способ оценки размеров дефектов в направлении просвечивания
Классы МПК: | G01N23/18 обнаружение локальных дефектов или вкраплений |
Автор(ы): | Зуев Вячеслав Михайлович (RU), Капустин Виктор Иванович (RU), Табакман Рудольф Леонидович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Ижорские заводы" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-04-10 публикация патента:
20.12.2007 |
Использование: для оценки размеров дефектов в направлении просвечивания. Сущность: заключается в том, что осуществляют радиографирование эталонных и реальных дефектов, фотометрирование полученных изображений и сравнение значений их контрастов D, отнесенных к коэффициенту контрастности D, строят или выбирают из ранее построенных зависимости величины D/ D эталонных канавок и эталонных отверстий от ширины b (диаметра ) эталонного дефекта, соответствующие просвечиваемой толщине контролируемого изделия, которые получают по данным фотометрирования радиографических снимков образцов с эталонными канавками и отверстиями различной ширины (диаметра), но одинаковой глубины, просвеченных при заданных параметрах радиографического контроля изделия, просвечивают контролируемое изделие с размещенным на нем каким-либо эталонным дефектом - канавкой, отверстием, выступом, проволочкой известного размера dэт.д. и по полученному снимку фотометрически замеряют величины D/ D эталонного (эт.д.) и реальных (р.д.) дефектов, затем определяют поправочный коэффициент (k b), учитывающий различие в ширине сравниваемых эталонного и реальных дефектов, поправочный коэффициент (k ф), учитывающий различие в форме (соотношение l/b длины дефекта к его ширине) сравниваемых эталонного и реальных дефектов, а также коэффициент (kз), характеризующий пустотелость дефектов или их заполнение какими-либо включениями, после чего с использованием данных коэффициентов определяют размер дефекта в направлении просвечивания. Технический результат: снижение трудоемкости, повышение надежности и точности оценки размеров дефектов в направлении просвечивания. 1 ил.
Формула изобретения
Способ оценки размеров дефектов в направлении просвечивания dр.д., заключающийся в радиографировании эталонных и реальных дефектов, фотометрировании полученных изображений (при ширине изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, мм) и сравнении значений их контрастов D, отнесенных к коэффициенту контрастности D, отличающийся тем, что предварительно строят или выбирают из ранее построенных зависимости величины D/ D эталонных канавок и эталонных отверстий от ширины b (диаметра ) эталонного дефекта, соответствующие просвечиваемой толщине контролируемого изделия, которые получают по данным фотометрирования радиографических снимков образцов с эталонными канавками и отверстиями различной ширины (диаметра), но одинаковой глубины, просвеченных при заданных параметрах радиографического контроля изделия, просвечивают контролируемое изделие с размещенным на нем каким-либо эталонным дефектом - канавкой, отверстием, выступом, проволочкой известного размера dэт.д. и по полученному снимку фотометрически замеряют величины D/ D эталонного (эт.д.) и реальных (р.д.) дефектов, затем определяют поправочный коэффициент, учитывающий различие в ширине сравниваемых эталонного и реальных дефектов
kb=( D/ D)распр. (b, )эт.д./( D/ D)распр. (b. )р.д.,
где ( D/ D)распр. (b, )эт.д., ( D/ D)распр. (b. )р.д. - ординаты кривой распределения D/ D=f(b, ) при значениях абцисс, соответственно, b( )=b( )эт.д. и b( )=b( )p.д.,
при этом для эталонного дефекта типа отверстия используется зависимость D/ D=( D/ D)распр.(отв) =f( ) для цилиндрических отверстий, а для эталонного дефекта типа канавки, выступа, проволочки - зависимость D/ D=( D/ D)распр.(кан) =f(b) для прямоугольных канавок и поправочный коэффициент, учитывающий различие в форме (соотношение l/b длины дефекта к его ширине) сравниваемых эталонного и реальных дефектов
где D/ D=( D/ D)распр.(кан) (b, )р.д. - ординаты кривой распределения D/ D=f(b, ), соответствующего применяемому эталонному элементу (отверстие, канавка) при b=bр.д. или = р.д., а величину
определяют интерполированием по длине реального дефекта bр.д. lр.д. 3bр.д. или bр.д. lр.д. 10 мм при 3bр.д. 10 мм между точками кривых зависимостей D/ D распр.(кан) =f(b) и D/ D распр.(отв) =f( ) на линии b( )=bр.д.,
при этом [ D/ D]интерполир = D/ D распр.(кан) при lр.д. 3bр.д. или lр.д. 10 мм и [ D/ D]интерполир = D/ D распр.(отв) при lр.д.=bр.д., после этого определяют размер в направлении просвечивания реального дефекта по выражению dр.д.=kзk вkф[( D/ D)р.д./( D/ D)эт.д.] dэт.д.,
где коэффициент k з=1 для пустотелых дефектов (поры, непровары, утяжины, проплавы) и kз= /( - д) /( - д) для дефектов с заполнением (шлаковые включения), , д.;
, д - соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотность для основного металла и вещества заполнения дефекта.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано при радиографическом контроле сварных соединений.
Известен способ оценки размеров дефекта в направлении просвечивания, основанный на визуальном сравнении оптических плотностей изображений канавок эталона-имитатора и выявляемых на снимке дефектов контролируемого сварного соединения (Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия, М., Атомиздат, 1974, стр.62-263).
Способом, наиболее близким по своей технической сути заявляемому и принятым в качестве прототипа, является способ оценки размеров дефектов в направлении просвечивания (патент РФ №2240538, МПК G01N 23/18, официальный бюллетень ФСпоИСПТЗ «Изобретения. Полезные модели» №32 (111), 2004 года), основанный на установке на контролируемое изделие эталонов-имитаторов с эталонными дефектами различной ширины, но одинаковой глубины, фотометрировании полученного снимка, построении по данным фотометрирования изображений эталонных дефектов кривой распределения D/ D=f(b), где D - контраст изображения дефекта, D - коэффициент контрастности радиографической пленки в районе изображения дефекта, b - ширина эталонного дефекта, и оценке размера реальных дефектов в направлении просвечивания путем сравнения распределения D/ D=f(b) для эталонных дефектов и фотометрически замеренных значений D/ D реальных дефектов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение трудоемкости, повышение надежности и точности оценки размеров дефектов в направлении просвечивания.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе оценки размера дефекта в направлении просвечивания dр.д., заключающемся в радиографировании эталонных и реальных дефектов, фотометрировании полученных изображений (при ширине изображения не менее требуемой чувствительности контроля k, мм) и сравнении значений их контрастов D, отнесенных к коэффициенту контрастности D, выполняют следующие операции:
1) предварительно строят или выбирают из ранее построенных зависимости величины D/ D эталонных канавок и эталонных отверстий от ширины b (диаметра ) эталонного дефекта, соответствующие просвечиваемой толщине контролируемого изделия, которые получают по данным фотометрирования радиографических снимков образцов с эталонными канавками и отверстиями различной ширины (диаметра), но одинаковой глубины, просвеченных при заданных параметрах радиографического контроля изделия;
2) просвечивают контролируемое изделие с размещенным на нем каким-либо эталонным дефектом - канавкой, отверстием, выступом, проволочкой известного размера dэт.д - и по полученному снимку фотометрически замеряют величины D/ D эталонного (эт.д) и реальных (р.д) дефектов;
3) определяют поправочный коэффициент, учитывающий различие в ширине сравниваемых эталонного и реальных дефектов
kb=( D/ D)распр. (b, )эт.д./( D/ D)распр. (b. )р.д.,
где ( D/ D)распр. (b, )эт.д., ( D/ D)распр. (b. )р.д. - ординаты кривой распределения D/ D=f(b, ) при значениях абцисс соответственно b( )=b( )эт.д. и b( )=b( )р.д., при этом для эталонного дефекта типа отверстия используется зависимость D/ D=( D/ D)распр.(отв) =f( ) для цилиндрических отверстий, а для эталонного дефекта типа канавки, выступа, проволочки - зависимость D/ D=( D/ D)распр.кан =f(b) для прямоугольных канавок;
4) определяют поправочный коэффициент, учитывающий различие в форме (соотношение l/b длины дефекта к его ширине) сравниваемых эталонного и реальных дефектов
где - ординаты кривой распределения D/ D=f(b, ),соответствующего применяемому эталонному элементу (отверстие, канавка) при b=bр.д. или = р.д., а величину
определяют интерполированием по длине реального дефекта bр.д. lр.д. 3bр.д. или bр.д. lр.д. 10 мм при 3bр.д. 10 мм между точками кривых зависимостей
D/ D кан=f(b) и D/ D отв=f( ) на линии b( )=bр.д., при этом
[ D/ D]интерполир = D/ D кан при l р.д. 3bр.д. или lр.д. 10 мм и
[ D/ D]интерполир = D/ D отв при l р.д. bр.д.;
5) определяют размер в направлении просвечивания реального дефекта по выражению dр.д.=kз k в kф [( D/ D)р.д./( D/ D)эт.д.] dэт.д., где коэффициент k з=l для пустотелых дефектов (поры, непровары, утяжины, проплавы) и kз= /( - д) /( - д) для дефектов с заполнением (шлаковые включения), , д.; , д - соответственно линейные коэффициенты ослабления излучения и плотность для основного металла и вещества заполнения дефекта.
Сущность изобретения поясняется графиком.
На чертеже показана зависимость контраста изображения D/ D эталонных дефектов типа прямоугольных канавок и цилиндрических отверстий от поперечного размера дефекта b, ; стальной образец с просвечиваемой толщиной d=40 мм, гамма-источник Ir-192, радиографическая пленка D4, параметры радиографирования соответствуют требованиям ГОСТ 7512-82, чувствительность контроля по проволочному эталону k= пр.эт. min=0,5 мм.
Представленные на чертеже зависимости ограничены диапазоном поперечных размеров дефектов b( ) k, поскольку при ширине изображения дефекта менее требуемой чувствительности контроля оценка по снимкам размера dр.д. не может считаться достаточно надежной из-за перекрытия геометрической и собственной нерезкостей с противоположных сторон(границ) изображения и возрастания погрешностей фотометрирования.
Зависимость контраста изображения D/ D дефекта заданной ширины b от его длины l, т.е. от соотношения l/b, имеет место при l/b 3 (l<10 мм) и практически не наблюдается при l/b>3 и l>10 мм (см. Зуев В.М. Оценка выявляемости дефектов при радиографическом контроле сварных соединений, Дефектоскопия, 1997, №12, стр.33-42, а также фиг.1).
Пример конкретного выполнения способа.
Заявленным способом проводилась оценка размеров в направлении просвечивания дефектов типа непроваров, вертикально (в направлении просвечивания) вытянутых пор (свищей) и шлаковых включений при радиографировании труднодоступного для контроля сварного соединения толщиной 40 мм. Просвечивание проводилось гамма-излучением источника Ir-192 на радиографическую пленку D4. Параметры радиографирования соответствовали требованиям ГОСТ 7512-82. Чувствительность контроля по проволочному эталону k= пр.эт. min=0,5 мм. Дополнительно для целей оценки dр.д. был установлен канавочный эталон №3 по ГОСТ 7512-82 (канавки одинаковой ширины b=3 мм).
Предварительно проводилось просвечивание стального образца толщиной 40 мм с установленными на нем эталонами-имитаторами с канавками и отверстиями глубиной d=3 мм и шириной b, =0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20 мм (длина канавок l=20 мм). Источник излучения - Ir-192, радиографическая пленка D4, чувствительность контроля k= пр.эт. min=0,5 мм. По данным фотометрирования снимков построены зависимости D/ D кан.,отв=f(b, ), которые представлены на чертеже (в относительном выражении).
Для радиографической пленки типа D4 в рабочем диапазоне оптической плотности D=1-4 коэффициент контрастности D kD, где k=const, что позволяет при оценке dр.д. вместо значений D/ D использовать непосредственно замеряемые по снимку значения D/Dф, где Dф - оптическая плотность фона.
В рассматриваемом примере реальные дефекты сравнивались с эталонной канавкой глубиной dэт.д.=4 мм, шириной b эт.д.=3 мм, длиной lэт.д.=14 мм (стандартный канавочный эталон). Фотометрически замеренное значение D/Dэт.д. ф=0,07.
На снимках сварного соединения были выявлены дефекты:
непровар Н30 длиной l=30 мм, шириной b=5 мм, D/DH30 ф=0,07;
непровар H15 длиной l=15 мм, шириной b=0,7 мм, D/DH15 ф=0,07;
пора (свищ) П1,2 диаметром =1,2 мм, D/DП1,2 ф=0,07;
шлаковое включение Ш5×3 длиной l=5 мм, шириной b=3 мм, D/DШ5×3 ф =0,03.
С помощью графиков зависимостей D/ D=f(b, ), представленных на чертеже, были определены значения поправочных коэффициентов kв и k ф:
kв Н30 =0,71/0,77=0,92; kф Н30 =1,00;
kв Н15 = 0,71 /0,62=1,15; kф Н30 =1,00;
kв П1,2 = 0,71 /0,65=1,10; kф П1,2 =0,65/0,55=1,18;
kв Ш5×3=0,71/0,71=1,0; kф Ш5×3=0,71/0,68=1,04.
Коэффициент заполнения для шлаковых включений в стали при ст=7,8 г/см3 , ш 2,3 г/см3 составляет: k з ст/( ст- ш)=7,8/5,5 1,4.
Размер дефектов в направлении просвечивания, рассчитанный по выражению dр.д.=kз k в kф [( D/ D)р.д./( D/ D)эт.д.] dэт.д. составил:
dН30=0,92×[0.07/0,07]×4=3,7 мм;
dН15=1,15×[0,07/0,07]×4=4,6 мм;
dП1,2=1,10×1,18×[0,07/0,07]×4=5,2 мм;
dШ5×3=1,4×1,04×[0,03/0,07]×4=2,5 мм.
Приведенный пример показывает необходимость при оценке по снимку размеров дефектов в направлении просвечивания учета различий в поперечных размерах и форме сравниваемых эталонных и реальных дефектов. При оценке размера dр.д. лишь по соотношению контрастов или оптических плотностей изображений эталонных и реальных дефектов, что имеет место в применяемом на практике методе дефектометров, указанные выше дефекты Н30; Н15; П1,2 были бы классифицированы ( D/Dр.д. ф= D/Dэт.д. ф=0,07) как имеющие одинаковый размер d=4 мм, существенно различаясь при этом своим фактическим размером dр.д.. При обычном допускаемом нормативном размере dр.д.=10%d это привело бы в рассматриваемом случае к 50% недобраковке выявленных дефектов сварного соединения.
Таким образом заявляемый способ позволяет существенно повысить надежность и точность оценки размера дефекта в направлении просвечивания и снизить трудоемкость радиографического контроля в тех случаях, когда установка на контролируемое изделие специальных эталонов с набором отверстий и канавок различной ширины невозможна или затруднена, или приводит, вследствие больших габаритов эталонов-имитаторов, к искажениям в построении зависимостей D/ D=f(b, ). Получение таких зависимостей на образцах не представляет сложности. Предложенный способ позволяет ограничиться установкой на контролируемое изделие лишь одного какого-либо эталонного элемента (канавки, проволочки), что практически решает существующую проблему оценки размера dр.д. дефектов конструктивно сложных сварных соединений: швов приварки патрубков и труб к корпусам и трубным доскам, кольцевых сварных соединений 1 трубопроводов малого диаметра и т.п.
Класс G01N23/18 обнаружение локальных дефектов или вкраплений