научная статья по теме РАДИОИЗОТОПНЫЙ СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СТЕПЕНИ КОРРОЗИОННОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ В ДЕФЕКТНЫХ ЗОНАХ Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства

Текст научной статьи на тему «РАДИОИЗОТОПНЫЙ СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СТЕПЕНИ КОРРОЗИОННОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ В ДЕФЕКТНЫХ ЗОНАХ»

Радиационные методы

УДК 620.179.15

РАДИОИЗОТОПНЫЙ СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СТЕПЕНИ КОРРОЗИОННОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ В ДЕФЕКТНЫХ ЗОНАХ

Предлагаются радиоизотопный способ диагностики коррозионных дефектных зон и одновременно оценка степени их растрескивания. Сущность его заключается во введении ферромагнитного порошка в поры трещин дефектной зоны, пораженной коррозионным растрескиванием. При извлечении его из пор трещин с помощью постоянного магнита и последующего облучения гамма-квантами радионуклида регистрируется поток рентгено-флуоресцентного ^-излучения железа ферромагнитного порошка. А по интенсивности вторичного излучения оценивается степень коррозионного растрескивания. Предлагаемый способ может быть перспективным для контроля степени коррозионного растрескивания в конструкциях (или изделиях) энергетики, нефтегазовой и химической промышленности.

Зона коррозионного растрескивания возникает при воздействии на конструкцию (или изделие) одновременно коррозии и напряжения. Она характеризуется наличием большого числа макро- и микротрещин [1]. Такой вид коррозии считается наиболее опасным, особенно в условиях больших динамических нагрузок. Если нагрузка велика, то возникает направленное развитие коррозионного поражения, при котором происходит интенсивный процесс роста трещин, приводящий к внезапному разрушению конструкции. Поэтому диагностика степени коррозионного растрескивания является необходимой, так как позволяет в ряде случаев предотвратить аварийную ситуацию. Среди существующих методов диагностики коррозионного растрескивания применяют капиллярную дефектоскопию и озвучивание [2]. Однако капиллярный метод требует наличия специальной лаборатории. А применимость озвучивания в ряде случаев невозможна из-за отсутствия дорогостоящей аппаратуры.

В настоящей статье предлагается радиоизотопный способ диагностики коррозионных дефектных зон и одновременно степени растрескивания. Применяемость его не требует наличия специальной лаборатории и дорогостоящего оборудования. Сущность его заключается во введении ферромагнитного порошка в поры трещин дефектной зоны, пораженной коррозионным растрескиванием. При извлечении его из пор трещин с помощью постоянного магнита и последующего облучения гамма-квантами радионуклида регистрируется поток рентгенофлуоресцентного К-излучения железа ферромагнитного порошка. А по интенсивности вторичного излучения оценивается степень коррозионного растрескивания. На ферромагнитный порошок, находящийся в порах трещин, действует сила притяжения магнита [3]

где т — вес извлеченного порошка; Н — напряженность магнитного по-

ля; % — удельная магнитная восприимчивость; - — градиент напря-

Д/

женности поля. Для анализируемого п и эталонного э образцов равенство (1) примет вид:

В. И. Боченин, В. А. Куликов

(1)

АН

Радиоизотопный способ диагностики..

15

и ^э

Рэ=тЖ~^- (3)

ТТ - - /„ и ЬНп ДЯЭ \

При идентичнои геометрии измерении Я = Я ; -—- =-2- отноше-

\ " э А /„ Д/э I

ние (2) к (3) определяет степень коррозионного растрескивания

ТГ = —■ (4)

К тэ

В качестве эталона используется образец с аварийной дефектной зоной, то есть с максимальным весом ферромагнитного порошка. Как сле-

>Пп

дует из (4), для определения —- необходимо измерять силу притяжения,

тэ

что усложняет методику контроля. Для упрощения ее опробовали радиоизотопный рентгенофлуоресцентный способ по регистрации ^-излучения элемента ферромагнитного порошка. В случае "тонкой" пробы для анализируемой и эталонной среды получим:

(5)

в

(6)

где К. — постоянная, зависящая от атомных констант и геометрии измерении; тп, тъ — вес ферромагнитного порошка; 5л, 5э — площади облучаемых зон; Сд", Слэ — содержание ферромагнитного материала. При САП -= СА, 5п = 5э отношение (5) к (6) примет вид

N° т3

С учетом (4) равенство (7) запишется в следующем виде:

F Nn

П _ I

^ № Э I

(8)

Достоверность его оценивали путем сравнения с весовым методом [4]. Ферромагнитный порошок тонкоизмельченного магнетита помещали в полиэтиленовые кюветы и осуществляли взвешивание на аналитических весах с алюминиевыми коромыслами, получая навески с различным количеством Ре304. В каждом случае определяли вес сначала без магнита {Рп) и повторно — с магнитом (Рпм), помещая его под дно кюветы на оптимальном расстоянии 20 мм. Силу притяжения находили как разность

р = рм_р

в в в

После этого кюветы с порошком помещали в датчик радиоизотопного спектрометра (см. рисунок) измеряя скорость счета на /Г-пике железа. В датчике 1 размещали радионуклид 3Н/2г 2 (активность 301010 Бк, Е = 10 кэВ), пропорциональный детектор СИ6Р 3 и предусилитель 4, который подключали к спектрометру БРА-7 5.

В табл. 1 приведены сравнительные результаты измерений. Как видно, отклонения радиоизотопного способа от метода взвешивания оказались невелики. Они вполне укладываются в допустимые пределы, приемлемые для промышленного контроля. С учетом изложенного оценку степени коррозионного растрескивания осуществляли по равенству

= —-100 %, (9)

где индекс р — обозначает радиоизотопный способ.

5

На основе изложенных результатов исследований разработали методику оценки степени коррозионного растрескивания в промышленных конструкциях. При диагностике главное внимание уделяли сварным

Сравнительные результаты измерений

Таблица 1

№ навесок

Р , г

/>", г

2

Рш,т

3

4

5

л/»

6

0,050 0,065 0,077 0,123 0,156 0,177 0,182 0,191

0,067 0,084 0,102 0,239 0,278 0,457 0,477 0,499

0,017 0,019 0,025 0,106 0,122 0,280 0,295 0,308

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

0,034 0,038 0,050 0,215 0,244 0,560 0,590 0,610

0,031 0,042 0,048 0,220 0,239 0,564 0,585 0,604

7

швам, изгибам, зонам термовлияния. С помощью электрошлифовального устройства исследуемый участок очищали от загрязнений. После травления определяли наличие коррозионных трещин при помощи малогабаритного микроскопа. Если они присутствовали, то оценивали степень надежности коррозионного поражения. На контролируемую поверхность накладывали трафарет из картона в виде окружности и с помощью распылителя наносили проникающую жидкость, содержащую 65 % керосина, 5 % машинного масла и 30 % ферромагнитного порошка Ре304. По истечении 10 мин трафарет снимали и поверхностный слой сушили струей горячего воздуха, одновременно удаляя избыток проникающей жидкости. Одну сторону рентгеновской пленки (без эмульсии), вырезанной в виде окружности, смачивали тонким слоем ацетона и смо-

Радиоизотопный способ диагностики.

17

ченной стороной прижимали к контролируемой поверхности. С обратной стороны пленки на алюминиевой подставке устанавливали постоянный магнит.

При таких условиях частицы ферромагнитного порошка, содержащиеся в порах трещин, оседали на внутренней стороне пленки, смоченной ацетоном. По истечении 3—4 мин пленку снимали с контролируемой поверхности изделия и устанавливали в датчик радиоизотопной установки, измеряли /V", ЛГЭ изложенным способом, рассчитывали степень коррозионного растрескивания по формуле (9).

Методическую погрешность оценивали сравнением с весовым методом [5]. Готовили десять образцов из нержавеющих сталей 12Х18Н10Т и Х18Н12Б. Поверхностный слой каждого предварительно шлифовали и взвешиванием определяли начальный вес Р0. По методу, описанному в работе [5], создавали в каждом образце дефектные зоны с различной степенью коррозионного растрескивания. Удалив с поверхностных слоев продукты коррозии (метод АМГОСТ—6032—72), повторно взвешивали каждый Рр рассчитывая степень коррозионного растрескивания по потере веса

5 = -5--100%,

Р

го

где индекс в означает весовой метод. Далее по изложенной методике определяли в этих образцах степень коррозионного растрескивания радиоизотопным способом. В табл. 2 приведены сравнительные результаты. Как видно, отклонения оказались незначительными. Следовательно, радиоизотопный способ вполне приемлем для промышленного контроля.

Таблица 2

Сравнительные результаты оценки степени коррозионного растрескивания

№ образцов Метод взвешивания Радиоизотопный метод Sp-S..%

р;р„ Nf/N? % 12X18H10I Х18Н12Б

I2X18H10T Х18Н12Б 12X18HI0T Х18Н12Б I2X18H10I Х18Н12Б 12Х18Н101 Х18Н12Б

1 0,25 0,23 25 23 0,28 0,20 28 20 +3 -3

2 0,31 0,28 31 28 0,33 0,26 33 26 +2 -2

3 0,37 0,36 37 36 0,32 0,31 32 31 -5 -5

4 0,42 0,39 42 39 0,41 0,35 41 35 -1 -4

5 0,45 0,41 45 41 0,46 0,39 46 39 +1 -2

6 0,53 0,50 53 50 0,53 0,47 53 57 0 +7

7 0,55 0,59 55 59 0,57 0,57 57 62 +2 +3

8 0,57 0,58 57 58 0,54 0,61 54 61 -3 +3

9 0,59 0,56 59 56 0,55 0,58 55 58 -4 +2

10 0,61 0,64 61 64 0,63 0,62 63 62 +1 -2

Анализ результатов контроля показал, что наибольшая степень поражения происходит в сварных швах конструкций, чаще всего трещины наблюдались от непроваров. Многократный контроль на предприятиях позволил разработать примерную шкалу степени коррозионного растрескивания. Для этих целей были использованы эталонные образцы. В результате было установлено, что начальный период степени поражения составляет примерно 25—30 %. Этап значительного растрескивания на-

2 Дефектоскопия, № 5, 2003

ступает примерно при 55—60 %. И наконец, при аварийной ситуации степень растрескивания максимальна (75—80 %).

В заключение следует отметить, что предлагаемый способ может быть использован для контроля степени коррозионного растрескивания в энергетике, химической и нефтегазовой промышленности. Измерительная радиоизотопная аппаратура портативная с автономным питанием. Низкоэнергетическое излучение радионуклида ъ\ЦХх не опасно для обслуживающего персонала. Слой свинца (толщина 0,2 мм) полностью поглощает гамма-излучение. Продолжительность оценки степени поражения на одном участке составила 20—25 мин.

Курганский государственный Поступила в редакцию

университет 9 сентября 2002 г.

ЛИТЕРАТУРА

1.Вороненко Б. И. Защита металлов, 1977,№2, с. 132—143.

2. Денель А. К. Дефектоскопия металлов.— М.: Металлургия, 1972.— 301 с.

3. Апаев Б. А. Фазовый магнитный анализ сплавов.— М.: Металлургия, 1973.— 280 с.

4. Веселое В. В.,Шевель А. А. Заводская лаборатория, 1974, №4, т. 4., с. 425—426.

5. Приходько В. П. Неразрушающий контроль межкристаллитной корр

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком