организациям с ограниченным бюджетом. Для домашнего пользования подобная методика точно не подходит.
• Необходимы специфические расходные материалы, доступ к которым ограничен.
• Обязателен жёсткий контроль за правильным использованием оборудования и оборотом расходных материалов, поскольку при нарушении инструкций по их применению и хранению они могут представлять опасность для здоровья и даже жизни людей.
• Работающий с оборудованием и материалами персонал должен обладать необходимой, довольно высокой, квалификацией. Освоить сложный процесс под силу далеко не каждому.

Основываясь на перечисленных достоинствах и недостатках, следует оценивать для каждого конкретного случая необходимость в оснащение производства участком радиографического контроля сварных швов.

Основные принципы

Суть процесса, нормируемого ГОСТ 7512-86, состоит в просвечивании контролируемого участка рентгеновскими или гамма-лучами от источника, помещённого в специальную защитную капсулу. Эта капсула необходима для того, чтобы защитить от вредного излучения находящихся поблизости людей и оборудования. Поскольку однородный металл поглощает лучи лучше, чем нарушающие его структуру пустоты, то места дефектов проявляются в виде светлых пятен, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам выявленных трещин, каверн и других пустот. При этом регистрация результатов дефектоскопии может производиться различными способами.

• На бумагу или плёнку, поверхность которых покрыта слоем химического вещества, чувствительного к излучению. Такой метод фиксации данных дефектоскопии точен, но снижает скорость проведения обследования. Он хорошо зарекомендовал себя при изготовлении ограниченных партий ответственных деталей высокой точности.
• С помощью специальных веществ, получивших название «сцинтилляторы», обладающих способностью поглощать не видимое глазу излучение и преобразовывать его в видимый свет. С помощью нехитрого преобразователя получаемое при этом изображение выводится на монитор, что даёт возможность производить дефектоскопию сварного шва в реальном времени. Эта технология подходит для массового производства, а также применяется для контроля сварных соединений строящихся и ремонтируемых трубопроводов. В последнем случае капсулу с излучающим веществом, как правило, помещают внутрь трубопровода и, вместе с остальным оборудованием, выполняют мобильной.

Ключевые моменты

Для того чтобы результаты радиографического контроля были достоверны, следует выполнить ряд условий.

• С поверхности контролируемого шва удаляются окалина, шлак и другие загрязнения, из-за которых может быть искажена реальная картина.
• Плотность потока излучения должна быть достаточной для того, чтобы сделать возможным регистрацию толщины контролируемого объекта.
• На протяжении всего времени обследования плотность излучения должна быть стабильной и иметь постоянный характер.
• Согласно требованиям ГОСТ, для каждого объекта контроля разрабатываются технологические карты.

Характеристики источника излучения подбираются в зависимости от типа исследуемого материала и его толщины. Только когда перечисленные требования соблюдены, можно полностью полагаться на полученные результаты.

Безопасность – превыше всего!

Одной из важнейших проблем, которую следует решить, используя методику радиографического контроля сварных соединений, это обеспечение мер по технике безопасности.

• Во избежание широкого распространения излучение, используемое оборудование должно быть надёжно экранировано. В качестве одного из возможных вариантов защиты, подойдут листы свинца. Впрочем, современная промышленность производит и другие материалы, вроде специальных пластиков и даже тканей. Их также можно использовать, ведь главное – чтобы защита была герметична и хорошо выполняла своё назначение.
• Оператор, управляющий процессом, должен быть максимально удалён от установки, а посторонние лица удалены из зоны, где производится обследование.
• Если возникла острая необходимость пребывания людей в зоне повышенной опасности при работе оборудования, то работников нужно обеспечить средствами индивидуальной защиты. Время самого пребывания в зоне контроля следует максимально сократить, поскольку даже малые дозы излучения накапливаются с течением времени, оказывая негативное влияние на организм человека.
• При использовании в качестве источника излучения радиоактивных веществ, обеспечить их безопасное хранение, а также транспортировку к месту проведения работ.

Недопустимо использовать заведомо неисправную технику. Это может повлиять не только на результаты дефектоскопии. Под угрозой окажется здоровье людей, причём не только тех, что обеспечивают функционирование оборудования. Излучение, накопленное в самой детали, способно оказать негативное воздействие на всех, кто даже случайно оказался рядом.

Область применения

Несмотря на определённые трудности, связанные с использованием, радиография находит всё более широкое применение. Основная причина – высокая точность получаемых результатов. К тому же, методика позволяет решить такую проблему, как обнаружение внутренних дефектов. При правильном подходе, технология может с успехом использоваться почти во всех областях промышленности и строительства.

• Возведение несущих каркасов многоэтажных зданий или безопорных перекрытий.
• Изготовление корпусов судов вне зависимости от конструктивных особенностей их набора и обшивки.
• Прокладка трубопроводов, по которым впоследствии будут перекачиваться различные виды топлива или просто вода, пищевые продукты или ядовитые химикаты.
• Производство подвергающихся высоким нагрузкам особо ответственных деталей самолётов и ракет.
• Проверка находящихся в длительной эксплуатации металлических конструкций путепроводов и мостов.
• Контроль состояния сварных швов оружейных систем.
• Изготовление высокоточного медицинского оборудования.

Во всех этих случаях может быть использован радиографический метод контролья.

Важно учесть заблаговременно

Собираясь приобрести промышленный рентгенографический аппарат, нужно точно определиться, какие детали и материалы предстоит обследовать с его помощью. Ведь на сегодняшний день выпускается большое количество подобного рода систем, а характеристики каждой модели имеют определённые ограничения. Всё поступающее на рынок оборудование рассчитано на выполнение узкого круга задач. Ввиду того что устройства проходят обязательную сертификацию и представляют повышенную опасность, их самостоятельное изготовление недопустимо!

Рентгеновские аппараты

По своей конструкции рентгеновские аппараты отличаются характеристиками излучающей трубки, на которые в первую очередь влияют сила тока, его напряжение и габариты излучателя. Отталкиваясь от этих параметров устройства с различным размером фокусного пятна, углом выходя излучения и максимально возможной толщиной просвечиваемой стали. Встречаются рентгеновские аппараты непрерывного и импульсного действия, кабельные и моноблочные.

Гамма-дефектоскопы

В некоторых случаях для обеспечения радиографического контроля предпочтительнее использование не рентгеновской аппаратуры, а гамма-дефектоскопов, внутрь которых помещают закрытые радиоактивные источники. В качестве излучающего материала могут быть задействованы изотопы тулия, селена, иридия, цезия, кобальта и т. п. Возможности оборудования, например, толщина просвечиваемого металла, во многом зависят от используемого радиоактивного вещества, при замене которого изменяются и характеристики излучения.

Важный стандарт

Для ознакомления с требованиями к радиографическому контролю в полном объёме целесообразно изучить ГОСТ 7512-86. В этом документе имеется вся необходимая информация. Тем же, кто собирается использовать методику на производстве, изучение стандарта строго обязательно, поскольку ответственность за его несоблюдение нешуточная.