Физические основы и классификация методов. При радиационной дефектоскопии сварных соединений используют рентгеновское излучение, g - излучение и поток нейтронов

При радиационной дефектоскопии сварных соединений используют рентгеновское излучение, g - излучение и поток нейтронов. При прохождении их через вещество происходит его поглощение и рассеивание, что вызывает ослабление выходного излучения. Ослабление зависит от плотности вещества и толщины тела, а также от интенсивности и энергии излучения. Если на пути излучения в веществе встречаются дефекты, то интенсивность и энергия выходного излучения изменяются. Если есть возможность зафиксировать это изменение, то оно может служить в качестве информации о сварочном дефекте или структуре вещества.

Рентгеновское и g - излучение являются разновидностью электромагнитных колебаний, имеющих как волновые свойства, так и корпускулярные.

По сравнению с видимым светом эти излучения имеют значительно меньшую длину волны и, следовательно, обладают большей энергией. Для видимого света l=(4…7)´10^-7 м, рентгеновского излучения l=6´10^-13…10^-9 м, g - излучения

l=10^-13…4´10^-12 м. С уменьшением длины волны проникающая способность излучения увеличивается.

Источниками рентгеновского излучения служат рентгеновские трубки. Трубка представляет собой вакуумный баллон с двумя впаянными электродами (анодом и катодом). Под действием приложенного напряжения между катодом и анодом испускаемый катодом поток электронов разгоняется до больших скоростей и тормозится на аноде. Кинетическая энергия электрона у поверхности анода равна:

, где (1)

e - заряд электрона (e =1,602´10^-19 Кл);

U - напряжение между катодом и анодом, В.

Если энергия E электронов больше, чем энергия перехода электронов атомов вещества анода на более высокие энергетические уровни, то при торможении электронов на аноде происходят такие переходы. При обратном переходе возникает излучение с энергией , равной разности энергий между уровнями.

Частота излучения

, где (2)

- постоянная Планка ( =6,625´10^-34 Дж/с).

Длина волны l - излучения зависит от напряжения между катодом и анодом. Рентгеновское излучение имеет спектр частот и, следовательно, различные длины волн, так как

, где(3)

- скорость света.

Для данного ускоряющего напряжения минимальную длину волны

, (4)

будет иметь излучение с максимальной энергией.

В искусственных или естественных радиоактивных изотопах при их распаде возникает g - излучение, обладающее большой проникающей способностью. Возникающие при распаде изотопа a - частицы (ядра гелия) и b - частицы (поток электронов) имеют небольшую длину пробега в металле и полностью поглощаются в слое алюминия толщиной 2-5 мм. Нейтронное излучение возникает при делении ядер или в процессе ядерных реакций под действием излучений с высокими энергиями. Взаимодействие нейтронов с ядрами вещества увеличивается с понижением энергии нейтронов, поэтому в дефектоскопии используют тепловые нейтроны с энергией Е=0,01…0,3 эВ (для быстрых нейтронов Е =10⁴…2´10⁷ эВ).

Нейтронная дефектоскопия применяется для контроля качества сварных соединений тяжелых металлов, водородосодержащих материалов и радиоактивных изделий.

В зависимости от способа фиксации дефектоскопической информации различают следующие методы контроля: радиографический (фиксация изображения на фотобумаге или пленке), радиоскопический (наблюдение изображения на экране), радиометрический (регистрация электрических сигналов). Первые два метода получили наибольшее распространение при радиационном контроле сварных соединений.