Рентгеноспектральный анализ вещества — рсфа

Технология рентгеновского контроля

Перед тем как применить указанную технологию, обязательно выполняют очистку поверхности. Качество настроек сильно влияет на точность полученных результатов.

Последовательность радиографического контроля:

1. Установка прибора. С одной стороны проверяемой зоны должен находиться излучатель, а с другой — датчик дефектоскопа.
2. Включение прибора. В это время пучок лучей проходит через шов и поступает на датчик. Работать оборудование может от аккумулятора или от сети.
3. Передача датчиком полученного сигнала на пленку или на экран. Это зависит от модели используемого аппарата.
4. Запись цифрового аналогового сигнала в накопитель.
5. Расшифровка полученной информации и фиксация имеющихся дефектов в соответствующей документации.

Для сварных швов

Для классических швов процедура контроля их качества при помощи рентгеновского контроля включает в себя следующие этапы:

• удаление с исследуемого шва шлака, окалины, любых загрязнений;
• разметку и маркировку стык (на каждый устанавливают маркировочный знак и эталон чувствительности);
• выбор схемы проведения работ;
• настройку параметров контроля;
• непосредственное просвечивание;
• обработку пленок;
• расшифровку результатов;
• запись полученной информации в документацию.

Для трубопроводов

Такой метод активно используется для контроля швов труб разного диаметра. Часто необходимо проводить исследование вдали от населенных пунктов, куда невозможно доставить установку.

В этом случае используют компактные приборы — кроулеры. Они самостоятельно движутся внутри трубы и управляются дистанционно. Приборы рассчитаны на работу в трубах, диаметр которых больше 325 мм.

По команде прибор останавливается и делает рентгенограммы или панорамные снимки.

Для резервуаров

Во время приемки резервуаров сначала проводят визуальный контроль сварных соединений и только потом радиографический. На пересечении швов обязательно располагают пленки в Х- или Т-образном направлении.

Длина изображения должна быть не меньше 240 мм, а ширина — соответствовать стандартной. Проверяют стыковые швы на стенках резервуара, днище, а также в местах их сопряжения.

При обнаружении недопустимых дефектов в этом месте делают дополнительный снимок. Для проверки швов на резервуарах применяют дефектоскопы не ниже 4-го разряда, а расшифровку результатов производят специалисты не ниже II уровня.

Для разных видов соединений

Радиографический контроль разных видов сварных швов выполняется в соответствии с ГОСТ 7512, ОСТ 26-11-03, ОСТ 26-11-10. Перед проведением работ учитывают особенности металла и проверяемого шва. Угловые швы проверяют согласно ГОСТ 26-2079.

При помощи этого метода контролируют качество угловых, тавровых и стыковых соединений, места пересечения швов и т.д.

По видам металлов

При помощи рентгеновского просвечивания можно проверять качество сварных швов и основного изделия из разных металлов. Настройки аппаратуры будут разными, т.к. проходимость лучей через разные материалы отличается.

Современное оборудование позволяет не только выявлять вид, размер и местонахождение дефектов, но и расшифровывать полученные результаты в автоматическом режиме.

Рентгеновский аппарат ISOVOLT Titan E

Стационарные рентгеновские аппараты серии ISOVOLT Titan E предназначены для применения в рентгенографии, рентгеноскопии и радиометрии. Широкий ассортимент дополнительного оборудования, принадлежностей, интерфейсов и протоколов (RS 232, Profibus) позволяют создавать измерительные комплексы с различными уровнями автоматизации и возможностью их интеграции с промышленными системами любого типа.

Аппараты оснащены трубками с напряжением 160 кВ, 225 кВ, 320 кВ, 420 кВ и 450 кВ, которые могут работать начиная с минимального напряжения 5 кВ и в диапазоне токов до 45 мА. По питанию аппараты выпускаются в двух версиях: для подключения к трёхфазному напряжению питания 380 В и к однофазному напряжению питания 230 В.

Как это работает

Очевидно, что для оценки возможностей технологии и особенностей её применения, желательно знать её основные принципы. В основе процесса – рентгеновское излучение, открытое ещё в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном. Мог ли знать проводивший эксперименты знаменитый учёный, во скольких областях человеческой деятельности благодаря его открытию произойдут изменения?!

Во всех аппаратах, использующих описываемый принцип дефектоскопии, источником регистрируемого излучения служат рентгеновские трубки. Характеристики этих трубок влияют на возможности аппаратуры и результаты замеров. Максимальная толщина металла, которую способен просветить рентгеновский аппарат, напрямую зависит от излучения, жёсткость которого, в свою очередь, связана с параметрами подаваемого на трубку тока. По используемому напряжению оборудование делят на три основные группы.

• Малого, в пределах от 60 до 120 кВ.
• Среднего, от 200 до 400 кВ.
• Высокого, от 1 до 2 МэВ, напряжения.

Если первые два типа удаётся сделать переносными, то последний может быть либо передвижным (установленным на самоходное или буксируемое шасси), либо стационарным.

Рентгеновские трубки высокого напряжения могут быть использованы для выявления дефектов в деталях, изготовленных из стали толщиной до 500 мм.

Благодаря особенностям конструкции рентгеновской трубки, предусмотрена возможность регулировки размеров фокусного пятна. Излучатель помещается внутрь специальной защитной капсулы, имеющей отверстие или прорезь, сквозь которые лучи направляют на исследуемый участок. В некоторых конструкциях аппаратов пятно фокусируется с помощью дополнительных линз.

Прошедшее сквозь материал излучение попадает на светочувствительный материал, оставляя на нём отпечаток, подобный тому, какие получаются при использовании технологии классической фотографии. В случаях, когда существует необходимость непрерывно получать данные в реальном времени, прибегают к использованию так называемых сцинтилляторов. Эти вещества обладают способностью преобразовывать невидимое жёсткое излучение в свет, видимый человеческому глазу, благодаря чему появляется возможность задействовать специальный преобразователь и вывести изображение на экран. Работающие по такому принципу установки иногда называют рентгенотелевизионными.

Сильные и слабые стороны рентген-контроля сварных швов

• высокая надёжность и наглядность результатов. На снимках чётко видны даже мельчайшие дефекты. Можно оценить выпуклость, вогнутость корня шва и смещение корня. Разумеется, всё это при условии, что оптическая плотность соответствует норме;
• возможность выявления самых разных скрытых неоднородностей, включая поры, непровары, подрезы, трещины, усадочные раковины, а также шлаковые, окисные, вольфрамовые и другие включения;
• возможность определения размеров, характера и местоположения дефектов. Всё это упрощает и ускоряет проведение ремонта;
• возможность применения как в полевых, так и в цеховых условиях (в том числе – для нужд серийного производства изделий);
• просвечивание объектов толстостенных объектов;
• высокая производительность при контроле кольцевых сварных швов (при использовании кроулера и/или генератора с панорамной геометрией излучения);
• документирование результатов. Как плёнки, так и оцифрованные снимки можно (и нужно) архивировать и хранить в течение продолжительного времени.

• несплошностей и включений, размер которых в направлении просвечивания меньше, чем удвоенная чувствительность контроля;
• непроваров и трещин с плоскостью раскрытия, отличающейся от направления просвечивания. При этом величина их раскрытия ниже, чем нормированное значение. Для каждой радиационной толщины оно своё – и может составлять 0,1–0,5 мм;
• любых несплошностей и включений, изображение которых на снимке «накладывается» на изображение посторонних деталей либо места резкого изменения толщины металла.

• основан на использовании рентгеновского излучения – опасного для человеческого здоровья и окружающей среды. Отчасти это проблема компенсируется дополнительными выплатами для персонала, ранним выходом на пенсию и прочими льготами. Во избежание несчастных случаев перед проведением РК рабочую зону огораживают при помощи ленты. Дополнительно используются сигнальные огни для предупреждения посторонних лиц;
• связан с трудоёмкой фотохимической обработкой снимков. Этот пункт актуален только для традиционного радиографического контроля, построенного на плёночных технологиях. В цифровой радиографии всё проще и быстрее. Но этот способ пока только набирает популярность. ГОСТ Р 50.05.07-2018, например, строго предписывает использование плёнок. А это значит, что нужно разбираться в проявке, знать и соблюдать правила работы с реактивами, решать проблему утилизации отходов и т.д. Всё это создаёт дополнительные требования к персоналу;
• требует оформления лицензии на работу с ИИИ, санитарно-эпидемиологического заключения и иных разрешительных документов;
• предполагает существенные затраты. Стоимость рентген-аппаратов достигает несколько миллионов рублей, не говоря о дополнительном оборудовании и постоянной потребности в расходниках (об этом ниже). Правда, цифры здесь относительны, так как проведение РК позволяет избежать по-настоящему страшных аварий, ущерб от которых нельзя оценить никакими деньгами. Как пример – просвечивание швов обечайки реакторной установки на АЭС.

Подготовка проб

Для проведения исследования предварительно требуется подготовка проб. Они должны отвечать следующим условиям для рентгеноспектрального анализа:

• Однородность. Проще всего это условие можно обеспечить для жидких образцов. При расслоении раствора непосредственно перед проведением исследования его перемешивают. Для химических элементов в коротковолновой области излучения гомогенность достигается истиранием в порошок, а в длинноволновой – сплавлением с флюсом.
• Устойчивость к внешним воздействиям.
• Соответствие размерам пробозагрузочного устройства.
• Оптимальная шероховатость твердых образцов.

Так как жидкие пробы обладают рядом недостатков (испарение, изменение их объема при нагревании, выпадение осадка под действием рентгеновского излучения), то предпочтительнее для рентгеноспектрального анализа использовать сухое вещество. Порошковые образцы насыпают в кювету и прессуются. Кювету через переходник устанавливают в обойму.

Для количественного анализа порошковые пробы рекомендуется спрессовывать в таблетированный вид. Для этого вещество истирают до состояния мелкой пудры, а затем делают таблетки на прессе. Для закрепления рассыпчатых веществ их помещают на подложку из борной кислоты. Жидкости наливают в кюветы с помощью пипетки, проверяя при этом отсутствие пузырьков.

Подготовку образцов, выбор методики анализа и оптимального режима, подбор эталонов и построение по ним аналитических графиков осуществляется лаборантом рентгеноспектрального анализа, который должен знать основы физики, химии, устройство спектрометров и методику проведения исследования.

Радиографический контроль сварных соединений. Контроль рентгеновскими и гамма-лучами

Рентгеновский контроль

Рентгеновские лучи по-разному распространяются в различных материалах. Например,
такие лучи будут по-разному проходить сквозь однородный металл, сквозь шлаковые
включения или сквозь пустоту в металле. На этом свойстве рентгеновского излучения
и основан метод рентгеновской дефектоскопии, схема которого показана на рисунке.

Для контроля сварного шва с одной его стороны устанавливают источник излучения,
а с противоположной стороны — детектор. Рентгеновские лучи, проходя через шов
от источника, облучают детектор (фотоплёнку или фотобумагу), на котором и отображается
полная картина прохождения лучей сквозь металл. Наличие затемнённых мест на
плёнке говорит о том, что интенсивность прохождения лучей в этих зонах было
высоким, следовательно, в этих местах сварного соединения присутствуют дефекты.
Более полную информацию о данном методе неразрушающего контроля смотрите на
странице: «Радиографический
метод контроля сварных соединений Ч.1 Контроль рентгеном».

Контроль гамма-излучением

Контроль гамма-лучами, также как и контроль рентгеном, основан на способности
гамма-лучей по-разному проходить сквозь металл, неметаллические включения и
пустоту в металле.

Схем гамма-контроля следующая: из ампулы, содержащей радиоактивные изотопы,
направляется поток гамма-лучей на контролируемое соединение. С обратной стороны
соединения находится кассета с фотоплёнкой или фотобумагой, на которой отображается
полная картина прохождения лучей через металл. В местах выявленных дефектов
на плёнке появятся затемнённые области. Для того чтобы упорядочить поток радиоактивного
излучения, ампула помещена в свинцовый контейнер с маленьким отверстием, через
который выходит поток гамма-лучей.

У радиационной дефектоскопии есть преимущества, по сравнению с рентгеновским
просвечиванием. Например, гамма-лучи обладают большей проникающей способностью,
что позволяет их использовать при контроле больших толщин металла, толщиной
более 300мм. Кроме того, контроль гамма-излучением экономически более выгоден,
т.к. имеет меньшую себестоимость. Но, у него также есть и свои недостатки. Например,
радиация представляет большую опасность для здоровья человека. Более подробно
о этом методе контроля сварки рассказано на странице: «Радиографический
метод контроля сварных соединений Ч.2 Радиационный контроль гамма-излучением».

Успех не за горами

Примененный в лабораторных условиях рентгеноструктурный анализ помог решить поставленную перед учеными задачу. Успех пришел в середине пятидесятых, а первооткрывателями стали Перуц, Кендрю. Благодаря им в настоящее время мир знает, что белок имеет трехмерную структуру. Не менее важна и прочая информация, полученная разными учеными в ходе исследований и испытаний в попытке достичь поставленной цели. Многие данные, полученные в то время, в будущем помогли избежать ошибок и сделать более простым рентгеноструктурный анализ клетки.

В настоящее время посредством разработанной технологии можно изучить атом любого вещества и определить все специфические особенности элементарной ячейки, включая расположение в пространстве, форму, габариты. Рентгеноструктурный анализ позволяет выявить кристаллическую группу симметрии. В наши дни этот способ определения структуры вещества распространён шире любых других, что обусловлено его относительно низкой стоимостью, простотой реализации.