Как выбрать рентгенаппарат в компании «Литас»
Соответствие качества сварных швов трубопроводов, работающих под давлением, емкостей с большим объемом агрессивных жидкостей, строительных конструкций, воспринимающих значительные напряжения и других ответственных элементов требованиям технических регламентов и проектной документации – задачи рентгенографических методов неразрушающего контроля. Для реализации методов, в основе которых лежит использование мощности ионизирующего излучения, отечественными и зарубежными научно-производственными компаниями разработаны и выпускаются рентгеновские аппараты различной конструкции.
Конструктивные особенности и принцип действия рентгеновских аппаратов
Главным элементом, определяющим мощность и производительность аппарата для неразрушающего контроля, будет являться стеклянная или металлокерамическая вакуумная трубка, конструкция которой противодействует перетеканию электротока между катодом и анодом. Из-за этого в вакууме колбы рентгеновской трубки возникает либо термоэлектронная (для аппаратов постоянного потенциала), либо взрывная (в импульсных аппаратах) электронная эмиссия.
Трубка рентгеновского аппарата постоянного потенциала представляет собой вакуумную колбу, в которой с одной стороны расположена нить накаливания, а с другой находится мишень – наклонная пластина или конус из вольфрама. Ток определенного напряжения и мощности, проходя через нить накаливания трубки аппарата вызывает явление термоэлектронной эмиссии, что влечет за собой образование электронного облака. Повышение напряжения тока влечет за собой увеличение скорости перемещения электронов в трубке и соответственно рост силы их ударов по мишени. При попадании в мишень от резкого торможения электронов в трубке возникает ионизирующее излучение, образование которого отбирает около 1% от величины возникающей при этом кинетической энергии. Ее остальная мощность превращается в тепло, что заставляет оснащать трубки рентгеновских аппаратов постоянного потенциала системами воздушного или водяного охлаждения высокой мощности.
Проще и надежнее аппаратов постоянного потенциала будут являться полупериодные аппараты. В этих аппаратах рентгеновская трубка представляет собой электровакуумный диод, что предполагает возможность перемещения электронов только в одном направлении. Такой принцип обеспечивает полупериодным аппаратам мощность КПД, которого составляет менее половины КПД аппаратов постоянного потенциала.
Рентгеновская трубка импульсных аппаратов может выпускаться с накальным катодом – вольфрамовой нитью, установленной н молибденовых опорах. Катод, воспринимая ток низкого напряжения, накаляется, благодаря чему в трубке аппарата образуется пучок свободных электронов, который проходя через металлический конус попадает на вольфрамовую пластину, закрепленную по центру анода. Резкое торможение электронов высвобождает значительное количество кинетической энергии, генерирующее в трубке ионизирующее излучение высокой мощности.
В другом варианте трубки рентгеновского аппарата с взрывной электронной эмиссией оснащаются катодом из вольфрамовой фольги. Мгновенный импульс высокого напряжения, воздействующий на катод, формируется трансформатором и разрядником-обострителем рентгеновского аппарата. Этот импульс напряжения высокой мощности взрывает кромку катода, в результате чего в трубке возникает плазменное облако – источник электронов. Аппараты с подобной схемой генерации электронов оказываются надежнее и эффективнее аппаратов с накальными катодами.
Классификация рентгеновских аппаратов
Классификация аппаратов для неразрушающего контроля, использующего источники ионизирующего излучения производится по многим признакам. Основной характеристикой промышленных рентгеновских аппаратов будет являться является метод генерации ионизирующего излучения, согласно чему выделяются:
- недостаточная резкость снимков, что приводит к затруднениям при расшифровке результатов съемки;
- недостаточная долговечность аппаратов, вызванную высокой температурой и трудностями при охлаждении трубки во время экспозиции;
- необходимость строгого соблюдения требований радиационной безопасности при эксплуатации аппаратов.
2. аппараты постоянного потенциала обладают более продолжительным сроком службы и способны выявлять дефекты в материалах и сварочных швах на большей, чем у импульсных аппаратов, глубине. Однако при этом аппараты постоянного потенциала заметно тяжелее импульсных аппаратов.
Конструкция аппаратов постоянного потенциала позволяет регулировать силу тока и напряжение, благодаря чему аппарат может быть настроен на экспозицию объекта конкретной толщины. Кроме этого, возможность настройки аппарата по силе тока и его напряжению дает возможность добиться высокого качества снимка что позволит аппарату быстрее и конкретнее выявить и локализовать дефекты.
Системы принудительного охлаждения, которыми оснащаются трубки рентгеновских аппаратов постоянного потенциала, дают возможность осуществлять частые и длительные экспозиции. Кроме этого, наличие у такого рода аппаратов микропроцессорного управления является возможностью оснастить их различными опциями, облегчающими работу оператора, в частности – режимом автоматической тренировки трубки, калькулятором экспозиции и др.
Промышленные рентгеновские аппараты постоянного потенциала дороже импульсных и сложнее их в эксплуатации, однако при этом они способны контролировать сварочные работы трубопроводов большого диаметра, затрачивая на это меньшее количество экспозиций, что позволяет снизить продолжительность проверки качества швов.
Дополнительная классификация рентгеновских аппаратов
Кроме различий по методам генерации ионизирующего излучения, промышленные рентгеновские аппараты могут классифицироваться по:
- мобильности: переносные или стационарные. Переносные аппараты предназначены для работы в полевых условиях, в передвижных лабораториях, работающих непосредственно на сварочных полигонах и строительных площадках. В эту категорию входя аппараты компактных размеров и небольшой массы, питание которых предусмотрено от аккумуляторов с напряжением 12 или 24 В. Для работы аппараты комплектуются кольцами, ремнями, цепями, дающими возможность фиксации аппарата в определенном положении, позволяющим произвести экспозицию контролируемого участка с наиболее выгодного ракурса. Стационарные аппараты используются в заводских лабораториях, в научных и исследовательских организациях, в специализированных компаниях, оказывающих услуги по контролю качества, а их питание производится от сети напряжением 220 В;
- геометрии излучения: с направленной или панорамной съемкой. Направленная съемка (эллиптическое просвечивание) эффективна при экспозиции швов трубопроводов небольшого диаметра или при съемке продольных сварных швов. При необходимости обеспечения высокого качества сварочных швов трубопроводов большого диаметра целесообразно использование мобильных аппаратов с панорамной съемкой на рулонную пленку, что позволит произвести съемку всего кольцевого сварочного шва за одну экспозицию. Аппараты постоянного потенциала могут осуществлять либо панорамную, либо направленную съемку, а импульсные как панорамную, так и направленную;
- материалу трубки: со стеклянной или металлокерамической трубкой. Аппараты со стеклянной трубкой дешевле, однако аппараты, оснащенные металлокерамической трубкой долговечнее, а кроме этого, они обладают возможностью восприятия более высокого напряжения, что дают возможность осуществлять контроль изделий большей толщины;
- виду изолирующей среды аппарата: с маслонаполненной трубкой или трубкой, заполненной электротехническим газом (элегазом). В качестве изолирующей среды в металлокерамических трубках используется преимущественно элегаз, что позволяет заметно снизить вес трубки и соответственно всего аппарата. В то же время, неразрушающий контроль сварных швов в полевых условиях при температуре наружного воздуха ниже -20⁰С становится невозможным из-за конденсации элегаза. Аппараты с маслонаполненными трубками, хотя и тяжелее, однако их способность работать при пониженных температурах окружающей среды, а также возможность восприятия более сильного тока делают их применение предпочтительным в определенных условиях;
- частоте тока: низко-, средне- или высокочастотные аппараты.
Производители рентгеновских аппаратов
Для сегодняшнего состояния рынка промышленных рентгеновских аппаратов характерно минимальное присутствие импортной аппаратуры. Это объясняется политикой рестрикций основных производителей измерительной техники – США, стран ЕС и АТР. Однако компаниям, которым необходимо оборудование для неразрушающего контроля, предлагаются аппараты отечественного производства, характеристики которых ничуть не уступают моделям с мировыми брендами. Кроме этого, предлагаются и импортные аппараты, поставляемые в рамках «серого» импорта или выпущенные производителями, не присоединившимися к санкциям.
В России разработкой и производством промышленных рентгеновских аппаратов занимаются:
- ООО «Благовест», разработавшее и выпускающее совместно с НПП «Эридан сервис» (г. Уфа) переносные, малогабаритные импульсные аппараты модельного ряда «Пион»;
- ООО «Спектрофлэш» из Санкт-Петербурга, поставляющее на рынок переносные импульсные приборы серий «Памир» и «Арина», а также аппараты постоянного потенциала серии «Март»;
- ООО «Синтез НПФ» (Санкт-Петербург), изготавливающее стационарные и переносные аппараты с маркой «СБК»;
- ООО «Синтез НДТ» из Санкт-Петербурга – предлагающее покупателям разработанные своими силами аппараты постоянного потенциала, способные работать в сложных климатических условиях, включая районы Крайнего Севера серий «РПД», «Бастион», «Витязь»;
- ООО «Литас» (Казань), разработавшее и производящее переносные моноблочные аппараты серии «Радон»;
- АНТС «Тестрон» (Санкт-Петербург), представляющее на рынке собственную продукцию - переносные острофокусные аппараты марки «МСТ», стационарные кабельные аппараты «Экстравольт», переносные аппараты постоянного потенциала «Ратмир»;
- НПП «Монотест» (Москва) с переносными импульсными аппаратами серии «Моноскан».
- «Teledyne ICM SA» (Бельгия), выпускающей портативные и долговечные аппараты марки «SITEX»;
- «Baker Hughes Digital Solutions» (США), входящей в состав транснациональной корпорации «General Electric» производящей переносные аппараты постоянного тока марок «Eresco», «Isovolt»;
- «Bosello High Technology» (Италия) с модельным рядом стационарных аппаратов с металлокерамической трубкой марки «Bosello»;
- «Comet YXLON» GmbH (ФРГ) с переносными аппаратами марки «SMART»;
- «Balteau NDT» (Бельгия), поставляющей аппараты с керамической трубкой марки «Balteau».
Правила, которые необходимо знать при выборе рентгеновских аппаратов
Выбирая модель промышленного рентгеновского аппарата для контроля качества материалов, изделий, сварных швов, стоимость прибора будет являться не главным препятствием покупке. Приобретаемые аппараты должны обладать свойствами и характеристиками, позволяющими решить задачи, для которых этот аппарат покупается. Поэтому при выборе аппарата для неразрушающего контроля, следует рассматривать:
- мощность аппарата - максимальную толщину материала, которую способен просветить аппарат – это будет являться одной из важнейших характеристик рентгеновского аппарата. Паспорт любого прибора такого рода указывает глубину просвечивания в зависимости от материала, величины фокуса, типа и марки пленки, продолжительности экспозиции, оптической плотности потемнения, напряжения тока;
- предполагаемый объем контроля. Максимальная производительность рентгеновского аппарата не должна быть меньше ожидаемого количества экспозиций за единицу времени;
- условия эксплуатации аппарата, с учетом в первую очередь высокой и низкой температур окружающей среды. Особенно важным это условие будет являться при заказе аппаратов для работы в условиях Крайнего Севера и приравненной к нему местности. Для таких условий выпускаются специальные модели рентгеновских аппаратов, приспособленные к работе при отрицательных температурах, в которых предусмотрен электрический прогрев платы микропроцессора. Кроме этого, для полевых условий целесообразно выбирать аппараты с герметизированным блоком управления и питания;
- интервал и шаг величины напряжения и силы тока. Эти величины будут являться основными показателями при подготовке рентгеновского аппарата к работе, в то время как сила тока и его напряжение могут варьироваться, в зависимости от марки и модели рентгеновского аппарата, в весьма широком диапазоне;
- регламент тренировки трубки, которым предусматривается восстановление рентгеновским аппаратом стартовых настроек, в т.ч. величины напряжения, после продолжительного перерыва в работе. Модели, выпущенные в последние годы, поставляются с предустановленной программой тренировки трубки, благодаря чему не требуется время на ручную настройку, что снижает продолжительность подготовки аппарата ка работе;
- величину фокусного пятна, от которого зависит четкость изображения на снимке: малое пятно обеспечивает высокую резкость. Кроме диаметра фокусного пятна учитывается также геометрическое увеличение, на которое влияет расстояние между предметом контроля и аппаратом - источником рентгеновского излучения;
- допустимая продолжительность непрерывной эксплуатации рентгеновского аппарата под максимальной нагрузкой. Эта величина будет являться главной при определении производительности рентгеновского аппарата, поскольку она регламентирует периодичность и продолжительность перерывов на отдых. Несоблюдение этого регламента угрожает поломкой рентгеновского аппарата или его самопроизвольным отключением;
- тип системы охлаждения трубки, зависящей от вида аппарата. В рентгеновских аппаратах импульсного типа предусматривается простое охлаждение – масло, находящееся внутри высоковольтного блока, охлаждается в ходе естественной конвекции воздуха. В то же время трубки аппаратов постоянного потенциала оснащаются системами принудительного водяного или воздушного охлаждения, для чего используются вентиляторы или радиаторы, а для аппаратов высокой мощности – замкнутый контур с циркулирующим по нему теплоносителем. Для стационарных рентгеновских аппаратов высокой мощности основным является водяное охлаждение;
- простоту, надежность и эргономичность системы управления. Большинство современных моделей рентгеновских аппаратов поставляются с предустановленными программами контроля рабочего цикла трубки и сохранения в памяти аппарата результатов последних экспозиций;
- вес – важная характеристика для переносных рентгеновских аппаратов, причем не только массы собственно перемещаемого прибора и обеспечивающих заданное напряжение аккумуляторных батарей, но и массу носимых оператором пульта управления и коммуникационных кабелей;
- свойства аксессуаров, входящих в комплект поставки рентгеновских аппаратов, в основном кабелей и разъемов, которые должны обеспечивать надежное соединение отдельных частей аппарата в единое целое при любых атмосферных условиях;
- характеристик напряжения и мощности электрического тока питания рентгеновского аппарата. Емкость аккумуляторных батарей, их напряжение, а также напряжение и мощность передвижных электрогенераторов должны корреспондировать с рабочим напряжением, указанным в регламенте работы аппарата;
- простота эксплуатации рентгеновского аппарата, высокая продолжительность межремонтного периода, доступность гарантийного ремонта, а также постгарантийного обслуживания рентгеновского аппарата.