способ радиографического контроля
Классы МПК: | G01N23/18 обнаружение локальных дефектов или вкраплений |
Автор(ы): | Зуев Вячеслав Михайлович (RU), Капустин Виктор Иванович (RU), Табакман Рудольф Леонидович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Ижорские заводы" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-05-04 публикация патента:
27.01.2008 |
Использование: для радиографического контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины dэт.д, но различной ширины (диаметра) при этом
длина канавок канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине и диаметру, замеряют по полученному снимку длину l р.д и ширину и bр.д выявленных реальных дефектов и определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, мм, величины где D - контраст изображения дефекта, D - коэффициент контрастности радиографической пленки, после этого подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, затем определяют величину dр.д, используя выражение где k3=1 - для пустотелых дефектов и k3= /( - д) /( - д) - для дефектов с заполнением(шлак); , д; , д - соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, после чего делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений lр.д, bр.д , dр.д, сравниваемых с соответствующими нормативными значениями. Технический результат: повышение надежности и точности определения размеров выявляемых на радиографических снимках дефектов контролируемых изделий. 1 табл., 6 ил.
Формула изобретения
Способ радиографического контроля, включающий радиографирование на один снимок эталонных и реальных дефектов и фотометрирование полученных изображений, отличающийся тем, что на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины dэт.д, но различной ширины (диаметра) при этом длина канавок lэт.д кан 10 мм и канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине (диаметру), замеряют по полученному снимку длину l р.д и ширину bр.д выявленных реальных дефектов и определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, (мм) величины где D - контраст изображения дефекта, D - коэффициент контрастности радиографической пленки, после этого подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, для чего при b р.д bэ.д и lр.д. lэт.д замеренные значения интерполируют по ширине (диаметру) отдельно для канавок и отдельно для отверстий, а полученные интерполированием по b значения интерполируют по l, учитывая условие затем определяют величину используя выражение где k3=1 - для пустотелых дефектов и k3= /( - д) /( - д) - для дефектов с заполнением (шлак); , д; , д - соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, при этом для радиографических пленок, у которых D kD, где k=const, вместо величин D/ D используют величины D/Dф, где Dф , - оптическая плотность фона снимка, после чего делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений lр.д, bр.д, сравниваемых с соответствующими нормативными значениями, при этом дефекты с шириной изображения bр.д <k классифицируются как недопустимые по размеру без проведения оценки по снимку этого дефекта.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано при радиографическом контроле сварных соединений, наплавок и основного металла изделий.
Известен способ радиографического контроля, предусматривающий использование эталонов с канавками различной глубины для оценки по снимку чувствительности контроля (см. ГОСТ 7512-82).
Способом, наиболее близким по своей технической сути заявляемому, является способ радиографического контроля кольцевых сварных соединений трубопроводов, включающий оценку по снимку величины вогнутости и выпуклости корня сварного шва путем визуального или фотометрического сравнения оптических плотностей изображений вогнутости (выпуклости) и канавки (выступа) образца-имитатора, установленного на контролируемое сварное соединение (см. ПНАЭ Г-7-017-89 Приложение 2).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и точности определения размеров выявляемых на радиографических снимках дефектов контролируемых изделий.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе радиографического контроля, включающем радиографирование на один снимок эталонных и реальных дефектов и фотометрирование полученных изображений, выполняют следующие операции:
1) на контролируемое изделие устанавливают образцы-имитаторы с канавками и отверстиями одинаковой глубины dэт.д, но различной ширины (диаметра) bэт.д кан при этом длина канавок lэт.д кан 10 мм и канавки и отверстия попарно соответствуют по ширине (диаметру);
2) замеряют по снимку длину l р.д и ширину bр.д выявленных реальных дефектов;
3) определяют с помощью фотометрирования для эталонных и реальных дефектов с шириной изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, мм, величины где D - контраст изображения дефекта, D - коэффициент контрастности радиографической пленки;
4) подбирают значение эталонного дефекта, соответствующего по ширине b и длине l рассматриваемому реальному дефекту, для чего при b р.д bэ.д и lр.д. lэт.д замеренные значения интерполируют по ширине (диаметру) отдельно для канавок и отдельно для отверстий, а полученные интерполированием по b значения интерполируют по l, учитывая условие
5) определяют величину dр.д, используя выражение где k3=1 - для пустотелых дефектов и k3= /( - д) /( - д) - для дефектов с заполнением (шлак);
, д; , д - соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотности для основного металла и вещества заполнения дефекта, при этом для радиографических пленок, у которых D kD, где k=const, вместо величин D/ D используют величины D/Dф, где Dф , - оптическая плотность фона снимка;
6) делают вывод о допустимости или недопустимости выявленного реального дефекта на основании полученных значений lр.д, bр.д, dр.д, сравниваемых с нормативными значениями lнорм, bнорм , dнорм, при этом для дефекта с шириной изображения bр.д<k оценка по снимку размера dр.д не проводится и дефект по параметру d классифицируется как недопустимый.
Сущность изобретения поясняется рисунками, таблицами, графиками.
На фиг.1 показана схема просвечивания сварного соединения - а и схематичное изображение радиографического снимка с выявленными дефектами - б.
На фиг.2 представлен эскиз образцов-имитаторов для оценки размера дефекта в направлении просвечивания.
На фиг.3 представлена таблица рекомендуемых размеров образцов-имитаторов.
На фиг.4 представлены зависимости величины отношения отверстие/канавка контраста D/ D канавок и отверстий одинаковой ширины bкан= отв и одинаковой глубины dкан= dотв от поперечного размера эталонного дефекта (a, б) и зависимости контраста D/ D изображения прямоугольной канавки шириной b от длины l канавки - (в, г): и - эталоны со стороны источника, п - эталоны со стороны пленки; а, б: 1 - U p.т=200 кВ, d=20 мм; 2 - Ir192, d=20 мм; 3 - Up.т=400 кВ, d=60 мм; 4 - Co 60, d=100 мм; 5 - 8 МэВ, d=200 мм;
На фиг.5 представлены зависимости D/ D=f(b-1) для прямоугольной канавки (эталон со стороны источника излучения):
1 - Up.т=100 кВ, d=3 мм, d=1 мм;
2 - Up.т=200 кВ, d=20 мм, d=5 мм;
3 - Up.т=400 кВ, d=80 мм, d=10 мм;
На фиг.6 представлены зависимости коэффициента контрастности (6а) и контраста изображения дефекта (цилиндрическое отверстие =5 мм и глубиной d=2 мм) (6б) от оптической плотности снимка (фона) для радиографических пленок типа D4 и D7.
Пример конкретного использования заявляемого способа радиографического контроля.
Заявляемым способом радиографического контроля проводился контроль сварного соединения толщиной d=30 мм - см. фиг.1. Параметры просвечивания соответствовали требованиям ГОСТ 7512-82. Просвечивание проводилось рентгеновским аппаратом МГ-420 при напряжении на рентгеновской трубке Uр.т=300 кВ с фокусного расстояния 800 мм на радиографическую пленку типа D4. Чувствительность контроля k= пр.эт min=0,4 мм. На сварное соединение со стороны источника излучения устанавливались образцы-имитаторы с канавками и отверстиями глубиной d=2 мм - эталоны №2 - см. фиг.2 и фиг.3. На полученном снимке были выявлены дефекты (см. фиг.1б): непровары - 1, 2, 3, пора - 4 и шлаковое включение 5.
С целью определения допустимости выявленных дефектов измерялись по снимку (масштабная линейка, мерительная лупа) длина lр.д и ширина bр.д реальных дефектов и фотометрически (денситометр "Хеллинг-301") оценивался их размер в направлении просвечивания dр.д.
Нормативные максимально допустимые размеры дефектов:
Непровары - dH норм=10%d, lH норм=30 мм;
поры, шлак - dП.Ш. норм=10%d, П норм=3 мм, lШ норм=15 мм
(ширина bН,П,Ш не регламентируется).
Замеренные линейные размеры дефектов составили:
дефект 1 (непровар): bH1=3,2 мм, l H1=11 мм;
дефект 2 (непровар): bH2 =0,7 мм, lH2=12 мм;
дефект 3 (непровар): bH3=(0,2-0,3) мм, lH3 =10 мм;
дефект 4 (пора): П4=1,5 мм;
дефект 5 (шлак): bШ5=4,2 мм, lШ5=6 мм.
При фотометрической оценке размера dН,П,Ш учитывалась зависимость контраста D/ D от длины дефекта (см. фиг.4) наряду с зависимостью D/ D от ширины b дефекта в условиях малой геометрической нерезкости uг (см. фиг.5). При этом принимался во внимание экспериментально установленный факт, что зависимость D/ D=f(l) имеет место при соотношении l/b 3 и не наблюдается при l/b>3 и l 10 мм (указанная зависимость связана с влиянием нерезкости рассеяния up>>uг ).
В рассматриваемом примере использовалась радиографическая пленка типа D4, для которой в рабочем диапазоне оптической плотности D=1-4 коэффициент контрастности D kD, где k=const, что позволяет вместо сравнения величин D/ D эталонных и реальных дефектов сравнивать фотометрически замеряемые величины D/Dф (см. фиг.6).
Замеренные значения D/Dф реальных дефектов составили:
дефект 1 (непровар): 0,090;
дефект 2 (непровар): 0,090;
дефект 3 (непровар): D/Dф не определялось;
дефект 4 (пора): 0,095;
дефект 5 (шлак): 0,060.
Замеренные значения D/Dф эталонных дефектов глубиной d=2 мм составили:
- отверстия: =0,5 мм - 0,025; =1 мм - 0,040; =2 мм - 0,060; =5 мм - 0,075;
- канавки: b=0,5 мм - 0,040; b=1 мм - 0,055; b=2 мм - 0,070; b=5 мм - 0,080.
Соответствующие ширине bр.д реальных дефектов значения D/Dф эталонных дефектов определяются линейным интерпорированием по b( ):
- отверстия: =0,7 мм - 0,031; =1,5 мм - 0,050; =3,2 мм - 0,066; =4,2 мм - 0,071;
- канавки: b=0,7 мм - 0,046; b=1,5 мм - 0,077; b=3,2 мм - 0,074; b=4,2 мм - 0,077.
Соответствующие ширине bр.д и длине lр.д реальных дефектов значения ( D/Dф]эт.д о определяются следующим образом:
- длина дефектов 1 и 2 - lр.д>10 мм, что обуславливает возможность их сравнения с эталонными канавками длиной l эт.д>10 мм без интерполирования по l значений контраста (длина канавок эталона №2 - 20 мм) и, следовательно, ( D/Dф)эт.д o(H1)=0,074, ( D/Dф)эт.д o(H2)=0,046;
- пора 4 с диаметром изображения П=1,5 мм сравнивается с эталонным отверстием эт.д=1,5 мм и, соответственно, ( D/Dф) эт.д о(П4)=0,050;
- длина дефекта 5 - lШ5=6 мм<10 мм и менее 3b=12,6 мм, что обуславливает необходимость интерполировать по l значения D/Dф отверстий и канавок шириной (диаметром) b( )=4,2 мм, соответственно, после интерполяции
Полагая, что дефекты 1, 2, 3, 4 (непровары, пора) являются пустотелыми, т.е. коэффициент k 3 Н,П=1, а шлаковое включение (дефект 5) в стали ( ст=7,8 г/см3 ) заполнено шлаком плотностью ш=2,3 г/см3 , т.е. k3 Ш ст/( ст- ш)=(7,8/(7,8-2,3) 1,4, и используя выражение
dр.д=k3[( D/ D)р.д/( D/ D)эт.д o] dэт.д=k3[( D/Dф)р.д/( D/Dф)эт.д o] dэт.д,
получим следующие значения размера дефекта в направлении просвечивания dр.д:
дефект 1 (непровар): (0,090/0,074)×2 2,4 мм;
дефект 2 (непровар): (0,090/0,046)×2 4,0 мм;
дефект 3 (непровар): не определялся;
дефект 4 (пора): (0,095/0,050)×2 3,8 мм;
дефект 5 (шлак): (0,060/0,073)×1,4×2 2,2 мм.
Согласно указанным выше нормативам ( dН,П,Ш норм =10%d=3 мм) дефекты 1 и 5 являются допустимыми, дефекты 2 и 4 - недопустимыми. Размер dр.д дефекта 3 (непровара) не определялся вследствие малой ширины изображения b<k (при b<k происходит перекрытие геометрических нерезкостей с противоположных краев изображения дефекта и снижение D) и, соответственно, дефект 3 классифицируется как недопустимый по размеру d.
При оценке размера dр.д без учета различия в ширине сравниваемых реальных и эталонных дефектов, что имеет место в применяемом в практике радиографического контроля методе дефектометров (сравнение оптической плотности изображений реальных дефектов и канавок различной глубины, но одинаковой ширины стандартного эталона), возможны значительные погрешности, например, при оценке глубины непровара 2 по эталонной канавке, используемой для оценки глубины непровара 1 (bкан 4 мм), не допустимый по параметру d дефект 2 был бы классифицирован как допустимый ( D/Dф Н1= D/Dф Н2=0,090), т.к. его оценочный размер был бы dН2= dН1 2,4 мм.
В то же время даже сравнение эталонных и реальных дефектов одинаковой ширины, но без учета различия в их длине, также может приводить к существенной погрешности в оценке размера dр.д. Например, при оценке dП4 вертикально (по сечению) вытянутой поры 4 с диаметром изображения =1,5 мм путем сравнения с эталонной канавкой (l кан 10 мм) той же ширины (bкан=1,5 мм) ее оценочный размер будет dП4=(0,095/0,077)×2 2,5 мм, т.е. недопустимая по размеру d пора будет классифицирована как допустимая.
Таким образом, предложенное использование при радиографическом контроле образцов-имитаторов одновременно с канавками и отверстиями одинаковой глубины, но различной и при этом попарно соответствующей ширины (диаметра) и соответствующий учет влияния на контраст изображения сравниваемых эталонных и реальных дефектов как ширины, так и длины дефекта позволяет повысить точность определения по снимку размера в направлении просвечивания дефектов сварки и надежность оценки качества сварных изделий.
Класс G01N23/18 обнаружение локальных дефектов или вкраплений