A la construcció i la indústria, les operacions de soldadura són habituals, permetent muntar estructures i mecanismes duradors de diferents graus de complexitat. En l’etapa de controlar la costura resultant, no sempre és possible avaluar la fiabilitat del conjunt connectat dins de l’estructura. Per a això s’utilitzen mètodes no destructius de prova de les juntes soldades. El mètode radiogràfic d’anàlisi és un dels més comuns en aquest nínxol.
El principi de funcionament del control radiogràfic
El mètode es basa en l’ús de radiació radioactiva, que permet analitzar l’estructura interna del material sense intrusions físiques amb deformació. Per això s'utilitzen rajos X i raigs gamma que passen pel producte. Com a resultat, l'operador rep un mapa de defectes estructurals gravats en una pel·lícula magnetogràfica. La radiació permet formar una imatge amb contorns ocults de l'estructura, la desxifració de la qual es realitza en un desenvolupador especial en el procés de processament fotogràfic. En cada cas, els paràmetres per realitzar la inspecció radiogràfica de les juntes soldades segons GOST 23055-78 poden variar - fins a 6 de diàmetre i d’1 a 10 mm de longitud respecte dels porus i falta de penetració. Si la longitud del radiograma general és inferior a 100 mm, l’àrea total dels defectes disminueix en proporció a la longitud de la targeta. La profunditat de penetració de les radiografies es determina segons els paràmetres de la peça.
La tecnologia de control radiogràfic s’utilitza sovint juntament amb el mètode d’anàlisi ultrasònic de l’estructura dels materials. Aquesta combinació es produeix normalment en situacions en què l'ús d'ecografia no és tecnològicament possible. A més, el rastreig de feixos proporciona més informació sobre les dades geomètriques de les lesions de picat i corrosió. Les diferències d’inspecció ultrasogràfica i radiogràfica de les juntes soldades es relacionen amb l’efectivitat de l’estudi de defectes amb diferents formes. En el primer cas, és més probable que la detecció automàtica d'errors ultrasònica es concentri a treballar amb defectes plans en forma d'imperfeccions i esquerdes. Al seu torn, la radiografia proporciona una gran precisió de l’anàlisi dels defectes de volum.
Cita del control radiogràfic
Aquest mètode de control s’utilitza per avaluar la qualitat d’una junta soldada de metalls i aliatges, el gruix dels quals varia d’1 a 40 cm. Els defectes es determinen principalment en l’estructura interna dels productes en condicions d’absència local d’inclusions estrangeres, porus tecnològics i soldadura. Així mateix, segons GOST, les juntes soldades en el moment de la inspecció haurien de desfer-se de les escòries, els fonedors, l'escala i altres impureses que quedin durant el procés de soldadura. L’àrea d’aplicació més comuna per al control radiogràfic són les canonades terrestres i subterrànies. L'anàlisi es realitza dirigint els rajos a la canonada amb equips de detecció de falles. Com s’aplica a les utilitats subterrànies, aquest mètode d’escaneig és avantatjós, ja que no requereix obrir canals amb treballs a terra.
Cal destacar les situacions en què l'ús del control radiogràfic és ineficaç o no està permès en absolut degut a limitacions tècniques i estructurals:
- Diversos tipus d'inclusions i discontinuïtats, la mida de les quals en la direcció de la transilluminació és menor que la doble sensibilitat del control.
- Inclusions i discontinuïtats properes a racons afilats, diferències o parts de tercers previstes tecnològicament. En les imatges del radiograma, la coincidència de defectes i elements estructurals no permetrà determinar amb precisió les característiques de l’estructura interna.
- Esquerdes i falta de fusió, en què el pla no coincideix amb les línies de transmissió. En aquest cas, es pot utilitzar una combinació d’escaneig radiogràfic amb elements de prova destructius.
Tipus d'aparells radiomètrics usats
Fins a la data, s’utilitzen activament els següents tipus d’equips per al seguiment radiogràfic:
- Dispositius amb una freqüència constant de radiació gamma amb una intensitat fixa. Les desviacions en freqüències causen defectes del producte, fet que es reflecteix en els radiogrames. Els últims models d'aquests dispositius disposen de programes que determinen amb precisió els espectres vibracionals.
- Equips de rajos X amb suport per a fluctuacions d'alta freqüència, aleatoris en el temps. El grau de fluctuació depenent de la intensitat de la radiació pot superar el 0,5-1%.
- Dispositius d’inspecció radiogràfica d’unes juntes soldades, l’estabilitat de la radiació gamma de les quals supera el 0,5%. En aquest cas, l’amplitud d’oscil·lació es troba dins de 0,1 Hz. Aquest equipament és òptim per a una exploració fina de defectes de petit volum, però és poc útil utilitzar-la en l'anàlisi de defectes profunds en àrees grans.
En termes de controls, gairebé tots els dispositius admeten eines automatitzades amb la possibilitat d’ajustar programàticament les dades rebudes en generar radiografies.
Preparació per a la inspecció radiogràfica
Abans d’escanejar, es presta especial atenció a l’estat del producte i directament a la soldadura. L’operador inspecciona la part per identificar defectes externs, elimina les impureses i, si cal, marca les àrees. Les àrees grans per escanejar estan marcades per zones i numerades sense fallar. A més, s'estableixen estàndards amb marcatge de sensibilitat en zones controlades. Per exemple, les normes de ranura han de situar-se a 5 mm de la línia de costura amb sentit transversal. Per obtenir el resultat més fiable en controlar la qualitat de les juntes soldades, es poden utilitzar targetes d’estudis anteriors. Es preparen amb antelació i s’introdueixen al sistema de radiograma de l’equip abans d’escanejar. Les imatges de noves imatges es formaran amb èmfasi en les dades anteriors. El programari també dirigeix l’escaneig gràfic per tenir en compte els defectes existents, proporcionant una capa d’informació separada sobre el grau de progrés de les mateixes discontinuïtats, esquerdes i falta de fusió.
Determinació dels paràmetres de control
Després de preparar el producte, es seleccionen les característiques òptimes del seu examen per part de l’aparell d’escaneig. Un dels paràmetres importants serà la distància des de la font de radiació gamma a la superfície de la zona objectiu, així com el nombre i la mida de les àrees controlades. Segons GOST, les juntes soldades són explorades per equips radiogràfics sota les següents restriccions:
- L'augment de la mida dels defectes estructurals que es troben al costat de l'aparell font de radiació no ha de ser superior al coeficient de 1,25.
- L'angle entre la pel·lícula fotogràfica normal i la direcció de la radiació gamma no hauria de superar els 45 ° quan s'examina en una àrea controlada.
- Els defectes d'imatge borrosa en situar la pel·lícula per a imatges a prop de la soldadura no han de ser superiors a la meitat del grau de sensibilitat establert.
- La longitud de les imatges durant la inspecció radiogràfica de les juntes soldades hauria de capturar imatges de seccions adjacents d'acord amb la marca.Si la longitud de l’àrea controlada es troba dins dels 100 mm, l’encavalcament és d’almenys 0,2 de la longitud total de la trama i, si es troba a una distància de més de 100 mm, l’adherència hauria de ser com a mínim de 20 mm.
- En cas que no es determinin els paràmetres dimensionals dels defectes, es poden ignorar els requisits per mantenir la relació entre els diàmetres exterior i interior de l’articulació.
Esquemes d’inspecció radiogràfica de les juntes soldades
L’efectivitat del control està determinada pel patró de transmissió de l’estructura del producte. Així doncs, en el procés d’escaneig de costures anulars de parts esfèriques i cilíndriques, s’utilitza habitualment la transilluminació a través de la paret de l’element. A més, la font de radiació radiogràfica es troba dins del producte, cosa que permet fixar amb més precisió el mapa de defectes. Si el diàmetre de la part buida cilíndrica no supera els 2 m, es fa una inspecció radiogràfica de les juntes soldades amb esquemes panoràmics. Però és important tenir en compte que en aquest cas serà impossible l’anàlisi selectiva zonal de l’estructura interna.
En el procés d’escaneig de les articulacions, la direcció de la transilluminació coincideix amb el pla de la zona examinada. Aquest esquema s'utilitza per treballar amb nusos angulars de penetració d'accessoris i canonades. L'angle entre la radiació i el pla d'unió no ha de ser superior a 45 °. A més de les configuracions estàndard, també s’utilitzen altres indicacions de transmissió de defectes.
A l’hora d’escollir un esquema del mètode radiogràfic per controlar les juntes soldades, es té en compte la distància de la superfície d’anàlisi objectiu a la pel·lícula de l’aparell (no superior a 150 mm) i l’exposició d’un angle de 45 graus en el sentit de la radiació. Les tàctiques d’imatge correctament seleccionades proporcionaran un mapa informatiu i exacte amb defectes en el producte problemàtic.
Decodificació d’imatges radiogràfiques
La visualització d’imatges s’organitza en una cambra fosca després que s’hagin assecat amb il·luminador-negatoscopis, que permeten ajustar la brillantor i els paràmetres del camp il·luminat. En aquest cas, es requereixen requisits especials per a la qualitat dels materials:
- No hi ha estries, taques, danys i contaminació a la superfície de la capa d’emulsió. Tot el que faci difícil el desxiframent no hauria de figurar.
- A més dels contorns dels defectes, s'han de reflectir, si hi hagués, marques i línies estructurals del límit.
- La densitat òptica de la targeta gràfica generada durant el control de qualitat de les juntes soldades a la zona propera a la costura ha de ser almenys d’1,5.
El processament d’imatges també es pot realitzar en equips informàtics d’escaneig amb la generació de models defectes. En aquest cas, augmenta la precisió de determinar la ubicació i la mida del dany en l'estructura.
Separació de tipus de juntes soldades segons els resultats del control
Segons els resultats de les dades de les imatges, a cada costura se li assigna una classe particular en funció de la mida del defecte. Segons els requisits normatius, la classificació es basa en mides de porus, així com en inclusions d’òxids, escòries i tungstè. Per exemple, amb un gruix de producte de fins a 3 mm, se suposa que es divideix en tipus d'unions soldades en funció de la longitud total del defecte - de 3 a 10 mm. Si es tracta de peces amb un gruix de 200-400 mm, l’interval de classificació del mateix paràmetre varia de 10 a 90 mm. De nou, si la longitud del radiograma és inferior a 100 mm, les dades calculades sobre la mida de les inclusions i els porus individuals es redueixen proporcionalment a la mida de la imatge. D'altra banda, la longitud dels clústers d'acord amb els requisits no hauria de superar l'1,5 en relació amb les longituds màximes permeses per als porus i les discontinuïtats individuals.
Després de processar els materials de control radiogràfic, s’elabora un acte especial que indica les dades del producte i els defectes que conté.En primer lloc, es descriuen les característiques de la peça o estructura amb la indicació d’estàndards i zones marcades prèviament designades. La inspecció radiogràfica de les juntes soldades pot incloure dades sobre la capacitat, el gruix del producte i altres indicadors tècnics i estructurals. Pel que fa a informació sobre defectes, tota la llista d'informació obtinguda com a resultat de la descodificació d'imatges radiogràfiques s'introdueix en columnes especials.
Precaucions radiogràfiques de seguretat
El major perill quan es realitza una exploració radiogràfica és causat per gasos alliberats per radiació gamma. Per començar, convé destacar la importància de les condicions de control que han de complir els requisits per a l’ús de fonts radioactives. Els equips elèctrics utilitzats han d'estar en bon estat i, si és possible, provar-los immediatament abans de l'anàlisi de l'articulació soldada. La radiografia industrial està subjecta a requisits augmentats en termes de garantia de seguretat elèctrica. Això s'aplica a situacions d'ús de potents dispositius estacionaris connectats a xarxes elèctriques trifàsiques. Sense fallar, s’introdueixen mitjans d’estabilització de tensió i unitats de protecció de curtcircuit a la infraestructura.
Pros i contres de la monitorització radiogràfica
La radiografia ofereix possibilitats bastant àmplies de detecció de falles de soldadures, permetent analitzar amb precisió i comoditat els mínims defectes en l'estructura de les estructures metàl·liques. Les imatges a les imatges de radiografia són el més a prop possible de les òptiques, de manera que poden ser analitzades no només pels detectors de falles, sinó també pels propis soldadors. Per interpretar els resultats, s’emeten atles especials amb classificacions, segons els quals es pot fer una ràpida valoració dels defectes. Pel que fa als inconvenients de la inspecció radiogràfica de les juntes soldades, inclouen sensibilitat a la detecció de discontinuïtats planes i baixa fiabilitat en explorar imperfeccions i esquerdes. A això s’hi pot afegir la presència de radiació i elevats costos financers associats a l’ús d’equips sofisticats a gairebé totes les etapes del control.
Conclusió
Actualment, la radiografia és, encara que no és la més atractiva quant a avantatges operatius, sinó una forma molt convenient i eficaç de fer proves no destructives de les soldadures. N’hi ha prou de dir que en el sector energètic, el control radiogràfic de les juntes soldades de les canonades ocupa aproximadament el 30% de tots els casos d’anàlisi de les línies troncals per a la detecció de defectes. La competència més propera a aquest mètode és la prova d’ultrasons. Tanmateix, factors com la necessitat d’actualització tecnològica de les empreses amb la substitució d’equips costosos i les limitades capacitats d’escaneig d’ultrasons encara impedeixen l’abandonament complet de la radiografia. Per tant, en algunes àrees, la vigilància radiogràfica continua essencial.