6. Регистрация результатов контроля

Результаты визуального и измерительного контроля на стадии входного контроля основного и сварочных материалов, производства работ по изготовлению, монтажу, ремонту (подготовка деталей, сборка деталей под сварку, сварные соединения, исправление дефектов) должны быть зафиксированы в учетной документации (Журнал учета работ по визуальному и измерительному контролю) и отчётной (акты, заключения, протоколы) документации, оформленной в соответствии с требованиями стандартов.

На поверхность проконтролированных основных материалов (полуфабрикатов, заготовок, изделий) и готовых сварных соединений, по требованию конструкторской документации, контролером ставится клеймо, подтверждающее положительные результаты контроля.

Приложение 1.

Таблица П.1. Нормы допустимых поверхностных дефектов, выявленных при визуальном контроле сварных соединений.

Дефект	Размерный показатель сварного соединения1, мм	Допустимый максимальный размер дефекта, мм	Допустимое число дефектов на любых 100 мм шва
Отступления от размеров и формы шва	Независимо	*2	-
Западания (углубления) между валиками и чешуйчатость поверхности шва	От 2 до 4 вкл. Св. 4 до 6 вкл. Св. 6 до 10 вкл. Св. 10	1,0 1,2 1,5 2,0
Одиночные включения	От 2 до 3 вкл. Св. 3 до 4 вкл. Св. 4 до 5 вкл. Св. 5 до 6 вкл. Св. 6 до 8 вкл. Св. 8 до 10 вкл. Св. 10 до 15 вкл.	0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,2 1,5	3 4 4 4 5 5 5
Подрезы основного металла	Независимо	0,23
Отклонения от прямолинейности сварных стыков труб	Независимо	Просвет между линейкой и трубой на расстоянии 200 мм от стыка не должен быть более 3 мм

Лабораторная работа № 2. Радиационные методы контроля

2.1. Ионизирующие излучения

Рентгеновское и гамма-излучения, как и световые, ультрафиолетовые и радиоволны, имеют электромагнитную природу. Но радиоволны, световые колебания, рентгеновское и гамма-излучения отличаются длинами волн.

Основные свойства рентгеновского и гамма-излучений связаны с тем, что они обладают гораздо большей энергией, чем, например, видимый свет, по-разному поглощаются разными средами. Благодаря этим свойствам рентгеновское и гамма-излучение используют для дефектоскопии сварных соединений. Кроме того, они не подвергаются воздействию электрических и магнитных полей, действуют на фотопленку, вызывают люминесценцию некоторых химических соединений, ионизируют газы, нагревают облучаемое вещество, воздействуют на живые организмы.

Радиационная дефектоскопия – метод получения на радиографической пленке видимого (теневого) изображения внутренней структуры объекта, просвечиваемого ионизирующим излучением.

Р адиографическая дефектоскопия предполагает использование трех основных элементов: источник излучения – контролируемый объект – радиографическая пленка (рис. 2.1).

Задачей радиографического контроля сварных соединений является обнаружение имеющихся в них дефектов типа несплошностей металла – трещин, непроваров, газовых пор, раковин и т.п. инородных включений – шлаковых, вольфрамовых и др., отличающихся по плотности от основного металла.

В общем виде схема радиографического контроля следующая (Рис. 2.1): источник 1 создает поток ионизирующего излучения, который, проходя через контролируемый объект 2, по-разному ослабляется в дефектных и бездефектных сечениях объекта. На пленку 3 под дефектными и бездефектными сечениями объекта попадает различное количество излучения, в результате чего дефекты металла (несплошности, включения, отличающиеся по плотности от основного металла контролируемого объекта) отображаются на пленке после ее фотообработки в виде локальных изменений оптической плотности (темных и светлых пятен и полос, отражающих форму дефекта), наблюдаемых при расшифровке снимка на фонаре – негатоскопе.

Рентгеновское излучение. Это излучение состоит из тормозного и характеристического излучения. Образование его происходит в результате торможения на аноде рентгеновской трубки свободных электронов, обладающих большой скоростью (внеядерный процесс).

Р ентгеновская трубка представляет собой стеклянный баллон, из которого удален воздух (рис. 2.2). В сосуд впаяны два электрода – анод 1 и катод 3, к которым подводится высокое напряжение (U ~ десятки – сотни кВ). Катод представляет собой нагреваемую током накала до t⁰ = 2200 – 2500 ⁰С вольфрамовую спираль, помещенную в фокусирующее устройство (металлическая чашка), электрическое поле которого формируется из испущенных нагретой спиралью электронов узкий электронный пучок 2, движущийся к аноду.

Анод представляет собой медный полый цилиндр, на передней части которого укреплена вольфрамовая мишень, о которую ударяются электроны. Электроны, испущенные катодом, ускоряются электрическим полем в промежутке катод-анод, ударяются об анод, теряют свою скорость и набранную в процессе ускорения кинетическую энергию. При этом часть кинетической энергии электронов преобразуется в энергию рентгеновского излучения, часть идет на нагревание анода. Спектр рентгеновского излучения состоит из непрерывного спектра тормозного излучения с наложением линий характеристического излучения. Рентгеновское излучение распространяется во все стороны от мишени. Рабочий пучок формируется геометрией и защитой анодного блока.

Тормозное излучение возникает при торможении (изменении скорости) ускоренных электронов в веществе мишени анода.

Характеристическое рентгеновское излучение возникает в результате энергетических переходов в атомах анода, когда под действием ударов ускоренных электронов выбиваются электроны с внутренних оболочек атомов анода, то атом переходит в возбужденное состояние, а на их место переходят электроны с более удаленных от ядра оболочек и обладающих большей энергией. При этом атом переходит в нормальное состояние и испускает квант характеристического излучения с энергией, равной разности энергии на соответствующих уровнях.

Гамма-излучение. Это излучение образуется в результате распада ядер радиоактивных элементов (изотопов). Внутриядерные силы притяжения между протонами и нейтронами, входящими в состав ядра радиоактивных элементов, не обеспечивает достаточной устойчивости ядра. В результате наблюдается самопроизвольная перестройка менее устойчивых ядер в более устойчивые. Этот процесс, называемый естественным радиоактивным распадом, сопровождается испусканием положительно заряженных альфа-частиц (α), отрицательно заряженных бета-частиц (β) и гамма-излучения (γ). В результате вылета α- и β-частиц и γ-излучения образуется новое ядро, которое может оказаться в возбужденном состоянии. Возбужденное ядро, переходя в нормальное, невозбужденное состояние, испускает избыток энергии в виде гамма-излучения.

Если поместить источник излучения указанных видов в сильное электрическое или магнитное поле, то можно наблюдать картину, показанную на (рис. 2.3). Поток α-частиц отклонится в сторону отрицательного электрода, а поток β-частиц – в сторону положительного. Поток γ-излучения не реагирует ни на электрические, ни на магнитные поля.

α -, β-частицы и γ-излучения различаются также по способности проникать через различные вещества; α-частицы имеют наименьшую проникающую способность и полностью теряют свою энергию при прохождении через воздух на расстоянии 75 – 80 мм от источника; β-частицы полностью поглощаются 6 мм листом из алюминиевого сплава или воздушной средой на расстоянии 7 – 7,5 м от источника; γ-излучение может проникать через стальные изделия толщиной 500 мм.

Дефектоскопы с радиоактивными источниками гамма-излучения (гамма-дефектоскопы) используются при контроле труднодоступных мест ответственных изделий, в монтажных и полевых условиях, когда применение рентгеновских аппаратов затруднено или технически невозможно.

Из большого числа радиоактивных изотопов, известных в настоящее время, в радиационной дефектоскопии применяют лишь те, которые удовлетворяют трем основным требованиям:

1) достаточно высокая энергия излучения;

2) достаточно высокая интенсивность излучения;

3) достаточно продолжительный период полураспада.

Этим требованиям удовлетворяют искусственные изотопы кобальт, иридий, цезий, тулий и др.

Основными характеристиками радиоактивных источников, применяемых в радиационной дефектоскопии, являются: энергетический спектр (энергия) гамма-излучения, период полураспада радиоактивного вещества источника, активность (радиационный выход) источника, размеры активной части источника.

Энергетический спектр гамма-излучения радиоактивного источника – дискретный (линейчатый). Гамма-излучение возникает в результате энергетических переходов возбужденных ядер атомов, образующихся в процессе радиоактивного распада радиоактивного вещества источника, и состоит из квантов одной или квантов с несколькими значениями энергии. В практической дефектоскопии немоноэнергетическому гамма-излучению приписывают определенную эффективную энергию, соответствующую проникающей способности излучения.

Излучение более высокой энергии является более проникающим, что обусловливает меньшее время просвечивания контролируемого изделия. Источники с более высокоэнергетичным гамма-излучением позволяет просвечивать (при приемлемом для практики времени экспозиции) материалы в большом диапазоне толщин, например, ₇₇Ir¹⁹² (Е=0,42 МэВ) – до 100 мм стали, ₂₇Со⁶⁰ (Е=1,25 МэВ) до 200 мм стали.

Особенностью явления радиоактивного распада является то, что ядра радиоактивных изотопов распадаются с течением времени неравномерно, в то время как доля распада ядер в единицу времени для данного изотопа есть величина постоянная. Она называется постоянной радиоактивного распада ω.

С течением времени число атомов радиоактивного вещества уменьшается в соответствии со следующим соотношением, называемым законом радиоактивного распада:

, (2.1)

где N₀ – число радиоактивных атомов в некоторый начальный момент времени;

N_t – число оставшихся радиоактивных атомов к моменту времени t;

е – основание натуральных логарифмов;

ω – постоянная распада данного изотопа.

Время в течение которого число радиоактивных атомов уменьшается вдвое, называется периодом полураспада

. (2.2)

Период полураспада разных радиоактивных изотопов варьируется в очень широких пределах от миллиардов лет до миллионных долей секунды.

Количественная характеристика радиоактивного распада определяется активностью радиоактивного вещества, которая характеризуется числом распадов ядер атомов в единицу времени.

Активность радиоактивных источников с течением времени изменяется по экспоненциальному закону

, (2.3)

где А₀ – активность радиоактивного источника в момент времени t и в первоначальный момент времени соответственно.