IZOTOPOWE BADANIA RADIOGRAFICZNE ZŁĄCZY SPAWANYCH O RÓŻNYCH GRUBOŚCIACH WEDŁUG PN-EN 1435.

Transkrypt

1 IZOTOPOWE BADANIA RADIOGRAFICZNE ZŁĄCZY SPAWANYCH O RÓŻNYCH GRUBOŚCIACH WEDŁUG PN-EN Dr inż. Ryszard Świątkowski Mgr inż. Jacek Haras Inż. Tadeusz Belka 1. WSTĘP I CEL PRACY Porównując normę europejską PN-EN 1435 [1] dotyczącą badań radiograficznych złączy spawanych z normą PN-72/M [2] można stwierdzić, że norma europejska: rozszerzyła znacznie metodyki badań złączy spawanych. Polska norma obejmowała metody badań złączy doczołowych, natomiast norma PN-EN 1435 ujmuje ponadto metody badań połączeń spawanych ze spoinami pachwinowymi, a więc złącza teowe oraz złącza króćców. wykazuje dążność do uzyskiwania większej dokładności (wykrywalności) badań, co ma duże znaczenie w nowoczesnych, odpowiedzialnych konstrukcjach spawanych wprowadza możliwość wykonywania badań elementów spawanych o różnych grubościach łączonych bezpośrednio, bez wykonania redukcji grubości. Właśnie to ostatnie zagadnienie stanowiło cel przeprowadzonych badań, ze względu na specyfikę zróżnicowanych grubości łączonych elementów i zalecaną przez normę technikę wielu błon. W przeprowadzonych badaniach podjęto próbę ustalenia, jak w praktyce przedstawiają się wyniki związane z dokładnością wykonywanych badań radiograficznych a więc jakością radiogramów. Analizę przeprowadzono na podstawie dwóch kryteriów określających jakość badań radiograficznych: - wykrywalności wskaźnikowej (W), - gęstości optycznej radiogramu (D), Kryteria te dla badanych grubości i metody badań powinny być zgodne z warunkami określonymi w normie PN-EN ZAŁOŻENIA WYNIKAJĄCE Z WYMAGAŃ NORMY PN-EN Norma PN-EN 1435 w punkcie wprowadza technikę badań dla złącza spawanego o różnych grubościach zgodnie ze szkicem zamieszczonym na rysunku 1. Rys. 1. Technika zastosowania badań przy użyciu wielu błon. 1

2 Badaniach przeprowadzono, stosując 2 klasy technik radiograficznych: Klasa A ( technika podstawowa normalnej wykrywalności) Klasa B ( technika ulepszona o zwiększonej wykrywalności). Techniki te oznaczają, że dla poszczególnych klas gęstość optyczna radiogramu powinna być zgodna z tablicą 1. Tablica 1. Gęstość optyczna radiogramu Oprócz powyższego kryterium, jakość radiogramów z punktu widzenia wykrywalności oceniać należy przy użyciu pręcikowych wskaźników jakości obrazu IQI, związanych z badanymi grubościami jak to uwidoczniono w tablicy 2. Tablica 2. Wielkości wskaźników pręcikowych IQI przy prześwietleniu przez jedną ściankę. Oceniając jakość radiogramów według kryterium wykrywalności pręcikowej przyjąć należy średnicę najcieńszego z widocznych pręcików na radiogramie. 2

3 3.WARUNKI PRZEPROWADZENIA BADAŃ Do przeprowadzenia badań zastosowano aparat izotopowy firmy Sauerwein typu GAMMAMAT TSJ-5, zawierający źródło promieniotwórcze Iryd 192 o wymiarze 2,5i aktywności w dniu badań 2,1 TBq oraz skolimowanej wiązce promieniowania o kącie Zestawienie dobranych do badań klas błon radiograficznych przedstawiono w tablicy 3 na podstawie normy PN-EN oraz PN-EN 1435 Minimalną odległość źródło obiekt f(), zależną od wymiaru źródła d() i od odległości obiekt-błona b ( dobranej i obliczonej ze wzorów): dla klasy A: f /d 7,5 * (b) 2/3 dla klasy B: f /d 15 * (b) 2/3 Zastosowaną w badaniach odległość źródło-obiekt f oraz stosunek f/d przedstawiono w tablicy 4 dla klasy A oraz w tablicy 5 dla klasy B. Maksymalny wymiar pojedynczego naświetlenia był zgodny z wymaganiami normy PN-EN1435, to znaczy stosunek grubości na zewnętrznej krawędzi badanego obszaru do grubości w miejscu padania osi wiązki był: - dla klasy B nie większy jak 1,1, - dla klasy A nie większy jak 1,2 Gęstość optyczną mierzono densytometrem LC251 firmy Seifert o zakresie pomiarowym 0 5D Zastosowano wskaźniki jakości obrazu: 6 FE EN i 10 FE EN, których usytuowanie podczas badań przedstawiono na rys. 3. Przeprowadzono obróbkę fotochemiczną ręczną, zgodna z instrukcją producenta błon firmy AGFA. Badania kryteriów jakości radiogramów przeprowadzono na negatoskopie firmy Seifert z regulowaną luminancją (zgodnie z normą PN-EN 25580) i możliwością przeglądania radiogramów o gęstości optycznej D = 4. Tablica 3. Dobór parametrów badania: dopuszczalnego zakresu prześwietlanych grubości i dobór klasy błon, przy maksymalnym stosunku prześwietlanej grubości 1,2 (klasa A) oraz 1,1 (klasa B) Prześwietlane grubości blach w [] 6* średnia 8* 10* 12* średnia 15* 18* 20 średnia Dopuszczalny zakres Klasy systemów błon prześwietlanych grubości dla promieniowania gaa Klasa badania A Klasa badania B Klasa A Klasa B Dopuszczalna Zastosowana Dopuszczalna Zastosowana * 20 W W 90 * * * odstępstwo od wymagań normy PN-EN

4 Tablica 4. Dobór parametrów badania: minimalnej odległości źródło - obiekt (f) i minimalnego stosunku (f/d) przy maksymalnym stosunku prześwietlanej grubości 1,2 dla klasy badania A próbki S1/P-Z2 t 6/10 t 12/18 S3/P-Z5 t 20/30 S1/P-Z2 t 6/10 t 12/18 S3/P-Z5 t 20/30 Gruboś ć blach [] 6/10 12/18 20/30 6/10 12/18 20/30 Klasa badania A Minimalna odległość źródło -obiekt f[] Wymagany minimalny stosunek f/d d=2,5 nia Obliczona Zastosowana Obliczony Zastosowany , , , , , , Rodzaj promieniowa Gaa izotop Ir 192 Tablica 5. Dobór parametrów badania: minimalnej odległości źródło - obiekt (f) i minimalnego stosunku (f/d) przy maksymalnym stosunku prześwietlanej grubości 1,1 dla klasy badania B próbki S1/P-Z2 t 6/10 t 12/18 S3/P-Z5 t 20/30 S1/P-Z2 t 6/10 t 12/18 S3/P-Z5 t 20/30 Grubość blach [] 6/10 12/18 20/30 6/10 12/18 20/30 Klasa badania B Rodzaj promieniowa Minimalna odległość źródło -obiekt f[] Wymagany minimalny stosunek f/d d=2,5 nia Obliczona Zastosowana Obliczony Zastosowany , , , , , , Gaa izotop Ir PRZEPROWADZENIE BADAŃ 4.1. Próbki do badań Do badań zastosowano 3 rodzaje próbek o grubościach i symbolach jak na rysunku 2, przy czym dla wszystkich próbek wzięto graniczną wartość g 2 =1,5 g 1 oraz wymiary nominalne 380 x 380 () Rys. 2. Schematy rysunkowe próbek zastosowanych do badań. 4

5 Maksymalny obszar pojedynczego naświetlenia wynosił 340, przy wymiarach zastosowanych błon 100 x 360 () 4.2. Warianty badań oraz ich wyniki Badania przeprowadzono w trzech wariantach, jeśli idzie o zastosowane radiograficzne: WARIANT I Przeprowadzono badania radiograficzne w klasie A i B dla 3 rodzajów próbek o zróżnicowanych grubościach z zastosowaniem dwóch błon klasy i. Wyniki badań wykrywalności wskaźnikowej i gęstości optycznej przedstawiono: - dla klasy A w tablicy 6, - dla klasy B w tablicy 7. WARIANT II Przeprowadzono badania radiograficzne w klasie A i B dla 3 rodzajów próbek o zróżnicowanych grubościach, przyjmując do badań średnią grubość z obu łączonych grubości z zastosowaniem jednego typu klasy. Wyniki badań wykrywalności wskaźnikowej i gęstości optycznej przedstawiono: - dla klasy A w tablicy 8, - dla klasy B w tablicy 9. WARIANT III Przeprowadzono badania radiograficzne w klasie A i B dla 1 próbki o zróżnicowanych grubościach z zastosowaniem trzech błon klasy, i. Wyniki badań wykrywalności wskaźnikowej i gęstości optycznej przedstawiono: - dla klasy A w tablicy 10, - dla klasy B w tablicy 11. Ocenę gęstości optycznej radiogramu oraz wykrywalności przeprowadzono w miejscach pokazanych schematycznie na rysunku 3. Rys. 3. Schemat rozmieszczenia wskaźników jakości obrazu IQI oraz miejsc dokonywania densytometrycznych na radiogramach spoin 5

6 Tablica 6. Wyniki badań wykrywalności i gęstości optycznej dla klasy badania A. Wariant I badań zróżnicowanie grubości g 2 >1.5 g 1, 2 klasy błon:,. Próbki S1/P-Z2 t 6/10 t 12/18 S3/P-Z5 t 20/30 W14 W13 W12 W11 W11 W10 Wymagania - W11 W10 1,00 1,31 1,02 1 W11 W12 W10 0,93 1,25 0,98 2 W11 W12 W10 1,10 1,47 1,03 3 1,20 1,55 1, W11 W11 2,04 2,76 2,06 1 W11 W11 W11 1,88 2,60 1,93 2 W11 W12 W12 2,25 2,94 2,12 3 2,43 3,19 2, W10-0,95 1,30 0, W10-0,92 1,25 0, W10-1,05 1,47 1,02 3 1,16 1,64 1, W10 W11 W10 1,90 2,68 1,86 1 W10 W11 W10 1,82 2,58 1,84 2 W11 W11 W10 2,22 3,00 2,22 3 2,48 3,28 2, W9 W9 0,82 1,25 0,83 1 W9 W10 W9 0,93 1,41 1,01 2 W10 W10-1,36 1,95 1,31 3 1,49 2,14 1, W9 W9 1,67 2,64 1,61 1 W10 W10 W9 1,89 2,94 1,81 2 W10 W10-2,73 3,93 2,66 3 Tablica 7. Wyniki badań wykrywalności i gęstości optycznej dla klasy badania B. Wariant I badań zróżnicowanie grubości g 2 >1.5 g 1, 2 klasy błon:,. próbki S1/P-Z2 t 6/10 t 12/18 W15 W14 W14 W13 3,03 4,22 2,90 4 Wymagania W11 W11 W10 1,12 1,27 1,06 1 W11 W11 W10 1,05 1,19 1,01 2 W11 W11 W11 1,19 1,36 1,08 3 1,34 1,49 1, W11 W11 W11 2,39 2,81 2,36 1 W11 W11 W11 2,18 2,65 2,20 2 W11 W11 W11 2,50 2,90 2,35 3 2,78 3,24 1, W11 W ,40 1,20 1 W11 W11 W10 1,11 1,33 1,16 2 W11 W11 W10 1,26 1,60 1,36 3 1,49 1,77 1, W11 W11 W10 2,32 2,88 2,44 1 W11 W11 W11 2,21 2,77 1,37 2 W11 W11 W11 2,58 3,22 2,78 3 2,95 3,54 3,03 4 6

7 cd. tablicy 7 - W9 W8 0,89 1,09 0,90 1 S3/P-Z5 t 20/30 W13 W12 W10 W11 W9 0,98 1,20 0,96 2 W11 W11-1,38 1,74 1, ,63 1,93 1, W9 W9 1,95 2,47 1,92 1 W10 W11 W7 2,17 2,70 2,09 2 W10 W11-3,05 3,79 3,12 3 3,41 4,12 1,39 4 Tablica 8. Wyniki badań wykrywalności i gęstości optycznej dla klasy badania A.. II wariant badań średnia grubość łączonych blach i jedna klasa. próbki S1/P-Z2 t 6/10 średnia 8 t 12/18 średnia 15 S3/P-Z5 t 20/30 średnia 25 Wymagana W11 W12 W11 2,24 3,11 2,52 1 W11 W12 W11 2,11 2,92 2,37 2 W W12 W12 W12 2,42 3,30 2,69 3 2,72 3,59 2,99 4 W10 W11 W10 1,96 2,98 2,11 1 W10 W11 W10 1,89 2,87 2,02 2 W W10 W11 W10 2,22 3,34 2,42 3 2,59 3,59 2,68 4 W9 W10 W9 1,63 2,61 1,58 1 W10 W10 W9 1,92 3,06 1,95 2 W W10 W10 W9 2,61 3,81 2,63 3 2,93 4,14 2,73 4 Tablica 9. Wyniki badań wykrywalności i gęstości optycznej dla klasy badania B. II wariant badań średnia grubość łączonych blach i jedna klasa. próbki S1/P-Z2 t 6/10 średnia 8 t 12/18 średnia 15 S3/P-Z5 t 20/30 średnia 25 Wymagana W11 W13 W11 2,27 2,70 2,25 1 W12 W13 W12 2,11 2,55 2,11 2 W W12 W13 W12 2,34 2,83 2,38 3 2,65 3,13 2,64 4 W11 W11 W11 1,96 2,52 2,14 1 W11 W11 W11 1,95 2,43 2,09 2 W W11 W11 W11 2,27 2,90 2,50 3 2,55 3,14 2,72 4 W9 W9 W9 1,51 1,95 1,54 1 W10 W10 W9 1,69 2,32 1,86 2 W W10 W10-2,34 3,06 2,44 3 2,69 3,26 2,71 4 7

8 Tablica 10. Wyniki badań wykrywalności i gęstości optycznej dla klasy badania A. III wariant badań zróżnicowane grubości g 2 >1.5 g 1, 3 klasy błon:,,. Próbki t 12/18 Wymagana - W10-0,77 1,01 0, W11-0,75 0,97 0,73 2 W W11-0,87 1,17 0,84 3 1,00 1,26 0, W10-0,78 1,06 0, W11-0,76 1,02 0,82 2 W W11-0,83 1,20 0,94 3 1,01 1,32 1,05 4 W10 W11 W11 1,57 2,11 1,53 1 W10 W11 W11 1,52 2,02 1,52 2 W W10 W11 W11 1,81 2,39 1,85 3 2,02 2,56 2,00 4 Tablica 11. Wyniki badań wykrywalności i gęstości optycznej dla klasy B. III wariant badań zróżnicowane grubości g 2 >1.5 g 1, 3 klasy błon:,,. Próbki t 12/18 Wymagana - W10 W10 0,92 1,05 0,92 1 W14 - W10 W10 0,89 1,02 0, W10 W10 1,09 1,20 1,04 3 1,19 1,34 1, W10-0,95 1,09 1,03 1 W13 W10 W10 W10 0,92 1,06 1, W10 W10 W10 1,11 1,27 1,12 3 1,22 1,39 1,32 4 W10 W10 W10 1,94 2,20 1,92 1 W13 W11 W10 W10 1,89 2,11 1, W11 W10 W11 2,21 2,53 2,28 3 2,42 2,72 2, Analiza badań W technice badań z zastosowaniem kilku błon postępuje się według zasady, że obrazy radiograficzne strefy o mniejszej grubości ocenia się z o mniejszej czułości. Natomiast obrazy strefy o większej grubości odpowiednio z o większej czułości. Uzyskane wyniki badań przedstawione w tablicach 6 11 można podsumować dla poszczególnych wariantów następująco: WARIANT I ( ; ) Klasa badania A 8

9 na grubości g 1 (błona ) nie uzyskano wymaganej wykrywalności zarówno w części środkowej L2, jak w bocznych L1 i L3; na grubości g 2 (błona ) uzyskano wymaganą wykrywalność w 33% w części środkowej L2, nie uzyskano wykrywalności w rejonach L1 i L3. Wymagana gęstość optyczna radiogramu: na grubości g 1 (błona ) uzyskano wymaganą gęstość w 33% w części środkowej D2 nie uzyskano w rejonach D1 i D3; na grubości g 2 (błona ) uzyskano wymaganą wykrywalność w 100% w części środkowej D2 i w 33% w rejonach bocznych D1 i D3. Klasa badania B na grubości g 1 (błona ) nie uzyskano wymaganej wykrywalności w rejonach L,1L2 i L3, na grubości g 2 (błona ) nie uzyskano wymaganej wykrywalności w rejonach L1, L2 i L3. Wymagana gęstość optyczna radiogramu: na grubości g 1 (błona ) nie uzyskano wymaganej gęstości optycznej w miejscach D1, D2 i D3; na grubości g 2 (błona ) uzyskano w 100% wymagania gęstości w części środkowej D2 i w 66% w rejonach bocznych D1 i D3. WARIANT II (błona ) Klasa badania A na grubości g 1 nie osiągnięto wymagań we wszystkich rejonach L1, L2, L3; na grubości g 2 nie osiągnięto wymagań we wszystkich rejonach L1, L2, L3;. Wymagana gęstość optyczna radiogramu: na grubości g 1 osiągnięto wymagania w 100% we wszystkich rejonach D1, D2, D3 na grubości g 2 osiągnięto wymagania w 100% w części środkowej D2 oraz w 66% w częściach bocznych D1 i D3. Klasa badania B na grubości g 1 nie osiągnięto wymagań we wszystkich rejonach L1, L2, L3; na grubości g 2 nie osiągnięto wymagań we wszystkich rejonach L1, L2, L3;. Wymagana gęstość optyczna radiogramu: na grubości g 1 uzyskano wymagania w 100% we wszystkich rejonach D1, D2, D3; na grubości g 2 uzyskano wymaganą gęstość w 66% w rejonie D2 i w 33% w rejonach D1 i D3. WARIANT III ( ; ; ) Klasa badania A na grubości g 1: - dla i nie uzyskano wymaganej wykrywalności w rejonach L1, L2, L3; - dla uzyskano w 100% wymaganą wykrywalność w rejonie L2, oraz w 50% w rejonach L1 i L3; 9

10 na grubości g 2: - dla i nie uzyskano wymaganej wykrywalności w rejonach L1, L2, L3; - dla uzyskano w 100% wykrywalność w rejonie środkowym L2 oraz w 50% dla rejonów L1 i L3. Wymagana gęstość optyczna radiogramów: na grubości g 1 nie osiągnięto wymaganej gęstości optycznej dla i we wszystkich rejonach D1, D2, D3, natomiast dla we wszystkich rejonach osiągnięto 100% gęstość optyczną; na grubości g 2 nie osiągnięto wymaganej gęstości optycznej dla błon,, natomiast dla osiągnięto gęstość optyczną w 100% we wszystkich rejonach. Klasa badania B na grubości g 1 nie uzyskano wymaganej wykrywalności dla błon,, we wszystkich rejonach L1, L2, L3; na grubości g 2 nie uzyskano wymaganej wykrywalności dla błon,, we wszystkich rejonach L1, L2, L3; Wymagana gęstość optyczna radiogramu: na grubości g 1 nie uzyskano wymaganej gęstości optycznej dla błon i we wszystkich rejonach D1, D2, D3, dla uzyskano wymaganą gęstość w 100% we wszystkich rejonach D1, D2, D3. na grubości g 2 nie uzyskano wymaganej gęstości optycznej dla błon,, we wszystkich regionach D1, D2, D3 na radiogramie. 5. LITERATURA 1. PN-EN 1435 Badania nieniszczące złączy spawanych. Badania radiograficzne. 2. PN 72/M Radiografia przemysłowa. Radiogramy spoin czołowych w złączach doczołowych ze stali. 3. PN-EN Filmy do radiografii przemysłowej. Cz.1 Klasyfikacja systemów filmów dla radiografii przemysłowej. 4. PN-EN Badania nieniszczące. Wskaźniki jakości obrazu typu pręcikowego. 10