CC BY
42
УДК 620.179.1
A.B. Степанов, Е.И. Косарина, H.A. Саввина
РАДИОГРАФИЧЕСКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ РТ-К И РТ-7Т. РЕЗУЛЬТАТЫ ИХ ИСПЫТАНИЯ
Представлены результаты испытаний радиографических технических пленок РТ-К и РТ-7Т с целью определения их дефектоскопических характеристик.
Ключевые слова: оптическая плотность, коэффициент контрастности, чувствительность, фотометрирование, анодное напряжение.
В системе европейских нормативных документов (EN) при радиационном нераз-рушающем контроле применяемые в качестве детектора радиационного изображения радиографические пленки строго регламентированы в зависимости от требований, предъявляемых к качеству объекта контроля (OK). В EN определены два класса качества OK: А и В. Класс В включает изделия, эксплуатируемые в экстремальных условиях (авиация, космос, атомная энергетика и пр.), поэтому проведение радиографического неразрушающего контроля изделий, относящихся к этому классу, следует осуществлять с повышенными требованиями по чувствительности контроля и разрешающей способности к выявлению дефектов (EN 444:2000 «Неразрушающий контроль. Общие принципы радиографического контроля металлов с использованием рентгеновского и гамма-излучения»). Для выполнения требований европейских норм необходимо строго регламентированное использование средств радиографического контроля, в частности радиографических пленок, так как качество радиографического изображения зависит от их свойств. Согласно EN 584-1 «Неразрушающий контроль. Промышленная радиографическая пленка. Часть 1. Классификация пленочных систем для промышленной дефектоскопии», все радиографические пленки подразделяются на 6 классов. Например, радиографические пленки фирм «Агфа» (Бельгия) и «Кодак» (США) распределяются по классам в зависимости от свойств, как показано в табл. 1.
Таблица 1
Качество изображения и классы пленок
Класс Тип пленки Коэффициент контрастности (средний гради- Доза излучения
пленки ент) при оптической плотности 8 (в белах - Б) D, мГр
2 4 (при S=2 Б)
Радиографическая пленка фирмы «Агфа» (Бельгия) [1]
С1 D2 5,1 9,0 23,5
С2 D3 4,8 8,4 14,0
С3 D4 4,6 8,0 8,7
С4 D5 4,6 8,0 4,4
С5 D7 4,6 8,0 3,2
С6 D8 4,1 6,8 2,2
Радиографическая пленка фирмы «Кодак» (США) [2]
С1 Dr 5,10 8,90 34,1
С2 М100 4,90 7,70 13,7
С3 Мх125 4,40 7,90 8,5
С4 Т200 4,16 7,15 4,7
С5 АА400 4,20 7,40 2,9
С6 Сх 4,10 6,10 2,7
Видно, что от класса С1 к классу С6 коэффициент контрастности (средний градиент) снижается, а чувствительность (величина, обратная дозе излучения, создающей на пленке оптическую плотность Б=2 Б) растет. Если при контроле изделия регламентировано применение пленки класса С3, то возможно применение пленок классов С1, С2, С3 и недопустимо применение пленок классов С4, С5, С6.
Российские радиографические технические пленки, выпускаемые фирмой «Тасма», марок РТ-К и РТ-7Т заявлены как пленки классов С4 и С6 соответственно. В статье приведены результаты испытаний радиографических пленок с целью определения их свойств и сравнения с аналогичными свойствами пленок типа Б5 и Б7 (фирма «Агфа», Бельгия).
Испытание радиографических пленок РТ-К и РТ-7Т проведено по программе, разработанной в ВИАМ, с целью определения их дефектоскопических и сенситометрических характеристик. Испытание радиографических пленок РТ-К и РТ-7Т проводили при трех значениях анодного напряжения на рентгеновской трубке. Схема зарядки кассеты для испытания при напряжении 40 кВ показана на рис. 1, а, а при напряжениях 180 и 250 кВ - на рис. 1, б.
а) б)
I К
«
К
I I РТ-К I I /,я
к и
со
i K^'s
I I PT-7T I ZZ / 3
_ I к g
I I D5 I ZZ / ¡3
I K^ R
I I D7 I I
I к |
Рис. 1. Схема зарядки кассеты (пленки марок: РТ-К, РТ-7Т, D5 и D7) при радиографических испытаниях при анодном напряжении на рентгеновской трубке 40 (а), 180 и 250 кВ (б)
Определение дефектоскопических характеристик при использовании рентгеновского излучения с напряжением на рентгеновской трубке 40 кВ
В светонепроницаемую кассету помещали радиографические пленки по схеме, показанной на рис. 1, а. Ступенчатый клин из магниевого сплава МЛ5 просвечивали на рентгеновском аппарате РУМ-7 с бериллиевым окном по режиму: напряжение 40 кВ, ток 10 мА, продолжительность экспозиции 2 мин, фокусное расстояние 700 мм (размер
фокусного пятна излучателя Ф=3,5 мм). Кассету с испытуемыми пленками РТ-К и РТ-7Т располагают под ступенчатым клином, как показано на рис. 2. Фотообработку экспонированных радиографических пленок проводили в соответствии с рекомендациями фирмы-изготовителя, используя стандартные фоторастворы. Рентгенограммы, полученные на радиографических пленках разных типов, просматривали на негатоскопе «Ко,^1их» (Бельгия) и фото-метрировали с помощью денситометра ББ5005. Результаты фотометрирования приведены в табл. 2.
Источник излучения Рентгеновское излучение
Ступенчатый клин
Кассета с пленками Защитный экран
Рис. 2. Схема радиографического исследования пленок с помощью ступенчатого клина из магниевого сплава МЛ5 или стали
Таблица 2
Условия испытаний и результаты измерения оптической плотности _при напряжении на рентгеновской трубке 40 кВ_
Высота ступеньки, мм, клина из сплава МЛ5
Оптическая плотность, Б, рентгенограмм, выполненных на радиографических пленках
D7
D5
РТ-7Т
РТ-К
3 7 11 15 19 23 27
>4 >4 3,70 2,25 1,45 1,07 0,70
>4 >4 2,33 1,36 0,82 0,57 0,37
>4 >4 2,81 1,68 1,15 0,86 0,68
>4 >4 2,15 1,35 0,85 0,54 0,36
По данным таблицы построены зависимости оптической плотности от высоты ступенек клина (рис. 3, а), которые позволили оценить широту испытуемых пленок и получить рентгенографическое изображение с оптической плотностью 1,5^3,7 Б: Тип радиографической пленки Широта пленки, мм
Б7.......................................11-19
Б5.......................................8,2-16
РТ-7Т....................................8,9-17
РТ-К......................................7-14.
23 27 10 12 14 18 22 26 30 34 38 Вы с о т а ступень к и к л и н а,
34 38
Рис. 3. Зависимость оптической плотности от высоты ступенек клина (а — из магниевого сплава МЛ5; б, в - из стали) пленок марок Б7 (•), Б5 (■), РТ-7Т (о) и РТ-К (□) при анодном напряжении на рентгеновской трубке 40 (а), 180 (б) и 250 кВ (в)
Определение дефектоскопических характеристик при использовании рентгеновского излучения с напряжением на рентгеновской трубке 180 и 250 кВ
Проведены испытания, аналогичные описанному выше эксперименту, с использованием рентгеновского аппарата RE-320/14 (анодное напряжение 180 и 250 кВ, ток 10 мА, продолжительность экспозиции 2 мин, фокусное расстояние 850 мм, Ф=3,5 мм). В качестве объекта просвечивания использовали два стальных ступенчатых клина:
Клин №1
Высота ступеньки, мм...........................2; 4; 6; 8; 10; 12; 14
Клин №2
Высота ступеньки, мм.......................14; 18; 22; 26; 30; 34; 38.
В каждой ступеньке клина выполнены шесть цилиндрических лунок, глубина которых составляет 1; 2; 3; 5; 7 и 10% от высоты ступеньки. Оба клина просвечивали по схеме - см. рис. 2, с зарядкой кассет, показанной на рис. 1, б.
Результаты фотометрирования рентгенограмм, полученных при напряжении 180 и 250 кВ, приведены в табл. 3 и 4. По данным таблиц построены зависимости (см. рис. 3, б, в), определена также широта пленок при разных напряжениях на рентгеновской трубке:
Тип радиографической Широта пленки, мм, при напряжении, кВ
пленки 180 250
Б7...........................11-18.............24-35
Б5...........................9,5-14............23,5-32
РТ-7Т.......................10,5-17,1..........21,5-32,5
РТ-К.........................9,2-14.............16-28.
Таблица 3
Условия испытаний и результаты измерения оптической плотности _при напряжении на рентгеновской трубке 180 кВ_
Высота ступеньки, мм, клина из стали
Оптическая плотность, Б, рентгенограмм, выполненных на радиографических пленках_
Б7
Б5
РТ-7Т
РТ-К
Клин №1
2 4 6 8 10 12 14
>4 >4 >4 >4 4,04 3,11 2,33
>4 >4 >4 >4 3,31 2,36 1,74
>4 >4 >4 >4 3,82 2,80 2,08
>4 >4 >4 >4 3,10 2,24 1,72
Клин №2
14 18
22 26 30 34 38
2,34 1,53 0,94 0,60 <0,3 <0,3 <0,3
1,80 1,15 0,64 0,40 <0,3 <0,3 <0,3
2,12 1,34 0,73 0,48 0,36; 0,35; <0,3 <0,3
0,34
1,73 1,10 0,63 0,43 0,33; 0,32; 0,35 <0,3 <0,3
Таблица 4
Условия испытаний и результаты измерения оптической плотности _при напряжении на рентгеновской трубке 250 кВ_
Высота ступеньки, мм, клина №2 из стали
Оптическая плотность, Б, рентгенограмм, выполненных на радиографических пленках
Б7
Б5
РТ-7Т
РТ-К
14 18
22 26 30 34 38
>4 >4 >4 2,99 2,06 1,58 1,20
>4 >4 >4 2,69 1,76 1,32 0,91
>4 >4 3,57 2,56 1,83 1,33 0,90
>4 3,49 2,47 1,70 1,31 1,00 0,64
Определение относительного коэффициента контрастности радиографических пленок
Для определения относительного коэффициента контрастности радиографических пленок на основании данных, полученных при просвечивании ступенчатых образцов из сплава МЛ5 и стали, построены зависимости оптической плотности от логарифма относительной экспозиционной дозы излучения. Относительную дозу излучения определяли из соотношения:
0=Ц,-е^,
где Ц0 и Ц— экспозиционные дозы излучения в зонах без слоя поглотителя и за образцом в месте ступеньки высотой ё; ц - линейный коэффициент ослабления излучения, см"1.
После логарифмирования и преобразования в десятичный логарифм получим (табл. 5):
М=1п(0о/0)=2,31в(0о/0).
При анодном напряжении 40 кВ (эффективная энергия фотонов £=26,6 кэВ) линейный коэффициент ослабления излучения магниевым сплавом МЛ5 составляет цмg=2,91 см" .
Таблица 5
Зависимость оптической плотности от логарифма относительной дозы 1%
Тип рентгеновской пленки
Оптическая плотность, Б, при значении логарифма относительной дозы
Анодное напряжение 40 кВ, клин из сплава МЛ5
D7 D5 РТ-7Т РТ-К
-1,39
3,70 2,33 2,81 2,15
-1,92
2,25 1,36 1,68 1,35
-2,39
1,45 0,82 1,15 0,85
-2,92
1,07 0,57 0,86 0,54
-3,41
0,70 0,37 0,68 0,36
Анодное напряжение 180 кВ, стальной клин
-1,03 -1,23 -1,44 -1,85 -2,26 -2,68
D7 4,0 3,11 2,33 1,53 0,94 0,60
D5 3,31 2,36 1,74 1,15 0,64 0,40
РТ-7Т 3,82 2,80 2,12 1,34 0,73 0,48
РТ-К 3,10 2,24 1,72 1,10 0,63 0,43
Анодное напряжение 250 кВ, стальной клин
-1,743 -2,13 -2,518 -2,90 -3,29 -3,68
D7 — — 2,99 2,06 1,58 1,20
D5 — — 2,69 1,76 1,32 0,91
РТ-7Т — 3,57 2,56 1,83 1,33 0,90
РТ-К 3,49 2,47 1,70 1,33 1,00 0,64
При значениях анодного напряжения 180 кВ (£=120 кэВ) и 250 кВ (£=166 кэВ) линейный коэффициент ослабления излучения стальным поглотителем составляет ^Fe=2,368 см-1 и ^Fe=2,23 см-1 соответственно.
Для определения чувствительности пленок и коэффициента контрастности при напряжении на рентгеновской трубке 40, 180 и 250 кВ использованы зависимости оптической плотности от логарифма относительной дозы излучения, по которым определены относительные величины градиентов (коэффициент контрастности) в области оптической плотности S=2 Б (табл. 6). Относительную величину градиента радиографической пленки типа D7 (tga/tgaD7) принимали за единицу. Соотношение относительных величин градиентов радиографических пленок типов D7 и D5 соответствует заявленному фирмой-изготовителем.
Относительный коэффициент контрастности
Таблица 6
Анодное напряжение, кВ
Тип радиографической пленки
tga/ tga.py
Клин из магниевого сплава МЛ5
40
D7 D5 РТ-7Т РТ-К
1,0 1,15 0,92 0,75
Стальной клин
180
D7 D5 РТ-7Т РТ-К
1,0 1,15 1,0 0,95
250
D7 D5 РТ-7Т РТ-К
1,0 1,36 1,0 1,19
Результаты испытания радиографических пленок РТ-К и РТ-7Т показали, что по своим дефектоскопическим свойствам радиографическая пленка РТ-К уступает ее предполагаемому аналогу и не может быть отнесена ни к одному из классов (С1-С6) по европейской классификации. Эта пленка не может быть использована при радиографическом контроле ответственных изделий авиационной техники (сварные соединения 1 класса по ГОСТ 23055-78 «Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля»), а также изделий экспортного варианта (отливок и сварных соединений), относящихся к классу В 444).
Радиографическая пленка РТ-7Т может быть отнесена к классу С5 (Е№ 584-1 «Неразрушающий контроль. Промышленная радиографическая пленка. Часть 1. Классификация пленочных систем для промышленной дефектоскопии»), ее (как и пленку РТ-К) можно использовать для контроля отливок класса А, а также сварных соединений 3-7 класса по ГОСТ 23055-78.
ЛИТЕРАТУРА
1. http://agfafi1ms.ru.
2. http://www.kodak.com/go/1D.
УДК 678.8:620.179
A.C. Кенералов, В.В. Мурашов, М.А. Далин, A.C. Бойчук
ДИАГНОСТИКА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ
РЕВЕРБЕРАЦИОННО-СКВОЗНЫМ МЕТОДОМ
Рассмотрены физические основы реверберационно-сквозного метода диагностики полимерных композитов и область его применения. Проведен анализ существующих способов вычисления количественного критерия данного метода диагностики и дано описание принципиально нового способа, разработанного в ВИАМ.
Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, реверберационно-сквозной метод, акустическая эмиссия, физико-механические характеристики, дефекты структуры, критерий «stress wave factor» (SWF).
