измерение стенки трубы в изоляционном покрытии методом

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