Приборостроение, методы исследования

Содержание


Введение 3
1 Природа рентгеновского и γ ̶ лучей 4
1.1 Явление, сопровождающие прохождение рентгеновских и γ ̶ лучей через вещество
8
1.2 Бетатронная и нейтронная дефектоскопия 12
1.3 Значение и место рентгеновской и γ ̶ дефектоскопии на предприятии
16
1.4 Физические основы методов радиационной дефектоскопии
20
1.5 Виды сварок 22
2 Контроль неразрушающий ГОСТ 20426 ̶ 82
29
2.1 Радиографический метод 30
2.2 Электрорадиографический метод 33
2.3 Радиоскопический метод 39
2.4 Радиометрический метод 40
2.5 Определение энергии излучения для просвечивания материалов, не приведенных в таблицах 5 ̶ 10
53
3 Методы защиты от радиационного излучения 55
Заключение 58
Список использованной литературы 59
Приложение А (справочное) Область применения радиоскопического метода
61

1 Природа рентгеновского и γ ̶ лучей

Рентгеновские и γ ̶ лучи, как и световые, и радиоволны, имеют электромагнитную природу. В зависимости от длины волн и частоты импульсов лучи разных типов можно расположить в ряд, приведенный в таблице 1.

Таблица 1 — Электромагнитные волны с различной волны и частоты импульсов

Излучение
Длина волны, Å
Частота, гц
Свет, видимый человеком
700 ̶ 4000
7,51014
Ультрафиолетовые лучи
4000 ̶ 10
251014
Рентгеновские лучи
10 ̶ 0,006
31017 ÷ 0,51021
γ ̶ лучи
0,04 ̶ 0,001
0,251018 ÷ 601018
Космические лучи
10
31022

Особые свойства ионизирующих, рентгеновских и γ ̶ лучей, связаны с тем, что их кванты обладают гораздо большей энергией, чем, например, кванты видимого света.
Электроны, движущиеся с большой скоростью, встречая на своем пути вещество, взаимодействуют с электронами его атомов, теряя при этом часть своей энергии на ионизацию и возбуждение атомов вещества. В результате электрон меняет направление своего первоначального движения или тормозится.
...

1.1 Явление, сопровождающие прохождение рентгеновских и γ ̶ лучей через вещество

Прохождение рентгеновских и γ ̶ лучей через вещество сопровождается рядом характерных явлений, используемых в дефектоскопии, различных областях техники и дозиметрии. Ниже приводятся сведения, необходимые дефектоскописту для получения полного представления о процессе контроля материалов с помощью ионизирующих рентгеновских и γ ̶ лучей.
Под воздействием рентгеновских и γ ̶ лучей, проходящих через исследуемое вещество, электроны определенной части атомов этого вещества теряют свои связи с атомами и отрываются от них (фотоэлектрический эффект). На это затрачивается часть энергии излучения.
Фотоэлектроны, высвобождающиеся под действием излучений, вызывают люминесценцию некоторых веществ (вольфрамовокислый кадмий, сернистый кадмий и др.), используемых в рентгеновской и γ ̶ дефектоскопии в усиливающих экранах.
...

1.2 Бетатронная и нейтронная дефектоскопия

Использование бетатронов и нейтронной дефектоскопии в промышленности началось сравнительно недавно. За последние годы в лабораториях Англии, ФРГ, Японии разработано много различных типов бетатронов и методик нейтронорадиографии для неразрушающего контроля изделий и материалов. В нашей стране большая работа в этой области проводится в Томском политехническом институте. А. А. Воробьев, В. И. Горбунов, Г. В. Титов, В. А. Воробьев и другие исследователи разработали и теоретически обосновали различные возможности применения бетатронной и нейтронной дефектоскопии.
Работа бетатронных устройств для дефектоскопии принципиально аналогична работе рентгеновских установок и отличается системой ускорения электронов.
Известно, что переменное магнитное поле способствует возникновению в зоне своего действия вихревых электрических полей.
...

1.3 Значение и место рентгеновской и γ ̶ дефектоскопии на предприятии

Рентгеновское и γ ̶ просвечивание один из самых распространенных методов дефектоскопии. Сейчас его применяют почти на каждом машиностроительном предприятии. Область использования ионизирующих излучений и источников излучений не ограничивается дефектоскопией. На явление дифракции рентгеновских лучей основан рентгеноструктурный анализ. Радиоактивные изотопы нашли широкое использование в народном хозяйстве, в частности в приборах для измерения толщины электрохимических покрытий, толщины проката и в уровнемерах. Освоение промышленного получения радиоактивных изотопов кобальта ̶ 60, цезия ̶ 137, европия ̶ 165, иридия ̶ 192 и т. д. открыло широкие перспективы их применения для контроля.
Рентгеновская и γ ̶ лаборатории особенно необходимы на тех предприятиях, где большое место занимают литейные и сварочные процессы.
...

1.4 Физические основы методов радиационной дефектоскопии

Выявление внутренних дефектов при просвечивании основано на способности ионизирующего излучения неодинаково проникать через различные материалы и поглощаться в них в зависимости от толщины, рода (плотности) материалов и энергии излучения. Для выявления дефектов в изделиях с одной стороны устанавливают источник излучения, с другой ̶ детектор, регистрирующий информацию о внутреннем строении контролируемого объекта (рисунок 10). Излучение от источника 1 проходит через изделие 2, имеющее внутренние дефекты 5, 4 с разной плотностью. В дефектном и бездефектном местах оно будет поглощаться по ̶ разному и выходить на детектор с разной интенсивностью 5. Интенсивность излучения при прохождении через дефект 5, заполненный воздухом или газом, ослабляется меньше, чем в сплошном металле, а сильнее ̶ над дефектом 4, заполненным более плотным материалом (например, вольфрамом), чем основной.
...

1.5 Виды сварок

Сварка ̶ технологический процесс соединения твёрдых материалов в результате действия межатомных сил, которое происходит при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании свариваемых частей. сварку получают изделия из металла и неметаллических материалов. Изменяя режимы сварки, можно наплавлять слои металла различной толщины и различного состава. На специальном оборудовании в определенных условиях можно осуществлять процессы, противоположные по своей сущности процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металлов.
Современные способы сварки металлов можно разделить на две большие группы: плавлением, или в жидкой фазе, и сварка давлением, или в твёрдой фазе. При сварки плавлением расплавленный металл соединяемых частей самопроизвольно, без приложения внешних сил соединяется в одно целое в результате расплавления и смачивания в зоне сварка и взаимного растворения материала.
...

2.2 Электрорадиографический метод

Электрорадиографический контроль применяют для выявления в сварных соединениях трещин, непроваров, пор, шлаковых, вольфрамовых, окисных и других включений, а также для выявления прожогов, подрезов и смещений сваренных кромок, недоступных для внешнего осмотра.
При электрорадиографическом контроле могут быть не выявлены любые несплошности и включения с размером в направлении просвечивания менее удвоенной чувствительности контроля, непровары и трещины, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания и (или) величина раскрытия составляет менее 0,1 мм для радиационной толщины до 5 мм и менее 2 % радиационной толщины для радиационной толщины свыше 5 мм, а также любые несплошности и включения, если их изображения на снимке совпадают с изображением посторонних деталей, острых углов или с зоной краевого эффекта от резких перепадов толщин просвечиваемых элементов.
...

2.3 Радиоскопический метод

Радиоскопический метод основан на просвечивании контролируемых объектов ионизирующим излучением, преобразовании радиационного изображения объекта в светотеневое или электронное изображение и передаче этих изображений на расстояние с последующим анализом изображений на экране оптического устройства или телевизионного приемника.
При радиоскопическом методе информацию об ионизирующем излучении получают с помощью флуороскопических экранов, электронно ̶ оптических преобразователей (ЭОП), оптических усилителей и телевизионных систем. Метод радиоскопии позволяет исследовать контролируемый объект непосредственно в момент его просвечивания. При этом сохраняются такие достоинства радиографического метода контроля, как возможность определения типа, характера и формы выявляемого дефекта.
...

3 Методы защиты от радиационного излучения

Основными методами защиты от ионизирующих излучений являются:
1) Метод защиты количеством, т.е. по возможности снижение нормы дозы облучения,
2) Защита временем ,
3) Экранирование (свинец, бетон),
4) Защита расстоянием
Главной целью радиационной безопасности является охрана здоровья персонала, от вредного воздействия ионизирующего излучения путем соблюдения основных принципов и норм радиационной безопасности без необоснованных ограничений полезной деятельности при использовании излучения в различных областях хозяйства, в науке и медицине.
Основу системы радиационной безопасности, сформулированной в данных нормах, составляют современные международные научные рекомендации, опыт стран, достигших высокого уровня радиационной защиты населения, и отечественный опыт.
...

Заключение

За последние годы в центральных заводских лабораториях произошли качественные изменения: лаборатории оснащены современной метрологической аппаратурой, а для решения традиционных задач (например, металлографический или химический анализы) все более широко используются не микроскоп или фотоколориметрия и спектральный метод, а физические неразрушающие методы, позволяющие значительно повысить производительность труда.
В нашей стране разработкой методов, методик и соответствующей аппаратуры неразрушающего контроля занимаются специально созданные институты. Работают лаборатории неразрушающего контроля в ряде отраслевых институтов. Благодаря усилиям их коллективов создано и внедрено много дефектоскопов, разработаны новые методы неразрушающего контроля, а также созданы средства автоматического контроля. Однако еще недостаточно внимания уделено организации заводских лабораторий
Отсутствуют единые нормы помещений и штатов.
...

Список использованной литературы


1 Акопов В. С. Оценка экономической эффективности радиографически го контроля. Дефектоскопия, 1999, № 5, с. 56.
2 Ананьев Л. М., Воробьев А. А., Горбунов В.И. Индукционный ускоритель электронов — бетатрон. Госатомиздат, 2001, с 15.
3 Балазовский М. Я. Эталоны выявляемости при рентгене и гамма дефектоскопии. Дефектоскопия, 1995, № 1, с. 57.
4 Воробьев А. А. и др. Бетатронная дефектоскопия материалов и изделий. Атомиздат, 2005, с. 85.
5 Гайдовский В. Исследование металлов рентгеновскими и γ ̶ лучами Металлургиздат, 1999, с. 63.
6 Горелик С. С, Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электронографический анализ металлов. Изд ̶ во «Металлургия» 1970, с. 154.
7 Каценеленбоген Э. Д. и др. Лабораторная обработка фотоматериа-лов. Изд ̶ во «Искусство», 1999, с. 76.
8 Качанов Н. Н., Миркии Л. И. Рентгеноструктурный анализ поликри-сталлов. Практическое руководство. Машгиз, 2000, с. 84.
9 Корнишин К. И. Ксерографический метод получения изображений при рентгеновской дефектоскопии. Передовой научно ̶ технический и производст¬венный опыт, ВИНИТИ, 1999, тема 21, № М ̶ 59 ̶ 386 ̶ 2.
10 Косолапое Г. Ф. Рентгенография. Изд ̶ во «Высшая школа», 1982, с. 45.
11 Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поли-кристаллов. Физматгиз, 1991, с. 75.
12 Пинее Б. Я. Лекция по рентгеноструктурному анализу. Изд ̶ во Харьков¬ского государственного университета, 1997. С. 124.
13 Покровский А. В. и др. Сцинтилляционный дефектоскоп с получением теневого контрастного изображения на экране осциллографической трубки. Дефектоскопия, 2000, № 1, с. 130.
14 Постников В. И. Технико ̶ экономическое обоснование использования радиоактивных изотопов в γ ̶ Дефектоскопии. Изд. МДНТП, сб. 7, 1998, с. 40.
15 Раков В. И. Электронные рентгеновские трубки. Госэнергоиздат, 2002, с. 201.
16 Румянцев С. В. Применение радиоактивных изотопов в дефектоско-пии. Атомиздат, 2000, с. 126.
17 Румянцев С. В., Григорович Ю. А. Контроль качества металлов γ ̶ лучами. Металлургиздат, 1994, с. 184.