Радиационный метод диагностики

Для этого способа диагностики используются рентгеновское, гамма-излуче-

ние, потоки нейтрино и т. д. Проходя через толщу изделия, проникающие излучения по-разному ослабляются в дефектном и бездефектном сечениях и несут информацию о внутреннем строении вещества и наличии дефектов внутри изделия.

Радиационные методы контроля используются для контроля сварных и паяных швов, отливок, проката и т. п. Они относятся к одному из видов неразрушающего контроля.

При разрушающих методах испытаний проводят выборочный контроль (например, по вырезанным образцам) серии однотипной продукции и статистически оценивают ее качества, не устанавливая качества каждого конкретного изделия. В то же время к некоторой продукции предъявляются высокие требования по качеству, вызывающие необходимость проведения сплошного контроля. Такой контроль обеспечивается методами неразрушающего контроля, которые в основном поддаются автоматизации и механизации.

Качество продукции определяется, согласно ГОСТ 15467–79, совокупностью свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Это емкое и обширное понятие, на которое оказывает влияние многообразие технологических и конструктивно-эксплуатационных факторов. Для объективного анализа качества продукции и управления им привлекают не только комплекс методов неразрушающего контроля, но и разрушающие испытания и разные проверки и контроль на различных этапах изготовления продукции. Для ответственных изделий, рассчитанных с минимальным запасом прочности и эксплуатируемых в тяжелых условиях, применяют стопроцентный неразрушающий контроль.

Под радиационным неразрушающим контролем понимается вид неразрушающего контроля, основанный на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия с контролируемым объектом. В основе радиационных методов контроля лежит получение дефектоскопической информации об объекте с помощью ионизирующего излучения, прохождение которого через вещество сопровождается ионизацией атомов и молекул среды. Результаты контроля определяются:

1) природой и свойствами используемого ионизирующего излучения;

2) физико-техническими характеристиками контролируемого объекта;

3) типом и свойствами детектора (регистратора);

4) технологией контроля;

5) квалификацией дефектоскопистов.

Различают:

1. Непосредственно ионизирующее излучение.

2. Косвенно ионизирующее излучение.

Непосредственно ионизирующее излучение – ионизирующее излучение, состоящее из заряженных частиц (электроны, протоны, а-частицы и др.), обладающих достаточной кинетической энергией для того, чтобы при столкновении ионизировать среду. Косвенно ионизирующее излучение – ионизирующее излучение, состоящее из фотонов, нейтронов или других незаряженных частиц, которые могут создавать непосредственно ионизирующее излучение и (или) вызывать ядерные превращения.

В качестве детекторов в радиационных методах применяют рентгенографические пленки, полупроводниковые газоразрядные и сцинтилляционные счетчики, ионизационные камеры и др.

3.3.1 Назначение методов

Радиационные методы дефектоскопического контроля предназначены:

1) для обнаружения макроскопических нарушений сплошности материала контролируемых дефектов, возникающих при изготовлении (трещины, пористость, раковины и др.);

2) для определения внутренней геометрии деталей, узлов и агрегатов (разностенность и отклонения формы внутренних контуров от заданных по чертежу в деталях с закрытыми полостями, неправильная сборка узлов, зазоры, неплотные прилегания в соединениях и т. п.);

3) для выявления дефектов, появившихся в процессе эксплуатации: трещин, коррозии внутренней поверхности и др.

В зависимости от способа получения первичной информации различают:

1) радиографический;

2) радиоскопический;

3) радиометрический контроль;

4) метод регистрации вторичных электронов.

В соответствии с ГОСТ 18353 – 79 и ГОСТ 24034 – 80, эти методы определяются следующим образом.

Под радиографическим понимают метод радиационного контроля, основанный на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок или записи этого изображения на запоминающее устройство с последующим преобразованием в световое изображение. Радиографический снимок представляет собой распределение плотности почернения (или цвета) на рентгеновской пленке и фотопленке, коэффициента отражения света на ксерографическом снимке и т. д., соответствующее радиационному изображению контролируемого объекта. В зависимости от типа используемого детектора различают собственно радиографию – регистрацию теневой проекции объекта на рентгеновскую пленку – и электрорадиографию. Если в качестве детектора используется цветной фотоматериал, т. е. градации радиационного изображения воспроизводятся в виде градации цвета, то говорят о цветовой электрорадиографии.

Под радиоскопическим понимают метод радиационного контроля, основанный на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в световое изображение на выходном экране радиационно-оптического преобразователя, причем полученное изображение анализируют в процессе контроля. При использовании в качестве радиационно-оптического преобразователя флюоресцентного экрана или в замкнутой телевизионной системе цветного монитора различают флуороскопию или цветовую радиоскопию. В качестве источников излучения в основном используют рентгеновские аппараты, реже ускорители и радиоактивные источники.

Радиометрический метод основан на измерении одного или нескольких параметров ионизирующего излучения после его взаимодействия с контролируемым объектом. В зависимости от вида используемых детекторов ионизирующих излучений различают сцинтилляционный и ионизационный методы радиационного контроля. В качестве источников излучения в основном находят применение радиоактивные источники и ускорители, а в системах толщинометрии используются также рентгеновские аппараты.

Различают также метод регистрации вторичных электронов, когда регистрируется поток высокоэнергетических вторичных электронов образованного в результате взаимодействия проникающего излучения с контролируемым объектом.

По характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом различают:

1) методы прошедшего излучения;

2) рассеянного излучения;

3) активационного анализа;

4) характеристического излучения;

5) автоэмиссионный.

Методами прошедшего излучения являются практически все классические методы рентгено- и гамма-дефектоскопии, а также толщинометрии, когда различными детекторами регистрируется излучение, прошедшее через контролируемый объект, т. е. полезную информацию о контролируемом параметре несет, в частности, степень ослабления интенсивности излучения.

Метод активационного анализа основан на анализе ионизирующего излучения, источником которого является наведенная радиоактивность контролируемого объекта, возникшая в результате воздействия на него первичного ионизирующего излучения. Наведенная активность в анализируемом образце создается нейтронами, фотонами или заряженными частицами. По данным измерения наведенной активности определяют содержание элементов в различных веществах.

В промышленности при поисках и разведке полезных ископаемых находят применение методы нейтронно- и гамма-активационного анализа. При нейтронно-активационном анализе в качестве источников первичного излучения широкое распространение получили радиоактивные источники нейтронов, генераторы нейтронов, подкритические сборки, реже – ядерные реакторы и ускорители заряженных частиц. В гамма-активационном анализе используются всевозможные ускорители электронов (линейные ускорители, бетатроны, микротроны), позволяющие проводить высокочувствительный элементный анализ образцов горных пород и руд, биологических объектов, продуктов технологической переработки сырья, веществ высокой чистоты, делящихся материалов.

К методам характеристического излучения относятся методы рентгено-радиометрического (адсорбционный и флуоресцентный) анализа. По своей сущности этот метод близок классическому рентгеноспектральному и основан на возбуждении атомов определяемых элементов первичным излучением от радионуклида и последующей регистрации характеристического излучения возбужденных атомов. Рентгенорадиометрический метод в сравнении с рентгеноспектральным имеет более низкую чувствительность. Но благодаря простоте и транспортабельности аппаратуры, возможностям автоматизации технологических процессов и использованию моноэнергетических источников излучения рентгенорадиометрический метод нашел широкое применение при массовом экспресс-анализе технологических или геологических проб. К методу характеристического излучения относят также методы рентгеноспектрального и рентгенорадиометрического измерения толщины покрытий.

Автоэмиссионный метод неразрушающего (радиационного) контроля основан на генерации ионизирующего излучения веществом контролируемого объекта без активации его в процессе контроля. Сущность его заключается в том, что при помощи внешнего электрода с высоким потенциалом (электрическое поле напряженностью порядка 106 В/см) с металлической поверхности контролируемого объекта можно вызвать автоэлектронную эмиссию, ток которой измеряется. Таким образом можно контролировать качество подготовки поверхности, наличие на ней загрязнений или пленок

 

Контрольные вопросы по 3 разделу:

 

1. В каких случаях применяют магнитные методы неразрушающего контроля?

2. Привести классификацию магнитных методов неразрушающего контроля. Указать основные параметры и цель проведения контроля каждого метода.

3. Дать краткую характеристику магнитопорошкового метода магнитного неразрушающего контроля.

4. Дать краткую характеристику индукционного метода магнитного неразрушающего контроля.

5. Дать краткую характеристику метода эффекта Холла магнитного неразрушающего контроля.

6. Дать краткую характеристику пондемоторного метода магнитного неразрушающего контроля.

7. Дать краткую характеристику магнитнорезисторного метода магнитного неразрушающего контроля.

8. Дать краткую характеристику магнитопорошковой дефектоскопии магнитного неразрушающего контроля.

9. Объяснить, что понимается под акустической эмиссией, на чем она основана?

10. Объяснить, чем отличается акустическая эмиссия от других традиционных методов неразрушающего контроля (ультразвукового, радиационного, токовихревого)?

11. В чем заключается преимущества акустической эмиссии перед другими традиционными методами неразрушающего контроля?

12. Дать краткую характеристику радиационных методов диагностики неразрушающего контроля. Пояснить, где и для каких целей находят применение эти методы?

13. Объяснить, в каких случаях, и для какой продукции применяется стопроцентный неразрушающий контроль?

14. С помощью каких параметров определяются результаты радиационного неразрушающего контроля?

15. Пояснить, чем отличаются непосредственное и косвенное ионизирующие излучения, используемые при радиационном неразрушающем контроле?

16. Какое оборудование используется в качестве детекторов при использовании радиационных методов диагностики?

17. Для каких целей предназначены радиационные методы дефектоскопического неразрушающего контроля?

18. На какие разновидности делятся радиационные методы неразрушающего контроля в зависимости от способа получения первичной информации?

19. Дать краткую характеристику радиографическому методу радиационного контроля. Пояснить, чем отличается радиография от электрорадиографии?

20. Дать краткую характеристику радиоскопическому методу радиационного контроля. Объяснить, что является источником излучения при использовании этого метода?

21. Дать краткую характеристику радиометрическому методу радиационного контроля. Пояснить, какие разновидности включает этот метод. Объяснить, что является источником излучения при использовании этого метода?

22. Дать краткую характеристику методу регистрации вторичных электронов.

23. На какие разновидности подразделяются радиационные методы неразрушающего контроля в зависимости от характера взаимодействия физических полей с контролируемым объектом?

24. Дать краткую характеристику метода прошедшего излучения радиационного анализа.

25. Дать краткую характеристику метода активационного анализа. Пояснить, какие разновидности включает этот метод?

26. Дать краткую характеристику метода характеристического излучения радиационного анализа.

27. Дать краткую характеристику автоэмиссионного метода радиационного анализа.