Что эффективнее и выгоднее: цифровая или пленочная радиография

В чем суть радиографического метода неразрушающего контроля

Методы радиографического контроля основаны на просвечивании объекта контроля ионизирующим излучением – рентгеновскими или гамма-лучами. Проверяемое изделие размещается между источником излучения и пленкой или детектором. Дефекты в теле изделия отличаются плотностью либо толщиной, и проникающее излучение проходя через дефектные места рассеивается или поглощается. Эти изменения фиксируются на пленке или детекторе, отражая места их расположения и характеристики. Визуализация результатов контроля может происходить при помощи рентгеновских пленок – пленочная радиография или при помощи детекторов – цифровая радиография.

Востребованность на производстве методов радиографического контроля объясняется преимуществами этого метода:

• возможностью проведения контроля, как в заводских, так и в полевых условиях;
• возможностью проверять собранные узлы и агрегаты;
• наглядностью и достоверностью результатов;
• возможностью обнаружения различных поверхностных и глубинных дефектов, включая поры, непровары, подрезы, трещины, а также шлаковые и другие включения;
• способностью фиксации и документирования результатов контроля;
• возможностью обнаружения дефектов сложных конструкций, толстостенных объектов;
• способностью обнаружения, определения размеров, характера и расположения внутренних дефектов;
• чувствительностью к изменениям характеристик основного материала.

В то же время радиографические методы не свободны от недостатков, в т.ч. весьма существенных:

• метод не выявляет определенные категории несплошностей, включений, непроваров и трещин;
• метод использует ионизирующее излучение опасное для персонала и окружающей среды;
• в пленочной радиографии необходима фотохимическая обработка пленок, требующая больших трудозатрат;
• требует оформления нескольких видов документов, разрешающих работы с источниками ионизирующего излучения;
• высокие затраты на приобретение оборудования и расходных материалов.

Однако баланс достоинств и недостатков позволяет считать оправданным использование радиографических методов на производственных предприятиях, в исследовательских лабораториях, на строительстве магистральных нефте- и газопроводов, в энергетике и авиакосмической промышленности.

Методика проведения радиографического контроля

Методика проведения рентгенографического контроля регламентирована ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод» и включает в себя следующие процедуры:

• очистка стыка от шлака, окалины, брызг металла и других загрязнений, способных повлиять на пригодность снимков к расшифровке;
• разметка и маркировка, которые производятся согласно нормативным требованиям, действующим на конкретном объекте. Разметка – деление стыка на участки длиной по 0,4 – 0,5 м (в зависимости от размеров пленки). На каждом стыке, подлежащим контролю устанавливают маркировочный знак и эталон чувствительности. Эти метки (литые свинцовые литеры) позволяют однозначно идентифицировать стык на рентгеновском снимке и подтвердить нормативную чувствительность прибора;
• подбор схемы контроля: в зависимости от вида (угловой, тавровый, нахлесточный, стыковой) и расположения сварного шва может использоваться схема панорамного или направленного просвечивания через одну или две стенки;
• подбор параметров контроля – место размещения источника излучения, длины и ширины снимков, количество участков, подлежащих просвечиванию за одну экспозицию;
• просвечивание. Этап состоит из прогрева аппарата (его тренировки) и собственно экспонирования. На этом этапе очень важен правильный подбор напряжения и продолжительности экспозиции, для чего необходим опыт работы;
• обработка пленок вручную или с использованием проявочной машины. В цифровой радиографии этот этап отсутствует – сканер выводит изображение с детектора непосредственно на монитор компьютера;
• расшифровка снимков при помощи негатоскопов, когда выявляются дефекты, определяется их местоположение, они классифицируются, а также измеряются. Снимки должны иметь нормативное качество с заданной оптической плотностью, без пятен, полос и других дефектов пленки. На снимке должны четко различаться эталоны чувствительности и маркировочные знаки;
• оформление заключения. Обнаруженные дефекты указываются в протоколах или журналах.

При использовании цифровой радиографии этап фотохимической обработки пленок отсутствует, а в расшифровке снимков нет необходимости, поскольку компьютер выдает всю необходимую для заключения информацию.

Принцип действия цифровой радиографии

Основным элементом цифровой радиографии является плоскопанельный детектор – электронное устройство, защищенное карбоновым экраном, в прямоугольном металлическом или пластмассовом корпусе. Карбон не препятствует ионизирующему излучению, поэтому рентгеновские лучи свободно попадают на светочувствительную матрицу, покрытую слом сцинтиллятора. Сцинтиллятор поглощает фотоны рентгеновского излучения, преобразуя их в световые фотоны, которые в свою очередь фотодиодной матрицей конвертируются в электрические заряды, формирующее изображение на мониторе компьютера. В качестве сцинтиллятора чаще всего используются:

• Ga2O2S – оксисульфид гадолиния – вещество зернистой структуры, создающее на поверхности матрицы сплошной слой, для которого характерен эффект значительного рассеивания лучей света;
• CsI – йодистый цезий - вещество, состоящее из игольчатых кристаллов, пропускающих свет, аналогично оптоволоконным проводникам, что дает возможность увеличить поглощение ионизирующего излучения и соответственно снизить дозы облучения.

В основу деятельности современных плоскопанельных детекторов положены две основные технологии:

• TFT (Thin Film Transistor) с использованием фотодиодов из аморфного кремния и изображением, полученным за счет аналого-цифрового преобразователя;
• CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) – на основе CMOS-фотодиодов, что позволяет получить изображение высокого качества и соответственно обнаружить и локализовать дефекты даже минимальных размеров.

Выпускаются приборы, реализующие три способа цифровой радиографии дающие возможность получать, фиксировать и запоминать цифровые картинки высокой степени разрешения:

• метод оптического переноса изображения внутренней структуры объекта проверки с пластины с люминофорным покрытием на матрицу прибора с зарядовой связью (ПЗС-матрицу), т.н. непрямая цифровая радиография;
• метод применения стимулируемых люминофоров со сканированием рентгеновского изображения в инфракрасном спектре;
• метод, позволяющий получать изображения на полупроводниковом детекторе – т.н. прямая цифровая рентгенография.

Радиографический контроль позволяет добиться изображений с высоким разрешением, что в свою очередь дает возможность обнаружить мельчайшие дефекты в самых ответственных конструкциях.

Оборудование для пленочной и цифровой радиографии от компании «Литас»

Приобретение оборудования для неразрушающего контроля качества радиографическими методами – мероприятие весьма затратное. Поэтому крайне важен выбор прибора, характеристики которого позволяют решать задачи в диапазоне измерений, необходимых покупателю. Для этого требуются специалисты детально знакомые с различными марками и видами рентгеноскопического оборудования с целью оказать консультационную помощь покупателю при выборе соответствующих устройств.

В Приволжском федеральном округе одним из наиболее квалифицированных консультантов в области оборудования для неразрушающего контроля качества является компания «Литас» из Казани. Компания сама выпускает несколько моделей рентгеновских аппаратов, а кроме этого, представляет в регионе интересы других отечественных изготовителей радиографических устройств.

В сегодняшних условиях антироссийских санкций нецелесообразно рассматривать возможности рентгенографического оборудования, изготовленного на предприятиях западноевропейских или североамериканских компаний, поэтому на рынке, в настоящее время, представлены модели, изготовленные на отечественных предприятиях. В каталог компании «Литас» включены:

• переносные импульсные аппараты марки «Пион», массой до 10 кг, изготовленные уфимским НПП «Эридан Сервис», способные просвечивать сварные швы конструкций толщиной до 45 мм во фронтальной и панорамной проекции. Могут работать на протяжении до 1,3 часа при температуре от -30⁰С до +40⁰С;
• моноблочные высокочастотные аппараты «Радон» массой 27 кг, производства ООО «Литас» (Казань), направленного действия и панорамные (в зависимости от модели) обеспечивающие поиск дефектов в конструкциях толщиной до 95 мм в диапазоне температур от -40⁰С до +75⁰С;
• импульсные рентгеновские аппараты «Арина», «Март» и «Памир» производства петербургского ООО «Спектрофлэш». Предназначены для просвечивания изделий толщиной до 50 мм при температурах от -40⁰С до +50⁰С;
• мобильные рентгеновские аппараты «СБК», изготовленные компанией «Синтез НПФ» из Санкт-Петербурга, способные работать в заводских и полевых условиях и могут управляться по радиоканалу на расстоянии до 70 м от излучателя;
• компактные рентгеновские аппараты марки «РПД», производимые петербургским предприятием «Синтез НДТ» имеют панорамное исполнение и северное исполнение, позволяющее выполнять рентгенографический контроль на открытом воздухе при температурах от-40⁰С до +40⁰С;
• комплекс цифровой радиографии «Цифракон», производства инновационной компании «Центр Цифра» (Санкт-Петербург), хранящий в памяти до 200 изображений и работающий в диапазоне температур от-20⁰С до +50⁰С;
• мобильный комплекс цифровой радиографии «Экоскан», изготовленный на мощностях предприятия «Арион» из Нижнего Новгорода, модельный ряд которого насчитывает 6 единиц весом от 2,2 до 5,4 кг и работающих при температурах воздуха от -40⁰С до +50⁰С.

Широкий ассортимент рентгеновских аппаратов позволит выбрать модель, подходящую для контроля качества изделий, выпускаемых покупателем.

Что выгоднее и эффективней: цифровой комплекс или пленочный аппарат

Именно рентгенографические методы неразрушающего контроля позволяют получить точные и достоверные результаты о наличии дефектов в проверенном объекте. Многими специалистами используется рентгеновская пленка для визуализации итогов проверки, хотя после экспозиции пленку необходимо довезти до лаборатории, обезопасив ее при этом от воздействия света, проявить и только после этого можно оценить полученный результат. В то же время цифровая радиография позволяет избавиться от ряда операций: при этой технологии изображение фиксируется на плоскопанельном детекторе, с которого изображение переходит на ПК, минуя этап фотохимического проявления пленки. Отсюда следуют преимущества цифровой радиографии:

• экономия времени, поскольку изображение с плоскопанельного детектора передается на компьютер и кроме экономии времени на проявке пленки, появляется возможность сразу переснять какое-либо место, где дефект недостаточно ярко выражен;
• высокая производительность контроля;
• удобная оценка дефектов, поскольку для их оценки используется специальное ПО, способное измерить их и оценить, исключив на этом этапе влияние человеческого фактора;
• высокая чувствительность детектора, что позволяет снизить затраты энергии на контроль;
• снижения уровня радиационной опасности в связи со снижением энергии ионизирующего излучения;
• увеличение срока действия источника ионизирующего излучения.

Резюмируя вышесказанное можно сделать вывод: несмотря на достаточно высокую стоимость оборудования для цифровой радиографии, ее использование принесет экономическую выгоду в течение определенного периода времени, а высокая степень достоверности при выявлении дефектов позволит добиться высокого качества продукции. Таким образом будущее – за компьютерной радиографией.