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

ries Incorporated [102]. Чувствительная к рентгеновскому излу­ чению мишень представляет собой покрытие из аморфного селе­ на размером 12,7X9,5 мм. Видикон преобразует рентгеновское изображение непосредственно в видеосигналы, которые усили­ ваются в телевизионной системе и воспроизводятся на телеви­ зионном экране с увеличением от 30 до 50 раз. Большое увели­ чение изображения позволяет получить разрешающую способ­ ность системы около 0,01 мм, которую можно сравнить с разрешающей способностью крупнозернистой рентгеновской пленки. Детальная чувствительность системы при контроле из­ делий из стали толщиной 3 мм и алюминиевых сплавов толщи­ ной 6,5 мм составляет 1,4%. Скорость контроля сварных швов тонколистовых материалов без существенного ухудшения выяв­ ляемое™ дефектов может достигать 3,8 м/мин. Испытания уста­ новки показали, что по сравнению с радиографическим методом контроля она показывает худшую чувствительность к дефектам, в частности к трещинам. Однако трещины в сварных швах с по­

ществляется на установках американской фирмы High Voltage Engineering Corporation с использованием ускорителя Ван де Граафа на 2 Мэе и установки типа «Lumikon» с ЭОП и телеви­ зионной системой (рпс. 9.28). Мишень ускорителя 3, являю­ щаяся источником тормозного излучения, помещается внутрь контролируемого брикета топлива 1 на расстоянии около 3 м от ускорителя 2. Тормозное излучение, пройдя через топливо, по­ падает на входной экран установки. После каждого оборота двигатель перемещается по вертикали и снова поворачивается.

По данным фирмы, замена радиографирования твердого топ­ лива с помощью у-пзлучения Со60 флуороскопическим методом контроля позволила на каждом двигателе получить высокую технико-экономическую эффективность.

Для контроля твердого топлива применяют также флуоро­ скопическую установку фирмы Rauland Corporation со

393

специальным ЭОП, чувствительным к у- или рентгеновскому из­ лучению с энергией 1 Мэе [96, 97]. Изображения с выходного экрана ЭОП передаются замкнутой телевизионной установ­ кой с передающем трубкой типа суперортикон на безопасное рас-

Рис. 9.28. Установка для контроля ракетного твердого топлива с использованием ускорителя Ван де Граафа на 2 Мэе и флуоро­ скопической системы «Lumicon»:

1 — б р и к е т т в е р д о г о т о п л и в а ; 2 — у с к о р и т е л ь В а н д е Г р а а ф а ; 3 — м и ш е н ь у с к о р и т е л я ; 4 — п е р е д а ю щ а я ч а с т ь с и с т е м ы « L u m i c o n » ; 5 — п у л ь т у п р а в ­ л е н и я у с к о р и т е л е м ; 6 — п р и е м н а я ч а с т ь с и с т е м ы « L u m i c o n » ; 7 — п у л ь т у п р а в л е н и я к о н т р о л и р у е м ы м м а т е р и а л о м ; 8 — п у л ь т у п р а в л е н и я с и с т е м о й « L u m i c o n » ; 9 — п у л ь т у п р а в л е н и я .

стояние. В качестве источника излучения применялся Соео активностью 1000 кюри в гамма-установке для радиографнрования типа «Циклоп». Могут применяться также рентгенов­ ские аппараты с напряжением 1 Мв. При этом для нормальной (с точки зрения освещенности фотокатода) работы суперортикона необходима мощность дозы на входном экране ЭОП

394

0,5 piмин. При использовании Со60 флуороскопическая установка фирмы Rauland Corporation обеспечивает четкое изображение отверстии стальных пенетрометров толщиной около 75 и 150 мм, заключенных в твердое топливо толщиной около 570 мм.

д. Контроль радиодеталей

Флуороскопический метод применяют в авиационном прибо­ ростроении и радиоэлектронике для контроля без разрушения транзисторов, печатных схем, кремниевых диодов, плавких пре­ дохранителей и других герметизированных электронных узлов и деталей.

В США были проведены [103] сравнительные испытания ра­ диографического и флуороскопического контроля транзисторов, диодов и сопротивлений, электросхем из тонких пленок алюми­ ния и нихрома толщиной 200—400 А на стеклянной подложке толщиной 1,5 мм, модулей, печатных схем п т. д. Флуороскопиче­ ский контроль проводили с использованием замкнутой телеви­ зионной системы с видиконом, чувствительным к рентгеновско­

Исследуемые детали помещали иа барабан, вращаемый со ско­ ростью 1 об/мин. Скорость контроля в продольном направлении достигала 3,8 м/мин. Изображение деталей регистрировалось на кинопленку шириной 16 мм. Испытания показали, что увеличен­ ное до 30 раз изображение деталей на телевизионном экране имеет лучшую разрешающую способность по сравнению с изо­ бражением иа крупнозернистой рентгеновской пленке. Использо­ вание флуороскопической системы повышает вероятность выяв­ ления дефектов в электронных устройствах, в частности в мо­ дулях, так как позволяет просматривать их под разными угла­ ми. При радиографическом контроле для надежного выявления произвольно ориентированного дефекта необходимо сделать большее число съемок. Испытания показали также, что обна­ ружение дефектов в пленочных электронных схемах на стеклян­ ной подложке, а также выявление алюминиевой проволоки диа­

контроля электронных деталей, диодов, транзисторов, микроре­ ле и т. д. Контролируемые электронные детали в количестве до 600 шт. укладывались на барабан, продольно перемещающийся перед телевизионной камерой и поворачивающийся вокруг оси па 360®. Контролер имеет возможность дистанционно управлять телевизионной камерой и вынимать из приемного барабана де­ тали с обнаруженными дефектами.

395

е. Контроль узлов и механизмов в процессе эксплуатации

Флуороскопический метод позволяет контролировать движу­ щиеся объекты. Поэтому его применяют для исследования де­ тален н узлов механизмов в условиях эксплуатации. Большое значение это имеет при производстве ракет и летательных ап­ паратов, где обязательным требованием является 100%-ная на­ дежность всех систем. Большое преимущество флуороскопичес­ кого метода — возможность контроля узлов и механизмов без их разборки. Разборка, как правило, требует много времени, больших затрат и часто приводит к изменению работы механиз­ мов по сравнению с эксплуатационными условиями, например к изменению резонансных характеристик работающего элемен­ та. Для герметизированных изделий разборка невозможна без нарушения их работоспособности.

В целях повышения надежности ракет и летательных аппа­ ратов фирма General Dynamics Astronautics проводит контроль рентгеновским излучением устанавливаемой на них аппаратуры и механизмов в процессе их работы [93, 105]. Контролируется действие вентилей, зубчатых передач, реле, регуляторов и дру­ гих скрытых механизмов в условиях, близких к эксплуатацион­ ным. Такие детали сначала подвергают обычным исследовани­ ям, и если эти исследования не позволяют выявить причины перебоя в их работе, детали поступают на рентгеновский конт­ роль. Иногда детали поступают на контроль непосредственно

сместа запуска ракет.

Впроцессе контроля применяют рентгенокиносъемку работы

механизмов, которую осуществляют с помощью рентгеновской аппаратуры при напряжениях от 18 до 300 кв с использованием ЭОП фирмы Philips и кинокамеры типа «Fairchild HS-401»,

предназначенной для кинопленки шириной 16 мм. Скорость съемки изменяется в пределах от 36 до 7000 кадров/сек, ско­ рость просмотра — от 5 до 24 кадров!сек. Возможен покадро­ вый просмотр пленки. Контролируемые механизмы помещают в специальную камеру, и во время испытаний их можно дистанци­ онно перемещать в удобные для рентгенокиносъемкн положения.

Американской фирмой Northrop разработана установка для флуороскопического контроля за работой аппаратуры самоле­ тов, ракет и спутников при воздействии на нее (поочередном или совместном) вибраций, температурных и атмосферных ко­ лебаний [106]. В установке применяют рентгеновский аппарат на 150 кв, ЭОП с диаметром входного экрана 127 мм, фото- и киноаппаратуру, замкнутую телевизионную установку, а так­ же стробоскопическое оборудование. Контролируемую аппара­ туру размещают в испытательной камере с наружным размером

1575X1270X1420 мм и внутренним размером 1060X760X910мм.

Температура в камере может изменяться от температуры жид­ кого азота до 150° С. Для входа и выхода рентгеновского излу­

3 9 6

чения камера имеет два бериллневых окна. Предварительная эксплуатация установки подтвердила возможность значительно сократить расходы на обнаружение дефектов в работе гермети­ зированных узлов аппаратуры.

Установка для флуороскопического контроля с ЭОП и видикопом, чувствительным к рентгеновскому излучению (фирма

Рис. 9.29. Схема установки для стробоскопического контроля

изделии:

/ — п р и в о д н о й м о т о р : 2 — в р а щ а ю щ и е с я д н с к н - з а с л о н к н : 3 — к о н т р о л и р у е ­ м о е и з д е л и е ; 4 — Э О П ; 5 — с в и н ц о в о е с т е к л о : 6 — с в и н ц о в а я з а щ и т а ; 7 — у п р а в л е н и е - в и б р а т о р о м ; 8 — у п р а в л е н и е д и с к а м и - з а с л о н к а м и ; 9 — в и б ­ р а т о р ; 10 — р е н т г е н о в с к а я т р у б к а .

Picker X-Ray Corporation), была включена в систему анализи­ рующего центра NASA на мысе Кеннеди (Флорида) [107]. Эта установка предназначена для определения причин дополетиых повреждений детален самолета, в управлении которого уча­ ствуют два человека, и позволяет определять отдельные непо­ ладки в механизме.

В Англии успешно применяют ЭОП для целей стробоскопиче­ ского анализа работы механизмов в условиях вибраций [108]. При этом применяется рентгеновский аппарат на 150 кв с остро­ фокусной трубкой (фокусное пятно 0,4 мм) и используется двукратное проекционное увеличение изображения. Если пучок рентгеновского излучения пульсирует с частотой, равной часто­ те вибраций механизма (с точностью до ± 4 гц), то ЭОП дает при стробоскопии хорошее изображение.

Пульсация рентгеновского излучения может осуществляться какэлектронным, так и механическим переключением. Послед-

397

нип способ более прост. Он осуществляется (рис. 9.29) с по­ мощью двух контрадпсков с четырьмя отверстиями в каждом. Диски приводятся в движение сервоприводом постоянного тока с расщепленным полем, обеспечивающим постоянство скорости вращения дисков с точностью ±1% . Эффективный диапазон ча­ стот прерывателя от 35 до 150 гц, возможна частота до 600 гц. Одной из возможных областей применения стробоскопического анализа с ЭОП и замкнутой телевизионной установкой явля­ ется исследование влияния вибраций на собранные конструкции самолетов и ракет. Утверждается, что большие затраты на обо­ рудование компенсируются ценностью полученных результатов и сэкономленным временем.

ГЛАВА X

РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАДИАЦИОННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

1.Ионизационный метод

Вотличие от радиографического метода, где детектором из­ лучения, прошедшего через контролируемый объем, является пленка, при ионизационном методе такими детекторами служат

различного рода счетчики рентгеновского и у-излучений, прнн-

2

J

Рис. 10.1. Схема ионизационного метода контроля:

т е л ь ; « — р е г и с т р и р у ю щ и й п р и б о р ( с а м о п и ш у щ и й ) .

цип действия которых рассматривается в гл. III. Применение этих детекторов основано на ионизирующем действии излучения при его взаимодействии с веществом.

Принцип работы ионизационных дефектоскопов характеризу­ ется схемой на рис. 10.1. Узкий (коллимированный) пучок рент­ геновского или у-излучения перемещается по контролируемому объекту, последовательно просвечивая все его участки. Излуче­ ние, прошедшее через контролируемый предмет, регистрируется детектором, и на выходе последнего образуется электрический

396