Способ фотометрической оценки размеров дефектов в направлении просвечивания

 

Изобретение относится к дефектоскопии и может быть использовано при радиографическом контроле сварных соединений, наплавок и основного металла изделий. Цель изобретения - повышение точности оценки размеров дефектов в направлении просвечивания. В способе реализован принцип математического моделирования эталонного дефекта, максимально приближеного по своим параметрам (форме, поперечным размерам, глубине залегания) и условиям формирования изображений (просвечиваемой толщине металла и оптической плотности фона в местах расположения дефекта) к сравниваемому с ним реальному дефекту. Процесс такого моделирования можно представить через последовательное введение в расчетную формулу поправочных коэффициентов, учитывающих различие в соответствующих параметрах эталонных и реальных дефектов. Высокая степень приближения параметров математически моделируемого эталонного дефекта к соответствующим параметрам сравниваемого с ним реального дефекта обеспечивается использованием для оценки поправочных коэффициентов экспериментально полученных зависимостей, отражающих реальную связь контраста изображения дефекта с конкретными его параметрами. Реально смоделировать с подобной степенью приближения требуемый эталонный дефект в общем случае невозможно из-за ограниченного набора эталонных элементов и невозможности установки эталона-имитатора в толще металла (вблизи реального дефекта). 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

215 А1 (19) (11) (51) 5 r, 01 3 1/12, С 01 П 21188

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4367158/40-25 (22) 25.01.88 (46) 15.01.90. Бюл. 1" 2 (72) В.N.Çóåâ (53) 535.24(088.8) (56) Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия. И.: Атомиздат, 1974, с. 262-263.

ОСТ 108.004.110-80. Соединения сварные оборудования атомных электростанций. Радиографический контроль.

Изменение 11 1, с. 11. (54).СПОСОБ ФОТОИЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

РАЗМЕРОВ ДЕФЕКТОВ В НАПРАВЛЕНИИ ПРОСВЕЧИВАНИЯ (57) Изобретение относится к дефектоскопии и может быть использовано при радиографическом контроле сварных соединений, наплавок и основного металла изделий. Цель изобретения - повышениее точности оценки размеров де" фектоа в направлении просвечивания.

В способе реализован принцип математического моделирования эталонного дефекта, максимально приближенного по своим параметрам (форме, поперечным размерам, глубине залегания) и

Изобретение относится к дефектоскопии и может быть использовано при радиографическом контроле сварных соединений, наплавок и основного металла изделий.

Целью изобретения является повышение точности оценки размеров дефектов в направлении просвечивания.

2 условиям формирования изображений (просвечиваемой толщине металла и оптической плотности фона в местах расположения дефекта) к сравниваемому с ним реальному дефекту. Процесс такого моделирования можно представить через последовательное введение в расчетную формулу поправочных коэффициентов, учитывающих различие в соответствующих параметрах эталонных и реальных дефектов. Высокая степень приближения параметров математически моделируемого эталонного дефекта к соответствующим параметрам сравниваемого с ним реального дефекта обеспечивается использованием для оценки поправочных коэффициентов эксперимен- Ж тально полученных зависимостей, отражающих реальную связь контраста изображения дефекта с конкретными его С параметрами. Реально смоделировать с подобной степенью приближения требуемый эталонный дефект в общем случае невозможно из-за ограниченного набора эталонных элементов и невоз- СЛ можности установки эталона-имитатора Chal в толще металла (вблизи реального дефекта). 9 ил.

На фиг. 1 показана схема радиографирования сварного соединения, rpe обозначены источник 1 излучения, эталон-имитатор 2, сварной шов 3, дефект

4 сварного шва, радиографическая пленка 5; на фиг. 2,3 - графики экспериментально полученных зависимостей величин (о1)/II )/dd эталонных дефек15362 тов типа прямоугольной канавки шириной b=5 мм и b=l мм и глубиной й<1=

=5 мм и йд-2 мм соответственно от просвечиваемой толщины стали d (на фиг. 2 - рентгеновское излучение при

5 напряжении на рентгеновской трубке

U =200 кВ, на фиг. 3 - гамма-излучение .изотопа Иридий-192); сплошная линия - эталонные дефекты со стороны источника излучения; пунктир-эталонные дефекты со стороны радиог рафической пленки, прилегающей к поверхности контролируемого изделия (ДЦ вЂ” контраст изображения дефекта, уд - коэфФициент контрастности радиографической пленки, учитывающий зависимость величины aD от оптической плотности снимка D); на Фиг. 4,5 - графики экспериментально полученных зависимбстей величин Щ/ у эталонных дефектов типа прямоугольных канавок определенной ширины b от длины канавки 1 при значениях 0=2 мм (кривые 6,9), b=l мм (кривые 7 10) и b=0,5 мм (кривые 8, 11) для Со (фиг. 4) и рентгеновского излучения (Фиг, 5); на Фиг. 6,7 частотно-контрастные характеристики (завИсимости величин d D y. эталонных дефектов от величины, обратной поперечному размеру дефекта) для эталонных дефектов типа цилиндрических отверстий и прямоугольных канавок, расположенных со стороны источника излучения (д - диаметр отверстия, b — ширина канавки); кривая 12 - U

100 кВ, d=3 мм, аЛ=1 мм; кривая 13

Б „.=200 кВ, d=20 мм, й4=5 мм; кривая 14 - Иридий-192, 0=40 мм, Лс1=5 мм; кривая 15 - КоЬальт-60, d--140 мм, И=10 мм; кривая 16 - Иридий-192, d=10 мм, Lid=5 мм; кривая 17 - Кобальт-60, d=40 мм, hd=-5 мм; кривая 18 ц =400 кВ, d=80 мм„ ad=5 мм; кривая 19 - ЛУЭ-8 МэВ, d=300 мм, dd=

=10 мм; на Фиг. 8 - графики экспериментально полученных зависимостей величин йВ/) эталонных дефектов типа

2» прямоугольной канавки шириной b=5 мм и глубиной йс1=5 мм от глубины залегания дефекта r (r — расстояние от де- 50

Фекта до радиографической ппенки, прилегающей к поверхности просвечиваемого изделия) для просвечиваемой толщины стали d=80 мм: кривая 20ЛУЭ-8 ИэВ; кривая 21 — КоЬальт-60; 55 кривая 22 - Иридий-192; кривая 23

=400 кВ на Фиг. 9 - отношения р,т

У величины r D/у в эталонного дефекта ти15 4 па прямоугольной канавки шириной

b=5 мм и глубиной йд=10 д при 4 <

« 100 мм и ad=10 мм при d ) 100 мм, размещенного со стороны источника (И) к величине л0/у данного дефекта, размещенного со стороны радиографической пленки (П), прилегающей к поверхности контролируемого изделия, в зависимости от просвечиваемой толщины стали: кривая 24 - ЛУЭ-8 ИэВ,. кривая 25 - КоЬальт-60; кривая 26

Иридий-192; кривая 27 - U =400 кВ; кривая 28 - Б ;-200 кВ.

Сущность способа заключается в учете различий s формировании изображений сравниваемых эталонных и реальных дефектов при наличии у них отличий в форме, поперечных размерах, глубине залегания и просвечиваемой толщине изделия в местах их расположения. Этот учет можно реализовать при использовании в расчетах размеров дефектов в направлении просвечивания выражения (" / 11 ) (д, / f ) (p(J>p Ц

1с,-басф.k 1с лс1, (1) !

Р д 9Г.,А

Р,Д ЭТ.А

Р 4 эт.A

Jgj Т э

1 ф11 ф 91 ! размеры в направлении просвечивания реальных и эталонных дефектов; контрасты изображений реальных и эталонных дефектов; соответствующие коэффициенты контрастности радиографической пленки; плотность основного металла изделий; плотность вещества заполнения реального дефекта; поправочный коэффициент, учитывающий различие в просвечиваемой толщине изделия в местах расположения сравниваемых эталонных и реальных деФектов; поправочные коэффициенты, учитывающие различия соответственно в форме, поперечных размерах и глубине залегания эталон1536215 ных и реальных дефектов.

Из расчетного выражения следует, что каждый данный поправочный коэффициент k+,k,Е,kq можно определить

5 через отношения величин (nD/у )/ad одинаково заполненных эталонных и реальных дефектов (р =О), полагая see другие коэффициенты равными 1, т.е. сравнивая величины а Р/у дефектов, имеющих одинаковые размеры в направлении просвечивания (при одинаковом заполнении) и различающихся лишь соответствующим конкретным параметром: просвечиваемой толщиной изделия в месте расположения дефектов, формой, поперечным размером, глубиной залегания. Таким образом, при известной просвечиваемой толщине изделия, из- 20 вестных или предварительно оцененныхформе, поперечных размерах и глубине залегания эталонных и реальных дефектов, поправочные коэффициенты могут быть найдены из зависимостей величин 25

3D/уд эталонных дефектов от их соответствующих параметров (эти зависимости для диапазона просвечиваемых толщин стали 3-300 мм, энергии излучения 0,1-8 ПэВ и поперечных размеров дефектов 0,3-50 мм получены экспериментально и представлены в виде гра" фиков; некоторые из полученных зависимостей показаны на фиг.2 - 9).

Коэффициент k можно определить по замеренным (известным} значениям

35 ,просвечиваемых толщин d в местах расположения эталонных и реальных дефектов, используя графики зависимостей AD/)" =f(d) или (dD/f>) gd=f(d) см. Фиг. 2,3.

Форму дефекта можно, в определенной мере, охарактеризовать через отношение длины дефекта 1 к его поперечному размеру Ь. При 1/Ь 1 реальный дефект характеризуется как локальный и достаточно хорошо имитируется эталонным дефектом типа цилиндрического отверстия. При 1/b 1 реаль- . ный дефект характеризуется как протяженный и имитируется эталонным дефектом типа канавки. Для протяженных дефектов одинаковой ширины различие в форме можно описать различием в их длине и, следовательно, коэффициент

ky можно оценить по замеряемым на

55 снимке длинам 1 изображений дефектов с поМощью зависимостей g D/g =f(1) см. Фиг. 4,5.

Коэффициент k оценивается по замеряемым на снимке поперечным размерам (Ь,ф) изображений дефектов с помощью зависимостей АВ/) =f(b,ô) или частотно-контрастных характеристиксм. Фиг. 6,7.

Коэффициент k< оценивается с помощью зависимостей Ж/y =f(), см. фиг. 8, по заранее известной или предварительно определенной (например, методом двойного просвечивания со смещением источника излучения) глубине залегания r реального дефекта.

Расчетное выражение получено для пустотелых (заполненных воздухом) эталонных дефектов. Для реальных дефектов типа газовых пор, заполненных воздухом непроваров, утяжин, проплавов р, =О и p/(р-p„) l. Для случая дефектов с заполнением, например, шлаковых включений рд/0 и для оценки величины р/(р- у ) предварительно*определяют плотность шлака отдельно для каждого конкретного вида сварки и применяемых сварочных материалов.

Коэффициент контрастности определяемый из.характеристических. кривых радиографических пленок, зависит от оптической плотности снимка, поэтому введение его в формулы расчета размеров дефектов в направлении просвечивания позволяет отстроиться от влияния изменения оптической плотности снимка по площади изображения контролируемого участка изделия (в отличие от контраста dD, величина D D/ у, не зависит от оптической плотности снимка D).

Для пленок типа Д4, PT-5, Д7 в диапазоне рабочих плотностей снимков

Р=1-ч коэффициент т > kD, где k=canst, и отношение коэффициентов контрастности в расчетном выражении можно заменить отношением соответствующих оптических плотностей: lfÄ / у - 1>„/1> что упрощает проведение оценки, поскольку отпадает необходимость построения характеристических кривых для определения ув.

Положительные свойства способа обеспечиваются за счет учета влияния рассеянного излучения на формирование изображений дефектов (нерезкости рассеяния, усиления рассеянным излучением контрастов иэображений близко расположенных к радиографической пленке деФектов), которое приводит к за t 536215 висимости контрастов изображений дефектов от формы, поперечных размеров и глубины их залегания, наиболее заметно проявляющейся в области больших просвечиваемых толщин (a известных способах учет влияния рассеянного йэлучения не проводится).

Пример. Заявленным способом проводилась оценка размеров в направлении просвечивания дефектов типа

10 утяжин сварных швов трубопроводов с просвечиваемой толщиной d.-=10 мм и d=

=30 мм. Просвечивание проводилось рентгеновским излучением при напряжении на рентгеновской трубке Б =150, 15

300 кВ и радиографическую плейку типа Д4. Применялись свинцовые усиливающие экраны в соответствии с ГОСТ

7512-82, Геометрическая нерезкость не превышала 0,3 мм. На сварное соединение со стороны источника излучения устанавливались эталоны-имитаторы толщиной 1 и 2 мм, имеющие полуцилиндрические канавки глубиной 0,6 и 1,1 мм и шириной 2 MM. Кассета с радиографической пленкой прилегала к внутренней поверхности трубопровода.

Фотообработка снимков осуществлялась на автоматической фотопроявочной ма30 шине "Гевоматик". Фотометрирование снимков проводилось с помощью электронно-цифрового денситометра "Хеллинг-301".

Расчет размеров дефектов в направлении просвечивания проводился по расчетной формуле, конкретизированной для рассматриваемого случая.

Использование в качестве эталонных дефектов полуцилиндрических канавок, хорошо имитирующих форму утяжки, поэ40 воляет полагать коэффициент различий в форме k. г1. Утяжины (как и канавки

Ф= эталона) заполнены воздухом, плот- ность которого р4 О, поэтому р /(рь) =-

В рассматриваемом случае различие в просвечиваемой толщине металла в местах расположения эталонных и реальных дефектов незначительное и коэффициент 1с,1 =1. Для пленки типа Д4 50 при 0--1-4 отношение коэффициентов контрастности т / у " можно заменить отношением оптических плотностей бездефектных участков снимка (фона), примыкающих к изображениям соответ- 55

Зт. 4, р.4 ствующих дефектов — 1) /П .

Таким образом, расчетная формула упрощается и принимает вид::

Результаты оценки размеров дефектов в направлении просвечивания представлены в таблице.

Из таблицы видно, что описанный способ позволяет с достаточно высокой точностью (погрешность -2М) проводить количественную оценку размеров дефектов (утяжки) в направлении просвечивания. При этом в области больших просвечивающих толщин стали указанная точность обеспечивается за счет учета различий в поперечных размерах (ширине) и глубине залегания (местоположении) сравниваемых эталонных и реальных дефектов (например, при d=30 мм относительная погрешность в оценке йд 4, проводимой без учета различий в ширине и местоположении эталонных и реальных дефектов в 45 раз больше, чем при оценке, проводимой с учетом данных различий).

Таким образом, способ. позволяет до 5 и более раз повысить точность оценок размеров дефектов в направлении просвечивания. Это уменьшает недобраковку и перебраковку и соответственно повышает уровень качества контролируемых изделий. Повышение точности оценок размеров дефектов увеличивает надежность оценок качества сварных изделий ответственного назначения, в частности оборудования

АЭС, и тем самым уменьшает вероятность возникновения аварийных ситуаций. Кроме того, предлагаемый способ уменьшает трудоемкость радиографического контроля сварных соединений с неровным и снятым усилением шва.

Перспективным является использование предлагаемого способа при радиографическом контроле изделий с применением разрабатываемых в настоящее время систем автоматической расшифровки снимков, где расчеты могут проводить" ся с помощью ЭВ1!. формула изобретения

Способ фотометрической оценки размеров дефектов в направлении просве" чивания, заключающийся в направлении на изделие электромагнитного излуче- ния, получении радиографического снимка и последующих измерений и сравнении оптической плотности изображе9 15362 ний эталонных и реальных выявленных дефектов на радиографическом снимке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки размеров дефектов в направлении про5 свечивания, после замеров величин оптической плотности определяют контрасты изображений эталонных и реальных дефектов как разность оптичес- о ких плотностей изображений дефекта и примыкающего к нему бездефектного участка снимка, затем с помощью предварительно построенных характеристических кривых радиографической пленки по значениям замеренных величин оптической плотности примыкающих к изображениям эталонных и реальных дефектов бездефектных участков снимка определяют соответствующие коэф-. фициенты контрастности радиографической пленки, после этого замеряют просвечиваемую толщину изделия в местах расположения эталонных и реальных дефектов, замеряют на снимке длину и ши-25 рину изображения дефектов, оценивают по заранее известному местоположению дефектов или методом двойного просвечивания со смещением источника излучения глубину залегания реального дефекта, оценивают по известному определенному по снимку типу дефекта или известному составу вещества заполнения, или способом заварки, просвечивания и разрезки аналогичных контролируемому объекту сварных контрольных образцов плотность вещества заполнения реального дефекта, затем с помощью предварительно построенных графиков экспериментально полученных 4О зависимостей контрастов изображений эталонных дефектов, отнесенных к коэффициентам контрастности радиографической пленки, соответствующим оптической плотности примыкающих к изоб- 4 ражениям дефектов бездефектных участков снимка, от просвечиваемой толщины металла, формы или длины, поперечных размеров и глубины залегания дефектов ()(p-y )) 1с,(k k .k .dd

I где dd Лаз™ размеры в направлении просвечивания реальных и эталонных дефектов; контрасты изображений реальных и эталонных дефектов; соответствующие бездефектным участкам снимка вблизи изоб" ражений реальных и эталонных дефектов коэффициенты контрастности радиографической пленки; плотность основного металла изделия; плотность вещества заполнения реального дефекта; поправочный коэффициент, учитывающий различие в просвечиваемой толщине изделия в местах расположения сравниваемых эталонных и реальных дефектов; поправочные коэффициенты, учитывающие различия соответственно в Форме или длине, поперечных размерах и глубине залегания эталонных и реальных дефектов. два" ав " *

Ф ь

15 l0 по значениям просвечиваемой толщины изделия в местах расположения эталонных и реальных дефектов, длине и ширине изображений и глубине залегания дефектов определяют значения поправочных коэффициентов и вычисляют величину

1 !

X л

«с»

I

1 СЧ СО

I о м

1 с4 л сл О л л с 4

« — с 4 л л л м

1!

М 1

Ig 1

z 1

1 !

III I Cl

I- «:!

Y, E

Ф 1 - е

Э 1 I

С 1- 1 .

Э«,41 а. с сд!д

Q 0

X 1 (II CI.

Ф 1 О а

° В 1!.

>Х 1 0«t I"

Л CRIR

< . з

1-" I IЭ 1 Ф II

У 1 3

О I O щ сс! с!

О- 1 CL «;1

1 о с м л л сО С4

«- с 4 х) л сч О !

1 X ! X

I в

1 a !

I,

Ф

CE.

1 O Г

ID со

EZ 4!.

CE. С!

Э Я с

I-у

II! iI) 0

C1.e m

S

Y о

Ф у

EМ

IQ

43.!

ICE о

Щ

I

II) a

С «Е

II: Ý и х m

Э Iа м

5 IIE Ф

Б.аЕX

S с

Iо

1 Я

1 Щ

1 Ф

1 S

1

1

1

1 ! о

1 сс!

Х

S X

БГ с о

I- О

Э

6! о о а

1::

C ь «!

К

Щ

Ф

У

Q о о а с

Э с сО C

Ь

IlI 0 ч

1 о !

° ««с

1 Сл, В!ФЯ1 Ф1- I °

1 0о RIR

1 а

1 О ! в я

1 II

0 1

I L RIR

«1! З

1 Э II

1 У О

o . ч:!

1 О с! !

1536215

1 1

2 I

Ф а л

1 I .1 о

1 C I . 1

I 1 Ч)

IE: I с! т 1

Ф «« I îo

I Z 1 сО

1 «!

II1 л

S 1<

О ««1 It.

OI- С!.О

ZOI -ц

1-о! --и!

OZ I O

Г л

I < ! о

K!0 О!

e а 1 ро л e I

Г

II) E» f л

1-О!

SO! 1

o z оэ!

Z Э N W I

I- CL I Во о! 1

1 — — — - с.4сОс! ООл л ° л л л

ОО О -С4

1 сч лспо а ее

« с4 сЧ

1 с лОл ло

Оiсоз ОЛ 0 I л в в л а в

O OO OOO сО л -4 О л л л л

° — СЧ С4 С 4 сО л сО м со

-- О ллМ л л л с4 — V Л

ОО О О О О

OÑ× ОOСЧ О л л л л л л

--сч-v м а - м л .

1536215

%ц

В

В; , ММ

М

Ф pg ,ъ Ю8

И ъф Р.Я

g Ф и . ч И д.

Р.2

Ъ ,ь|.

153б215

Р

PdP gf

zs 1/4nrkl

ЮУ 15 Ьг 7 о ъgg

В

g$ - аФ

Ю2

1Ю ЯЮ y мм

Редактор М. Бандура

Заказ 101 Тираж 427 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 101

В1 ъ

В)

Ф

В

° «1

Ф

В Ч

Ф

Ю

08

Ю2

1.0

ЮР

Рб рф

РУ

Составитель 13.Калечиц - фигУ

Техред. 11.Дидик Корректор И.Иуска