Секция 2. Приборостроение ИЗМЕРЕНИЕ СТЕНКИ ТРУБЫ В ИЗОЛЯЦИОННОМ ПОКРЫТИИ МЕТОДОМ ЦИФРОВОЙ РАДИОГРАФИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФОСФОРНЫХ ЗАПОМИНАЮЩИХ ПЛАСТИН Санникова Е.А. Научный руководитель: Капранов Б.И., д.т.н., профессор Томский политехнический университет: 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 Email:elf25@sibmail.com Для выявления коррозии обычно используется ультразвуковой метод контроля, который требует непосредственного контакта с металлом, поэтому возникает необходимость снимать защитное покрытие с трубы. Подчас такой контроль требует немало времени и финансов. Более быстрым и простым методом контроля, который не требует операции удаления защитного покрытия является радиографический метод. В работе исследовалась зависимость точности измерения толщины от толщины и диаметра исследуемого трубопровода. Результаты проиллюстрированы примером цифровой радиографии стальной трубы в теплоизоляционном покрытии с использованием запоминающих фосфорных пластин и источника гамма-излучения Ir-192. Возможность применения радиографии для толщинометрии поперечного сечения трубопроводов основана на особенности изменения толщины Z материала трубы (лучевая длина) в направлении просвечивания. Эта особенность состоит в том, что на координате, соответствующей толщине стенки S трубы, функция Z имеет острую точку излома (перегиба) и максимальна при Z max = 2 S ( Dн − S ) где Dн – наружный диаметр трубы. Такое резкое изменение толщины материала в направлении просвечивания фиксируется на радиографическом снимке в виде значительного изменения плотности почернения (рис. 1). После экспонирования пластины с последующей её фотообработкой на снимке получают увеличенное изображение профиля стенки трубопровода S/ – хорошо различимую на снимке светлую полосу с изменяющейся оптической плотностью почернения от максимума на границе профиля стенки со стороны наружной поверхности трубопровода до минимума, который соответствует границе внутренней поверхности трубы. Эта светлая полоска четко оттенена на снимке с обеих сторон областями со значительными плотностями почернения [1]. Схема просвечивания профильной толщинометрии, в отличие от схем просвечивания при радиографической дефектоскопии, состоит в том, что источник излучения (гамма-дефектоскоп, рентгеновский аппарат) и прямая плоская кассета 241 с пластиной должны располагаться относительно контролируемого трубопровода таким образом, чтобы центральный луч рабочего пучка излучения был направлен перпендикулярно профилю стенки на контролируемом участке трубопровода (приблизительно по касательной к наружной поверхности трубы), как показано на рисунке 2. Рис. 1. Функциональная зависимость толщины материала трубопровода в направлении просвечивания Z от величины стрелки h Рис. 2 Схема просвечивания при профильной радиографичекой толщинометрии трубопровода с использованием образца для сравнения, где 1 – источник излучения, 2 – контролируемый трубопровод, 3 – кассета с запоминающей пластиной, 4 – контрольный образец XVII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» Для того, чтобы перейти к относительным измерениям, целесообразно применять контрольный образец для сравнения геометрии. Уход от абсолютных измерений позволяет снизить влияние нерезкости, на точность измерения. Образец представляет собой стальной шарик диаметром d0 примерно в 2-3 раза больше проектной толщины стенки контролируемой трубы. Образец располагают параллельно оси трубы над контролируемым участком стенки. После просвечивания и фотообработки пленки на снимке вместе с увеличенным изображением стенки трубы S/ получается увеличенное изображение диаметра шарика d0/. Реальная толщина стенки трубы определяется из выражения d S = 0 ⋅ S′ d 0′ Рис. 3 Динамический диапазон фосфорной пластины и рентгеновской пленки Так как измерение необходимо произвести с высокой точностью, то необходимо предъявить следующие требования к детектору: y широкий динамический диапазон (у пленок аналогичный параметр называется фотографической широтой). Динамический диапазон по стали показывает разницу минимальной и максимальной толщин исследуемого объекта, которые одновременно видны на результирующем снимке. Чем этот 242 диапазон больше, тем выше перепад толщин, на которых можно обеспечить одинаковую дефектоскопическую чувствительность на одном снимке; y высокое пространственное разрешение получаемого в результате изображения. Таким образом, в качестве детектора была выбрана фосфорная запоминающая пластина. Динамический диапазон этого детектора намного шире, чем у пленки (рис. 3). Радиографическая система с фосфорной пластиной может обеспечить изображение разрешением до 10 пар линий на мм. При этом процесс получения изображения значительно упрощается: исключаются стадии промывки, проявки, сушки пленки и уходит необходимость в использовании специальной темной комнаты. Кроме того, запоминающие пластины можно использовать до 10000 раз, что также делает предлагаемый метод ещё более экономичным[2]. Погрешность оценки толщины S стенки трубы при использовании контрольного образца удовлетворяет выражению: ΔS ′ Δd 0′ Δd 0 + + ΔS = S ⋅ ( ) S′ d 0′ d0 где ∆d0 – точность (цена деления) мерительного инструмента (штангенциркуля), при определении диаметра прутка – образца сравнения; ∆d0/, ∆S/ – точность (цена деления) мерительного инструмента (измерительной лупы, микрофотометра) при измерении на снимке d0/ и S/. Результаты измерения представлены в виде таблицы, отражающей зависимость точности измерения толщины от толщины и диаметра исследуемого трубопровода. Список литературы 1. РДИ 38.18.001-83 Инструкция по радиографической профильной толщинометрии технологических трубопроводов. – Волгоград: РИО Упрполиграфиздата, 1983. – 47 с. 2. Ditabis Image Plate Technology for all Applications in Transmission Electron Microscopy. (Germany) – Pforzheim, 2009. – p. 14