Излучения применяют

Вывод проведен для поля продольных волн в жидкости, а затем введены необходимые уточнения, связанные с реальными условиями контроля твердого тела. Поле излучения преобразователя представляют как результат действия элементарных источников, на которые разбивают всю площадь излучателя. Согласно точной теории [10], источники эти являются дипольными. Поле такого источника описывает формула (1.12), в которую вводят множитель созбдв, где QAB — угол, отсчитываемый от нормали к поверхности излучателя. Площадь полусферы заменяют на площадь элементарного источника <\SA. В результате давление в точке В (рис. 1.32) записывают в виде:

Решение. Рассмотрим поле излучения преобразователя как поле расхождения лучей в двух плоскостях. В плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, отражение происходит как от цилиндра бесконечной длины, а в плоскости, параллельной оси цилиндра, — как от плоского дефекта шириной Ьь. В результате формула для амплитуды сигнала в дальней зоне имеет вид

ко в установках для автоматического контроля однотипной продукции: труб, листов, клееных панелей, протяженных сварных швов, выполняемых автоматической сваркой, и т. п. Для переносных приборов универсального назначения пока не разработано удобных в обращении и достаточно точных систем связи. В таких приборах перемещение преобразователя по ОК может быть ручным или механическим, но для объективного представления результатов контроля необходимо, чтобы показания дефектоскопа были привязаны к положению преобразователя на ОК и направлению излучения преобразователя в каждый момент сканирования. Только при этом условии возможно получение разверток типа В, С (см. п. 2.1.1) и более сложных систем обработки результатов, описанных далее. Перспективна здесь система «Поиск» с ультразвуковой воздушной локацией положения преобразователя [7]. В установке предусмотрено также слежение за качеством акустического контакта по уровню принимаемого преобразователем низкочастотного шума, возбуждаемого вибратором в изделии. Однако установка пригодна только для контроля плоских изделий.

С целью обеспечения полного прозвучивания контролируемого изделия выбранные но указанным выше критериям преобразователи перемещают по поверхности изделия, последовательно сканируя каждую точку контролируемого объема с основных и дополнительных направлений. Траектория, шаг и скорость сканирования определяются геометрией изделия, формой контролируемого объема, фактической плотностью распределения дефектов я фактической объемной формой поля излучения преобразователя. Траектории и параметры схем сканирования различных заготовок и изделий рассмотрены в подразд. 5.4 и 5.5. При ручном контроле скорость сканирования, ограниченная физиологическими возможностями дефектоскописта, составляет 0,2 ... 0,5 м/с [591.

Площадь излучения преобразователя в см2 ... 70

Типичные варианты взаимного расположения источника излучения, преобразователя, компенсатора и контролируемого объекта при обследовании литых, слоистых и сварных объектов показаны на рис. 7.16—7.18. Размещение вспомогательных приспособлений производится в соответствии с конфигурацией, особенностями строения контролируемого объекта и степенью опасности появления дефектов на его участках.

Из выражения (7.25) нетрудно получить значение чувствительности к толщине и проанализировать погрешность ее измерения. Погрешность измерения толщины обусловлена тремя основными причинами: нестабильностью блоков толщиномера — источника излучения, преобразователя вторичного излучения, электронных блоков обработки сигналов и индикаторного прибора; непостоянством свойств контролируемого объекта из-за изменения его химического состава, формы, положения и др.; статистическим характером получения сигналов при радиационном контроле качества. Первые две причины возникновения погрешностей измерений характерны для многих областей измерительной техники и неразру-шающего контроля, а статистическая составляющая погрешности специфична для аппаратуры, использующей ионизирующие излучения, и требует принятия специальных мер и компромиссных решений при создании толщиномеров.

Область пространства, в которое преобразователь излучает и из которого может принимать волны, называют акустическим полем. Поле излучения преобразователя - зависимость амплитуды излучения от положения исследуемой точки В в пространстве. Поле приема - зависимость амплитуды принятого преобразователем сигнала от положения в пространстве точечного источника В излучения. Поле излучения-приема - зависимость амплитуды принятого сигнала от положения в пространстве точечного отражателя В, рассеивающего одинаково по всем направлениям и облучаемого тем же преобразователем. Обычно оно пропорционально квадрату поля излучения, поэтому далее часто говорится только о поле излучения с учетом его идентичности с полем приема.

Метод лазерного детектирования. Известны методы визуального представления акустических полей в прозрачных жидкостях и твердых средах, основанные на дифракции света на упругих волнах [27]. Они применяются для исследования поля излучения преобразователя и поля дифракции на препятствии. В [425, с. 480/504] визуализация достигается путем наблюдения за смещениями точек поверхности, вдоль которой распространяется УЗ-волна, с помощью лазерного интерферометра. Этим способом удается прослеживать, например, поле наклонного преобразователя на боковой поверхности, вблизи которой он расположен; дифракцию УЗ-волн на различных препятствиях, например на узкой щели и усталостной трещине. Наблюдают дифракционные волны от кончика щели и рэлеевские волны, бегущие по одной и двум поверхностям щели; волны Стоунли на границе раздела двух твердых тел; преломление волн различных типов. Возможна мультипликативная съемка.

Отражатели разделены на три группы: компактные, все размеры которых меньше неоднородностей поля излучения преобразователя; протяженные в одном направлении (паз, длинный цилиндр); протяженные в двух направлениях (плоскость, вогнутые поверхности). Отражатель считают протяженным, если его размер больше ширины области эффективно взаимодействующего с ним поля преобразователя.

Акустический контакт обеспечивает передачу УЗ-колебаний от преобразователя к ОК и обратно. В процессе контроля качество акустического контакта может изменяться под влиянием случайных факторов, особенно при контроле контактным способом. На плохо смазанном участке поверхности слой контактной жидкости между преобразователем и изделием может отсутствовать или не полностью заполнять зазор. Изменение толщины слоя контактной жидкости вызовет изменение коэффициента прозрачности границы преобразователя с ОК. Возможно возникновение клиновидного слоя, и тогда изменится направление излучения преобразователя.

Лазерную сварку с использованием непрерывного излучения применяют для герметизации корпусов приборов, привариваемых наконечников к лопастям газовых турбин, приварки режущих кромок из закаленной стали к полотнам металлорежущих пил и т. д. Скорость сварки достигает нескольких метров в минуту; ширина шва до 0,5 мм.

Установки маневренны, что позволяет использовать их в труднодоступных местах в условиях монтажа конструкций и сооружений. В качестве источников излучения применяют следующие изотопы ( в порядке возрастания энергии излучения): тулий-170 (Т^2= 129 дней), иридий-192 (Т1/2 = 74,4 дня), цезий-137 (Т1/2 = 30 лет), кобальт-60 (Tj/2 = 5,25 года) и некоторые другие. Радиоактивные элементы с большим периодом полураспада (например радий с Т1 /2 = 1590 лет) не используются для дефектоскопии. Промышленностью выпускаются универсальные гамма-дефектоскопы серии «Гаммарид» («Гаммарид 11», «Гаммарид 21»), «РИД-41», «Магистраль», «Стапель 5МА» 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... 60 мм (максимум до 200 мм при просвечивании изотопом кобальт-60).

В качестве источников рентгеновского излучения применяют приборы серии РУПП (например, РУПП-120) и гамма-излучения, гамма-дефектоскопы типа «Гаммарид» (например, универсальный шланговый гамма-дефектоскоп «Гаммарид-21М»).

до 10 Вт. Расходимость луча составляет 1—10' угловых минут. По вре-меннйм характеристикам выделяют импульсные лазеры (длительность импульса 10"в—10"в с при скважности 0,01—10 с) и непрерывные.Среди импульсных наиболее широко применяют ОКГ на иттрий-алюминиевом гранате (ИАГ), неодиыовом стекле, углекислом газе, некоторых жидких красителях (родамин и др.). Малогабаритные лазерные диоды модулируются до частот 10е Гц. Среди лазеров непрерывного типа наиболее широко в дефектоскопии применяют гелий-неоновые (красный цвет излучения, К = 0,63 мкм, мощность 1—20 мВт), отличающиеся большой долговечностью (до 10000 ч), гелий-кадмиевые (синее излучение, Я = 0,415 мкм, мощность-1—40 мВт), аргоновые (зеленое излучение, Я = = 0,46-5-0,51 мкм, мощность 1—2 Вт). Сверхмощные (до 1 кВт) ОКГ на СО2 (Я = 10,6 мкм) и на СО (Я = 5,5 мкм) находят применение в устройствах нагрева объектов.

Оптические системы интроскопов используют для формирования и фокусировки излучения. Применяют линзовые, зеркальные и комбинированные системы. Наиболее просты зеркальные. Для них характерны широкий спектральный диапазон (0,1—1000 мкм), сравнительная простота изготовления, невысокая стоимость материалов подложек зеркал. Однако они плохо, работают при больших углах поля зрения, чувствительны к деформациям и вибрациям.

При контроле методами прямой экспозиции применяют как цветные фотоматериалы, так и специальные цветные радиографические пленки с усиливающими экранами или без них, которые облучают ионизирующим излучением. Этот метод цветной радиографии основан на различной чувствительности и контрастности эмульсионных слоев многослойных фотографических или рентгеновских цветных пленок при воздействии да них ионизирующего излучения. В частности, применяют цветные многослойные фотопленки, которые сенсибилизированы для видимого света (рис. 33). Если плёнку просвечивать рентгеновскими или у-лучами, то пленка окажется разба-лансированной как по контрасту, так и по чувствительности (рис. 34). После проявления на ней появляются различные цветовые оттенки в соответствии с интенсивностью падающего излучения. Для сокращения экспозиции и уменьшения влияния рассеянного излучения применяют металлические и флюоресцентные . усиливающие экраны. Последние обеспечивают более существенное уменьшение экспозиции, чем металлические экраны.

В качестве детектора излучения применяют ионизационные камеры, газовые и сцинтилляционные счетчики, полупроводниковые детекторы. Мощность сигналов детекторов мала, поэтому для усиления сигналов используют соответствующую усилительную аппаратуру.

Установки маневренны, что позволяет использовать их в труднодоступных местах в условиях монтажа конструкций и сооружений. В качестве источников излучения применяют следующие изотопы ( в порядке возрастания энергии излучения): тулий-170 (Тг /2 = 129 дней), иридий-192 (Т1/2 = 74,4 дня), цезий-137 (Т1/2 = 30 лет), кобальт-60 (Tj/2 = 5,25 года) и некоторые другие. Радиоактивные элементы с большим периодом полураспада (например радий с Т^/2 = 1590 лет) не используются для дефектоскопии. Промышленностью выпускаются универсальные гамма-дефектоскопы серии «Гаммарид» («Гаммарид 11», «Гаммарид 21»), «РИД-41», «Магистраль», «Стапель 5МА» 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... 60 мм (максимум до 200 мм при просвечивании изотопом кобальт-60).

После выбора оптимальной схемы просвечивания определяют максимальную толщину металла в направлении излучения и, исходя из заданных чувствительности и производительности контроля, выбирают источник и преобразователь излучения. Источник излучения — в зависимости от условий контроля с учетом преимуществ и недостатков, характерных для рентгеновских аппаратов и гамма-дефектоскопов. Рентгеновские аппараты непрерывного излучения применяют в стационарных и цеховых условиях; гамма-дефектоскопы, в тех же условиях, но для просвечивания изделий большой толщины и также в полевых — при отсутствии источников питания; в монтажных преимущество отдается переносным импульсным рентгеновским аппаратам.

Для защиты от ионизирующего излучения применяют стационарные (стены, перекрытия потолков и полрв, 'защита дверей, дверных проемов, смотровых окон) и передвижные (защитные кожухи, контейнеры для перевозки и хранения радиоактивных веществ, защитные кабины, стенки) устройства.

по сравнению с конвективным способом сокращается в 2—10 раз, Для отверждения покрытий под действием ИК-излучения применяют сушильные камеры непрерывного и периодического действия. В качестве источников излучения используют специальные лампы накаливания, панельно-плиточные нагреватели, трубчатые электрические нагреватели с алюминиевыми рефлекторами и др.