Файл: Румянцев, С. В. Радиационная дефектоскопия.pdf

ляют осуществлять просвечивание по заранее установленному

которые широко применяют для контроля силовых узлов само­ летов в условиях эксплуатации.

Значительный интерес представляют переносные блочные аппараты бельгийской фирмы Balteau с напряжением на трубке 100, 140 и 150 кв. Небольшая масса и малые размеры блока трубки позволяют осуществлять подходы к контролируемым участкам в стесненных условиях. Аппараты этой фирмы комплек­ туются трубками с фокусом 0,8X2,1 — 1,5X1,5 мм. Аппараты снабжены низковольтным удлиненным кабелем (до 100 м), соединяющим блок аппарата с пультом управления.

Помимо переносных установок для работы в цехе изготов­ ляют передвижные рентгеновские аппараты с напряжением на трубке от 50 до 400 кв. Как правило, эти аппараты смонтиро­ ваны на подвижных тележках, легко передвигающихся к местам контроля. С их помощью просвечивают стальные изделия тол­ щиной от 1 до 100 мм.

Для проведения оперативного разового контроля на пред­ приятиях особый интерес представляют рентгеновские уста­ новки, смонтированные на автомашинах (рис. 4.10 и 4.11).

Рентгенографический контроль в лабораторных условиях осуществляют с помощью стационарных рентгеновских аппара­ тов с напряжением на трубке 150—400 кв. Наличие в аппаратах ступенчатой регулировки напряжения через 10 кв позволяет использовать набор рентгеновских трубок, различных по кон­ струкции и характеристикам. Например, для визуального конт­ роля и просвечивания тонкостенных изделий из легких сплавов в аппарате «Isovolt-150» предусмотрена двухфокусная остро­ фокусная трубка с анодным током 3—12 ма и выпуском рабо­ чего пучка рентгеновского излучения через бериллневое окно.

В некоторых стационарных аппаратах, в частности в аппа­ рате «Isovolt-ЗОО», предусмотрен вариант использования трубки с вынесенным анодом. В этом случае используется одно гене­ раторное устройство.

С целью более точной установки анода рентгеновской трубки относительно контролируемого участка изделия аппараты фирм Pantak и Muller снабжены специальными компораторами, кото­ рые световым пучком имитируют выходной пучок рентгеновского излучения.

Интересна конструкция передвижного блочного аппарата типа «Neomax-ЗОО» (Англия) на 300 кв, 8 ма. Аппарат питается от мотор-генератора переменного напряжения с частотой 400 гц. Это позволило снизить массу трансформатора на 65,5 кг по сравнению с трансформатором на 50 гц такой же мощности.

89

Изолирующей средой в блок-трансформаторе является газ под давлением 2,5 атм, что также способствовало снижению массы блок-транефор матора.

К числу портативных рентгеновских установок относится венгерский аппарат «Liliput-120». Высоковольтная часть этого аппарата вместе с трубкой размещена в одном блоке.

Появление цельносварных цилиндрических конструкций типа баков с большим количеством кольцевых сварных швов поста­ вило задачу по повышению производительности операций конт­ роля. Решению этой задачи в значительной степени отвечает венгерский рентгеновский аппарат типа «МоЬП-М4Н», укомплек­ тованный трубкой с вынесенным анодом. Для таких трубок характерен радиальный выход рентгеновского излучения. Поме­ щая трубку в центре кольцевого сварного шва в изделии, за одну экспозицию можно получить рентгенограммы со всей длины шва по периметру.

Фирма Wes'tinghose (США) выпускает аппараты на 1—2 Мв с резонансными или электростатическими генераторами Ван де Граафа. Резонансные аппараты на 1 Мв имеют диаметр фокуса 3 мм при токе 3 ма, на 2 Мв — диаметр 5 мм при токе 1,5 ма. Аппараты с электростатическим генератором на 1 Мв имеют диаметр фокуса 0,25 мм, ток 1 ма и на 2 Мв — диаметр фокуса 1 мм, ток 0,25 ма. Длина аппарата 1,5 м, диаметр гене­ ратора 900 мм, длина анода 80 см, общая масса 500 кг. Такие аппараты легко перемещаются на специальных приспособлени­ ях-штативах. С помощью этих аппаратов молено контролировать сталь толщиной до 250 мм\ чувствительность к выявлению дефектов, по литературным данным, порядка 1—2%.

В мировой практике разработаны и применяются портатив­ ные рентгеновские аппараты кабельного типа, обладающие ма­ лой массой и габаритами рентгеновской трубки. Это важно для радиационного дефектоскопического контроля в цеховых и поле­ вых условиях, особенно если доступ к контролируемым участкам затруднен.

Совмещение в защитном кожухе переносных блочных аппа­ ратов рентгеновской трубки и высоковольтного трансформатора увеличивает массу и габариты блока излучения. В то же время выпрямление напряжения, подводимого на рентгеновскую трубку, позволяет настолько увеличить длину высоковольтного кабеля, связывающего рентгеновскую трубку с высоковольтным трансформатором, что в ряде случаев рентгеновские аппараты кабельного типа с малогабаритными рентгеновскими трубками по своим технологическим возможностям значительно превзошли блочные аппараты при контроле труднодоступных участков в цеховых и полевых условиях. Так, с помощью аппарата типа «Ranger-108» фирмы Picker Согр. (США) были проконтроли­ рованы паяные стыки трубопроводов системы жизнеобеспечения на лунном модуле космического корабля «Аполлон» [57]. Высо­

91

0,75 мм. Размеры защитного кожуха рентгеновской трубки вместе с жесткой частью высоковольтного кабеля составляют 80X450 мм. Рентгеновское излучение выходит под углом 90° к оси защитного кожуха, выходное окно расположено на рас­ стоянии 5 см от торца защитного кожуха. Масса защитного

Толщина,мм

Рис. 4.13. Номограмма для определения времени просвечивания сплавов на основе железа аппара­ том модели 100/10 С. Р. на 100 кв, 10 ма. Пленка РТ-5, без усиливающих экранов, оптиче­

кожуха с рентгеновской трубкой и масляной изоляцией 3,1 кг. Рентгеновская трубка подсоединяется к высоковольтному гене­ ратору с газовой изоляцией высоковольтным кабелем длиной 10 м. Замкнутая система охлаждения, заполняемая 3 л антиф­ риза, позволяет работать при температуре среды от —30 до

+ 40° С.

Пульт управления связан с высоковольтным генератором гибким кабелем, позволяющим оператору удалять от него пульт управления на расстояние от 2 до 10 м в зависимости от ис­ полнения аппарата. Все элементы, кроме транспортной тележки, проходят через люки диаметром 300 мм. Общая масса уста­ новки 108 кг.

Аппарат типа 150/7 С. Р. работает по такой же схеме, что и аппарат типа 100/10 С. Р., и имеет такую же компоновку ос­ новных элементов, однако габариты и масса защитного кожуха рентгеновской трубки несколько больше.

93

Импульсный рентгеновский аппарат «ВепсПх» [59] обеспечи­ вает просвечивание изделии с эквивалентной толщиной по стали до 4 мм при напряжении ПО кв. Меньшие, чем у рентгеновского аппарата РИНА-1Д, напряжение и размеры фокуса улучшают выявляемость дефектов в тонкостенных конструкциях.

3. Технические и радиационные характеристики рентгеновских трубок

В современных рентгеновских аппаратах, используемых в дефектоскопии, применяют электронные рентгеновские трубки. Принцип получения рентгеновского излучения в рентгеновской трубке (см. рис. 1.3) описай в гл. 1.

где Р — мощность экспозиционной дозы рентгеновского излуче­ ния, р/сек\ D — экспозиционная доза рентгеновского излуче­ ния, р; Рт— лучевая отдача рентгеновской трубки при напря­ жении Uмакс Р■м2/ (сек ■ма) ; i — ток через трубку, ма\ I — время работы трубки, ч; F — расстояние от анода трубки, см.

94

Расчетное распределение интенсивности тормозного излуче­ ния, образующегося при полной остановке отдельного электрона, приведено на рис. 2.1. Кривая 1 характеризует теоретическое распределение тормозного излучения, возникающего в рентге­ новской трубке и электронных ускорителях. Практически мяг­ кие составляющие спектра будут отфильтрованы материалом анода, материалом окна трубки, воздухом.

Электрические свойства рентгеновской трубки характери­ зуются анодным напряжением U, анодным током i и током накала iu. Типичная зависимость тока через трубку от прило­ женного напряжения для двух значений тока накала показана на рис. 4.15 [38].

Рис. 4.15. Электрические характеристики рентге­ новской трубки.

Рабочая точка s в эксплуатационных условиях находится на горизонтальном участке характеристики. Увеличение тока нака­ ла повышает анодный ток при том же напряжении на рентге­ новской трубке (смещение точки s в положение s') - Увеличение анодного напряжения при том же токе накала приводит к сме­ щению точки s по горизонтальной части кривой без изменения анодного тока. Поэтому регулировка энергии рентгеновского излучения достигается изменением анодного напряжения, а ре­ гулировка интенсивности излучения при заданном анодном напряжении — изменением тока накала, приводящим к измене­ нию анодного тока.

Оптические свойства рентгеновской трубки определяются формой и размерами оптического фокуса трубки, а также углом раствора пучка излучения [62].

Современные рентгеновские трубки имеют так называемый линейный (с отношением сторон не более чем 1,25) или круг­ лый оптический фокус, образованный соответственно прямо­ угольным или эллиптическим действительным фокусом. Пло­ щадь оптического фокуса составляет (рис. 4.16)

Ф1 — ФЛ1sinа.

95

где Фд и I— размеры действительного фокуса; а — угол среза анода.

Для максимального увеличения резкости рентгеновского изображения размеры оптического фокуса должны быть мини­ мальными. Для этого необходимо уменьшить угол среза анода или размеры действительного фокуса. Однако уменьшение угла среза анода может привести к уменьшению угла раствора пучка излучения (см. рис. 4.16):

Ф = 2а = 2 arctg -4— ,

обычно составляющего 35—40° [63].

Уменьшения размеров действительного фокуса рентгеновской

контроля деталей из легких сплавов и тонкостенных стальных деталей. Медный анод припаян к анодной трубке и находится на значительном удалении от катода. За счет дополнительной фокусировки, достигаемой с помощью магнитной фокусирующей катушки на анодной трубке вблизи анода, электронный пучок фокусируется до минимального диаметра 0,3 мм. Примерно та­ кие же размеры оптического фокуса. Трубка имеет два выход-

96