способ и устройство для радиоизотопной дефектоскопии кольцевых сварных соединений

Формула изобретения

1. Способ радиоизотопной дефектоскопии сварных стыков труба - трубная доска, включающий просвечивание кольцевого сварного стыка изнутри источником ионизирующего излучения и регистрацию макроструктуры стыка кольцеобразной рентгеновской пленкой, размещенной с внешней стороны объекта в соответствующем ей объеме светозащитного пенала со съемной крышкой, оснащенного центрирующей втулкой компенсатора, сквозное отверстие которой соответствует диаметру перемещаемого в зону контроля излучателя, отличающийся тем, что с целью повышения качества получаемых радиографических снимков при контроле сварных стыков в условиях стесненной геометрии системы контроля и генерации потока многократно рассеянного излучения от рабочего излучателя, регистрацию потока излучения, несущего информацию о макроструктуре объекта, осуществляют сканированием через прилегающий к глухому торцу пенала и выполненный из радиационно-непрозрачного материала толщиной до 3 мм с возможностью крутильных колебаний с амплитудой не менее 30° либо вращения относительно оси светозащитного пенала с угловой скоростью от 1 до 2 с^-1 решетчатый диск, концентрично и регулярно относительно его геометрической оси перфорированный по торцу сквозными шестигранными отверстиями, оси которых пересекаются с геометрической осью диска в фокальной точке, удаленной на 40 мм от его внешнего торца во внутренней полости объекта контроля, а разделительные перемычки между отверстиями не превышают 0,5 мм при минимальном размере шестигранного отверстия до 2 мм по вписанному внутреннему диаметру.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее светозащитный пенал с крышкой из радиационно-прозрачного материала для кольцеобразной рентгеновской пленки, соосно конфигурации пленки оснащенный сквозной втулкой компенсатора, и скрепленный с корпусом пенала блок облучателя, включающий в себя блок биологической защиты с аксиально-подвижным стержневым держателем источника излучения, выполненным с возможностью перемещения в зону контроля через полость втулки компенсатора и возврата в положение хранения, и дистанционный привод, отличающееся тем, что корпус светозащитного пенала со стороны, противоположной полости для рентгеновской пленки, содержит в соответственно профилированном объеме соосный втулке компенсатора сканирующий решетчатый диск, выполненный из радиационно-непрозрачного материала и экструдированный пластикатом на основе радиационно-прозрачного высокомолекулярного износостойкого полимера с низким коэффициентом трения, например фторопластом, установленный с возможностью прецизионных крутильных колебаний либо вращения в обойме периферийной части корпуса пенала и кинематически сопряженный, например, зубчатым венцом своей образующей поверхности с шестеренкой привода поворота, например пружинного, оснащенного стопорным устройством и внедренного в соответствующую ему выемку корпуса пенала.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дистанционный привод аксиального перемещения держателя источника излучения кинематически сопряжен со средством блокирования привода крутильных колебаний либо вращения сканирующего решетчатого диска.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследования материалов без их разрушения, а именно к радиографическому методу контроля, и может быть использовано при контроле качества надмолекулярной структуры (макроструктуры) материалов при радиоизотопной дефектоскопии сварных стыков и в том числе кольцевых сварных соединений труба-трубная доска парогенераторов.

Известны технологии, алгоритмы и средства панорамного просвечивания и регистрации макроструктуры герметизирующих торцевых сварных соединений, например, автоматизированный радиографический комплекс аппаратуры, радиационная головка которого подвижно укреплена на приводе штатива и содержит подпружиненный компенсатор, детектор в виде кольцеобразной кассеты, аксиально-подвижный стержневой держатель источника, заключенный в блок защиты, и средства кинематики, обеспечивающие доставку оснащенного излучателем стержневого держателя и детектора в зону контроля кольцевых сварных швов для экспонирования и возврат в исходные состояния [1, 2].

Известен способ радиографии сварных стыков тел вращения, аппаратура и аналитические зависимости управления процессом контроля кольцевых сварных соединений тонкостенных оболочек с использованием метода динамической щелевой радиографии посредством щелевого сканирования подвижным узконаправленным пучком ионизирующего излучения подвижного объекта контроля переменной радиационной толщины и профиля и регистрации макроструктуры объекта контроля на подвижный детектор [3, 4].

Также известны способ и система радиографического контроля, при использовании которых обеспечивается сканирование объекта контроля пучком излучения точечного источника при относительном перемещении объекта и регистрация матрицей детекторов сформированного щелевыми коллиматорами направленного потока излучения, прошедшего через объект контроля [5, 6].

Наиболее близким по технологии контроля и конструктивному исполнению является способ радиоизотопной дефектоскопии труба - трубная доска парогенераторов, включающий просвечивание кольцевого сварного стыка потоком ионизирующего излучения изнутри и регистрацию макроструктуры кольцеобразной рентгеновской пленкой, размещенной с внешней стороны в соответствующем ей объеме светозащитного пенала, скрепленного с блоком облучателя, оснащенном аксиально-подвижным стержневым держателем источника гамма-излучения, перемещаемым дискретно из положения хранения в зону контроля строго вдоль оси объекта контроля через сквозное отверстие, перфорированное по центру светозащитного пенала, и содержащее центрирующую втулку компенсатора. [7]

Недостатками прототипа является низкое качество получаемых радиографических снимков, т.к. стесненная геометрия неоднородной системы контроля, включающей в себя конструктивные элементы сварного стыка и компоненты стержневого держателя источника, провоцирует генерацию потока рассеянного излучения, что влечет за собой снижение контраста и размытие изображения на радиографических снимках с одновременным ухудшением чувствительности метода контроля.

Целью настоящего изобретения является повышение качества получаемых снимков в условиях генерации потока рассеянного излучения конструктивными элементами сложной системы контроля.

Указанный технический результат способа радиоизотопной дефектоскопии просвечиванием кольцевого сварного соединения труба - трубная доска, изнутри источником ионизирующего излучения с регистрацией макроструктуры объекта на кольцеобразной рентгеновской пленке, размещенной с внешней стороны объекта в соответствующем ей объеме светозащитного пенала со съемной крышкой, оснащенного центрирующей втулкой компенсатора, сквозное отверстие которого соответствует диаметру перемещаемого в зону контроля излучателя, осуществляют сканированием через прилегающий к глухому торцу пенала и выполненный из радиационно-непрозрачного материала толщиной до 3 мм с возможностью крутильных колебаний с амплитудой не менее 30⁰ либо вращения относительно оси светозащитного пенала с угловой скоростью от 1 до 2 с^-1 решетчатый диск, концентрично и регулярно относительно его геометрической оси перфорированный по торцу сквозными шестигранными отверстиями, оси которых пересекаются с геометрической осью диска в фокальной точке, удаленной на расстояние F=40 мм от его внешнего торца во внутренней полости объекта контроля, а разделительные перемычки между отверстиями не превышают 0,5 мм при минимальном размере шестигранного отверстия до 2 мм по вписанному внутреннему диаметру. Причем отдельные фрагменты разделительных перемычек решетчатого диска с определенной регулярностью и в определенной последовательности могут быть исключены для компенсации и стабилизации детектируемого потока проникающего излучения.

Для реализации способа имеется устройство, содержащее светозащитный пенал с крышкой из радиационно-прозрачного материала для кольцеобразной рентгеновской пленки, соосно конфигурации пленки оснащенный сквозной втулкой компенсатора, и скрепленный с корпусом пенала блок облучателя, включающий в себя блок биологической защиты с аксиально-подвижным стержневым держателем источника излучения, выполненным с возможностью перемещения в зону контроля через полость втулки компенсатора и возврата в положение хранения, и дистанционный привод, причем корпус светозащитного пенала со стороны противоположной полости для рентгеновской пленки содержит в соответственно профилированном объеме соосный втулке компенсатора сканирующий решетчатый диск из радиационно-непрозрачного материала, экструдированный пластикатом на основе радиационно-прозрачного высокомолекулярного износостойкого полимера с низким коэффициентом трения, например, фторопластом, установленный с возможностью прецизионных крутильных колебаний либо вращения в обойме периферийной части корпуса пенала и кинематически сопряженный, например, зубчатым венцом своей образующей поверхности с шестеренкой привода крутильных колебаний либо поворота, например, пружинного, оснащенного стопорным устройством и внедренного в соответствующую ему выемку корпуса пенала, а также и в случае, когда дистанционный привод аксиального перемещения держателя источника излучения кинематически сопряжен со средством блокирования привода крутильных колебаний либо вращения сканирующего решетчатого диска.

Предлагаемое устройство показано на фиг.1, 2 и 3.

Устройство включает в себя светозащитный пенал 1, с крышкой 2, центрирующей втулкой компенсатора 3, полостью 4, содержащей кольцеобразный детектор в виде рентгеновской пленки 5, блок биологической защиты облучателя 6, оснащенный аксиально-подвижным стержневым держателем источника 7 с источником излучения 8 и приводом дистанционного перемещения держателя 9, кинематически сопряженного через подпружиненный рычаг 10 с муфтой фрикционного тормоза 11 привода крутильных колебаний либо поворота 12, оснащенного шестеренкой 13, кинематически сопряженной со сканирующим решетчатым диском 14, через зубчатый венец его образующей поверхности. Экструдированный фторопластом сканирующий решетчатый диск 14 устройства размещен в соответственно профилированном объеме 15 светозащитного пенала 1 соосно втулке компенсатора 3, согласован с геометрическими параметрами кольцеобразного детектора 5 и заключен в направляющую обойму подшипника скольжения 16 пенала 1. В исходном состоянии устройства (держатель источника излучения 7 в положении хранения) привод 12 сканирующего решетчатого диска 14 блокируется подпружиненным рычагом 10, взаимодействующим с муфтой фрикционного тормоза 11, при этом держатель источника излучения 7 в положении хранения блокируется замковым устройством 17.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в полном комплекте, заблокированное замковым устройством 17, доставляют к объекту контроля и производят его монтаж относительно контролируемого сварного стыка. Затем открывают замок 17 и при этом деблокируют держатель источника излучения 7. Приводом дистанционного перемещения держателя 9 аксиально-подвижный стержневой держатель источника 7 с источником излучения 8 доставляют в зону контроля, определяемую величиной фокусного расстояния F. При этом подпружиненный рычаг 10 освобождает муфту фрикционного тормоза 11 и привод 12 на период экспонирования рентгеновской пленки 5 обеспечивает крутильные колебания или вращение сканирующего решетчатого диска 14, заключенного во фторопластовую оболочку и кинематически сопряженного с шестеренкой 13.

После завершения времени экспонирования рентгеновской пленки 5 стержневой держатель источника 7 с источником излучения 8 возвращают в исходное состояние приводом дистанционного перемещения держателя 9, при этом обеспечивается гарантированная фиксация привода крутильных колебаний или вращения 12 сканирующего решетчатого диска 14 через подпружиненный рычаг 10 и муфту фрикционного тормоза 11.

Подвижная растровая решетка (Фиг.3) решетчатого диска обеспечивает фильтрацию локальной диффузии и натекания рассеянного излучения в зону детектирования, что в значительной мере исключает нежелательные искажения пучка излучения, несущего полезную информацию за счет генерированного потока рассеянного излучения, снижение контраста и размытие изображения на радиографических снимках и ухудшение чувствительности метода контроля, что предопределяет качество радиографического метода контроля.

Литература

1. А.С. № 401218, Установка для радиоизотопной дефектоскопии. А.Н. Майоров, А.С. Декопов и др., 1973.

2. Декопов А.С. "Особенности контроля качества сварных соединений «в ус» технологических каналов с трактами ядерных реакторов РБМК-1000 радиографическим методом". ВАНТ, Серия: Техническая физика и автоматизация, Вып.63, 2008, с. 29-40.

3. А.С. № 1122102, Способ радиографического контроля изделий в виде тел вращения. А.С. Декопов, В.И. Петухов, Цобенко В.В., Шиленко И.Н., 1983.

4. Декопов А.С. «Контроль сварных соединений тонкостенных оболочек тангенциальными пучками излучения». ВАНТ, Серия: Техническая физика и автоматизация. Вып.62, 2007, с.183-198.

5. Патент РФ № 2472138, Способ неразрушающего контроля. Микеров В.И., Кошелев А.П., 2011.

6. Патент РФ № 2470287, Система неразрушающего контроля. Микеров В.И., Кошелев А.П., 2011.

7. Радиационный контроль сварных соединений теплообменных аппаратов ядерных энергетических установок. Э.А. Катюшин, Ф.М. Митенков, Ю.Д. Кондраненков, А.К. Фадеев, В.Г. Фирстов, А.В. Шилин, М.: Энергоатомиздат, 1985, 80 с.