Введение к работе
Актуальность. Рентгенографический метод неразрушающего контроля наиболее распространен в производстве ответственных изделии. Однако, несмотря на то, что современная промышленная рентгенография, обеспечивающая адаптивность к объектам контроля, высокую чувствительность, наглядность и документальность, сталкивается с проблемой необнаружения мелких и малоконтрастных дефектов, которые при эксплуатации могут оказаться крайне опасными и потому, недопустимыми. Это объясняется нерациональным использованием имеющейся в распоряжении рентгеновской аппаратуры и средств контроля, неоптимальными условиями экспонирования, т.е. вследствием несовершенства применяемой технологии контроля. Изыскание путей, ведущих к устранению и общему улучшению метода, является важной задачей рентгенодефектоскопии.
Причины несовершенства технологии заключаются в том, что зачастую в целях выполнения действующего регламента выход на оптимальные условия контроля осуществляют эмпирически. При этом оптимальными считают условия, при которых достигнута требуемая нормативными документами чувствительность контроля. Известно, что при достижении требуемой чувствительности отсутствует гарантия обнаружения недопустимых дефектов. Указанные недостатки могут быть устранены посредством проведения исследований с применением статистических методов оценки качества рентгенографических изображений, однако из-за сложности и трудоемкости эта задача практически не решена. Поэтому разработка методики и средств рентгенографического контроля, позволяющего, с одной стороны, достичь требуемой чувствительности контроля, с другой стороны, оценить вероятность обнаружения недопустимых дефектов, и при необходимости изменить режим контроля для обеспечения требуемой вероятности обнаружения дефектов - весьма актуально.
Цель и основные задачи работы. Цель работы состояла в исследовании формирования рентгенографических изображений отливок их стали и алюминиевых сплавов с заданным уровнем чувствительности, разработке методики определения выявляемое дефектов, гарантированных к обнаружению, и применении разработанной методики при обучении дефектоскопистов и проверке их способности к расшифровке рентгенограмм.
Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:
на основании существующих закономерностей радиационного неразрушающего контроля отливок из стали и алюминиевых сплавов разработать математическую модель радиационного контроля, как системы, регистрирующей случайной сигнал на фоне внутренних и внешних шумов;
разработать алгоритмы расчета режимов контроля с заданным уровнем чувствительности с учетом законов ослабления тормозного излучения, в геометрии широкого пучка с веществом объекта контроля;
разработать методику оценки вероятности обнаружения дефектов в отливках из стали и других сплавов;
разработать средства контроля, позволяющие с удовлетворительной достоверностью определить качество объекта контроля;
оценить целесообразность применения разработанных средств для определения вероятности обнаружения дефектов в изделии в существующих технологиях радиационного контроля.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы
математического и физического моделирования, системного анализа, компьютерной
обработки расчетных и экспериментальных зависимостей. В экспериментальном разделе
настоящей работы были проведены рентгенографические исследования с
использованием специально разработанных тест-объектов, целого ряда рентгеновских
О s
аппаратов стационарного и переносного типов, радиографических пленок, а также вспомогательного рентгеновского оборудования.
Научная новизна работы.
На осЕтове исследованных закономерностей формирования и преобразования радиационных изображений при рентгенографическом контроле разработана математическая модель выявляемое дефектов в объектах из стали и алюминиевых сплавов. Предложены методы моделирования:
рентгенографических снимков;
процесса их расшифровки
При разработке математической модели процесс рентгенографического контроля представлен системой передачи полезного случайного сигнала (дефекта) на фоне помех, на фоне внутренних, присущих самой системе помех, имеющих случайный характер. Реализуемый системный подход позволил:
выбрать и рассчитать адекватную физическому процессу эффективную меру полезной информации (контраст радиационного изображения);
на основе полученных количественных соотношений между чувствительностью контроля, коэффициеЕггом линейного ослабления и фактором накопления рассеянного излучения получить пригодные для инженерных расчетов аналитические выражения, обеспечивающий простой расчет режимов экспонирования;
на основе теоретических исследований показано влияние на линейные коэффициенты ослабления излучения материалом объекта контроля ц, изменение от толщины объекта контроля и энергии тормозного рентгеновского излучения но мере его прохождение сквозь поглотитель;
-получена аналитическая зависимость дифференциального коэффициента линейного ослабления \i.j=f(Ax, ДЕ); эта зависимость табулирована в диапазоне энергий от 10 до 400 кэВ и толщины объекта контроля в диапазоне от 1 до 40 мм стального поглотителя; полученные данные позволили путем расчета определить для данного источника излучения требуемую чувствительность контроля; Практическая ценность работы
-
Применение разработанного математического моделирования позволило априори оценить целесообразность проведения рентгенографического контроля с целью обнаружения недопустимых дефектов. Разработаны и изготовлены тест-образцы используют для практической оценки вероятности обнаружения дефектов.
-
На основе теории формирования радиационных изображений и преобразование их в оптические, а также полученной табулированной зависимости [ij=f(Ax, ДЕ) введены поправки в выборе анодного напряжения (энергии тормозного излучения) и разработан алгоритм выбора оптимальных режимов при рентгенографическом контроле.
-
Разработанная методика внедрена в учебный и экзаменационный процесс в НОУ ДО НУЦ « Контроль и диагностика».
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Разработана новая методика расчета коэффициентов линейного ослабления
тормозного рентгеновского излучения материалом объекта контроля и получена его
зависимость от изменения толщины объекта контроля и изменения энергии излучения.
2. Методика априорной оценки вероятности обнаружения дефектов посредством
моделирования процессов формирования оптического изображения и расшифровки
рентгеновских снимков.
3. Разработанные устройства, имитирующие реальные дефекты, для практической оценки вероятности их обнаружения.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции студентов, июнь МЭИ в 2007 г. и на межвузовском совещании иностранных студентов и аспирантов, СПб-университет, март 2007 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей в журналах: «Все материалы. Энциклопедический справочник»; «Вестник МЭИ».
Личный вклад автора. В основу работы положены теоретические исследования, выполненные лично автором: экспериментальные исследования, изготовление приспособлений и средств контроля частично выполнены автором или при его непосредственном участии.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 107 с. состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 114 наименования и приложений, иллюстрируется 47 рисунками и содержит 18 таблиц.
