Расчет геометрических параметров рентгеновского контроля сварных швов в соответствии с требованиями ГОСТ 7512
Расчет геометрических параметров рентгеновского контроля сварных швов в соответствии с требованиями ГОСТ 7512
Геометрическая нерезкость изображений дефектов на снимках не должна превышать половины требуемой чувствительности К контроля при К до 2 мм и 1 мм - при К более 2 мм; относительное увеличение изображений дефектов на снимках не должно превышать 1,25; относительное увеличение радиационной толщины просвечиваемого металла на краях участков (по отношению к центру участков) не должно превышать 1,1 при просвечивании сварных швов плоских изделий и 1,5 - при просвечивании сварных швов трубопроводов, угол между направлением излучения и нормалью к рентгеновской пленке в пределах просвечиваемого участка не должен превышать 0,785 рад (45°).
В соответствии с этими требованиями минимальное расстояние fмин от фокусного пятна источника излучения до поверхности просвечиваемого сварного соединения, обращенной к источнику, при контроле сварных швов плоских изделий определяется по формуле fмин = 2Фh/К, если 2Фh/К > 4h; или fмин = 4h, если 2Фh/К <4h, где Ф - максимальный размер фокусного пятна источника излучения, мм; К - требуемая чувствительность контроля, мм, при требуемой чувствительности до 2 мм и К = 2 мм при требуемой чувствительности более 2 мм; h - радиационная толщина просвечиваемого металла, мм.
Длина участков (Lуч), длина проекции участков (Lпр) на рентгеновскую пленку и длина пленок (Lпл) определяются по формулам: Lуч = 0,8f; Lпр = 0,8 (f + h); = 0,8 (f + h) + 20 мм (здесь и далее предполагается, что расстояние между просвечиваемым сварным соединением и пленкой равно нулю).
Если задана длина пленок и Lпр ≥ 0,8 (f + h) + 20 мм, расстояние f должно удовлетворять условию f ≥ 1,25 (Lпр - 20 мм)-Л, длина участков определяется по формуле Lуч= 0,8 f.
Если Lпл < 0,8(f + h) + 20 мм, расстояние f должно удовлетворять условию f ≥ fмин, длина участков определяется по формуле Lуч = (Lпл - 20 мм) f /( f + h).
Производительность П просвечивания сварных швов плоских изделий (отношение длины просвечиваемого за одну экспозицию участка шва к суммарным затратам времени на просвечивание этого участка), определяется по формуле П = Lуч (tэксп + tвсп ), где tвсп - время, затрачиваемое при каждой экспозиции на вспомогательные операции (установку кассеты с пленкой и источника излучения, установку индикатора чувствительности, ограничительных меток и маркировочных знаков, отход дефектоскописта на безопасное расстояние); t - время экспозиции, определяемое по формуле tэксп = t0 [(f + h)/( f0 + h)]2, где f0 - произвольно выбранное расстояние f; t0 - определенное опытным путем или по номограммам экспозиций время экспозиции при = f 0.
При просвечивании сварных швов плоских изделий оптимальное расстояние fопт , при котором производительность просвечивания будет максимальной, определяется по формуле fопт = √h2+tвсп((f0 + h) 2 / t0.
При просвечивании сварных швов трубопроводов по схеме черт. 5а ГОСТ 7512 расстояние f должно удовлетворять условиям f ≥ ЗФ(R – r )/К и f ≥ 6(R – r ), где R и r - наружный и внутренний радиусы сварного соединения.
Как видно ψ = arcsin р; φ = arcsin {рг/(f +R)}; β = arcsin (рг/R); α = arcsin (рг/R) - arcsin {рг/(f + R)}; γ = arcsin р - arcsin {рг/( f + R)}, где р - вспомогательный коэффициент, определяемый по формуле р = {1 -(1/2S)2[S2 + 1 - (S2 - 1)R/r]2}1/2, где S - предельно допустимая величина отношения толщины металла на краях и в центре просвечиваемого за одну экспозицию участка.
При S =1,5 р = √1 -0,174(2,6-R/r)2.
Поскольку в соответствии с ГОСТ 7512 этот угол не должен превышать 0,785 рад, для этой схемы следует принимать р = sin 0,785 = 0,707, и формулы для определения углов α и γ для этой схемы имеют вид α = arcsin (0,707r /R) - arcsin {0,707г / (f + R)}; γ = arcsin 0,707 - arcsin {0.707г /(f + R)} = 0,785 - arcsin {0,707г /(f +R)}.
Число N экспозиций, необходимых для 100 %- ного контроля шва, определяется по формуле N = л/а; если число N получается дробным, оно округляется до ближайшего большего целого числа. Длина участков определяется по формуле Lуч= 2πR/N.
Длина проекции участка на пленку определяется по формуле Lпр=2г [0,785 - arcsin {0,707г/(f + R)}] (при округлении числа N в сторону увеличения длина участков и длина проекции участков на пленку уменьшаются, однако, для упрощения расчетного определения Lпр этим уменьшением Lпр здесь пренебрегается).
Длина пленок определяется по формуле Lпл = Lпл +20 мм, если Lпл ≥ 100 мм, или Lпл = 1,2 Lпр , если Lпр < 100 мм.
Время экспозиций tэксп и затраты времени Т на просвечивание шва определяется по формулам tэксп = t0 + [(f + R - r)/( f0 + R - r)]2; Т = N (tэксп + tвсп ).
При просвечивании сварных швов трубопроводов по схеме черт. 5в ГОСТ 7512 (рис. 3) расстояние f должно удовлетворять условиям f ≥ 4ФR/К; f ≥ 8R.
Число N экспозиций определяется по формуле N = 0,5π / [arcsin (рг/R) - arcsin {рг/(f + R)}].
Если число N получается дробным, оно округляется до ближайшего большего целого числа.
Угол ψ для этой схемы всегда меньше, чем 0,785 рад, р = √1- 0,174(2,6 - R/r)2 при S =1,5.
Длина проекции участков на пленку определяется по формуле Lпр= 2(f + 2R) х tg arcsin {рг/(f + R)}; длина пленок – по формуле Lпл = Lпр + 20 мм, если Lпр ≥ 100 мм, или Lпл =1,2 Lпр , если Lпр <100 мм.
Время экспозиции и затраты времени Т на просвечивание шва определяются по формулам tэксп = t0 [(f + 2R)/(f0 + 2R)]2; Т = N (tэксп + tвсп ).
При просвечивании сварных швов трубопроводов рентгеновским контролем по схеме черт. 5s ГОСТ 7512 расстояние f должно удовлетворять условиям f ≥ 3Ф(R - r)/K- R - r и f ≥6(R - r)- R - г. Если 3Ф(R - r)/K- R - r <0 и 6(R - r)- R - r < 0, то принимается fмин=0, и фокусное пятно источника излучения теоретически может располагаться на поверхности трубопровода.
Для этой схемы ψ = arcsin (pr/R), угол α определяется по формуле α = arcsin (pr /R) - arcsin {pr /(f + R)}.
Видно, что для этой схемы при S =1,5 требования ГОСТ 7512 к углу (ψмакс = 0,785 рад) выполняются только в диапазоне 1,1 ≤ R/r ≤ 2, в диапазоне же 1 ≤ R/r ≤ 1,1 для выполнения этого требования следует принимать pr/R = sin 0,785 = 0,707, откуда для этого диапазона значений R/r получаем p = = 0,707R/r.
Подставив это значение р в приведенную выше формулу для определения угла α, получаем для диапазона 1 ≤ R/г≤ 1,1: α = 0,785 + arcsin {0,707R/r + R)}.
Число экспозиций определяется по формуле N = π/ α. Если число N получается дробным, оно округляется до ближайшего большего целого числа. Время экспозиций tэксп и затраты времени Т на просвечивание шва определяются по формулам tэксп = t0[(f+2R)/( f0 +2R])2 .
Длина участков Lуч и длина пленок Lпл определяются по формулам Lпл =2 πR/N, Lпл = Lуч +20 мм, если Lуч ≥ 100 мм, или Lпл =1,2 V , если Lуч <100 мм.