Рентгенографический контроль сварных швов позволяет провести проверку их качества с сохранением целостности, без разрезки и разбора. Шов просвечивают рентгеновским или гамма-излучением, получают снимок, по которому специалист может обнаружить трещины, пустоты, шлаковые включения, посторонние частицы в металлической структуре.
Правила и принципы радиографического контроля зафиксированы в ГОСТ 7512-82. Он подходит для металлов и сплавов, толщина которых составляет от 1 до 400 миллиметров.
Основные принципы
Рентгеновские и гамма-лучи проходят сквозь металл, теряя часть энергии. Доля потерь растёт вместе с плотностью и толщиной материала. В дефектах находится воздух или газы, почти не задерживающие лучи. На снимке, цифровом или плёночном, данные области легко обнаружить по тёмному оттенку. Если в структуре находится постороннее металлическое включение, то оно, наоборот, сильнее задерживает лучи. Отметка выходит не тёмной, а светлой.
Возможные источники излучения — рентгеновские аппараты, гамма-дефектоскопы. Первая задача специалиста — подобрать мощность, соответствующую толщине металла. Изображение зафиксировано на плёнке. Для сокращения времени экспозиции используют специальные экраны с металлическим напылением или флуоресцентным составом.
Базовые условия контроля прописаны в ГОСТ 7512-82. Первый момент — двухсторонний доступ к соединению, чтобы установить источник и детектор, цифровую матрицу или плёнку. Второй — отношение радиационной толщины наплавленного металла к общей радиационной толщине, не менее 0,2.
Проведение рентгенографического контроля
В первую очередь необходимо осмотреть шов и устранить видимые повреждения. Второй этап — очистка контролируемой и соседних областей от шлаков, металлических брызг, окалины, устранение неровностей. По РТМ 36.2-87 чистой должна быть полоса не менее 20 мм с каждой стороны шва. Даже одной налипшей капли металла достаточно для формирования тени, не позволяющей провести точную расшифровку.
Эталоны чувствительности
Эталон чувствительности — небольшой образец с элементами известного размера. По нему проверяют, насколько мелкую деталь способен показать конкретный снимок. Эталон делают из металла с той же основой, что и шов, ставят со стороны источника. ГОСТ допускает три вида эталонов, у каждого из которых — своя специфика применения:
- Проволочный — набор проволок разного диаметра, которые кладут прямо на шов поперек;
- Канавочный — пластина с канавками, размещаемая не ближе 5 мм от шва, канавки тоже идут поперек;
- Пластинчатый — тонкая пластина с отверстиями. Ее располагают вдоль шва не ближе 5 мм от него или прямо на шве поперек.
Схема просвечивания
Кольцевые швы труб и сосудов ГОСТ рекомендует снимать через одну стенку. Для изделий диаметром до 2 м подходит панорамная съемка: источник ставят внутрь трубы, чтобы излучение расходилось по всей окружности стыка.
Для труб диаметром до 100 мм ГОСТ предлагает схему через две стенки. Угол луча подбирают так, чтобы исключить наложение ближней и дальней половин шва.
Расшифровка снимков
Пленку проявляют, сушат и рассматривают в затемненном помещении на негатоскопе, осветителе с регулируемой яркостью. На оценку передают только снимки хорошего качества, на которых отсутствуют пятна, посторонние пятна, полосы. Оптическая плотность, степень почернения пленки на участке шва не должна быть ниже 1,5.
Мелкие дефекты до 1,5 мм измеряют лупой с делениями 0,1 мм. Результат записывают условными обозначениями: запись «2Н15; Т40» означает два непровара длиной 15 мм и трещину длиной 40 мм.
Какие дефекты сварных швов видны на снимке
ГОСТ 32569-2013 для технологических трубопроводов делит дефекты сварных швов на две группы. К первой категории относятся плоскостные повреждения, трещины, несплавления, непровары. Выглядят они как узкие плоские щели. Примеру объёмных дефектов — поры и включения шлака.
Трещины
Трещина — разрыв металла в шве или соседней области. Пустота пропускает больше излучения, поэтому на снимке повреждение выглядит узкой темной линией. В заключении указывают длину и тип: продольная (Тв), поперечная (Тп), разветвленная (Тр).
Непровары и несплавления
Непровар — участок, где металл шва не заполнил соединение, из-за чего не удалось прочно сплавить кромки. ГОСТ различает непровар в корневой зоне, между соседними валиками и по кромке разделки. Несплавление — место, где наплавленный металл не соединился с основой или ранее сформированным валиком. На снимке оба дефекта дают темную полосу вдоль шва.
Поры и раковины
Поры — пузырьки газа, не успевшие выйти из расплава до застывания. На пленке они представлены темными пятнами. Для сферических пор характерна круглая форма, для удлинённых — овальная. В первом случае специалист фиксирует диаметр, во втором — длину и ширину. Необходимо дифференцировать одиночные поры, их скопления и цепочки. На снимке удаётся обнаружить и усадочные раковины, полости, сформировавшиеся в процессе сжатия и остывания.
Шлаковые, вольфрамовые и окисные включения
Если сварщик проигнорировал очистку шлаковой корки после прохода, шлак попадёт внутрь шва. На снимке дефекты имеют вид тёмных пятен неправильной формы.
Включения вольфрама — частички электрода, попавшие в расплав при аргонодуговой сварке. Плотность вольфрама выше, чем у стали, так что на снимке формируются светлые пятна. Как и поры, их дифференцируют на одиночные, массовые, в виде произвольных скоплений и упорядоченных цепочек.
Наружные дефекты и корень шва
Снимок выявляет и наружные дефекты, пропущенные при внешнем осмотре, либо незаметные. В первую очередь, речь идёт о прожогах, сквозных отверстиях, через которые уходит расплав, и подрезах, канавках в основном металле по краю шва.
Чего рентгенография не покажет
Возможности рентгенографического контроля ограничены и обозначены в ГОСТ 7512-82. Некоторые дефекты на снимке не проявятся, в том числе:
- Поры и включения, размер которых по направлению луча меньше удвоенной чувствительности контроля;
- Непровары и трещины, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания;
- Несплошности, находящиеся в тени посторонних деталей, углов, высотных перепадов;
- Включение, ослабляющие излучение с такой же выраженностью, как основной металл шва.
Как добиться максимальной точности
Чтобы уверенно зафиксировать все дефекты, нужно соблюдать ряд правил и инструкций. База — подходящая чувствительность контроля. Ориентир — самый мелкий элемент эталонной детали, заметный на снимке, например тонкая проволока, канавка, пластина.
ГОСТ 7512-82 вводит три класса, первый из них самый строгий. Для металла толщиной от 12 до 20 мм порог составляет 0,3 мм в первом классе, 0,4 мм во втором и 0,5 мм в третьем. Нужный класс указывают чертежи и технические условия на изделие.
Геометрия съемки
Чтобы изображение мелких дефектов сохранило резкость и чёткость, стандарт задаёт ряд ориентиров:
- Геометрическая нерезкость, размытие краев тени из-за размера фокусного пятна источника, не превышает половины нужной чувствительности, если та не больше 2 мм;
- Тень дефекта со стороны источника увеличивается не больше чем на 25% по сравнению с таким же дефектом у пленки;
- Угол между лучом и перпендикуляром к пленке не превышает 45°;
- Максимальное расстояние между плёнкой и исследуемым швом — 15 см.
Если в кадр попадает деталь с выраженным перепадом толщины, используют приставку-компенсатор. Она делает оттенок снимка более однородным, упрощает обнаружение дефектов.
Как избежать ложных находок
Часть ложных дефектов не связана со швом и исследуемой деталью. Примеры таковых — повреждения усиливающих экранов, царапины и загрязнения на плёнке. Чтобы избежать лишних проблем, нужно следовать ряду правил:
- Хранение экранов в кассетах, удаление пыли кистью с мягкой щетиной;
- Плотный прижим экранов к плёнке в светонепроницаемой кассете;
- Закрытие кассеты при помощи свинцового экрана, блокирующего рассеянное излучение;
- Правильная раскладка маркировочных знаков, чтобы они не перекрывали шов и соседнюю с ним зону.
Внимания требует и измерительное оборудование. Канавочные и пластинчатые эталоны поверяют при производстве, затем — не реже раза в пять лет. Проволочный эталон выводят из работы при повреждении пластикового чехла или следах коррозии. Денситометры, приборы для измерения почернения пленки, нуждаются в ежегодной поверке.
Подведение итогов
На рентгенографическом снимке видны трещины, непровары, несплавления, поры, усадочные раковины, шлаковые, вольфрамовые и другие включения. Он позволяет обнаружить прожоги, подрезы, оценить форму корня шва там, где бессильны другие методы осмотра. Главное — правильно настроить оборудование, безошибочно проанализировать изображение.
