Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений

Цифровые технологии получают все более широкое применение в различных областях техники, в том числе при радиационном контроле качества сварных соединений. В работе показана высокая дефектоскопическая эффективность флэш-радиографии, радиографии без промежуточных носителей информации (пленок, запомина...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Автоматическая сварка
Datum:2015
1. Verfasser: Троицкий, В.А.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2015
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113095
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений / В.А. Троицкий // Автоматическая сварка. — 2015. — № 7 (743). — С. 56-60. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-113095
record_format dspace
spelling Троицкий, В.А.
2017-02-01T20:00:11Z
2017-02-01T20:00:11Z
2015
Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений / В.А. Троицкий // Автоматическая сварка. — 2015. — № 7 (743). — С. 56-60. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
0005-111X
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113095
621.79.052:620.179.111
Цифровые технологии получают все более широкое применение в различных областях техники, в том числе при радиационном контроле качества сварных соединений. В работе показана высокая дефектоскопическая эффективность флэш-радиографии, радиографии без промежуточных носителей информации (пленок, запоминающих пластин), которая обеспечивает низкую стоимость и возможность многоракурсного наблюдения в реальном времени внутренних дефектов сварных соединений. При этом на порядок сокращается скорость контроля. Описана портативная аппаратура для реализации данной технологии, позволяющая достигнуть чувствительность до 0,1 % толщины просвечиваемого металла и разрешение, превышающее 10 пар линий на мм.
The digital technologies get ever wider application in various fields of engineering, including also in radiation control of quality of welded joints. In the work a high flaw detection efficiency of flash radiography and radiography without intermediate information carriers (films, memory plates) is shown, providing a low cost and ability to multi-angle real-time monitoring of inner defects of welded joints. At the same time the speed of control is significantly reduced. The portable equipment for implementation of this technology is described allowing achieving the sensitivity of up to 0.1 % of thickness of the inspected metal and resolution exceeding 10 pairs of lines per millimeter.
ru
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
Автоматическая сварка
Производственный раздел
Неразрушающий контроль сварных соединений
Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений
New possibilities of radiation control of quality of welded joints
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений
spellingShingle Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений
Троицкий, В.А.
Производственный раздел
Неразрушающий контроль сварных соединений
title_short Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений
title_full Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений
title_fullStr Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений
title_full_unstemmed Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений
title_sort новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений
author Троицкий, В.А.
author_facet Троицкий, В.А.
topic Производственный раздел
Неразрушающий контроль сварных соединений
topic_facet Производственный раздел
Неразрушающий контроль сварных соединений
publishDate 2015
language Russian
container_title Автоматическая сварка
publisher Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
format Article
title_alt New possibilities of radiation control of quality of welded joints
description Цифровые технологии получают все более широкое применение в различных областях техники, в том числе при радиационном контроле качества сварных соединений. В работе показана высокая дефектоскопическая эффективность флэш-радиографии, радиографии без промежуточных носителей информации (пленок, запоминающих пластин), которая обеспечивает низкую стоимость и возможность многоракурсного наблюдения в реальном времени внутренних дефектов сварных соединений. При этом на порядок сокращается скорость контроля. Описана портативная аппаратура для реализации данной технологии, позволяющая достигнуть чувствительность до 0,1 % толщины просвечиваемого металла и разрешение, превышающее 10 пар линий на мм. The digital technologies get ever wider application in various fields of engineering, including also in radiation control of quality of welded joints. In the work a high flaw detection efficiency of flash radiography and radiography without intermediate information carriers (films, memory plates) is shown, providing a low cost and ability to multi-angle real-time monitoring of inner defects of welded joints. At the same time the speed of control is significantly reduced. The portable equipment for implementation of this technology is described allowing achieving the sensitivity of up to 0.1 % of thickness of the inspected metal and resolution exceeding 10 pairs of lines per millimeter.
issn 0005-111X
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113095
citation_txt Новые возможности радиационного контроля качества сварных соединений / В.А. Троицкий // Автоматическая сварка. — 2015. — № 7 (743). — С. 56-60. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT troickiiva novyevozmožnostiradiacionnogokontrolâkačestvasvarnyhsoedinenii
AT troickiiva newpossibilitiesofradiationcontrolofqualityofweldedjoints
first_indexed 2025-11-24T16:02:51Z
last_indexed 2025-11-24T16:02:51Z
_version_ 1850850549331656704
fulltext 56 7/2015 УДК 621.79.052:620.179.111 ноВые ВоЗможностИ рАДИАцИонноГо КонтроЛя КАчестВА сВАрныХ соеДИненИй В.А. ТРОИЦКИЙ ИЭс им.е.о. патона нАн Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua цифровые технологии получают все более широкое применение в различных областях техники, в том числе при ра- диационном контроле качества сварных соединений. В работе показана высокая дефектоскопическая эффективность флэш-радиографии, радиографии без промежуточных носителей информации (пленок, запоминающих пластин), ко- торая обеспечивает низкую стоимость и возможность многоракурсного наблюдения в реальном времени внутренних дефектов сварных соединений. при этом на порядок сокращается скорость контроля. описана портативная аппаратура для реализации данной технологии, позволяющая достигнуть чувствительность до 0,1 % толщины просвечиваемого металла и разрешение, превышающее 10 пар линий на мм. Библиогр. 11, рис. 4. К л ю ч е в ы е с л о в а : неразрушающий контроль, флэш-радиография, цифровое изображение, рентгентелевизионная система, сцинтиллятор, ПЗС-матрица, плоскопанельный детектор, внутренние дефекты сварных соединений наиболее распространенным видом неразруша- ющего контроля (нК) качества сварных соедине- ний, материалов и изделий является радиацион- ный контроль. он применим к изделиям из любых материалов, любой геометрии и толщины. Из-за наглядности результатов радиационным методам отдают предпочтение как при контроле качества сварных и паяных соединений, так и контроле ка- чества литья. Этот метод используется для оценки достоверности других методов нК. В последние годы произошли качественные из- менения в системах радиационного нК, прежде всего благодаря появлению новых многоэлемент- ных полупроводниковых детекторов радиацион- ных изображений, а также интенсивному внедре- нию цифровых технологий получения, обработки и анализа изображений. при использовании та- ких детекторов ионизирующее излучение, про- шедшее через контролируемый объект и несущее информацию о внутренних его дефектах, с помо- щью электронных средств преобразуется в массив электрических сигналов, которые затем оцифро- вываются, обрабатываются и используются для формирования цифрового изображения (цИ) кон- тролируемого объекта. цИ объекта содержит ин- формацию о его внутренней структуре и форми- руется непосредственно во время просвечивания, т.е. в реальном времени. такой метод радиацион- ного контроля называют цифровой радиографией или флэш-радиографией [1]. Это фактически пор- тативное рентген-телевидение с электронной за- писью информации, которая без дополнительной обработки может быть выставлена в интернете. отличительной особенностью флэш-радиогра- фии является отсутствие промежуточных носите- лей информации (радиографических пленок, полу- проводниковых селеновых пластин, запоминающих пластин с фотостимулируемой памятью), которые сейчас широко применяются в сварочном производ- стве. они требуют длительных операций экспони- рования, обработки и специальных устройств для считывания информации. соответственно отсут- ствие таких промежуточных носителей позволяет на порядок повысить производительность и снизить стоимость контроля качества. нК на основе портативной рентгенотелевизи- онной техники, цифровой обработки изображений принципиально изменяет технологию, увеличивает распространение самого достоверного радиацион- ного нК. В последнее время понятия «цифровая ра- диография», цИ нашли широкое распространение. Аппаратно-программные комплексы обработки рент- геновских пленок, их цИ находят все большее рас- пространение [2–6]. сейчас цИ получают тремя раз- ными технологиями (рис. 1–3), приемы их обработки являются общими, и это является важным направ- лением в современной радиационной дефектоско- пии. чаще всего цИ получают оцифровкой рентге- нограмм. реже при обработке скрытого изображения, считываемого с запоминающих пластин многоразо- вого использования, либо от цифровых детекторов флэш-радиографии. полученное любым из трех указанных спо- собов цИ должно быть одинаково интерпрети- ровано. результаты обработки цИ радиографии должны быть не хуже по чувствительности и раз- решающей способности, чем результат, получае- мый на негатоскопе от радиографической пленки, т.е. изображения на цИ стандартных эталонных образцов должны быть идентичны изображениям на рентгеновских пленках. © В.А. троицкий, 2015 577/2015 способы получения цИ результатов радиаци- онного контроля в электронном виде разные, но принципы обработки и последующей расшифров- ки этих изображений одинаковые [1–7]. на рис. 1 приведена классическая технологи- ческая схема получения цИ за счет оцифровки пленочных рентгенограмм. Эта технология рас- пространена во всем мире, требует подготовки кассеты с пленкой и экранами. после просвечи- вания следуют процедуры химической обработ- ки, сушки пленки, считывание информации на негатоскопе и оцифровывание результатов с по- мощью соответствующего компьютерного ком- плекса. Этой длительной и дорогой технологией пользуются во всех отраслях промышленности в основном из-за возможности компактного архиви- рования результатов нК в электронном виде и для получения дополнительной информации, которую нельзя получить без оцифровки. на рис. 2 приведена схема более совершенной технологии получения цИ на основе запоминаю- щих пластин. по сравнению с предыдущей схе- мой получения цИ данная технология обеспечи- вает возможность многократного использования промежуточного носителя информации. Здесь от- сутствует мокрый процесс проявки. Это ускоряет контроль, но не удешевляет его, требует более вы- сокой квалификации персонала, много времени на вспомогательные операции и дорогого считываю- щего оборудования. часто запоминающие пласти- ны имеют собственные дефекты. Высоко оценивая возможности получения до- полнительной информации при обработке цИ и архаичность оцифровки пленочных изображений, мировые производители пленки, такие фирмы как «Agfa», «Fudje», «Kodak» и др. пошли по пути за- мены пленки на запоминающие полупроводнико- вые пластины многоразового использования. на рис. 3 приведена схема технологии мгно- венной (флэш) цифровой радиографии на основе флюороскопических и твердотельных детекторов [1–3]. Это самый быстрый и самый дешевый спо- соб получения цИ внутренних дефектов сварных соединений, не требующий обрабатывающего и считывающего оборудования и соответствующего вспомогательного времени. оба новых вида беспленочного радиационного контроля (рис. 2, 3) могут давать результаты лучше, чем результаты оцифрованого изображения, полу- ченного с помощью рентгеновской пленки. Качество рентгеновского изображения определя- ется по эталонам чувствительности (Гост 7512–82). Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля осуществляется по Гост 23055–78. Известно, что чем больше плотность почер- нения, чем больше экспозиция, тем больше информа- ции содержит экспонированная пленка. поэтому для оцифровки пленок, получения информативных их цИ нужен хороший сканер. распространенные считываю- щие устройства, недорогие сканеры не могут обеспе- чить приемлемого качества оцифровки рентгеновских снимков, если их относительная плотность почернения выше, чем 3. Все попытки получения удовлетворитель- ных цИ от более плотных пленок не увенчались успе- хом. поэтому в пленочном варианте (рис. 1) удовлетво- рительное цИ возможно, если оптическая плотность пленок находится только в диапазоне 1,5…2,5. при та- ких значениях шумы оцифровщика не вносят непопра- вимых искажений в цИ. опыт оцифровки пленочных снимков с плотностью 3…3,2 уже показывает неудов- летворительные результаты, трудно воспроизводится тонкая информация. например, теряются изображения мелких пор диаметром менее 0,2 мм, трещины с малым раскрытием. таким образом, оцифровка пленок имеет существенные ограничения. часть дефектов, обнару- живаемых с помощью негатоскопа, не обнаруживают- рис. 1. традиционная схема радиографического контроля с использованием пленки и оцифровки рентгенограмм рис. 2. схема технологии просвечивания с использованием запоминающей пластины 58 7/2015 ся на цИ. Это существенный недостаток традиционной пленочной радиографии. Беспленочные технологии по схемам рис. 2, 3 не имеют этого недостатка, они отличаются большим динамическим диапазоном, что расши- ряет возможности нК. опыт анализа цИ по тех- нологическим схемам рис. 2 и 3 подтвердил, что выявляемость мелких пор, трещин и различных включений в сварных соединениях превышает ин- формацию о них на пленке. особенно велики пер- спективы технологии флэш-радиографии по рис. 3 на основе твердотельных или оптоэлектрон- ных преобразователей, где после компьютерной обработки цИ есть возможность получить чув- ствительность до 0,1 % и выполнения контроля в движении. при этом повышается выявляемость дефектов за счет того, что человеческий глаз луч- ше различает движущиеся мелкие образы, чем в статике. при отсутствии промежуточных носи- телей информации во время просвечивания по схеме рис. 3 есть возможность изменять его на- правление, т.е. присутствует томографический эф- фект. Для трех технологий (рис. 1–3) полученное цИ легко архивируется, передается по интерне- ту. скорость, стоимость получения одного цИ по технологическим схемам рис. 1–3 ориентировочно соотносятся, как 10:5:1, а стоимость оборудования для этих целей соответственно 5:20:1. на рис. 4 приведены структурные схемы полу- чения цИ радиационного контроля в электронном виде по трем описанным технологиям (рис. 1–3). общим недостатком первых двух технологий (рис. 1, 2) с промежуточным носителем информа- ции является неочевидность правильности назна- ченного первичного режима просвечивания, не- обходимость повторного, подчас неоднократного, просвечивания для нахождения оптимальных зна- чений анодного напряжения, времени экспозиции, рис. 3. схема просвечивания без промежуточных носителей информации рис. 4. структурная схема технологических процедур получения результатов радиационного контроля в электронном виде при пленочной, компьютерной и флэш-радиографии 597/2015 фокусного расстояния, а также вспомогательных процедур с носителем информации. обычно опе- ратору при получении для контроля нового, ранее не проходившего к нему объекта, необходимо пра- вильно установить указанные параметры чаще всего подбором, неоднократным, т.е. с повторением всех подготовительных процедур перед просвечиванием. В случае технологии по рис. 3 параметры режима просвечивания могут уточняться в процессе просве- чивания, наблюдая за изменениями в изображении на экране монитора. так находятся оптимальные ре- жимы, производится многоракурсовое изучение об- раза внутреннего дефекта. при флэш-радиографии [1] все три параметра или часть из них (Uа, I, t) могут варьироваться, наблюдая за изменениями изображения на экране монитора в реаль- ном времени. Это обстоятельство существенно сокра- щает время и расходные материалы. Кроме того, соб- ственные артефакты пленок, экранов, запоминающих пластин, кассет в технологиях с промежуточными но- сителями информации трудно удаляемы и плохо опре- делимы. В случае изучения изображения в реальном времени, т.е. по технологии рис. 3, при возможности ва- рьирования параметрами режима контроля артефакты детектора легко выявляются и в дальнейшем исправля- ются. Имеются алгоритмы работы с электронными изо- бражениями, предусматривающие накопление и вычи- тание отдельных фрагментов в цИ. сравнению качества изображения, получаемо- го от различных детекторных систем, посвящена работа [2] проф. А.А. майорова. он отмечает, что для технологий без промежуточных носителей ин- формации разработаны методики калибровки, вы- читания собственных шумов преобразователей. таким образом улучшают контактную чувстви- тельность настолько, что удается отмечать изме- нения 1/1000 радиационной толщины, тогда как при использовании лучших пленок класса с1 по европейскому EN 584-1 и американскому ASTM е 1815 стандартам может быть достигнут лучший контраст 1/100. Качество изображения [2] характеризуется многими специфическими показателями: базовое пространственное разрешение (SRb), измеренное с помощью эталона с двойными про- волочками (EN 462-5), и равное половине заре- гистрированной нерезкости или эффективному размеру пикселя (в случае технологии по рис. 3). разрешающая способность определяется рассто- янием соседних элементов на изображении. Ве- личина, обратная этому расстоянию, является пространственной частотой, измеряемой в парах линий на мм; нерезкость изображения, которая имеет мно- гофакторное происхождение из-за геометриче- ских, проекционных обстоятельств, нерезкости детектора; отношение сигнал/шум (SNR), которое зависит от экспозиции и качества радиационного тракта. Это отношение увеличивается как корень квадрат- ный из площади работающих пикселей; отношение контраст/шум (SNR), которе зави- сит от отношения сигнал/шум детектора и коэф- фициента поглощения материала объекта; динамический диапазон. Это толщины объек- та, доступные удовлетворительному анализу на од- ном изображении. Большой динамический диапа- зон дает существенные преимущества технологиям по схеме рис. 2, 3. обычно большой динамический диапазон достигается за счет экспозиционной дозы, что в пленочных системах ограничено относитель- ной плотностью почернения 3…4. Далее пленки делаются нечитаемыми. В случае цифровых детек- торных систем (без промежуточных носителей) за счет компьютерных технологий «экспозиция», т.е. накопление информации, не имеет ограничений. при этом отношение сигнал/шум (SNR) растет как квадратный корень дозы. Это эквивалентно време- ни экспозиции или количеству усредненных изо- бражений. так достигается отношение SNR, равное нескольким тысячам и высокого качества цИ. на практике этот процесс ограничивается контрастной чувствительностью 0,1 %, что соответствует SNR порядка 1000. таким образом, бесспорно, что будущее за пор- тативным рентгентелевидением без промежуточ- ных носителей информации (запоминающих пла- стин, пленок и т.п.) с элементами сканирования, изменениями направления прохождения излуче- ния через объект [8–11]. схемы цифровой обработки цИ (рис. 4) не- зависимо от способа их получения практически одинаковые. они включают операции оценки при- годности цИ, измерения интенсивности серого, оптической плотности и определения чувстви- тельности. цифровая шкала серого 16-битная [6], имеет 65 тыс. оттенков, а гистрограмма цИ долж- на лежать примерно по центру этой шкалы, чтобы избежать недоэкспонирования или переэкспони- рования. центральное расположение гистограммы дает возможность более качественной цифровой обработки, т.е. позволяет проводить масштабиро- вание интенсивности серого. применяется опе- рация калибровки по размеру, которая позволяет измерять дефекты, выполнять другие процеду- ры, несвойственные традиционной пленочной радиографии. Выводы 1. самым информативным, с легко понимаемыми результатами, является радиографический метод 60 7/2015 контроля сварных соединений. с помощью этого метода можно достичь разрешения порядка десяти пар линий на мм, что очень важно для обнаруже- ния различных трещин в сварных конструкциях. 2. одним из серьезных недостатков пленочной радиографии является необходимость в мощных излучателях света (негатоскопах) для того, чтобы увидеть дефекты объекта, зафиксированные рент- геновской пленкой. причем, чем более темный снимок, тем больше он содержит информации о тонких дефектах. при относительной плотности почернения более 4 снимки делаются практиче- ски нечитаемыми. Этого недостатка лишены со- временные беспленочные технологии, обеспе- чивающие, кроме того, результат радиационного контроля в электронном виде без специальных оцифровывающих комплексов. 3. Электронная цифровая информация содержит наглядные радиационные изображения внутрен- них дефектов, расширяет возможности дефекто- скопии, уменьшает скорость и стоимость контроля. при этом обеспечивается повышение как точности контроля, так и производительности. особенно эф- фективна флэш-радиография [1–3] на основе порта- тивного рентгентелевидения. при этом не требуют- ся промежуточные носители информации (пленки, п/п пластины), используются те же источники из- лучения, которые применяются при пленочной ра- диографии. появляется возможность рассмотрения внутренних дефектов в разных ракурсах, что недо- ступно другим методам нК. 4. наиболее перспективной является флэш-ради- ография на основе портативной рентгенотелевизи- онной техники с цифровыми твердотельными пре- образователями. при этом может быть достигнута чувствительность до 0,1 % толщины просвечиваемого металла и разрешение, превышающее 10 пар линий на мм. Использование малогабаритных перемещаемых твердотельных преобразователей открывает новые технологические возможности в нК качества свар- ных соединений. 1. Троицкий В.А. флэш-радиография // территория ND. – 2013. – октябрь–декабрь. – с. 44–49. 2. Майоров А.А. цифровые технологии в радиационном контроле // В мире неразруш. контроля». – 2009. – № 3. – с. 21–24. 3. Современные системы радиационного неразрушающего контроля / В.А. троицкий, с.р. михайлов, р.А. пастовен- ский, Д.с. Шило // техн. диагностика и неразруш. кон- троль. – 2015. – № 1. – с. 23–35. 4. Степанов А.В., Ложкова Д.С., Косарина Е.С. Компью- терная радиография результатов практических исследо- ваний возможности замены пленочных технологий. – м.: ВИАм, 2010. – с. 11–14. 5. Грудский А.Я., Величко В.Я. оцифровка радиографиче- ских снимков – это не очень просто // В мире неразруш. контроля. – 2011. – № 4. – с. 32–34. 6. Особенности применения комплексов цифровой радио- графии при неразрушающем контроле корпусного про- изводства / н.К. цветкова, К.А. новицкая, А.В. Кологов, В.Г. смирнов // технология машиностроении. – 2014. – № 7. – с. 47–50. 7. Варламов А.Н. опыт эксплуатации комплекса цифровой радиографии в полевых условиях // В мире неразруш. контроля. – 2014. – 63. – с. 25–28. 8. Майоров А.А. рентгеновское телевидение в промышленном нК // там же. – 2007. – № 1(35). – с. 4–9. 9. Zscherpel U., Ewert U., Bavendiek K. Possibilities and Limits of Digital Industrial Radiology: The new high con- trast sensitivity technique – Examples and system theoretical analysis. – Lyon, June, 2007. 10. ГОСТ 27947–88. Контроль неразрушающий. рентгено- телевизионный метод. общие требования. – м., 1988. – 11 с. 11. ГОСТ 29025–91. Дефектоскопы рентгентелевизионные. общие технические требования. – м., 1991. – 12 с. поступила в редакцию 09.04.2015 Методы и оборудование для неразрушающего контроля сварных соединений и металлоконструкций Выявление поверхностных и подповерхностныхдефектов производится капиллярным, тепловым,магнитопорошковым, вихретоковым и другими методами. Рентгеновская лабора- тория института оснащена двумя высоковольтными рент- геновскимиаппаратами (РАП-150/300 и «Экставольт-350») длярадиографического и рентгенотелевизионного контроля сварных и литых конструкций. Герметичность сварных соединений и замкнутых объе- мов проверяют: газоаналитическим, манометрическим, пу- зырьковым, химическим и другими методами. Обнаружение средствами компьютеризированного ульт- развукового контроля коррозионных повреждений внутренних недоступных сторон трубопроводов, сосудов, реакторов, а также расслоений и массовых скоплений мелких несплошностей внутри ме- талла. E-mail: office@paton.kiev.ua