2. Аппаратура для рентгеновского контроля.
Рентгеновским аппаратом называют совокупность технических средств, предназначенных для получения и использования рентгеновского излучения. В общем случае рентгеновский аппарат состоит из трех основных частей:
· рентгеновского излучателя, включающего рентгеновскую трубку, являющуюся высоковольтным электровакуумным прибором, заключенную в защитным кожух;
· рентгеновского питающего устройства, включающего в свой состав высоковольтный генератор и пульт управления;
· устройства для применения рентгеновского излучения, служащего для приведения в рабочее положение излучателя.
В общем виде данные аппараты состоят из рентгеновской трубки, высоковольтного генератора и пульта управления. По условиям, в которых они подлежат эксплуатации, рентгеновские аппараты подразделяют на стационарные, переносные и импульсные.
В переносных аппаратах высоковольтный трансформатор и рентгеновская трубка смонтированы в единые защитные блоки – моноблок, с охлаждением воздушным или масленым. Их основное преимущество — малые габариты и масса. Недостатки — небольшая длительность непрерывной работы. Переносные аппараты-моноблоки используют обычно в полевых и монтажных условиях. Примерами данных аппаратов являются Рентгеновские аппараты Ратмир 250, РПД-200, ИНТРОВОЛЬТ-180, ERESCO 32 MFC3 и др. Часто маркировка в отечественных аппаратах сопровождается названием рентгеновского аппарата (фирма производитель) последующие цифры обозначают — напряжение в кВ. В импортных аппаратах сначала сопровождается названием рентгеновского аппарата (фирма производитель) а потом глубина просвечивания по стали в мм. Пример ERESCO 32 MFC3: ERESCO — название аппарата, 32 — глубина просвечивания по стали в 32мм.
Стационарные рентгеноаппараты обычно предназначены для работы в цеховых условиях. Они состоят из самостоятельного генераторного устройства, рентгеновской трубки и пульта управления. Рентгеновская трубка бывает с обычным и вынесенным анодом для панорамного просвечивания. При этом применяется более совершенные электрические схемы с удвоенным напряжением с двумя выпрямителями, что позволяет увеличить качество и длительность излучения. Ниже приведены примеры стационарных (промышленных) рентгеновских аппаратов выпускаемых в настоящее время ISOVOLT 320 HS, Руслан 450 CP-1, РАП-150/300, РУП-150/300 и др. Размер их фокусного пятна изменяется от 1,0x1,0 до 2,5x2,5.
Импульсные аппараты конструктивно выполнены из двух частей: блок управления и рентгеновский блок.
В основе работы импульсного аппарат лежит принцип накопления энергии за сравнительно долгий промежуток времени и последующей ее реализации за существенно более короткий промежуток времени.В отличие от предыдущих аппаратов импульсный аппарат не требует принудительного охлаждения трубки и используется в монтажных условиях. Примером малогабаритных импульсных рентгеновских аппаратов являются Арион-150, Арион-200, Арион-300, Арион-400, ШМЕЛЬ-250, АРИНА-3, АРИНА-5, АРИНА-7 и др. Характеристики аппаратов для первой и последней модели: Рабочее напряжение на аноде рентгеновской трубки,— от 150 до 600 кВ, толщина объекта контроля—10...100мм, потребляемая мощность — 100...450 ВА, масса — 10...22 кг. Экспозиционная доза излучения импульсного аппарата не от 20 мР до 400 мР при расстоянии 0,5 м за 100 импульсов.
Далее приведен принцип действия импульсных рентгеновских аппаратов на примере серии АРИНА.
Рис. Принципиальная схема импульсного аппарата серии АРИНА.
С1 - накопительный конденсатор; К - ключ (первичный коммутатор);
Тр - импульсный трансформатор; С2 - разрядная емкость;
Р - разрядник-обостритель; Т - рентгеновская трубка.
При замыкании ключа К предварительно заряженный накопительный конденсатор С1 разряжается через первичную обмотку трансформатора Тр. При этом во вторичной его обмотке возникает импульс высокого напряжения длительностью порядка 10-6с, заряжающий выходную емкость С2 до напряжения 100-200 кВ в зависимости от типа аппарата.
Разрядник-обостритель Р преобразует энергию, накопленную в емкости С2, в импульс высокого напряжения длительностью 10-8с, который прикладывается к электродам рентгеновской трубки Т.
В аппаратах АРИНА используется не обычная рентгеновская трубка с накальным катодом, а так называемая трубка с взрывной электронной эмиссией.
В качестве катода в такой трубке используется вольфрамовая фольга толщиной в несколько микрон.
Под действием импульса высокого напряжения очень короткой длительности (который обеспечивается разрядником - обострителем) кромка вольфрамового катода взрывается, образуется облако плазмы, которая является источником электронов. Далее процесс ускорения электронов и возбуждения рентгеновского излучения протекает так же, как и в классических рентгеновских трубках с накальным катодом.
Итак, вместо термоэмиссии - плазменная эмиссия, вместо накаливаемого катода - холодный катод.
При этом необходимым и главным условием образования электронной плазмы является короткий импульс высокого напряжения.
Импульсный трансформатор, разрядник-обостритель, вырабатывает чрезвычайно короткий импульс высокого напряжения, обеспечивающий образование электронной плазмы в районе катода рентгеновской трубки, и рентгеновская трубка располагаются в металлическом цилиндре, заполненном трансформаторным маслом. Этот цилиндр, называется высоковольтным блоком, является сердцем всего аппарата. Он определяет ресурс работы прибора, его габаритно-весовые и рентгеновские характеристики.
Гамма-дефектоскопы. Они предназначены для контроля качества изделий гамма-излучением радиоактивных изотопов. В общем случае гамма-дефектоскоп состоит из:
· источника излучения;
· защитно-радиационной головки (контейнера), служащей для перекрытия излучения радиоизотопного источника и снижения мощности дозы излучения до допустимого уровня;
· встроенных или сменных коллиматоров, обеспечивающих изменение размеров и пространственной ориентации рабочего пучка излучения;
· пульта управления пучком излучения.
В комплект гамма-дефектоскопа входят также вспомогательное оборудование и принадлежности (транспортные тележки, штативы для крепления радиационной головки, контейнеры для безопасного транспортирования и перезарядки источников излучения и др.).
Все типы выпускаемых дефектоскопов условно можно разделить на установки общепромышленного (универсальные шланговые дефектоскопы) и специального назначения для фронтального и панорамного просвечивания (затворного типа).
В универсальных шланговых (рис.1.9) дефектоскопах источник излучения может подаваться в зону контроля из радиационной головки по гибкому ампулопроводу, где формируется панорамный пучок излучения с помощью сменных коллимирующих головок. Преимущество дефектоскопов этого типа (универсальность и возможность подачи малогабаритного источника на расстояние 5-12м) перед рентгеновскими аппаратами и другими типами гамма-дефектоскопов делают их предпочтительными для радиографического контроляв нестационарных условиях, особенно при контроле изделий с труднодоступными участками.
Рис.1.9. Кинематическая схема шланговых дефектоскопов типа “Гаммарид”:
1 – приводное колесо; 2 – подающий трос; 3 – соединительный шланг; 4 – держательисточника излучения; 5 – радиационная головка; 6 – ампулопровод; 7 –коллимирующая головка
Гамма-дефектоскопы для фронтального (рис.1.10) просвечивания
предназначены для работы в полевых, монтажных условиях, когда применение универсальных шланговых дефектоскопов невозможно из-за ограниченных размеров радиационно-защитных зон.
Гамма-установки для панорамного просвечивания широко применяют при контроле качества изделий типа полых тел вращения. Характерной особенностью данных аппаратов является небольшая масса и высокая мобильность.
Промышленностью выпускаются универсальные гамма-дефектоскопы Гаммарид 192/120М, РИД-ИС/120МД, Магистраль - 1 и др. Установки снабжены специальными комплектами с контейнерами для перезарядки изотопов с разной энергией излучения, штативы, расширяющие технологические возможности контроля и т. д. Толщина контролируемой стали обычно находится в пределах 5... 80 мм (максимум до 200 мм при просвечивании изотопом кобальт-60).
Рис.1.10. Кинематическая схема дефектоскопа для фронтального и панорамного просвечивания типа “Магистраль – 1”: 1 – привод управления; 2 – подающий трос; 3 соединительный шланг; 4 –держатель источника излучения; 5 – традиационная головка.
БИЛЕТ № 5
1. Система технического контроля качества в сварочном производстве.
Важнейшей функцией системы организации производства продукции предприятием-изготовителем является ее технический контроль, под которым понимают проверку соответствия объекта контроля установленным техническим требованиям.
Система технического контроля предусматривает организацию на предприятии службы технического контроля, которая наряду с технологическими службами должна обеспечивать высокое качество выпускаемой продукции.
Система технического контроля включает следующие основные элементы:
· объект контроля;
· метод и средства контроля;
· исполнители;
· техническая документация.
Под объектом контроля понимают продукцию на той или иной стадии технологического процесса, средства производства и технологические процессы.
Метод контроля – это совокупность определенных принципов и правил выполнения контроля.
К средствам контроля относят контрольно-измерительные приборы, инструменты, аппаратуру, материалы, применяемые при контроле (например, рентгеновская пленка).
Под исполнителями контроля понимают специалистов отдела технического контроля (ОТК) и работников центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ), занимающейся поверкой и ремонтом средств измерения.
При техническом контроле выявляют отклонения объекта контроля от установленных требований НТД (нормативно-технической документации).
Технический контроль проводится в соответствии с технической документации и организуется по правилам, установленным стандартом предприятия. Алгоритм выполнения операции контроля представлен на схеме.
Подготовка объекта контроля
Подготовка средств контроля
Техническая документация на контроль
Измерение контролируемых параметров
Сопоставление результатов контроля с установленными требованиями
Принятие решения и оформление заключения о результатах контроля
Сопроводительная документация на изделие
Анализ приведенной схемы показывает, что сущность технического контроля определяется выполнением двух следующих функций:
· получение информации о фактическом состоянии объекта контроля, его контролируемых параметрах и показателях качества (эту информацию называют первичной);
· сопоставление первичной информации с установленными требованиями, критериями и нормами (информация об отклонениях фактических параметров и показателей качества от заданных называется вторичной).
Вторичная информация используется для выработки управляющего решения, направленного на объект контроля. При этом решается главная задача управления качеством – сведение к минимуму или полное устранение выявленных отклонений в ходе технологического процесса изготовления продукции.
Помимо отмеченных к другим понятиям, используемым при контроле относятся:
· объем контроля – отношение общего количества проконтролированных объектов к общему количеству изготовленных;
· продолжительность контроля – время, необходимое для его подготовки, проведения и анализа результатов;
· стоимость контроля – материальные затраты на проведение контроля;
· контролируемый параметр – количественная или качественная характеристика объекта контроля;
· достоверность контроля – вероятность соответствия фактических результатов действительным значениям контролируемых признаков.
2. Влияние дефектов на работоспособность сварных соединений.
Работоспособность сварных соединений зависит напрямую от их дефектности. Так как получить бездефектную продукцию практически невозможно, то необходимо установить нормы допустимых дефектов или браковки. Установление в технических документах более жестких норм дефектности повышает работоспособность сварных соединений.
При обосновании норм дефектности для сварных соединений, работающих под нагрузкой, необходимо определить их влияние на механические свойства сварного соединения. Основным механическим свойством является прочность при статических и переменных нагрузках. Нормы дефектности устанавливают по результатам механических испытаний, анализа изломов (фрактография) и металлографии сварных соединений. В результате исследований устанавливается связь между геометрическими характеристиками дефекта и прочностью соединения.
Влияние дефектов определяется не только размерами, но и их формы. К наиболее опасным дефектам относят трещины, непровары и подрезы. Менее опасными дефектами являются поры. Промежуточные положения занимают включения. Каждый из перечисленных дефектов характеризуется определённым значением концентрации напряжений.
Наименьшей опасностью характеризуются дефекты, при котором действие растягивающих напряжений параллельно основному направлению дефекта.
Опасность дефектов возрастает для вытянутых пор – свищей, особенно выходящих на поверхность, а также для цепочек или скоплений пор или включений.
Влияние дефектов на качество сварных соединений увеличивается с возрастанием остаточных сварочных напряжений в сварном соединении, что необходимо учитывать при разработке технологии сварки.
Еще большую опасность на работоспособность сварных соединений представляют дефекты в процессе эксплуатации сварных соединений. Поэтому необходимо поддерживать такое качество технологического процесса, чтобы дефектность на стадии изготовления изделий была бы ниже уровня, требуемого при эксплуатации, т.е. требования к дефектности, исходя из технологического фактора, должны быть более жесткими, чем из эксплуатационного фактора. Поэтому основная оценка норм допустимых дефектов должна определяться в условиях действия нагрузок, характерных для эксплуатационных условий.
Работоспособность сварных соединений, эксплуатирующихся при повышенных или низких температурах и имеющих различные концентраторы напряжений, определяется показателями ударной вязкости, полученными в результате динамических (ударных) испытаний.
Ударные испытания не дают прямых данных для расчёта норм дефектности, но они позволяют выявить влияние изменений структуры металла на механические свойства, которые не выявляются по результатам статических испытаний.
Динамические испытания позволяют также проследить влияния явления упрочнения и разупрочнения металла сварного шва, связанные с укрупнением зерна, выпадением карбидов, нитридов и т.д.
Для сварных соединений, работающих при повышенных или пониженных давлениях, показателем работоспособности является герметичность.
При эксплуатации сварных соединений в коррозионных средах нормы дефектности должны быть уточнены с учетом этого фактора.
Нормы дефектности позволяют произвести сортировку сварных соединений по трём группам качества:
1 группа - годные сварные соединения
2 группа - дефектные сварные соединения (возможно устранение дефектов и ремонт изделия)
3 группа - бракованные сварные соединения (ремонт изделий не допускается)
Нормы дефектности указывают в технических условиях на изготовление сварного соединения (ТУ) или в строительных нормах и правилах для строительных сварных конструкций (СН и П).