En la construcción y la industria, las operaciones de soldadura son comunes, lo que le permite ensamblar estructuras duraderas y mecanismos de diversos grados de complejidad. En la etapa de monitoreo de la costura resultante, no siempre es posible evaluar la confiabilidad del conjunto conectado dentro de la estructura. Para esto, se utilizan métodos no destructivos de prueba de uniones soldadas. El método de análisis radiográfico es uno de los más comunes en este nicho.
El principio de funcionamiento del control radiográfico.
El método se basa en el uso de radiación radioactiva, que permite analizar la estructura interna del material sin intrusión física con deformación. Para esto, se utilizan rayos X y rayos gamma que pasan a través del producto. Como resultado, el operador recibe un mapa de defectos estructurales registrados en una película magnetográfica. La radiación le permite formar una imagen con contornos ocultos de la estructura, cuyo descifrado se realiza en un desarrollador especial en el proceso de procesamiento de fotos. En cada caso, los parámetros para realizar la inspección radiográfica de las juntas soldadas según GOST 23055-78 pueden variar: hasta 6 de diámetro y de 1 a 10 mm de longitud con respecto a los poros y la falta de penetración. Si la longitud del radiograma general es inferior a 100 mm, el área total de defectos disminuye en proporción a la longitud de la tarjeta. La profundidad de penetración de los rayos X está determinada por los parámetros de la pieza.
La tecnología de control radiográfico a menudo se usa junto con el método de análisis ultrasónico de la estructura de los materiales. Tal combinación generalmente ocurre en situaciones donde el uso de ultrasonido no es tecnológicamente posible. Además, el escaneo del haz proporciona más información sobre los datos geométricos de las lesiones por picaduras y corrosión. Las diferencias en la inspección ultrasónica y radiográfica de las juntas soldadas se relacionan con la efectividad del estudio de defectos con diferentes formas. En el primer caso, es más probable que la detección automática de defectos ultrasónicos se centre en trabajar con defectos planos en forma de imperfecciones y grietas. A su vez, la radiografía ofrece una alta precisión en el análisis de defectos de volumen.
Nombramiento de control radiográfico.
Este método de control se utiliza para evaluar la calidad de una unión soldada de metales y aleaciones, cuyo espesor varía de 1 a 40 cm. Los defectos se determinan principalmente en la estructura interna de los productos en condiciones de ausencia local de inclusiones extrañas, poros tecnológicos y soldadura. Además, según GOST, las juntas soldadas en el momento de la inspección deben eliminar la escoria, la salpicadura de fundido, la incrustación y otras impurezas que quedan durante el proceso de soldadura. El área de aplicación más común para el monitoreo radiográfico son las tuberías en tierra y subterráneas. El análisis se realiza dirigiendo los rayos hacia la tubería utilizando un equipo de detección de fallas. Aplicado a los servicios públicos subterráneos, este método de escaneo es ventajoso porque no requiere abrir canales con movimiento de tierras.
Vale la pena destacar las situaciones en las que el uso del control radiográfico es ineficaz o no está permitido en absoluto debido a limitaciones técnicas y estructurales:
- Varios tipos de inclusiones y discontinuidades, cuyo tamaño en la dirección de la transiluminación es menor que la sensibilidad duplicada del control.
- Inclusiones y discontinuidades que están cerca de esquinas agudas, diferencias o partes de terceros proporcionadas tecnológicamente. En las imágenes de radiograma, la coincidencia de defectos y elementos estructurales no permitirá determinar con precisión las características de la estructura interna.
- Grietas y falta de fusión, en las cuales el plano no coincide con las líneas de transmisión. En este caso, se puede utilizar una combinación de exploración radiográfica con elementos de prueba destructivos.
Tipos de dispositivos radiométricos usados
Hasta la fecha, se utilizan activamente los siguientes tipos de equipos para monitoreo radiográfico:
- Dispositivos con una frecuencia constante de radiación gamma con una intensidad fija. Las desviaciones en las frecuencias causan defectos en el producto, lo que se refleja en los radiogramas. Los últimos modelos de tales dispositivos cuentan con programas que determinan con precisión los espectros vibratorios.
- Equipo de rayos X con soporte para fluctuaciones de alta frecuencia, aleatorio en el tiempo. El grado de fluctuación dependiendo de la intensidad de la radiación puede exceder 0.5-1%.
- Dispositivos para la inspección radiográfica de uniones soldadas, cuya estabilidad de radiación gamma supera el 0,5%. En este caso, la amplitud de oscilación está dentro de 0.1 Hz. Dicho equipo es óptimo para el escaneo delgado de defectos de pequeño volumen, pero no es conveniente usarlo en el análisis de fallas profundas en áreas grandes.
En términos de controles, casi todos los dispositivos admiten herramientas automatizadas con la capacidad de ajustar mediante programación los datos recibidos al generar radiogramas.
Preparación para la inspección radiográfica.
Antes de escanear, se presta especial atención al estado del producto y directamente a la soldadura. El operador inspecciona la pieza para identificar defectos externos, elimina las impurezas y, si es necesario, marca las áreas. Grandes áreas para escanear están marcadas por zonas y numeradas sin falta. Además, los estándares con marcado de sensibilidad se establecen en áreas controladas. Por ejemplo, los patrones de ranura deben colocarse a 5 mm de la línea de costura con una dirección transversal. Para lograr el resultado más confiable al controlar la calidad de las juntas soldadas, se pueden utilizar tarjetas de estudios anteriores. Se preparan de antemano y se ingresan en el sistema de radiograma del equipo antes de escanear. Las imágenes de nuevas imágenes se formarán con énfasis en los datos anteriores. El software también dirige el escaneo gráfico para tener en cuenta los defectos existentes, proporcionando una capa de información separada sobre el grado de progreso de las mismas discontinuidades, grietas y falta de fusión.
Determinación de los parámetros de control.
Después de preparar el producto, se seleccionan las características óptimas de su examen por el aparato de escaneo. Uno de los parámetros importantes será la distancia desde la fuente de radiación gamma hasta la superficie del área objetivo, así como el número y el tamaño de las áreas controladas. Según GOST, las juntas soldadas son escaneadas por equipos radiográficos bajo las siguientes restricciones:
- El aumento en el tamaño de los defectos estructurales que se ubican en el costado del aparato fuente de radiación no debe ser mayor que el coeficiente de 1.25.
- El ángulo entre la película normal a la fotográfica y la dirección de la radiación gamma no debe exceder los 45 ° cuando se examina dentro de un área controlada.
- Los defectos de imagen borrosa al colocar la película para imágenes cerca de la soldadura no deben ser superiores a la mitad del grado de sensibilidad establecido.
- La longitud de las imágenes durante la inspección radiográfica de las juntas soldadas debe capturar imágenes de secciones adyacentes de acuerdo con el marcado.Si la longitud del área controlada está dentro de los 100 mm, entonces la superposición es de al menos 0.2 de la longitud total de la trama, y si es una distancia de más de 100 mm, entonces el agarre debe ser de al menos 20 mm.
- En el caso de que no se determinen los parámetros dimensionales de los defectos, se pueden ignorar los requisitos para mantener la relación entre los diámetros externo e interno de la junta.
Esquemas de inspección radiográfica de uniones soldadas.
La efectividad del control está determinada por el patrón de transmisión de la estructura del producto. Por lo tanto, en el proceso de escaneo de costuras anulares de partes esféricas y cilíndricas, generalmente se usa la transiluminación a través de la pared del elemento. Además, la fuente de radiación radiográfica se encuentra dentro del producto, lo que le permite corregir con mayor precisión el mapa de defectos. Si el diámetro de la parte hueca cilíndrica no supera los 2 m, se utiliza la inspección radiográfica de las juntas soldadas con esquemas panorámicos. Pero es importante tener en cuenta que el análisis zonal selectivo de la estructura interna en este caso será imposible.
En el proceso de escaneo de las juntas a tope, la dirección de transiluminación coincide con el plano del área examinada. Tal esquema se usa para trabajar con nudos angulares de penetración de accesorios y tuberías. El ángulo entre la radiación y el plano de unión no debe ser superior a 45 °. Además de las configuraciones estándar, también se utilizan otras direcciones de transmisión de defectos.
Al elegir un esquema para el método radiográfico para controlar las juntas soldadas, se tiene en cuenta la distancia desde la superficie de análisis del objetivo hasta la película del aparato (no más de 150 mm) y la exposición de un ángulo de 45 grados en la dirección de la radiación. Las tácticas de imagen correctamente seleccionadas proporcionarán un mapa informativo y preciso con defectos en el producto problemático.
Decodificando imágenes radiográficas
La visualización de imágenes se organiza en una habitación oscura después de que se hayan secado utilizando negatoscopios iluminadores, que le permiten ajustar el brillo y los parámetros del campo iluminado. En este caso, se imponen requisitos especiales a la calidad de los materiales:
- Sin rayas, manchas, daños y contaminación en la superficie de la capa de emulsión. Cualquier cosa que dificulte el descifrado no debería estar en la imagen.
- Además de los contornos de los defectos, se deben reflejar las marcas, las marcas y las líneas estructurales de contorno, si las hay.
- La densidad óptica de la tarjeta gráfica generada durante el control de calidad de las juntas soldadas en el área cercana a la costura debe ser de al menos 1.5.
El procesamiento de imágenes también se puede llevar a cabo en equipos informáticos de escaneo con la generación de modelos de defectos. En este caso, aumenta la precisión para determinar la ubicación y el tamaño del daño en la estructura.
Separación de tipos de juntas soldadas según los resultados del control.
De acuerdo con los resultados de los datos en las imágenes, a cada costura se le asigna una clase particular dependiendo del tamaño del defecto. De acuerdo con los requisitos reglamentarios, la clasificación se basa en los tamaños de poro, así como en las inclusiones de óxido, escoria y tungsteno. Por ejemplo, con un espesor del producto de hasta 3 mm, se supone que se divide en tipos de juntas soldadas, dependiendo de la longitud total del defecto, de 3 a 10 mm. Si hablamos de piezas con un grosor de 200-400 mm, el rango de clasificación para el mismo parámetro variará de 10 a 90 mm. Nuevamente, si la longitud del radiograma es inferior a 100 mm, los datos calculados sobre el tamaño de las inclusiones y poros individuales se reducen en proporción al tamaño de la imagen. Además, la longitud de los grupos de acuerdo con los requisitos no debe exceder 1.5 en relación con las longitudes máximas permitidas para poros individuales y discontinuidades.
Después de procesar los materiales de control radiográfico, se elabora un acto especial que indica los datos del producto y los defectos que contiene.En primer lugar, las características de la parte o estructura se describen con la indicación de estándares previamente designados y áreas marcadas. La inspección radiográfica de las juntas soldadas puede incluir datos sobre la capacidad, el grosor del producto y otros indicadores técnicos y estructurales. En cuanto a la información sobre defectos, la lista completa de información obtenida como resultado de la decodificación de imágenes radiográficas se ingresa en columnas especiales.
Medidas de seguridad al realizar el control radiográfico.
El mayor peligro al realizar una exploración radiográfica es causado por los gases liberados por la radiación gamma. Para comenzar, vale la pena enfatizar la importancia de las condiciones de control que deben cumplir con los requisitos para el uso de fuentes radiactivas. El equipo eléctrico utilizado debe estar en buenas condiciones y, si es posible, probado inmediatamente antes del análisis de la unión soldada. La radiografía industrial está sujeta a mayores requisitos en términos de garantizar la seguridad eléctrica. Esto se aplica a situaciones de uso de dispositivos estacionarios potentes que están conectados a redes de energía trifásicas. Sin falta, los medios de estabilización de voltaje y las unidades de protección contra cortocircuitos se introducen en la infraestructura.
Pros y contras de la monitorización radiográfica.
La radiografía ofrece posibilidades bastante amplias de detección de fallas en las soldaduras, lo que permite con gran precisión y comodidad analizar los defectos más pequeños en la estructura de las estructuras metálicas. Las imágenes en imágenes de radiografía están lo más cerca posible de la óptica, por lo que pueden ser analizadas no solo por detectores de fallas, sino también por los soldadores mismos. Para interpretar los resultados, se emiten atlas especiales con clasificaciones, de acuerdo con los cuales puede evaluar fácilmente los defectos. En cuanto a las desventajas de la inspección radiográfica de las juntas soldadas, incluyen sensibilidad a la detección de discontinuidades planas y baja confiabilidad al escanear imperfecciones y grietas. A esto podemos agregar la presencia de radiación y los altos costos financieros asociados con el uso de equipos sofisticados en casi todas las etapas de control.
Conclusión
Por el momento, la radiografía es, aunque no es la más atractiva en términos de ventajas operativas, sino una forma muy conveniente y efectiva de pruebas no destructivas de soldaduras. Baste decir que en el sector energético, el control radiográfico de uniones soldadas de tuberías ocupa alrededor del 30% de todos los casos de análisis de líneas troncales para la detección de defectos. La competencia más cercana a este método es la prueba ultrasónica. Sin embargo, factores como la necesidad de una actualización tecnológica de las empresas con el reemplazo de equipos costosos y las capacidades limitadas de exploración del ultrasonido aún impiden el desplazamiento total de la radiografía. Por lo tanto, en algunas áreas, el monitoreo radiográfico sigue siendo indispensable.