Metodele nedistructive folosite pentru examinarea materialelor, pieselor se pot grupa in: [301936]

[anonimizat], in scopul  punerii in evidenta a discontinuitatilor acestora (fisuri, gauri, etc.) prin metode nedistructive.

[anonimizat]:

1.       examinarea vizuala;

2.       examinarea cu ajutorul pulberilor magnetici;

3.       examinarea cu ajutorul lichidelor penetrante;

4.       examinarea cu ultrasunete;

5.       examinarea folosind curenti turbionari;

6.       examinarea prin intermediul termografierii;

7.       examinarea prin intermediul holografierii;

8.       analiza cu metoda emisiei acustice.

Metodele de accentuare a [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat].

CAPITOLUL I

Examinarea materialelor prin radiații penetrante

Fenomenul de emisie și de propagare în spațiu a unor unde sau particule care sunt însoțite de transport de energie poartă denumirea de radiații.

Aceste radiații sunt vizibile sau invizibile. Ele pot produce efecte de latură fizică chimică biologică și pot exercită o presiune asupra corpurilor pe care le străbat.

Radiațiile sunt de natură electromagnetică alcătuite din corpuri electromagnetice(linii de câmp electromagnetic) variabile în timp și în spațiu a căruia i [anonimizat].

[anonimizat].

Capacitatea de pătrundere a radiațiilor în materiale penetrante depinde de natura radiațiilor și este prezentată schematic mai jos în funcție de grosimea de material.

[anonimizat](obținute) și utilizate în condiții de laborator.

[anonimizat] 50 cm, și radiațiile X, [anonimizat], dar totuși mai mic decât radiațiile gamma.

Deci, din examinarea adâncimii de penetrare se observă că pot fi produse și utilizate numai radiațiile X și Y. De aceea aceste radiații se numesc radiații penetrante și sunt utilizate în examinarea nedistructiva a materialelor.

Proprietățile radiațiilor X și Y sunt:

Penetrabilitate foarte mare de benzină de energie a radiațiilor și de natura materialului străbătut;

Propagare radială cu viteza luminii;

[anonimizat]_0mene fizice și chimice;

Intensitatea radiațiilor scade cu pătratul distanței față de sursă;

Nu sunt derivate de sisteme optice sau de câmpuri electrice sau magnetice;

Produc efecte biologice din celulă vie;

Sunt invizibile;

Prezintă atenuare variabilă în funcție de natura grosimea și densitatea materialelor străbătute.

Tubul de radiații X (Roentgen)

Construcție

Un tub de sticlă vidat(și mmHg) în interiorul căruia se găsește catodul anodul și anticatodul.

Ca circuite electrice există un circuit de încălzire a filamentului și un circuit anodic. [anonimizat].

[anonimizat]. Anodul, [anonimizat] catod și anod. în drumul lor spre anod, fasciculul de electroni întâlnește anticatodul și datorită ciocnirii dintre electroni accelerați și anticatod apar radinții X. Cu cât ciocnirea este mai puternică, cu atât radiațiile X obținute sunt mai dure. De aceea pentru a avea o astfel de ciocnire trebuie ca electronii să posede energie cinetică mare, care se obține prin tensiune anodica ridicată. Prin ciocnire, electronii sunt frânați, degajând-se o energie termică ce poate topi materialul anticatodului și de aceea se utilizează sisteme de răcire cu apă, ulei sau curent de aer.

Pentru a mări numărul de electroni care să ciocnească anticatodul este necesară creșterea intensității curentului de la circuitul de încălzire, iar pentru a mări energia cinetică a electronilor este necesară creșterea tensiunii anodice.

Spectrul de radiații X reprezintă o suprapunere dintre un spectru continuu și unul discret. Spectrul continuu apare ca fiind rezultatul conversiei energiei cinetice a electronilor în energia radiațiilor și nu depinde de natura materialului anticatodului.

Spectrul discret apare numai la o anumită valoare a energiei cinetice a electronilor incidenți și depinde de natura materialului anticatodului. Procesul de apariție a spectului discret este următorul: fascicul de electroni încidenți, accelerați la o tensiune anodică U cade pe anticatod cedând energia lor cinetică electronilor situați pe păturile interioare ale atomului anticatodului. Astfel electronii sunt îndepărtați datorită excitării atomului, după care urmează o rearanjare a electronilor de pături, adică saltul unui electron de pe una dintre păturile superioare pe pătura în care există acum un electron lipsă. Datorită saltului electronului din starea în starea are loc o emisie de energie de formă: hϑ= -.

Această tranziție(salt) conduce la formarea unei linii a spectului discret. Deci, apariția acestei linii a spectului discret se realizează prin excitarea atomului materialului anticatodului și apoi printr-o restabilire a electronilor atomului excitat.

Radiații gamma

Radioactivitatea naturală și artificială

Prin radio activitate se înțelege emisia spontană de particule sau de fotoni de către un nucleu atomic.

Radioactivitatea este un proces în care nucleele anumitor specii atomice instabile emit în mod spontan energie sub formă de radiații, care apoi se transmite în alte specii atomice care poți fi radioactive sau stabile.

Radiațiile emise de nuclee la numitor specii atomice pot fi radiații α, radiații β sau radiații γ de natură electromagnetică ca și radiațiile X.

Radiațiile α sunt nuclee de He(A=4,Z=2), care trec prin foițe subțiri de aluminiu și au un parcurs în aer de câțiva centimetri. Are putere de pătrundere mică, dar putere de ionizare mare.

Radiațiile β sunt electroni și pozitroni( și); electronii sunt de 200 de ori mai penetrabili decât radiațiile α. Sunt absorbiți de o foiță de aluminiu cu grosime de 3 mm; au putere de ionizare mică.

Radioactivitatea naturală se datorește lui H. Becquerel, fizician francez, care întâmplător a observat înregistrarea unei plăci fotografice de către o substanță.

Radioactivitatea naturală s-a observat la radiu, care a trecut în radon cu emiterea unei radiații Alfa adică:

→+α()

Radioactivitatea artificială a fost descoperită de către soții Curie, care au obținut primii izotopi artificiali ; ; , adică izotopi inexistenți în natură a elementelor azot, siciu, fosfor. Se bombardeaza nucleele cu Bor cu radiații α și se obține izotopul radioactiv al azotului care emit spontan pozitroni transformându-se în izotop stabil al carbonului; reacția este următoarea:

+α→+

→+

Ce sunt izotopii, izobarii, izometrii

Un element chimic X din tabelul lui Mendeleev este N_0tat sub forma , unde A este număr de masă, adică număr total de protoni si neutroni ai unui nucleu, iar Z este numărul atomic.

Într-un nucleu de număr atomic Z, există Z protoni și Z – A neutroni.

Izotopii- reprezintă nuclee atomice care au același număr atomic Z, dar număr de masă diferit(adică Z= constant și A – variabil).

Izotopii pot fii naturali sau artificiali, stabili sau instabili.

Exemple: 16O, 17O, 18O, 1H, 2H, 3H, 235U, 236U, 238U.

Izobarii- reprezintă nuclee atomice care au același număr de masă A, iar numărul atomic Z este variabil(A- constant și Z- variabil)

Exemple: , , , .

Izomerii- reprezintă nuclee atomice care au același număr de masă A și numărul atomic Z, au aceleași proprietăți fizice și chimice, dar diferă proprietățile radioactive.

Legea dezintegrării radioactive

Dezintegrarea reprezintă procesul prin care are loc emiterea de radiații nucleare. Este un proces statistic deoarece în fiecare unitate de timp se dezintegrează în mediu mereu un număr constant de nuclee atomice. Orice modificare a condițiilor exterioare, presiune, temperatură, nu influențează procesul de dezintegrare. în timp, numărul de nuclee atomice care rămân dezintegrate se micșorează, ducând la scăderea intensității radiațiilor.

Dacă N reprezintă numărul de nuclee atomice nedezintegrate existente atunci în intervalul de timp dT, numărul de nuclee atomice dezintegrate dN se supune relație:

dN=-λNdt, de unde, prin integrare, se obține = , care reprezintă legea dezintegrării radioactive.

S-a N_0tat cu – numărul de nuclee atomice nedezintegrate, existente inițial, iar cu – numărul de nuclee atomice rămase nedezintegrate după timpul t, λ- este constanta de dezintegrare.

Mărimi caracteristice dezintegrării radioactive

activitatea ∧- reprezintă numărul de nuclee radioactive care se dezintegrează uitatea de timp sau viteza de dezintegrare și are expresia:

∧==λN

iar activitatea inițială =λ, de unde relația:

∧=∙

Unitatea de măsură a activității este numărul de dezintegrari pe secundă, dar fiind prea mică se utilizează Ci, unde 1Ci= 3,7x dez/s;

activitatea specifică – reprezintă activitatea unității de masă radioactivă care are expresia:

= și se exprima în Ci/kg

perioada de înjumătățire – reprezintă timpul după care se dezintegrează jumătate din nucleele atomice inițiale . Aplicând legea dezintegrării unde N=, rezultă:

, de unde = =

adică perioada de înjumătățire depinde invers proporțional de constanta de dezintegrare λ.

În funcție de perioada de înjumătățire activitatea are expresia:

∆=∙

constanta de dezintegrare λ- se deduce din expresia activității, ca fiind:

λ=

viteza de numărare R- reprezintă numărul de impulsuri pe secundă; depinde de activitate astfel:

R=g⋀=g∙ =∙,

Unde g- este factorul de detectare care conține eficacitatea detectorului de radiații;

– viteza de numărare inițială.

volumul focal V reprezintă volumul ocupat de substanță radioactivă din care este construită sursa de radiații gamma.

Sursele de radiații gamma sunt tridimensionale de formă cilindrică cu Φ diametrul bazei și L generatoarea cilindrului. Volumul focal are expresia:

V=0,785L( )

energia radiațiilor gamma – reprezintă energia fotonilor emiși, fiind o mărime specifică fiecărui izotop radioactiv.

Constanta de ionizare care prezintă doza de radiatii y emisa de o sursă radioactivă cu activitatea de 1 Ci, în timp de o oră la distanță de 1 metru de sursă. Unitatea de măsură este .

constanta de dezintegrare λ, constanta de ionizare K și perioada de înjumătățire sunt constante de material.

Avantajele surselor de radiații Gamma:

În examinarea nedistructivă, sursele de radiații gamma prezintă următoarele avantaje:

Nu necesită alimentare cu energie electrică și nici sisteme de răcire, ceea ce ușurează folosirea lor în orice condiții;

Prezintă volume focale mici, ceea ce face să fie utilizate la piese cu diametre sau deschideri mici;

Prezintă o mare putere de penetrare, ceea ce duce la micșorarea timpilor de expunere și obținerea de imagini radiografice de calitate.

Deoarece în controlul nedistructiv cu radiații penetrante sunt necesari izotopi radioactivi cu energiei mari și preț de cost redus se utilizează Co, Ir, Cs, Tn. Acești izotopi radioactivi se obțin fie prin captură de neuron lent în reactor, fie prin separarea izotopică a elementului activ al reacției de fisiune generată de reactori nucleari. În scopul creșterii tuturor mărimilor caracteristice izotopii utilizați în controlul nedistructiv precum și pentru comparație, în tabel sunt trecute proprietățile fizice chimice și radioactive.

Interacțiunea radiațiilor cu substanta

Când radiațiile X sau y traversează o substanță (un material) fasciculul de fotoni poate interacționa cu electroni sau cu nucleele atomilor. Prin aceasta fasciculul incident de fotoni pierde din energie sa obținând se la ieșirea din substanță fotoni cu energii mult mai mici. Această pierdere de energie a fotonilor, numită atenuare la traversarea unei substanțe, apare în principal datorită a două procese de împrăștiere și de absorbție.

în cazul proceselor de împrăștiere, fascicul de fotoni incident la trecerea prin substanță ciocnește particulele substanței, având ca rezultat o deviație a fotonilor de la direcția incidentă și o mișcare a energiei sale. Acești fotoni împrăștiați sunt scoici din fasciculul incident ducând și la scăderea numărului de fotoni, deci a intensității facicului de fotoni. Unghiurile de derivație a fotonilor împrăștiați pot varia între 0 și 2 n.

În procesele de absorbție datorită interacțiunii, un număr de fotoni din fasciculul incident pot pierde parțial sau total energia fiind eliberați din fascicul sau să apară o conversie în energie termica. Absorția radiațiilor X și gamma este o consecință a interacțiunilor cu electronii ce gravitează în jurul nucleelor atomice care constituie medii traversate de fotoni. Probabilitatea de interacțiune depinde de numărul atomic al elementului absorbant care definește numărul electronilor legat de nucleul atomic al acestuia. Ea depinde în același timp și de caracteristică radiației ce pot fi definite prin frecvența acesteia , lungimea de undă , energia h.

Absorbția unui fascicul de fotoni rezultă din suma interacțiunilor produse efectiv de fiecare foton cu electronii care se găsesc pe parcursul său și care sunt sau nu legați de atomii materialului traversat.

În cadrul interacțiunii dintre fotoni și electroni sau nucleele atomice ale substanței apar efecte ca cel fotoelectric, efectul Compton sau cel al formării de pereche electron-pozitron, efecte care au la bază procesul de absorbție.

Efectul fotoelectric apare ca rezultat al interacțiunii(ciocnirii) dintre fotoni și un electron puternic legate al substanței. Prin aceasta, electronul este smuls din atom având o energie egală cu diferența dintre energia fotonului incident și energia de legătură a electronului respectiv, fotonul fiind deliberat din fascicul. Efectul fotoelectric este direct proporțional cu Z al atomilor substanței pe care o străbate și invers proporțională cu energia fasciculul incident de radiații. Efectul fotoelectric predomină la interacțiunea fasciculului de radiații de energie joase cu atomii elementelor grele.

Electronul este epuizat și cum energia între starea inițială și cea finală se conservă, avem relația:

h=+m

– este energia de legătură a electronului epuizați de pe stratul n, iar este energia reziduală a fotonului care este comunicată electronului sub formă de energie cinetică.

Probabilitatea acestui efecte este cu atât mai mare cu cât energia fotonului incident este mai apropiată de cea a nivelului excitat și cu cât acest nivel posedă mai mulți electroni.

Efectul Compton apare ca rezultat al interacțiunii dintre un foton și un electron slab legat sau liber.

În urma acestui proces electronul și fotonul sunt deviați de la direcția inițială. Energetic, fasciculul incident de radiații pierde o parte din energie sa, aceasta fiind transferată electronului ciocnit. Așadar, datorită ciocnirii electronul este deviat de la direcția inițială cu câștig de energie(electron cu recul), iar fotonul este deviat cu pierderi de energie.

Efectul Compton predomină în cazul elementelor ușoare și cu radiații cu energie medie.

Dacă energia fotonului incident h este mult mai mare decât cea care reține electronul pe orbita sa, ciocnirea dintre cei doi expulzează electronul cu comunicarea unei părți de energie reziduală sub forma unui foton, ceea ce constituie efectul Compton.

Energia hpoate fi scrisă:

h=+m+ h

Relațiile stabilite pentru efectul compton permit calcularea lungimii de undă, deci energia acestui foton secundar, în funcție de valoarea inițială h și de unghiul de difuzie φ.

Pentru variația lungimii de undă avem:

λ-=(1-)=0,02427(1-)

și pentru cea de energie, notând energia fotonului incident și ce a fotonului difuzat:

=

În acest mecanic de difuziune, contract difuziei electromagnetice(unde schimbarea direcției fotonului primar se face fără modificarea lungimii de undă, , deci , fotonul difuzat sub un unghi φ posedă o energie mai mică și are o lungime de unda diferită.

S-a observat că fotonul secundar are o direcție cu atât mai apropiată de cea a fotonului primar cu cât energia fotonului primar este mai ridicată. Acest fapt este utilizat pentru radiografierea pieselor de formă complexă și care prezintă variații bruște de densitate pentru că se limitează astfel difuzia fetelor (efecte de margine).

Efectul Compton este predominant în radiografierea industrială pentru care energia fotonilor X sau gama este cuprinsă aproximativ între 100 keV și 2 MeV.

Efectul formării de perechi electron-pozitron apare ca rezultat al interacțiunii dintre un foton cu câmpul nucleului unui atom. Când energia h a fotonului incident este de două ori mai mare decât energia echivalentă masei electronului (=5,01∙eV)fotonul poate dispare și de naștere la două particule de aceeași masă, dar de sarcină opuse: un electron și un pozitron.

Avem:

+

Pozitronul se recombină cu un electron printr-un proces invers celui descris, după ecuația:

Condiția de apariție a perechii electron-pozitron este ca energia fotonului incident să fie mai mare sau egală cu 1,02 MeV. După interactiune, fotonul incident este eliminat prin pierderea energiei sale. Dacă fotonul are o energie mai mare de 1,02 MeV, atunci apare acest efect.

Devine fenomenul de absorbție predominant pentru fotonii de energie mai mare de 5MeV. Astfel de radiații sunt emise de acceleratoare de particule utilizate în radiografia industrială pentru examinarea pereților de grosime foarte mare (300mm de oțel sau mai mult) existenți în industria nucleară.

Prin încetinire, electronul este absorbit de atomii mediului, iar pozitronul este anihilat cu un alt electron dând naștere la doi fotoni y având fiecare energia de 0,51 MeV(1eV =1,6∙j).Acest efect este direct proporțional cu Z2 al atomilor și are energia fascicolului incident de radiații.

Marimi caracteristice proceselor de interacțiune

După cum s-a arătat fotonii pot pierde parțial sau total energia lor în procesele de interacțiune. Acestor procese le sunt caracteristice mărimi ca grosimea de înjumătățire și coeficientul de atenuare μ:

grosimea de înjumătățire – se definește ca fiind grosimea de material care

reduce la jumătate intensitatea fascicolului incident de radiații.

Dacă se consideră Io intensitatea fasciculului incident de radiații, atunci după traversarea unui material de grosime x, intensitatea fascicolului I este:

I=

iar pentru grosimea de înjumătățire I =, adică =

Valorile grosimii de înjumătățire pentru diferite metale ale surselor radioactive utilizate în controlul nedistructiv sunt date în tabel

coeficientul de atenuare μ- este o mărime numeric egală cu inversul grosimii de

material pentru care intensitatea fasciculului de radiații scade cu ; se exprimă în .

– etalonarea aparatelor de detecție utilizate în radioprotecție pentru câteva măsurători particulare;

– examenul, în cele mai bune condiții posibile, de detecție, a unei zone de suprafață limitată pentru care informația trebuie să fie cea mai bună posibilă, fie pentru că ea prezintă o importanță vitală pentru securitate, fie pentru că ea privește o regiune suspectă, cunoscută a priori.

Pentru un material dat, fiecare tranșă de aceeași densitate diminuează intensitatea inițială Io cu o valoare constantă dl. Avem:

dl = – dx

care devine după integrare:

este coeficientul de absorbție liniară a materialului de grosime x, el ține cont de diferitele mecanisme de absorbție descrise anterior ce pot coexista. Depinde de natura fizică a mediului absorbant și exprimă frațiunea de energie absorbită pe cm3. Se utilizează adesea coeficienți de absorbție diferiți, după aplicația cercetată; de exemplu dacă facem să intervină componenții atomici ai materialului, avem:

=(

care este coeficientul atomic de atenuare.

Se poate defini un coeficient liniar de atenuare care este = pe care se exprimă în cm și care:

nρ

n= este numărul de atomi pe a materialului traversat,

N – este numărul lui Avogadro.

A – este masa atomică.

ρ – este densitatea.

ρ- este un coeficient atomic de atenuare a fotonilor, dat în . El exprimă posibilitatea ca un foton să lovească o țintă de suprafață S.

μ- este suma a trei mecanisme primare de absorbție datorate interacției fotonilor incidenți cu păturile electronice ale atomilor peretelui absorbant. Dacă:

– este absorbția datorită efectului fotoelectric,

– absorbția datorită efectului Compton,

– absorbția datorită formării de perechi – , atunci :

μ=

Cum am văzut deja interacțiile dintre fotoni și materie sunt strâns dependente de energia de legătură a electronilor, de nucleul atomului căruia aparțin.

Grosimea de semi-absorbție.

Această grosime de semi-absorbție este aceea pentru care o radiație dată care străbate un mediu determinat, intensitatea sa scade la jumătate.

Multe radiații și în particular cele emise de radioizotopi au puterea de penetrare definită de valoarea . În acest caz putem scrie:

=

și deci

Prin logaritmare și inversare se găsește în final că:

log= 0,3x/.

Grosimea de zecime de transmisie.

Atunci când grosimile de material traversat de către ra radiațiile sunt importante și cînd radiațiile nu sunt monocromatice se utilizează zecimea de transmisie () ; care absoarbe 9/10 din intensitatea inițială a fascicolul. În acest caz, intensitatea radiației emergente este de numai 1/10 ,adică:

=

iar ecuația de absorbție este: log=

Astfel, există o relație simplă între coeficientul de absorbție , , când radiația monocromatică și fascicolul îngust :

=

Când calculul absorbției radiației se referă la un mediu care este o combinație de mai multe materiale, determinarea diverșilor coeficienți de absorbție are loc cu ajutorul abundenței relative P a fiecărui component.

Geometria necanalizată (fascicolul larg)

În acest caz absorbția radiației de către peretele absorbant antrenează din partea celui din urmă o emisie de fotoni secundari datorită difuziei care nu mai poate fi neglijată ca în cazul precedent.

B este un factor mult mai mare decât 1, denumit factor de difuzie (build-up).

Radiații policromatice

Sunt radiațiile produse de generatoare de raze X emițătoare de spectru de raze de energie foarte diferite continuu sau cele ernise de radioizotopi emițătoare traversează un ecran, (de ex.lridiu 192). Când razele X sau y de energii variabile acestea vor fi absorbite cu atât mai mult cu cât lungimea lor de undă este mai mare. Compoziția spectrală variază în funcție de grosimea materialului străbătut.

Discontinuități de absorbție

În domeniul energiilor normale (hv=2MeV), coeficientul de absorbție crește cu lungimea de undă,însă la lungimi mari de undă prezintă discontinuități (cazul plumbului). Acest fenomen studiat cu ajutorul unui spectrometru de radiații X de Maurice de Broglie în 1916, se explică prin existanța păturilor de electroni ale atomilor .

Absorbția, care este cu atât mai mică cu cât lungimea de undă a fotonului este mai mică, deci energia este mai mare, crește cu creșterea lungimii de undă. Când un foton întâlnește o pătură electronică, aceasta reprezintă un obstacol aproape destul de important dacă energia fotonului este insuficientă pentru expulzarea unui electron din această pătură.Din contră ,el o va traversa mult mai ușor dacă energia acestuia este superioară celui care leagă electronul de orbita sa.

Concluzionăm ,că pentru o valoare precisă Wn a energiei ce leagă electronii ce aparțin unei pături de indice n, fotonii sunt absorbiți foarte diferit după cum energia lor este inferioară sau superioară valorii Wn. Acest fenomen trebuie bine cunoscut când se studiază protecțiile pentru că există zone de transparență pentru valori ale diverselor discontinuități de absorbție.

Importanța diferitelor mecanisme de difuzie.

Cunoașterea corectă a diverselor fenomene de difuzie ce rezultă din absorbția fotonilor proveniți de la o sursă de radiații X sau gamma este indispensabilă dacă se are în vedere limitarea efectelor nefaste asupra calității informației cercetate. Calitatea spectrului radiației obținute de la o sursă (spectrul continuu sau discret) este de asemenea un parametru important; poate antrena efecte particulare complexe când se realizează ecrane fluorescente. Aprecierea profunzimii și mărimii defectelor și anomaliilor chiar și aproximativă cu ajutorul examenului radiologic este difică datorită difuziei. De aceea, în practică, se folosesc etaloane obținute de la obiecte cu defecte artificiale, bine localizate și dimensionate. Piesa etalon trebuie însă să aibă grosimea, dimensiunile, forma și compoziția apropiată de cea a piesei de studiat.

Acțiunea biologică a radiațiilor

Aceleași procese, de împrăștiere sau absorbție, au loc si la interacțiunea dintre radiațiile X sau y cu substanța vie. Apare diferența însă în efectele pe care le produc asupra substanței vii. Radiațiile nucleare acționează asupra organismului pe trei căi și anume:

– direct- adică efectul biologic este datorat distrugerii celulei prin ionizarea atomilor din celula respectivă. Acțiunea directă este mai periculoasă căci nu există un factor intermediar.

– indirect – acțiunea este declanșată de elementele ce apar în urma proceselor radiochimice. Mediul principal în care se desfășoară procesele biologice este apa, deoarece radiațiile ionizează apa, iar radicalii formați acționează asupra moleculelor din substanța vie.

– la distanță- au loc efecte biologice ale țesuturilor neiradiate, când unele țesuturi învecinate au fost iradiate. Această acțiune la distanță se explică prin răspândirea unor substanțe toxice care apar în țesuturile iradiate.

Acțiunea la distanță produce o iradiere locală făcând ca țesuturile neiradiate să poată ajuta la acțiunea de regenerare a țesuturilor iradiate. Prin aceasta se arată că organismul răspunde ca un sistem unic, țesuturile neiradiate preluînd o parte din perturbațiile țesuturilor iradiate. Astfel se explică de ce un organism poate suporta o iradiere locală mult mai mare decât una generală, capacitatea organismului de a regenera anumite țesuturi micșorând intensitatea acestor efecte.

Exemple de aberații cromozomiale după expunerea la radiații X a plantelor de Zea mays aflate în stadii ontogenetice timpurii

Sisteme de evaluare a efectelor bioloqice ale radiatiilor.

Prin efecte biologice se înțeleg perturbațiile funcționale care au loc ca urmare a structurii fine din celulele unui organism sub acțiunea radiațiilor. Intensitatea radiației depinde de energia și natura lor precum și de natura subsenței vii traversează.

Se poate spune că efectele biologice ale radiațiilor au fost enumerate, clarificate. Problema care se pune este de a cunoaște și efecte biologice, pentru a le putea evalua, estima și compara. În acest scop exista sisteme de evaluare: sistemul rӧentgenologic și sistemul radiologic.

Sistemul rӧentgenologic

Sistemul evaluează efectele biologice prin măsurarea ionizării în aer produsă de către radiațiile X și y, care au energie de până la 3 MeV.

Mărimea fundamenblă este doza de radiații care se măsoară prin intermediul ionizării în aer.

Doza de radiații- reprezintă numărul de perechi de ioni produși într-o masă de aer, în condiții normale de temperatură și presiune, de către emisia corpusculară asociată une radiatii X sau y.

Unitatea de măsură a dozei de radiații este rӧentgenul notat cu R.

Acesta reprezintă doza de radiații X sau y a cărei emisie corpusculară asociată produce într-o masă de aer de 1,293∙ kg ioni cu sarcina electrică deC de fiecare semn. Deoarece sistemul poate evalua numai ionizarea într-o masă de aer și nu efectele biologice produse de către radiațiile X și y în țesut, s-a trecut la un alt sisitem.

Sistemul radiologic

Sistemul radiologic are la bază măsurarea energiei absorbite de țesut. În acest sistem intervin trei mărimi:

una fizică (doza absorbită) care caracterizează absorbția energiei în țesut;

un parametru spectral- care permite să se încadreze în sistem orice radiație penetrantă pe baza unei efectivități biologice;

una biologică (doza biologică) care este legată de mărimea fizică și de efectivitatea biologică.

Doza absorbită – reprezintă raportul dintre energia W transferată într-un punct materialului iradiat de către radiația incidentă și masa m a materialului, adică:

.

Unitatea de măsură a dozei absorbite este radul care reprezintă doza absorbită dacă unui kilogram de țesut i se transferă de către radiația incidentă energia de j, adică: 1 rad = j /kg. În sistemul internațional 1j/kg = 1Gy (Gray) = 100 rad.

Efectivitatea biologică n

În producerea efectelor biologice unele radiații sunt mai "efective" decât altele, adică o cantitate de energie mai mică transferată țesutului este suficientă pentru a produce un același grad de dificultate. Efectivitatea biologică relativă a unei radiații față de țesutul normal se definește ca fiind raportul dintre energia absorbită de țesut la iradierea cu radiația standard și enegia absorbită de țesut la iradierea cu acea radiație cu care produce același efect biologic în țesutul normal în aceleași condiții inițiale. Radiația standard este radiația X de 200 KV ușor filtrată.

Doza biologică B reprezintă produsul dintre doza absorbită , și efectivitate biologică relativă η, adică :

B= η∙

Unitatea de măsură a dozei biologice este remul (rôentgen equivalent man). Și definește ca fiind doza biologică primită de un țesut iradiat cu o radiație care unui kg din țesutul respectiv o radiație de j.

1 rem = j/kg.

În SI ,actualmente,unitatea de măsură este Sv(Sievert) și în acest caz echivalența este de:

1 rem = Sv

Ce reprezinta 1μSv: 1/10 din doza primită într-un zbor cu avionul între Londra Și Madrid, sau diferența de doză primită prin deplasarea de la etajul 1 la etajul 7 al unei clădiri, sau 1/20 din doza primită de corpul uman la o singură radiografie puImonară.

Se mai definește: Echivalentul dozei -ca fiind doza absorbită multiplicată cu un factor care ține seama de modul în care o radiație anumită își distribuie energia în țesut influențând asffel eficacitatea de a produce efecte reale Echivalentul doze, constituie un indicator al riscului la expunere a unui anumit țesut la diferite radiații.

Debitul dozei biologice b- se definește ca fiind raportul dintre doza biologică B și timpul de iradiere t, adică : b=

și se exprimă în rem/s= Sv/s.

Doza biologică integrală – este produsul dintre doza biologică B și masa m a țesutului:

iar unitatea de măsură este 1 rem∙kg = SvKg.

Pentru energii ale radiațiilor X sau y de până la 3 Mev, η = 1 și atunci :

1 rad = 1 rem = Sv.

Protecția împotriva radiațiilor

Metodele de protecție împotriva radiațiilor se clasifică în:

metode active- când sursa de radiații este înconjurată cu ecrane absorbante în scopul reducerii intensitătii fascicuoului de radiații;

metode pasive- când se fixează durata minimă de lucru a personalului operator în câmpul de radiații în scopul limitării dozei de iradiere a personalului.

Toate aceste metode de protecție au ca scop final limitarea dozei de iradiere la un nivel apropiat de cel din standarde.

Cercetările medicale au arătat că doza maximă permisă de iradiere globală a întregului organism care nu cauzează prejudicii clinice este de 25 rem= 25 ∙Sv.

Deoarece supravegherea și profilaxia organizată a iradierii are loc numai în unitățile de profil, dozele biologice maxime au fost stabilite în conformitate cu clasificarea zonelor teritoriale în:

zone controlate;

zone supravegheate;

zone nesupravegheate,

iar corespunzător acestei clasificări, iradierile se împart în:

iradieri profesionale;

iradieri neprofesionale;

iradierea populației.

Pentru aceste iradieri debitul dozei biologice este:

iradierea profesională: 5 rem/an, 100 rem/săptămână;

iradierea neprofesională: 3 rem/an, 60 rem/ săptămână;

iradierea populației: 0,5 rem/an, 10 rem/săptămână.

Calculul ecranelor de protecție

Scopul este de a realiza o protecție suficientă pentru ca dozele primite de către personalul operator care se găsește situat la distanța prevăzută de sursă sau față de elementul de protecție, să nu depășească dozele biologice maxime admise. Pentru calcul trebuie să se țină seama de gradul de utilizare al obiectului ecranat, frecvența posibilă de staționare în apropierea sa.

În cazul lucrului cu surse de radiații y, personalul operator încasează o anumită doză de radiații deoarece de la ieșirea din container și până la capul de iradiere sursa nu poate fi ecranată. De aceea este necesar să se calculeze distanțele minime care delimitează cele trei zone de iradiere, cunoscând debitul dozelor biologice maxime admise în fiecare zonă și în timpul zilnic de lucru.

Dozimetria radiatiilor

Dozimetria radiațiilor cuprinde metodele de determinare cantitativă a dozelor de iradiere în zonele contaminate cu scopul de a proteja personalul operator.

Metodele dozimetrice nu trebuie să fie foarte prrecise, ci trebuie să fie simple, rapide universale, adică să poată determina toate tipurile de radiații.

Dintre dozimetrele portabile cel mai utilizat și ”bătrân" în controlul cu radiații penetrante este radiodebitmetrul denumit Doziport RD- 557.

Dozimetrul RD- 557- este un aparat electronic tranzistorizat, portabil destinat măsurării debitului dozei biologice de radiații. Aparatul poate fi:

supravegherea câmpurilor de radiații;

măsurători ale debitului dozei biologice;

localizarea surselor de radiații.

Caracteristici tehnice:

alimentarea aparatului se face cu baterii de 1,5 V;

se conectează în serie4 baterii, 41,5 = 6 V;

domeniul de măsură este cuprins între 0-500 mR/h;

amplitudinea impulsului: 120 mV — 50 V;

durata impulsului: 50-200 ps;

frecvența maximă a impulsurilor: 3 KHz;

temperatura de lucru: -10 ℃ și +50 ℃;

autonomia aparatului este de 50 ore de funcționare;

dimensiuni: 300x130x190 mm.

Expunerea radiografică

Principiul fizic al radiografiei- prin radiografie se înțelege iradierea unui material cu un fascicul incident de radiații X sau y de intensitate Io și înregistrarea pe film la ieșirea din material a variațiilor intensității fasciculului emergent de radiații X sau y. Aceste variații ale intensității fasciculului de radiații se datoresc structurii interne neomogene a materialului.

Se mai definește radiografia ca fiind o metodă fotografică de înregistrare pe film a unui fascicul de radiații X sau y care străbate un material a cărui structură internă poate fi reprezenta tă. La baza principiului radiografiei stau proprietățile radiațiilor X și gamma care străbat piesa de examinat fără a o distruge și care impresionează filmul radiorafic adică: propagarea rectilinie,penetrabilitatea și atenuarea diferențiată a radiației în funcție de structura internă a pisei de examinat ,ionizarea emulsiei fotosensibile a filmului radiografic.

Ca proces fizic, cauza principală a obținerii distribuției neuniforme a unui fascicul de radiații X sau y care străbate un material este procesul de atenuare a intensității fasciculului de radiații conform expresiei:

I=

Ca rezultat am procesului de radiografiere este obținerea imaginii radiografice pe film,a piesei de examinat ,care poate fi realizată prin trei imagini distincte:

imaginea radiantă;

imaginea latentă;

imaginea radiografică.

Imągineą radiantă

Fasciculul incident de radiații X sau y de intensitate Io străbate materialul supus examinării care prezintă o structură internă neomogenă. Bazat pe legea variației intensității fasciculului de radiații X sau y cu grosimea de material I=, atunci la ieșirea din material fasciculul de radiții nu mai prezintă o distribuție uniformă, această distribuție răspunzând fidel structurii neomogene a materialului.

Imaginea radiantă este realizată de o modulare spațială a fascicolului de radiații emergent care caută să reproducă fidel structura internă a piesei de examinat. Această reproducere fidelă este dependentă de natura, forma și grosimea materialului piesei de examinat.

În general, metoda radiografică se bazează pe fenomenul de atenuare diferențiată a fascicolului de radiații la trecerea sa prin substanța din care este constituit materialul piesei de examinat.

Dacă notăm cu Io – intensitatea fascicolului incident de radiații X sau gamma , atunci la ieșirea din materialul de examinat , intensitatea fascicolului emergent de radiații 1 are expresia: I=

unde -este coeficientul de atenuare dependent de natura materialului (substanței) atenuator (z) și de energia radiației e , iar x este grosimea de material străbătut de radiații.

Expresia de mai sus descrie distribuția intensității fascicolului emergent de radiații sau gamma reprezentând modelul matematic al imaginii radiante a materialului piese de examinat, adică ”relieful” radiant al structurii interne al materialului străbătut de radiații.

Dacă materialul piesei de examinat este neomogen ca structură, atunci fiecare neomogenitate de structură va introduce un coeficient de atenuare având grosimi x: și în acest caz modelul matematic al imaginii radiante al fascicolului emergent de radiații ,este:

I=,

Tehnica expunerii radiografice

Expunerea radiografică necesită cunoașterea, cu posibilibte de modificare a unor parametrii geometrici ca dimensiunea sursei de radiații, a materialulUi de examinat, a unor eventuale discontinuități, a distanței sursă-film sau sursă-materiaľ a poziției filmului, sursei sau materialului. Toți acești parametri geometrici înglobați În tehnica expunerii radiografice concură la obținerea unei radiografii de calitate superioară.

Deoarece sursele de radiații X sau y, au dimensiuni finite (nu sunt punctiforme) și sunt de natură electromagnetică, ca și lumina, se propagă rectiliniu dând naștere pe imaginea radiografică la două zone, una de umbră și una de penumbră. Zona de umbră este clar conturată, determinată de acea parte a fasciculului de radiații care străbate materialul radiografiat. Zona de penumbră, are apare în prelungirea zonei de umbră, lasă impresia de lățire a zonei de umbră șî este determinată de acea parte a fasciculului de radiații care interacționează cu marginile materialului radiografiat. Cum zona de penumbră influențează negaăv calitatea imaginii radiografice și este de dorit ca această zonă de penumbră să fie cât mai mie.

Influența unor parametri geometrici asupra ștructurii imaainii radiografice.Dimensiunea sursei de radiații.

Sursele de radiații X sau gamma au dimensiuni finite (pab focală termică sau diametrul sursei gamma). Să considerăm o sursă gamma de formă cilindrică cu diametrul O și lungime (generatoare) L.

Apar două cazuri cândΦ>> L și când Φ << L.

Când Φ≫ L.

se disting două efecte:

efectul de contracție a imaginii pentru Φ > D;

efectul de dilațatie a imaginii pectru Φ < D.

Forma discontinuității

Discontinuitățile cu laturi paralele sau cu unghiuri drepte, situate paralel cu axa fasciculului de radiații, vor apărea pe filmul radiografic bine conturate reproducerea fiind sub formă de umbră.

Discontinuitățile de formă sferică, nu sunt bine conturate; vor avea un maxim al înnegririi pe centru, pierzându-se spre extremități. Din această cauză este mai greu să se determine exact conturul extremității.

Discontinuitățile de formă trapezoidală apar pe filmul radiografic mai puțin conturate.

Poziția dicontinuitații față de axa fasciculuilui de radiații

Aceeași discontinuitate poate lăsa pe filmul radiografic o zonă de umbră mai mare sau mai mică. Așadar, o discontinuitate de aceeași mărime,dar având unghiuri diferite față de axa fasciculului de radiații, după zona de umbră de pe filmul radiografic, poate duce la interpretări eronate.

Filmul radiografic

Filmul radiografic, care reprezintă detectorul imaginii radiante este alcătuit dintr-un suport din material plastic, flexibil, transparent, neinflamabil de ester de celuloză. Pe cele două fețe ale suportului sunt depuse câte trei straturi de SUbstanță primul denumit substrat, asigură aderența dintre suportul flezibil și cel de-al doilea strat care este emulsia fotosensibilă; cel de-al treilea strat este unul protector compus dintr-o peliculă de gelatină nesensibilizată fotochimic.

Elementul principal este emulsia fotosensibilă constituită din bromură și iodură de argint dispersate în gelatină. Interacțiunea dintre radiațiile X sau gamma și halogenurile din emulsie determină producerea unor procese fotochimice care conduce la o nouă distribuție a atomilor de argint, dând naștere imaginii latente.

Caracteristicile filmului radiografic

Transparența- notată cu T- reprezintă raportul dintre intensitatea radiațiilor X sau gamma transmise prin materialul supus examinării (sau transmise pe film) și intensitatea radiațiilor X sau gamma incidente care cad pe materialulul supus examinării, adică:

T=

Opacitatea — notată cu O este raportul invers al transparenței:

O==1/T

Opacitatea depinde de cantitatea de argint metalic precipitat prin revelare.

Densitatea de înnegrire D- reprezintă logaritmul zecimal al opacității:

D = log

Expunerea- notată cu E- reprezintă produsul dintre intensitatea de relații X sau gamma transmise pe film It și timpul de expunere:

E=

Contrastul imaginii sau amplitudinea expunerii — reprezintă diferența dintre două intensități diferite ale radiațiilor X sau gamma.

Curba caracteristică filmului radiografic reprezintă o legătură între densitatea de înnegrire și logaritmul expunerii D = f (log E). Curba apare deoarece densitatea de înnegrire obținută pe film nu variază totdeauna proporțional cu expunerea aplicată. Pe timpul expunerii raportul diferențelor expunerii și densității de înnegrire se exprimă printr-o curbă- numită zonă caracteristică. Curba caracteristică este o curbă în reprezentare logaritmică.

Prelucrarea filmului radiografic

Pentru obținerea imaginii radiografice, filmul radiografic trebuie prelucrat. Procesul de tratare chimică a filmului pentru conversia imaginii latente invizibile în imagine radiografică vizibilă- se numește developare, care comportă mai multe etape: relevarea, stoparea, fixarea, spălarea finală, uscarea.

Revelarea- realizează conversia imaginii latente în imagine vizibilă. Substanța revelator are proprietatea de a reduce și a precipita argintul metalic sub forma unor granule fine. Acest ansamblu al granulelor precipitate în gelatină formează imaginea vizibilă. Revelatorul se prepară în funcție de tipul filmului folosit (revelator lent, moderat, rapid). După scoaterea filmului din casetă, la întuneric, acesta se introduce în revelator agitându-se 10-15 s. Timpul optim de revelare este de 300 s la temperatura de 20℃.

Stoparea. Filmul se introduce într-o baie de stopare în scopul neutralizării soluției revelatoare de pe film și a prevenirii impurificării soluției de fixare cu revelator. Practic, filmul se spală cu apă prin agitare timp de 2 minute, după care se introduce în soluție de stopare timp de 30-60 s.

Fixasarea- are rolul de a îndepărta cristalele de halogenură și a conser.ła imaginea obținută. Practic, după stopare, filmul se introduce în fixator agitându-se 15-20 s, după care se lasă 15 minute.

Spălarea finală- are ca scop îndepărtarea oricăror urme de substanțe chimice. Timpul de spălare depinde de temperatura apei; astfel la temperatura de 5-10℃ timpul este de 30 minute, la 15-20℃ este de 20 minute, iar în intervalul 25-30℃ timpul este de 15 minute. Spălarea finală se execută în apă curgătoare.

Uscarea- reprezintă etapa finală a developării. Practic, după spălare, filmul se lasă să se scurgă 1-2 minute după care se usucă în curent de aer cald (35℃) uniform pentru a evita formarea petelor de la picăturile de apă.

Timpul de expunere

S-a arătat că expunerea reprezintă cantitatea de energia a radiațiilor care cade pe filmul radiografic și este definită ca fiind produsul dintre intensitatea fasciculului de radiații și timpul de expunere. În concluzie, timpul de expunere este un factor principal pentru obținerea unei imagini radiografice de bună calitate. Din definiția dozei de radiatii D se găsește expresia timpului de expunere:

t=

pentru radiații gamma și

t=

pentru radiații X.

În practică, pentru ușurarea determinării timpului de expunere sunt utilizate diagramele de expunere care reprezită grafice în funcție de grosimea piesei, activitatea sursei sau tensiunea anodică.

Ecrane intensificatoare

La interacțiunea dintre radiatiile X sau gamma și substanță au fost evidențiate procesele de absorbție și de împrăștiere. În procesul de împrăștiere o parte din fasciculul de radiații este deviat de la direcția incidentă căzând pe filmul radiografic sub diferite unghiuri. Există posibilitatea ca această radiație să se reflecte de eventualele obstacole (pereți laterali) înainte de a cădea pe film.

Această radiație X sau gamma care cade pe film la unghiuri diferite față de fasciculul incident se numește radiație împrăștiată. Mai sunt definite și radiatiile retroîmprăștiate ca fiind radiațiile care traversează filmul reflectându-se de corpurile de sub caseta cu film. Radiațiile împrăștiate mai apar și datorită divergenței fasciculului de radiații. Toate aceste radiații împrăștiate și retroîmprăștiate interferă cu radiația incidentă dând pe filmul radiografic imagini neclare. Deoarece cantitatea de radiație împrăștiată și retroîmprăștiată este destul de mare (exemplu: pentru radigrafierea unei piese de oțel de 25 mm grosime, radiația împrăștiată este de două ori mai mare decât radiația care cade inițial pe film) se caută ca aceasta să fie redusă.

Reducerea radiației împrăștiate și retroîmprăștiate se poate realize prin așezarea unor plăci de plumb pe lateral și sub filmul radiografic și printr-o modificare a unghiului de divergență al fasciculului de radiații (diafragme mici). Deoarece din cantitatea de energie inițială a fasciculului de radiații incident care cade pe film numai 1% interacționează cu emulsia fotosensibilă dând naștere la efecte fotochimice este necesar ca prin utilizarea unor mijloace speciale să se obțină o creștere a cantității de energie care să cadă pe film. Aceste mijloace speciale de intensificare a cantității de energie a radiațiilor care să cadă pe film, se numesc ecrane (folii) intensificatoare care pot fi din plumb sau fluorescente.

Ecrane intensificatoare din plumb- sunt confecționate din plumb omogen sau aliaj cu 6% Sb, fără defecte interne, laminate în foițe și lipite pe un suport de carton. Când fasciculul incident de radiatii cade pe ecran, sunt emiși electroni , care adăugându-se la fasciculul incident de radiații intensifică (amplifică) cantitatea de radiații care cade pe film. Prin aceasta se obține o intensificare a efectului fotochimic ducând Ia realizarea unei imagini radiante de calitate bună. Ecranele din plumb au rolul de a absorbi radiațiile noi X sau gamma, de a permite trecerea radiatiilor dure (radiațiile gamma) și de a reduce radiațiile împrăștiate. Ele se utilizează în perechi, între care se așează filmul radiografic. Ecranul situat spre radiația incidentă se numește folie față, iar cel situat în partea opusă folie spate. Totdeauna folia spate are 0 grosime mai mare deoarece absoarbe radiația împrăștiată și reduce radiatia ăîprăștiată. Se introduce factorul de intensificare ca fiind raportul dintre densitatea de înnegrire obținută pe film cu ecrane și fără ecrane. O grosime prea mare a ecranelor din plumb duce la creșterea timpului de expunere prin frânarea în folie a electronilor emiși.

Ecrane intensificatoare fluorescente – se utilizează pentru radiații moi, mai mult pentru radiatii X. Sunt alcătuite dintr-un suport de pânză sau carton pe care sunt depuse straturi subțiri de substanță fluorescentă. Când fasciculul de radiații X cade pe ecranul fluorescent, acesta emite radiații din spectrul vizibil de culoare alb-albăstruie. Aceste radiații suplimentare se adaugă la fasciculul incident de radiații X, ducând la o înnegrire mai puternică a filmului radiografic. Ecranele fluorescente au avantajul că micșorează timpul de expunere (de 5-20 ori), dar afectează claritatea imaginii radiografice datorită difuziei radiației în stratul fluorescent. Cele mai bune rezultate sunt obținute prin utilizarea de folie față din plumb și folie spate fluorescentă. În tabelul 7 sunt trecute grosimile foliilor față-spate pentru diferite surse de radiații X sau gamma.

Calitatea imaginii radiografice

În examinarea cu radiații penetrante, de calitatea imaginii radiografice depinde detectarea și interpretarea discontinuităților. Calitatea imaginii radiografice reprezintă capacitatea acestei imagini radiografice de a da informații cu privire la structura internă a piesei de examinat. Această metodă radiografică permite detectarea unor tipuri de discontinuități, adică a unui număr limitat de discontinuități de forme și dimensiuni care să se încadreze în anumite limite. Din acest motiv, o imagine radiografică de bună calitate este caracterizată prin posibilitatea de a pune în evidență cele mai mici discontinuități și într-un număr cât mai mare.De aceea „aprecierea calității unei imagini radiografice are la bază trei elemente principale: contrastul, neclaritatea, sensibilitatea. Modificarea acestor elemente în anumite limite are ca rezultat obținerea unei imagini radiografice de bună calitate.

Contrastul

Acest element al calității imaginii radiografice reprezintă o variație locală a densității de înnegrire produsă de o variație a grosimii materialului de examinat.

Pentru definirea contrastului, se consideră o piesă metalică de grosime x care prezintă o discontinuitate de formă paralelipipedică de grosime. Când fasciculul incident Io de de radiatii X sau gamma traversează piesa metalică, apare o distribuție neuniformă a intensității imaginii radiante. In dreptul discontinuității (gol) intensitatea fasciculului de radiații este , iar in piesa metalică , ( > ). Mai departe, pe filmul radiografic vor apărea densități de înnegrire corespunzătoare și respective , ( > ).

Contrastul- reprezintă tocmai această diferență dintre densitățile de înnegrire D=. În scopul modificării contrastului este necesar să se găsească o expresie cantitativă a acestuia.

Neclaritatea

Neclaritatea imaginii poate fi definită prin lățimea benzii care arată o variație a densității de înnegrire, o linie de separare a zonelor cu densități constante ,diferite. Putem afirma că neclaritatea reprezintă o măsură a dispersiei în imagine a variațiilor de grosime. Cauzele apariției neclarității sunt multiple și se datoresc unor fenomene legate de formarea imaginii radiante și a celei latente.

Când o piesă metalică prezintă grosimi diferite de material sau de discontinuități, apar intensități diferite ale radiațiilor X sau gamma, iar pe filmul radiografic densități de înnegrire diferite care ar trebui să fie bine separate. În realitate, însă, aceste diferențe ale densității de înnegrire nu sunt net separate , bine conturate, ci trecerea de la o densitate la alta de înnegrire făcându-se treptat, gradat.

Lățimea acestei porțiuni de trecere treptată de la o densitate de înnegrire la alta se numește neclaritate și se notează cu n.

Cauzele principale ale apariției neclarității sunt:

dimensiunea sursei de radiații, care nu este punctiformă (pata focală Ia radiații X sau pastila sursei gamma); din această cauză apare neclaritatea geometrică ;

efectul radiației împrăștiate asupra emulsiei filmului radiografic care depinde de energia radiației, de natura și de grosimea materialului supus examinării; din această cauză apare neclaritatea internă .

Se mai definește neclaritatea totală n ca fiind rezultatul suprapunerii celor două neclarități:

=+.

Sensibilitatea

Sensibilitatea reprezintă posibilitatea radiografiei de a pune în evidență cele mai mici discontinuități care apar în piesele iradiate. Sensibilitatea este cu atât mai bună cu cât este capabilă să deceleze în imagine radiografică discontinuități cât mai mici. Cum pe filmul radiografic discontinuitățile apar ca diferențe ale densității de înnegrire și se văd cu ochiul liber, sensibilitatea se referă la claritatea cu care sunt detectate pe film imaginile radiațiilor. În general, sensibilitatea este influențată de următorii factori:

*geometrici:

– dimensiunea sursei de radiații;

– distanța focală (sursă-film);

– distanța piesă-film;

– unghiul de incidență;

– divergența fasciculului.

* caracteristici filmului;

– densitatea de înnegrire

– factorul de contrast;

– granulația;

* forma:

– calitatea radiațiilor;

– atenuarea radiațiilor;

– radiațiile împrăștiate;

* de examinare:

– luminanța suprafeței filmului;

– dimensiunea radiografiei;

– densitatea discontinuităților;

– viteza de interpretare;

– experiența operatorului.

Modificarea tuturor acestor factori în limite admisibile duce la obținerea unei sensibilități cât mai bune a imaginii radiografice.

Sensibilitatea se poate exprima în procente și se definește ca fiind raportul dintre cele mai mici diferențe de grosime vizibile pe film x și grosimea piesei de examinat x, adică:

S=%.

Sensibilitatea se referă numai la acele discontinuități care sunt situate perpendicular pe direcția axei fasciculului de radiații.

În scopul comparării a două imagini radiografice s-a trecut la exprimarea cantitativă a sensibilității printr-un număr. De aceea, un alt criteriu de determinare a sensibilității este și defectul minim detectabil care reprezintă cel mai mic defect reprodus pe filmul radiografic și observat de către operator; se exprimă în mm.

Indicatorii de calitate ai imaginii radiografice

Un alt criteriu de apreciere operativă a calității imaginii radiografice sunt indicatorii de calitate ai imaginii (I. C. l.). Acești indicatori sunt dispozitive mici confecționate din Pb, Cu, Fe, Al, de regulă din același material ca și al piesei de examinat sau un alt material, dar cu coeficient de atenuare apropiat. Ei sunt expuși iradierii în același timp cu piesa de examinat și imaginea lor apare pe filmul radiografic.

Ca sensibilitate, indicatorii de calitate ai imaginii reprezintă un etalon putând aprecia defectul minim detectabil. Pentru a obține informații cât mai exacte despre forma și dimensiunile discontinuităților, pe aceste etaloane sunt practicate orificii, trepte sau fire de forme și grosimi diferite care sunt proiectate pe filmul radiografic odată cu piesa de examinat. Dacă pe filmul radiografic se observă orificiile sau firele de pe I. C. l., atunci va trebui să se observe și discontinuitățile de aceeași dimensiune din piesă. Institutul Internațional de Sudură a recomandat ca principali I. C. I. pe cei cu fire și cu trepte și orificii.

Cu fire

Se compune dintr-o serie de șapte fire de aceeași lungime 50 mm, dar de grosimi diferite. Firele sunt lipite pe un material plastic,paralele și echidistante.

Deasupra și dedesubtul firelor este trecut indicatorul etalonului, din plumb.

După indicativ se caută în tabel și se cunoaște grosimea celor șapte fire.

Cu trepte și orificii

Sunt confecționați în trepte în care sunt practicate orificii având diametrul egal cu grosimea treptei corespunzătoare. S-a convenit ca treptele cu grosimi de peste 0,8 mm să aibă un singur orificiu, iar cele de sub 0,8 mm câte două orificii. I. C. I. cu trepte și orificii pot avea forma dreptunghiulară (simbol D), trapezoidală (simbol T), hexagonală (simbol H).

Deoarece distribuția densitătii de înnegrire diferă cu forma geometrică a indicatorilor de calitate, atunci imaginea radiografică a elementelor de același diametru este diferită, fiind dependentă și de energia sursei de radiații.

CAPITOLUL II

Curenții turbionari în controlul nedistructiv

Controlul cu ajutorul curenților turbionari folosește principiul "electromagnetismului" ca și bază pentru efectuarea examinărilor. Alte metode care utilizează, de asemenea, acest principiu, sunt spre expemplu Remote Field Testing (RFT), pierderile de fluxul și zgomotul Barkhausen,.

Curenții turbionari (eddy) sunt generați printr-un proces numit inducție electromagnetică. Odată cu recerea unui curent alternativ printr-un conductor, cum ar fi firul de cupru, se dezvoltă un câmp magnetic în interiorul și în jurul conductorului. Dacă un alt conductor electric este adus în imediata vecinătate a acestui câmp magnetic variabil, curentul va fi indus în acest al doilea conductor. Curenții turbionari sunt induși de curenți electrici care curg pe o traiectorie circulară.

Unul dintre avantajele majore ale curentului turbionar ca instrument NDT este varietatea de inspecții și măsurători care pot fi efectuate. În circumstanțele corespunzătoare, curenții turbionari pot fi utilizați pentru:

• Detectarea fisurilor;

• Măsurători ale grosimii materialului;

• Măsurători ale grosimii pentru un strat;

• Măsurători de conductivitate pentru:

– Identificarea materialelor;

– Detectarea defectelor la căldură;

– Determinarea adâncimilor;

– Monitorizarea tratamentului termic.

Unele dintre avantajele inspecției cu ajutorul curenților turbionari includ:

• Sensibile la fisuri mici și alte tipuri de defecte;

• Detectează defectele de suprafață și aproape de suprafață;

• Inspecția oferă rezultate imediate;

• Echipamentul flosit este foarte portabil;

• Metoda poate fi folosită nu numai pentru detectarea defectelor;

• Este necesară o pregătire minimă a pieselor;

• Sonda de testare nu trebuie să intre în contact cu piesa;

• Controlează forme și dimensiuni complexe ale materialelor conductive

Unele limitări ale inspecției cu ajutorul curenților turbionari includ:

• Se pot inspecta numai materialele conductive;

• Suprafața trebuie să fie accesibilă sondei;

• Abilitatea și instruirea necesare sunt mai extinse decât alte tehnici NDT

• Finisarea suprafeței și rugozitatea pot interfera;

• Sunt necesare standarde de referință pentru configurare;

• Adâncimea de penetrare este limitată;

• Defectele, cum ar fi delaminările care se află paralel cu bobina sondei și direcția de scanare a sondelor, sunt nedetectabile.

Pentru generare curenților turbionari in cazul unei inspecții, se utilizează o "sondă". În interiorul sondei se intalneste material electric conductor dispus sub forma de bobina .

Un curent alternativ va circula prin bobină la o frecvență aleasă de operator pentru tipul de test ales. Prin circulatia curentului alternativ prin bobină ia nastere un câmp magnetic variabil în interiorul și în jurul bobinei.

Atunci când un material electric conductiv este plasat în câmpul magnetic variabil al bobinei, prin intermediul inducției electromagnetice, vor fi induși, în material, curenții turbionari. Acești curenți vor genera, la rândul lor, un câmp magnetic "secundar" propriu care se va opune câmpului magnetic "primar" al bobinei.

Curentii eddy (turbionari) indusi in material conductor

Acest întreg proces de inducție electromagnetică de producere a curenților turbionari poate să apară de la câteva sute la mai multe milioane de ori pe secundă, în funcție de specificul inspecțiilor. În cazul prezenței unui defect in materialul conductiv, acești curenții turbionari vor fi întrerupți.

Controlul cu ajutorul metodei curenților turbionari este utilizat într-o varietate de industrii pentru a găsi defectele și a face măsurători în cea ce privește conductivitatea materialelor. Una dintre utilizările primare ale unor astfel de teste este detectarea defectelor atunci când natura defectului este bine înțeleasă. În general, tehnica este utilizată pentru a inspecta o zonă relativ mică, iar designul sondei și parametrii de încercare trebuie stabiliți in contextul unei bune înțelegeri a defecțiunii care trebuie detectată. Deoarece curenții turbionari tind să se concentreze la suprafața unui material, acesta metoda poate fi utilizată numai pentru a detecta defectele de suprafață și aproape de suprafață. materialele subțiri, cum ar fi tubulatura și foile, curenții turbionari pot fi utilizați pentru măsurarea grosimii materialului. Aceasta face ca aceasta metodă să fie un instrument util pentru detectarea deteriorării produse de coroziune și a altor deteriorări care determină o subțiere a materialului. Tehnica este utilizată pentru a efectua măsurători privind coroziunea care apare la suprafata aeronavelor și în pereții conductelor utilizate în ansambluri, cum ar fi schimbătoarele de căldură. Testarea cu metoda curenților turbionari este de asemenea folosită pentru a măsura grosimea vopselelor și a altor acoperiri.

Valoarea curenților turbionari este de asemenea afectată de conductivitatea electrică și permeabilitatea magnetică a materialelor. De aceea, astfel de masurători cu metoda curenților turbionari pot fi utilizate pentru sortarea materialelor și pentru a spune dacă un material a fost tratat termic, prin evaluarea modificării conductivității unor materiale.

Echipamentele și sondele curente pot fi achiziționate într-o gamă largă de configurații. În general, eddyscoapele și testerele de conductivitate sunt ambalate în unități foarte mici și operate de baterii pentru o portabilitate ușoară. Sunt disponibile, de asemenea, sisteme bazate pe computer care oferă multiple caracteristici de manipulare a datelor pentru laborator. Software-ul de procesare a semnalelor este de asemenea dezvoltat pentru eliminarea tendințelor, reducerea fundalului și a zgomotului. Analizoarele de impedanță sunt de asemenea folosite uneori pentru a permite o măsurare cantitativă îmbunătățită a curenților turbionari. Unele laboratoare au capacități de scanare multidimensionale care sunt utilizate pentru a produce imagini ale regiunilor de scanare. De asemenea, există câteva sisteme de scanare portabile pentru aplicații speciale, cum ar fi scanarea regiunilor fuselajelor aeronavelor.

Principii de funcționare pentru dispozitive de testare care folosesc tehnica curenților turbionari

Inducția electromagnetică și inspecția cu ajutorul curenților turbionari

Bobinele sunt caracterizate de un parametru important numit impedanță, parametru reprezentat de un număr complex, cu următoarea expresie:

𝑍 = 𝑈/𝐼 = 𝑅0 + 𝑗𝑋0 = 𝑅0 + 𝑗2𝜋𝑓𝐿0

𝑍 =

La trecerea unui curent electric variabil in timp, prin spirele bobinei ia naștere un câmp magnetic variabil, care, la rândul lui va induce o tensiune electromotoare in materialul testat, de forma:

e=

Tensiunea electromotoare indusă va determina apariția unor curenți numiți curenți turbionari, și care, la rândul lor vor determina apariția unui câmp magnetic variabil secundar, de sens opun câmpului magnetic primar. Acest câmp magnetic secundar generat de curenții turbionari, de sens opus, va determina reducerea valorii câmpului magnetic primar. Ca efect, va avea loc o modificare (scădere) a valorii impedanței complexe a bobinei. Prim măsurarea variației impedanței bobinei se pot obține informații specifice despre corpul testat cium ar fi conductivitatea și compoziția chimică a acestuia.

Planul complex al impedanței

Diagrama planului de impedanță este o modalitate foarte utilă de afișare a datelor pentru curenți turbionari. Magnitudinea curenților turbionari și permeabilitatea magnetică a materialului de testare determină ca semnalul de curent turbionar de pe planul de impedanță să reacționeze într-o varietate de moduri.

Planul complex al impedantei

Atunci când în apropierea bobinei nu se află nici o piesă de testat, impedanța compelxă a bobinei are forma 𝑍 = 𝑅0 + 𝑗𝑋0 unde 𝑅0 este partea reală iar 𝑗𝑋0 reprezintă partea imaginară.

𝑋0 = 2𝜋𝑓𝐿0 reprezintă reactanța bobinei și este proporțională cu frecvența semnalului de alimentare a bobinei și cu inductanța acesteia 𝐿0.

Cele două componente normalizate Rcn și Xcn vor fi definite astfel:

𝑅𝑐𝑛= 𝑖𝑎𝑟 𝑋𝑐𝑛=

Se poate observa că partea normalizată reală Rcn este egală cu zero dacă nu avem nici o variație a parții reale a impedanței. Xcn reprezintă de câte ori noua valoare a părții imaginare Xc este mai mare decât vechea valoare X0.. Se poate spune că în lipsa unei piese în apropierea bobinei, cele două componente normalizate vor avea valorile: Rcn =0 și Xcn =1. Acest punct se numește “punct de aer” P0.

Cazul materialelor non feromagnetice. Când un material non feromagnetic de conductivitate 𝜎1 este apropiat de sondă (bobină) vor apărea curenți turbionari. Deplasarea pe planul de impedanță normalizată este linia din punctul de aer P0 în punctul P1. Aceast aeste linia de variație a impedanței (lift-off) pentru acest tip de material. Se poate observa că în punctul P1 Rcn >0 ceea ce înseamnă că valoare curenților turbionari va genera o putere adițională disipată în piesa de testat. De asemenea se poate observa că Xcn <1 ceea ce înseamnă că Xc < X0 , de unde putem trage concluzia că efectul este unul de slăbire a câmpului magnetic principal datorită câmpului magnetic secundar generat de curenții turbionari.

Dacă un alt material de conductivitate 𝜎2<𝜎1 este apropiat de bobină deplasarea punctului se va face pe o altă linie care unește punctul P0 cu punctul P2. Valoarea curenților turbionari va fi una mai mică, de aceea modificarea părții reale va fi una mică Rcn1 > Rcn2 >0, de asemenea

Xcn1 <Xcn2 <1.

Când avem un defect în structura corpului testat, acesta va împiedica circulația curenților turbionari iar deplasarea punctului va fi din P1 în punctul P2.

Acest lucru face ca traiectoria curenților turbionari să devină mai lungă, iar câmpul magnetic secundar generat de curenții turbionari, să fie redus. În concluzie, partea reală a impedanței în acest caz va scădea ca valoare Rcn > Rcn+defect iar valoarea părți imaginare va crește

Xcn < Xcn + defect.

Pentru materiale cu conductivitate foarte mică diferenta intre direcția liniei de lift-off și direcția defectului este mai puțin vizibilă, de aceea este dificil de distins cele două linii.

Cazul materialelor feromagnetice. Când o sondă (bobină) se află în imediata apropiere a unui material feromagnetic, cum ar fi oțelul sau fierul pur, reactanța acesteia Xcn >1 va crește în loc să scadă. Materialele feromagnetice, a căror permeabilitate magnetică este mai mare decât valoarea materialelor neferomagnetice, concentrează câmpul magnetic primar al bobinei. Creșterea câmpului magnetic primar va scădea influența câmpul magnetic secundar al curenților turbionari. Deplasarea este de la P0 în punctul P3 și se produce în semi-planul de impedanță Xcn >1.

Planul impedantei pentru materiale magnetice si conductoare

Acest lucru demonstrează că planul de impedanță este împărțit în două semi-planuri, așa cum se vede în figura de mai sus. Partea imaginară normalizată a impedanței Xcn < 1 este zona de operare a materialelor neferomagnetice. Partea imaginară normalizată a impedanței Xcn >1 este jumătatea din planul în care apar materiale feromagnetice. Atunci când apare o fisură, aceasta produce aceleași efecte de impedanță ca și materialele non-feromagnetice, partea reală a impedanței va scădea ca valoare Rcn > Rcn+defect iar valoarea părți imaginare va crește Xcn < Xcn + defect.

Răspunsul unei bobine simple la diferirte forme ale defectului

Răspunsul unor sonde diferențiale (KAS 4-3, KD2, KDF 76-3) la un defect in material din aluminiu. În partea din stânga sonele se află la o distanță de 1mm de probă

Frecvența de lucru și adâncimea de pătrundere

Impedanța inițială a bobinei este stabilită odată cu fixarea unei frecvențe de lucru. Când această frecvența de inspecție este mărită, partea imaginară a impedanței este mărită, așa cum demonstrează ecuația:

𝑍0=𝑅0+𝑗2𝜋𝑓𝐿0

Curenții turbionari nu sunt distribuiți uniform pe întregul volum de piese de încercare. Curgerea acestora este mai puternică la suprafață, scăzând exponențial cu creșteri în raport cu distanța de la suprafață. Mărimea ce caracterizează această scădere se numește adâncime de pătrundere și este definită de următoarea releție:

𝛿=

Pătrunderea câmpului elctromagnetic pentru Al pur pentru frecvențele 200 Hz și 10KHz

Adâncimea standard de penetrare este adâncimea la care densitatea curenților turbionari scade până la un nivel de aproximativ 37% din valoarea de suprafață. Valorile tipice ale adâncimii de penetrare standard pentru aluminiul pur sunt de 5,99 mm la 200 Hz și 0,847 mm la 10 KHz.

Efectul de Lift-off – Curenții turbionari sunt mai puternici la apropierea de sondă

Elemente ale unui sistem de inspectie ce folosește curenți turbionari

Diagrama bloc a unui echipamentului analogic cu curenți turbionari include un generator unic de ton care alimentează senzorul bobinei de testare. Faza, frecvența și amplitudinea pot fi ajustate la parametrii optimi pentru piesele de încercare. La apariția unui defect, valoarea impedanței bobinei prezintă o schimbare. Semnalul de defect modulează semnalul provenit de la oscilator. Un demodulator de amplitudine de tip cuadratură extrage semnalul de defect cauzat de variația impedanței. Iesirile demodulatorului sunt semnalele axei X și axei Y. Fiecare componentă reprezintă părțile reale și imaginare ale impedanței respectiv. Aceste semnale pot fi filtrate și analizate. Trecerea semnalului de emisie și a celui receptionat de și la sonda, se face prin intermediul unui etaj care foloseste o schemă în punte pentru a adapta impedanțele de la ieșirea sondei și cele de la intrarea în filtru și ieșirea din amplificator.

Schema bloc a unui dispozitiv de testare ce folosește curenți eddy

Sonde – mod de operare. Sondele pentru curenți turbionari sunt disponibile într-o mare varietate de forme și dimensiuni. De fapt, unul dintre avantajele majore ale inspecției curenților turbionari este că sondele pot fi proiectate în mod particular pentru o mare varietate de aplicații. Sondele pentru curenți turbionari sunt clasificate în funcție de configurația și modul de funcționare a bobinelor de testare. Configurația sondei se referă, în general, la modul în care bobina sau bobinele sunt asambalate pentru a "cupla" cel mai bine în zona de testare de interes. Un exemplu de configurații diferite de sonde ar fi: bobinele sondele care sunt inserate într-o bucată de țeavă pentru a inspecta din interior spre exterior, în comparație cu sondele de înfășurare, în care bobina sau bobinele înconjoară conducta pentru a inspecta din exterior. Funcționarea se referă la modul în care bobina sau bobinele sunt cablate și interfațate cu echipamentul de testare. Modul de funcționare al unei sonde se încadrează în general într-una din cele patru categorii: absolut, diferențial, reflecție și hibrid.

a. Sonde absolute. Sondele absolută au, în general, o singură bobină de testare care este utilizată pentru a genera curenții turbionari și pentru a simți schimbările în câmpul de curenți turbionari. Atunci când sonda este poziționată lângă un material conductiv, câmpul magnetic în schimbare generează curenți turbionari în interiorul materialului. Generarea acestor curenți turbionari va lua energia din bobină ceea ce se regasește ca o creștere a rezistenței electrice a bobinei. La rândul lor,curenții turbionari generează propriul câmp magneti, câmp care se opune câmpului magnetic al bobinei și acest lucru schimbă reactanța inductivă a bobinei. Prin măsurarea schimbării absolute a impedanței bobinei de încercare, pot fi obținute multe informații despre materialul de testare.

Tipuri de sonde absolute

Bobinele absolute pot fi utilizate pentru detectarea defectelor, măsurători de conductivitate, și măsurători ale grosimii. Ele sunt utilizate pe scară largă datorită versatilității lor. Deoarece sondele absolute sunt sensibile la aspecte cum ar fi: conductivitatea, ridicarea permeabilității și temperatura, trebuie luate măsuri pentru a minimiza aceste variabile atunci când acestea nu sunt importante pentru inspecția efectuată. Este foarte frecvent ca sondele absolute disponibile în comerț să aibă o bobină de referință fixă "încărcată cu aer" care să compenseze variațiile temperaturii ambiante.

b. Sonde diferențiale. Sondele diferențiale au două bobine active, de obicei înfășurate în opoziție. Când cele două bobine se află peste o zonă fără defecte a eșantionului de testare, nu există semnal diferențial între bobine, deoarece ambele inspecționează material identic. Atunci când o bobină se află peste un defect și cealaltă este peste material bun, se produce un semnal diferențial. Acestea au avantajul de a fi foarte sensibile la defecte, dar relativ insensibile la proprietăți lent variabile, cum ar fi variații graduale, dimensionale sau de temperatură. Există, de asemenea, dezavantaje în utilizarea sondei diferențiale. în special, faptul că semnalele sunt dificil de interpretat. De exemplu, în cazul în care un defect este mai lung decât distanța dintre cele două bobine, numai marginea inițială și cea desfârșit vor fi detectate din cauza anulării semnalului când ambele bobine văd defectul în mod egal.

Tipuri de sonde diferențiale

c. Sonde de reflexie. Sondele de reflexie au două bobine similare cu o sondă diferențială, dar o bobină este utilizată pentru a produce curenții turbionari, iar cealaltă este utilizată pentru a detecta modificările în materialul de testare. Avantajul sondei de reflexie este că bobina emițătoare și receptoare pot fi optimizate separat pentru scopul propus. Bobina emițătoare poate fi realizată astfel încât să producă un câmp de flux puternic și uniform în vecinătatea bobinei receptoare, în timp ce bobina receptoare poate fi foarte mică, astfel încât să fie sensibilă la defecte foarte mici.

Configurații de sonde de reflexie

d. Sonde hibride. Un exemplu de sondă hibridă este sonda diferențială D. Această sondă are o bobină emițătoare care înconjoară două bobine de detectare în formă de D. Funcționează în modul de reflexie, dar în plus, bobinele sale de detectare funcționează în modul diferențial. Acest tip de sondă este foarte sensibil la fisurile de suprafață. Un alt exemplu de sondă hibridă este acela care utilizează o bobină convențională pentru a genera curenți turbionari în material, dar apoi utilizează un alt tip de senzor pentru a detecta schimbările de pe suprafață și în materialul de testare. Un exemplu de sondă hibridă este cel care utilizează un senzor de efect Hall pentru a detecta modificările fluxului magnetic care scurg din suprafața de testare. Sondele hibride sunt, de obicei, special concepute pentru o aplicație specifică de inspecție

Sondă hibridă cu profil D

Configurații de sonde. Configurația sondei se referă, în general, la modul în care bobina sau bobinele sunt asambalate pentru a "cupla" cel mai bine în zona de testare de interes. Unele dintre clasificările comune ale probelor, bazate pe configurația lor, include: sonde de suprafață, sonde cu bolțuri, sonde pentru diametrul interior (ID) și sonde pentru diametrul exterior (OD).

Sonde de suprafață

a. Sonde de suprafață. Sondele de suprafață sunt de obicei concepute pentru a fi portabile și sunt destinate a fi folosite în contact cu suprafața de testare. Sondele de suprafață constau, în general, dintr-o bobină din sârmă foarte fină încapsulată într-o carcasă de protecție. Dimensiunea bobinei și forma carcasei sunt determinate de utilizarea prevăzută a sondei. Majoritatea bobinelor sunt înfășurate astfel încât axa bobinei să fie perpendiculară pe suprafața de testare. Această configurație a bobinei este uneori menționată ca o bobină tip clopot și este bună pentru detectarea discontinuităților de suprafață orientate perpendicular pe suprafața de testare. Discontinuitățile, cum ar fi delaminările care se află într-un plan paralel cu suprafața de testare, vor fi probabil nedetectate cu această configurație a bobinei.

Bobinele de suprafață mari sunt utilizate pentru scanarea suprafețelor mari pentru defecte relativ mari. Ele eșantionează o zonă relativ mare și permit o penetrare mai profundă. Cu toate acestea, zona lor mare de eșantionare limitează capacitatea lor de a detecta discontinuități mici.

pentru a permite inspecția în spații restrânse. Acestea sunt disponibile cu un arbore drept sau cu un arc îndoit, ceea ce facilitează o manipulare și o utilizare mai ușoară în aplicații cum ar fi inspecția diametrelor mici.

b. Sondele cu bolțuri. Elementele de prindere pentru gauri sunt un tip special de sonde de suprafață care este proiectat pentru a fi utilizat cu un scaner cu orificii de șuruburi. Ele au o bobină de suprafață care este montată în interiorul unei carcase care se potrivește cu diametrul orificiului inspectat. Sonda este introdusă în orificiu și scanerul rotește sonda în interiorul orificiului.

c. Sonde pentru diametrul interior (ID). Senzorii ID, care sunt de asemenea menționați ca sonde cu bobină sau sonde de alimentare, sunt introduse în produse goale, cum ar fi țevi, pentru a inspecta din interior spre exterior. Sondele de identificare au o carcasă care menține sonda centrată, iar orientarea bobinei este oarecum constantă față de suprafața de testare. Bobinele sunt în mod obișnuit înfășurate în jurul circumferinței sondei astfel încât sonda să inspecteze o zonă în jurul întregii circumferințe a obiectului de testare la un moment dat.

Sonde pentru diametru interior ID

d. Sonde pentru diametrul exterior (OD). Sondele OD sunt deseori numite bobine de encirculare. Ele sunt similare cu sondele ID, cu excepția faptului că bobina înconjoară materialul pentru a-l inspecta din exterior. Sondele OD sunt utilizate în mod obișnuit pentru a inspecta produsele solide, cum ar fi barele.

Sonde pentru diametru exterior

Tipuri de măsurători

Fisuri de suprafață. Dispozitivele care folosesc curenți turbionari pot fi utilizate pentru o varietate de aplicații cum ar fi: detectarea fisurilor (discontinuități), măsurarea grosimii metalului, detectarea subțierii straturilor metalice datorită coroziunii și eroziunii, determinarea grosimii stratului de acoperire și măsurarea conductivității electrice și a permeabilității magnetice. Controlul cu ajutorul curenților turbionari este o metodă excelentă pentru detectarea defectelor la suprafață și aproape de suprafață atunci când poziția și orientarea probabilă sunt bine cunoscute.

Imaginea unui defect

turbionari. Imaginile de mai sus afișează o sondă de suprafață cu curenți turbionari pe suprafața unei componente conductive. Marimea curenților turbionari sub bobina sondei este indicată prin culori. În imaginea din dreapta, există un defect sub partea dreaptă a bobinei și se poate observa că curenții turbionari sunt mai slabi în această zonă.

Desigur, factori precum tipul de material, finisarea suprafeței și starea materialului, proiectarea sondei și mulți alți factori pot afecta sensibilitatea inspecției. Detectarea cu succes a fisurilor de suprafață necesită:

1. O cunoaștere a tipului defectului, poziției și orientării probabile;

2. Selectarea sondei potrivite. Sonda trebuie să se potrivească geometriei piesei și bobina trebuie să producă curenți turbionari care vor fi perturbați de defect;

3. Selectarea unei frecvențe rezonabile a sondei. Pentru defectele de suprafață, frecvența trebuie să fie cât mai mare posibil pentru rezoluție maximă și sensibilitate ridicată. Pentru defectele subterane, frecvențele mai mici sunt necesare pentru a obține adâncimea necesară de penetrare și acest lucru duce la o mai mică sensibilitate. Materialele feromagnetice sau foarte conductive necesită utilizarea unei frecvențe chiar mai scăzute pentru a ajunge la un anumit nivel de penetrare.

4. Probele de referință de material similar materialului inspectat și cu caracteristici reprezentative pentru defectul sau starea pentru care a fost inspectată.

Detectarea fisurilor de suprafață utilizând sonde glisante (de alunecare). Multe aplicații la aeronave comerciale implică utilizarea mai multor elemente de fixare pentru a conecta structuri de tip multistrat. Datorită oboseali cauzate de solicitările tipice oricărei aeronave comerciale, pot fi induse fisurile în apropierea găurilor de fixare. Pentru a inspecta găurile de fixare într-o perioadă de timp adecvată, sondele de alunecare sunt o metodă eficientă de inspecție.

Există două tipuri de sonde glisante, fixe și reglabile, care de obicei funcționează în modul de reflexie. Aceasta înseamnă că, curenții turbionari sunt induși de bobina emițătoare (excitatoare) și detectați de o bobină de recepție separată.

Sistemele cu alunecare sunt una dintre cele mai rapide metode de inspectare a unui număr mare de găuri de fixare. Ele sunt capabile să detecteze discontinuități de suprafață și subterane, dar pot detecta doar defectele într-o singură direcție. Sondele sunt marcate cu o linie de detectare pentru a indica direcția de inspecție. Pentru a efectua o inspecție completă, trebuie să existe două scanări care sunt ortogonale (90 grade) între ele.

a. Sonde glisante fixe. Aceste sonde sunt în general utilizate pentru materiale mai subțiri comparativ cu sondele reglabile. Penetrarea maximă este de aproximativ 1/8 inch. Sondele de alunecare fixe sunt deosebit de potrivite pentru găsirea de fisuri longitudinale de suprafață sau de volum, cum ar fi cele găsite în articulații. Intervalul tipic de frecvență este cuprins între 100 Hz și 100 kHz.

Sondă glisantă fixă

b. Sonde glisante reglabile. Aceste sonde sunt foarte potrivite pentru găsirea fisurilor de volum, în structuri multi-strat gros. Penetrarea maximă este de aproximativ 3/4 inch. Intervalul de frecvență pentru sondele glisante reglabile este de la 100 Hz până la 40 kHz.

Sondele reglabile, după cum sugerează și numele, pot fi ajustate prin utilizarea distanțierelor, ceea ce va schimba capacitățile de penetrare. Grosimea distanțierului dintre bobine este reglată în mod normal pentru cea mai bună detectare. Pentru scanări tangențiale sau scanare de 90 de grade cu o decalare de la centru, este adesea folosit un distanțier mai subțire.

Sondă glisantă reglabilă

Intervalul de grosime a distanțierului poate varia de la 0 (fără distanțier) pentru inspecții aproape de suprafață și mici capete de fixare până la maximum 0,3 inch pentru o penetrare profundă cu capete mari în tipurile mai mari de sonde. Un distanțier mai larg va da mai multă toleranță la abaterea sondei deoarece zona sensibilă devine mai largă, dar instrumentul va necesita un câștig mai mare.

Standardele de referință / etalonare pentru configurarea probelor de alunecare constau, în mod obișnuit, din trei sau patru plăci de aluminiu care sunt fixate împreună într-o configurație de tip articulație. Șanțurile sau fisurile induse în mod natural / artificial sunt situate în al doilea sau al treilea strat al standardului.

Standarde de referință/calibrare

Standardele de referință utilizate ar trebui să fie fabricate din același tip de material, aliaj, grosimea materialului și compoziția chimică care se găsesc pe componenta de aeronavă care trebuie inspectată. Dimensiunile și toleranțele defectelor introduse în standarde sunt de regulă reglementate de specificațiile de inspecție.

4. 2 Inspecția tuburilor. Controlul cu ajutorul curenților turbionari este adesea folosit pentru a detecta coroziunea, eroziunea, fisurarea și alte modificări ale tubulaturii. Schimbătoare de căldură și generatoare de aburi, care sunt utilizate în centralele electrice, au mii de tuburi pentru care ar trebuie împiedicate scurgerile.

Acest lucru este deosebit de important în centralele nucleare în care apa contaminată ar trebui împiedicată să se amestece cu apă curată care va fi returnată în mediul înconjurător. Apa contaminată curge pe o parte a tubului (în interior sau în exterior), iar apa proaspătă curge pe cealaltă parte. Căldura este transferată din apa contaminată în apă proaspătă, iar apa proaspătă este apoi reintrodusă înapoi în sursa, care este, de obicei, un lac sau un râu. Este foarte important ca cele două surse de apă să nu fie amestecate, astfel că centralele electrice sunt oprite periodic, pentru ca, tuburile și alte echipamente pot fi inspectate și reparate. Metoda de testare cu ajutorul curenților turbionari asigură tehnici de inspecție de mare viteză pentru aceste aplicații.

Inspecția tuburilor cu sonde pentru diametru interior

O tehnică care este adesea folosită presupune folosirea unei sonde de bobină diferențială în tubul individual al schimbătorului de căldură. Cu ajutorul sondei diferențială, nu se va observa nici un semnal pe instrumentul de testare, atât timp cât nu există nici o subțiere a metalului. Când există un astfel de defect, o bucla va fi văzută pe planul de impedanță, pe măsură ce o bobină a sondei diferențiale trece peste zona defectă și o a doua bucla va fi produsă când a doua bobină trece peste deteriorare.

4. 3 Măsurători de conductivitate. Una dintre utilizările instrumentelor ce folosesc curenți turbionari este pentru măsurarea conductivității electrice. Valoarea conductivității electrice a unui metal depinde de mai mulți factori, cum ar fi compoziția sa chimică și de solicitareaa structurii sale cristaline. Prin urmare, informațiile privind conductivitatea electrică pot fi utilizate pentru sortarea metalelor, verificarea tratamentului termic adecvat și inspectarea deteriorărilor la căldură.

Tehnica implică, de obicei, folosirea unei sonde absolute în contact cu suprafața probei. Pentru materialele nonmagnetice, modificarea impedanței bobinei poate fi corelată direct cu conductivitatea materialului. Tehnica poate fi utilizată pentru a sorta cu ușurință materiale magnetice din materiale nonmagnetice, dar este dificil să se separe efectele de conductivitate de efectele permeabilității magnetice, astfel încât măsurătorile de conductivitate sunt limitate la materiale nemagnetice. Este important să se controleze factorii care pot afecta rezultatele, cum ar fi temperatura de inspecție și geometria pieselor. Conductivitatea se modifică cu temperatură, astfel încât măsurătorile ar trebui făcute la o temperatură constantă și ajustările făcute pentru variațiile de temperatură atunci când este necesar.

Atunci când sonda este adusă aproape de un material conductiv, dar nemagnetic, reactanța inductivă a bobinei coboară, deoarece câmpul magnetic din curenții turbionari se opune câmpului magnetic al bobinei. Rezistența în bobină crește, deoarece necesită o parte din energia bobinei pentru a genera curenții turbionari și aceasta apare ca rezistență suplimentară în circuit. Pe măsură ce crește conductivitatea materialelor testate, pierderile de rezistență vor fi mai mici, iar modificările inductive ale reactanților vor fi mai mari.

Pentru a sorta materialele folosind un dispozitiv cu planul de impedanță, semnalul din proba necunoscută trebuie comparat cu un semnal dintr-o varietate de standarde de referință. Cu toate acestea, există dispozitive disponibile care pot fi calibrate pentru a produce o valoare pentru conductivitatea electrică, care poate fi apoi comparată cu valorile standard ale conductivității electrice în MS / m sau procentual IACS (International Copper Standard Internațional). Ar trebui ținut cont de faptul că, conductivitatea unui anumit material poate varia în mod semnificativ odată cu ușoara variație ale compoziției chimice și, prin urmare, un interval de conductivitate este în general prevăzut pentru un material. Intervalul de conductivitate pentru un singur material se poate suprapune cu aria de acoperire a unui al doilea material de interes, astfel încât conductivitatea nu poate fi utilizată întotdeauna pentru sortarea materialelor.

4. 4 Măsurarea grosimii în cazul materialelor subțiri. Tehnicile cu curenți turbionari pot fi folosite pentru a efectua o serie de măsurători dimensionale. Abilitatea de a efectua măsurători rapide fără a avea nevoie de cuplaj sau, în unele cazuri chiar de contact de suprafață, face ca tehnicile de curenți turbionari să fie foarte utile.

Tipul măsurătorilor care pot fi făcute include:

• grosimea foii metalice subțiri și foliei și a acoperirilor metalice pe substrat metalic și nemetalic

• dimensiunile transversale ale tuburilor și tijelor cilindrice

• grosimea acoperirilor nemetalice pe substraturi metalice

4.4.1 Măsurarea gradului de corodare pe suprafețele de acoperire ale avioanelor

O aplicație în care tehnica de curenți turbionari este folosită în mod obișnuit pentru a măsura grosimea materialului este în detectarea și caracterizarea deteriorării coroziunii pe suprafețele de acoperire ale aeronavelor. Controlul cu ajutorul curenților turbionari are un avantaj față de ultrasunete în această aplicație deoarece nu este necesară cuplarea mecanică pentru a obține energia în structură. Prin urmare, în zonele cu mai multe straturi ale structurii, cum ar fi splice-urile laterale, curenții turbionari poate determina dacă subțierea prin coroziune este prezentă în straturile îngropate.

Inspecția suprafețelor unei aeronave

Controlul curenților turbionari are un avantaj față de radiografie pentru această aplicație, deoarece este necesar accesul doar pe o singură parte, pentru efectuarea inspecției. Pentru a obține o peliculă de film pe partea din spate a pielii aeronavei ar putea necesita îndepărtarea mobilierului interior, a panourilor și a izolației, care ar putea fi foarte costisitoare. Actual, se dezvoltă tehnici avansate de curenți turbulenți care pot determina modificări ale grosimii până la aproximativ trei procente din grosimea stratului analizat.

Măsurarea grosimii straturilor subțiri conductive, benzii și folii. Tehnicile cu ajutorul curenților turbionari sunt folosite pentru măsurarea grosimii plăcilor, benzilor și foliilor în fabricile de laminare și pentru măsurarea modului de subțiere a metalului care a avut loc în timp datorită coroziunii. Pe planul de impedanță, variațiile de grosime prezintă același tip de răspuns al semnalului curenților turbionari ca un defect , cu excepția faptului că semnalul reprezintă un gol de dimensiuni și adâncimi infinite. Modelul de rotație a fazelor este același, dar amplitudinea semnalului este mai mare.

La efectuarea acestei măsurători, este important să rețineți că adâncimea de penetrare a curenților turbionari trebuie să acopere întreaga gamă de grosimi măsurate. De obicei, este selectată o frecvență care produce aproximativ o adâncime standard de penetrare la grosimea maximă. Din păcate, la frecvențe mai joase, care sunt adesea necesare pentru a obține penetrarea necesară, impedanța sondei este mai sensibilă la modificările conductivității electrice. Astfel, efectele conductivității electrice nu pot fi eliminate treptat și este important să se verifice dacă orice variație a conductivității în regiunea de interes este la un nivel suficient de scăzut.

Măsurarea dimensiunilor secțiunilor transversale ale tuburilor și tijelor cilindrice. Dimensiunile tuburilor și tijelor cilindrice pot fi măsurate fie cu bobine de tip OD, fie cu bobine axiale interne ID. Relația dintre schimbarea impedanței și schimbarea diametrului este destul de constantă, cu excepția frecvențelor foarte scăzute. Cu toate acestea, avantajele funcționării la o frecvență normalizată mai mare sunt dublate. În primul rând, contribuția oricărei schimbări de conductivitate la impedanța bobinei devine mai puțin importantă și poate fi ușor eliminată treptat. În al doilea rând, există o creștere a sensibilității măsurătorii care rezultă din valoarea mai mare a componentei inductive a impedanței. Datorită diferenței mari de fază dintre vectorii de impedanță care corespund modificărilor factorului de umplere și conductivității (și mărimea defecțiunilor), pot fi efectuate teste simultane pentru dimensiuni, conductivitate și defecte.

O aplicație importantă pentru măsurarea grosimii pereților tubului este detectarea și evaluarea coroziunii, atât la exterior cât și la interior. Sonde interne trebuie să fie utilizate atunci când suprafața exterioară nu este accesibilă, cum ar fi atunci când se testează țevi îngropate sau susținute de manșoane. S-au obținut succese în măsurarea variațiilor de grosime ale țevilor metalice feromagnetice cu tehnica câmpului la distanță.

Măsurători de grosime a straturilor neconductoare aflate pe materiale conductoare. Grosimea acoperirilor nemetalice pe substraturile metalice poate fi determinată datorită efectului de ridicare (lift-off) pe impedanță. Această metodă are o utilizare pe scară largă pentru măsurarea grosimii vopselelor și a acoperirilor din plastic. Acoperirea servește drept distanțier între sondă și suprafața conductivă. Pe măsură ce distanța dintre sonde și metalul de bază conductiv crește, intensitatea câmpului de curenți turbionari scade, deoarece mai puțin din câmpul magnetic al sondei poate interacționa cu metalul de bază. Grosimile între 0,5 și 25 μm pot fi măsurate cu o precizie între 10% pentru valori mai mici și 4% pentru valori mai mari. Contribuțiile la modificările impedanței datorate variațiilor de conductivitate ar trebui eliminate treptat, cu excepția cazului în care se știe că variațiile de conductivitate sunt neglijabile, așa cum se întâlnește în mod normal la frecvențe mai mari.

Inspecția straturilor non conductive

Măsurătorile destul de precise pot fi efectuate cu ajutorul unui detector standard de curent turbionar și al unui eșantion de calibrare. Sonda este redusă la zero în aer și se stabilește direcția semnalului de ridicare. Locația semnalului este marcată pe ecran deoarece sonda este plasată pe eșantionul de calibrare în zonele cu grosimea de acoperire descrescătoare. Atunci când sonda este plasată pe suprafața de testare, poziția semnalului se va deplasa de la poziția de aer nulă până la un punct care poate fi corelat cu marcajele de calibrare.

Inspectia straturilor de protectie

Cercetări pentru îmbunătățirea tehnicilor ce folosesc curenți turbionari

a. Imagistica fotoinductivă (Photoinductive Imaging). O tehnică cunoscută sub numele de imagistică fotoinductivă (PI) oferă un instrument de scanare și imagistică puternic, de înaltă rezoluție. Rezoluția microscopică este disponibilă cu ajutorul senzorilor cu curenți turbionari de dimensiuni standard. Dezvoltarea de sonde și instrumente pentru imagistica fotoinductivă (PI) se bazează pe utilizarea unui laser de argon cu o putere medie (5 W nominal putere). Acest fascicul generează un punct fierbinte localizat pe suprafața specimenului, iar fluctuația de temperatură determină variații ale conductivității electrice, care, la rândul său, induce o schimbare a impedanței sondei curenților turbionari în imediata sa apropiere. Această sondă oferă imagini de înaltă rezoluție și a fost utilizată pentru a studia fisurile, sudurile și legăturile de difuzie în eșantioanele metalice. Tehnica PI este studiată ca o modalitate de a reprezenta variațiile locale de stres în oțel.

b. Curenți turbionari pulsatorii. În prezent se desfășoară cercetări cu privire la utilizarea unei tehnici denumite teste pulsate cu curent turbionar (PEC- pulsed eddy current). Această tehnică poate fi utilizată pentru detectarea și cuantificarea coroziunii și fisurilor în structurile din aluminiu multistrat ale aeronavelor. Semnalele pulsate de curent turbionar constau dintr-un spectru de frecvențe, fiecare semnal conținând informații dintr-o anumită gamă de adâncimi. În plus, semnalele pulsatorii au in spectrul lor frecvențe foarte scăzute, ceea ce asigură o penetrare excelentă în adâncimii.

Dispozitiv de testare integrat pe un telefon mobil

Concluzii

Tehnica ce folosește curenții eddy (turbionari)- EC este cea mai populară și mai folosită tehnică electromagnetică NDE. Printre alte tehnici NDE electromagnetice, această tehnică găsește un număr mare de aplicații versatile în industria energetică, aerospațială și petrochimică. În acest context, se poate spune că în întreaga lume aproape toate schimbătoarele de căldură și aeronavele sunt inspectate folosind această tehnică.

Două aspecte principale sunt de remarcat: sensibilitatea excelentă la divere tipuri de suprafețele, precum și la diferite tipuri de defectele și viteza de testare de până la 10 m / s pe care nici o altă tehnică NDE nu o poate atinge. Acest lucru este deosebit de profitabil pentru industrii, deoarece permite o examinare rapidă în etapele de fabricație, reducând timpul de funcționare a componentelor instalației.

CAPITOLUL III

Lichide penetrante

Metoda de examinare cu lichide penetrante a fost folosita, in industrie, pentru a detecta discontinuitati in structura materialelor din 1942, cand a fost introdusa o metoda de examinare cu  penetranti colorati (rosii).

PRINCIPIUL METODEI

Principiul fizic al metodei cu lichide penetrante

Controlul defectoscopic nedistructiv cu lichide penetrante se bazeaza pe proprietatea unor lichide de a umecta suprafetele corpurilor solide si de a patrunde in cavitatile defectelor acestor suprafete. Intrucat patrunderea lichidelor in interiorul defectelor are loc prin capilaritate, metodele de control cu lichide penetrante sunt cunoscute si sub denumirea de metode capilare.

Fenomenul de capilaritate se refera la tendinta lichidului de a patrunde sau de a fi extras, cand este expus la o deschizatura mica.

Penetrant in discontinuitati de suprafata

Introduceti un tub intr-un lichid si veti observa ca lichidul intra in tub si incepe sa urce.

Fenomenul de capilaritate

Viteza cu care urca si cantitatea de lichid care urca depind de vascozitatea lichidului, de capacitatea de umectare a acestuia (fig. 3) si de tensiunile de suprafata.

θ unghi de mic – capacitatea de umectare buna – PENETRANT BUN

θ unghi de mare – capacitatea de umectare slaba

Capacitatea de umectare

θ 90 °                            θ = 90 °     θ 90 °

Urcarea si coborarea lichidului in tuburile

calilare depind de unghiul de contact

Figura 4.b – Fortele implicate in fenomenul de capilaritate

Studiul fenomenelor care se produc la interfata lichid-solid si care au ca rezultat patrunderea lichidului in cavitatea discontinuitatii se poate simplifica reducandu-l doar la sudiul fenomenelor capilare si la utilizarea catorva relatii principale din fizica ce caracterizeaza aceste fenomene.

Presiunea coloanei de lichid aflata in echilibru in cavitatea defectului se determina din relatia:

(1)

unde: pc – presiunea capilara,

h – inaltimea coloanei,

ρ – densitatea lichidului.

Inaltimea coloanei de lichid se poate determina din legea lui Jurin:

(2)

unde: θ – unghiul de udare,

σ – coeficientul de tensiune superficiala a lichidului,

b – latimea defectului.

Din relatiile (1) si (2) rezulta ca presiunea capilara este:

Pc                                                                                                 (3)

Domeniul de aplicabilitate al metodei cu lichide penetrante

Examinarea cu lichide penetrante evidentiaza discontinuitatile deschise la suprafataprezente in materiale neporoase. Aceasta metoda de examinare este folosita cu succes in examinarea metalelor, cum ar fi: aluminiu, magneziu, alama, cupru, fonta, otel inoxidabil, titan si  aliaje nemetalice. Poate fi folosita de asemenea si in examinarea altor materiale, inclusiv ceramice, materiale plastice sau sticla.

Se pot detecta trei categorii de defecte:

1.     defecte ale materialelor primare obtinute prin: turnare, laminare, forjare, extrudare, tragere, etc.,

2.     defecte ale pieselor rezultate in urma procesului de fabricare al acestora prin: sudare, lipire, aschiere, presare, tratament termic,

3.     defecte ale pieselor aparute in procesul de exploatare.

Avantajele metodei cu lichide penetrante sunt urmatoarele:

–        sensibilitate ridicata,

–        domeniu larg de aplicabilitate,

–        posibilitatea examinarii pieselor cu diferite grade de complexitate (geometrie complexa),

–        posibilitatea examinarii intregii piese sau numai a unei portiuni,

–        simplitatea operatiunilor de control,

–        posibilitatea mecanizarii si automatizarii majoritatii operatiilor tehnologice,

–        ne ofera cantitate sporita de informatie privind forma, marimea si chiar natura defectului,

–        costul relativ scazut al materialelor folosite.

Dezavantajele metodei cu lichide penetrante sunt urmatoarele:

–        domeniul de aplicabilitate este redus numai la defectele de suprafata,

–        volumul mare de munca in lipsa mecanizarii,

–        consum mare de timp (0,5h – 1,5h),

–        necesitatea curatirii amanuntite a suprafetei,

–        dificultatea controlului la temperaturi scazute,

–        volum mare al instalatiilor stationare de control,

–        subiectivitatea controlului care depinde de calificarea operatorilor.

MATERIALE FOLOSITE IN TESTAREA CU LICHIDE PENETRANTE

Clasificare

Sistemul de clasificare se bazeaza pe cerintele  AMS 2644.

Lichide penetrante:

Tip 1 – lichid penetrant fluorescent,

Tip 2 – lichid penetrant colorat (vizibil),

Tip 3 – lichid penetrant mixt.

Metode si produse pentru indepartarea excesului de penetrant:

Metoda A – spalabil cu apa,

Metoda B – emulsifiant lipofilic (postemulsifiabil, lipofilic),

Metoda C – spalabil cu solvent,

Metoda D – emulsifiant hidrofilic (postemulsifiabil, hidrofilic),

Metoda E – spalabil cu apa, apos (utilizare limitata).

Nivele de sensibilitate:

Nivelul 1 – scazut,

Nivelul 2 – mediu,

Nivelul 3 – ridicat,

Nivelul 4 – ultra ridicat.

Developanti:

Forma  a – developant uscat,

Forma  b – developant solubil in apa,

Forma  c – developant suspensie in apa,

Forma  d – developant neapos pentru tip 1 (pe baza de solvent),

Forma  e – developant neapos pentru tip 2 (pe baza de solvent),

Forma  f – pentru aplicatii speciale,

Forma  g – fara developant.

Solventi:

Clasa 1 – halogenati,

Clasa 2 – nehalogenati,

Clasa 3 – aplicatii speciale.

2  Penetranti: proprietati si clasificare

Fiecare tip de penetrant trebuie sa aiba urmatoarele proprietati:

1.     sa fie capabili sa penetreze usor deschizaturile fine,

2.     sa fie capabil sa ramana in deschizaturi relativi largi,

3.     sa nu se evapore sau se usuce rapid,

4.     sa fie usor de curatat de pe suprafata pe care a fost aplicat,

5.     sa reziste la curatirea din deschizaturi chiar daca acestea sunt largi si putin adanci,

6.     sa aiba un bun contrast de culoare sau fluorescenta,

7.     sa fie stabil chimic in conditii de depozitare si folosire,

8.     sa nu fie coroziv,

9.     sa fie ieftin,

10.  sa nu fie inflamabil,

11.  nu trebuie sa fie daunator sau toxic pentru operator.

Multe din aceste cerinte sunt contradictorii, deci este necesar sa se faca un compromis in alegerea penetrantului ce va fi folosit. Din fericire exista multe tipuri de penetranti disponibili.

Diferitele tipuri de examinari cu lichide penetrante pot fi identificate dupa tipul de penetrant folosit. Astfel mentionam urmatoarele tipuri de penetranti:

Penetrant fluorescent

Penetrantul fluorescent este folosit pentru procesele care necesita cea mai buna sensibilitate. Acesta contine pigmenti care in lumina ultravioleta devin vizibili. Culoarea acestui penetrant este de obicei verde, iar in lumina fluorescenta este galben verzui. Pentru aplicatii speciale exista si penetranti fluorescenti rosii stralucitori sau albastri.

Penetrant colorat

Acest tip de penetrant este cel mai folosit dar este cel mai putin sensibil. Culoarea acestuia este de obicei rosie stralucitoare, dar uneori poate avea culori speciale cum ar fi albastru.

Penetrant cu sensibilitate dubla

Penetrantul cu sensibilitate dubla contine o combinatie de substante vizibile (colorate) si fluorescente. Culoarea vizibila este in general un rosu stralucitor si culoarea fluorescenta un galben portocaliu. Examinarea se face la lumina vizibila si indicatiile neclare sunt rezolvate prin inspectie in lumina neagra.

Tipurile de penetranti pot fi subclasificate dupa metoda folosita in indepartare acestora:

Metoda cu penetranti spalabili cu apa

O schema a procesului de examinare cu lichide penetrante prin metoda cu penetranti spalabili cu apa este reprezentata in figura 5.

Penetrantul contine un emulsifiant care il face solubil in apa si usor de spalat constituind astfel un avantaj pentru examinarea suprafetelor rugoase. Folosirea acestui tip de penetrant are trei dezavantaje:

emulsifiantul reduce proprietatea de penetrare a penetrantului;

emulsifiantul reduce substantele fluorescente care pot fi dizolvate in penetrant;

fiind solubil in apa, penetrantul poate fi indepartat din defect, in special din defectele largi sau putin adanci, in timpul indepartarii excesului de penetrant.

Metoda cu penetranti cu post emulsifiere

O schema a procesului de examinare cu lichide penetrante prin metoda cu

penetranti cu post emulsifiere este reprezentata in figura 6.

Spre deosebire de metoda cu penetranti spalabili cu apa metoda cu penetranti cu post emulsifiere este un proces de indepartare in doi pasi. Penetrantii post emulsifiabili nu sunt spalabili cu apa dar se poate aplica emulsifiant peste penetrant dupa trecerea timpului de contact. Dupa o scurta perioada de timp in care emulsifiantul se amesteca treptat cu penetrantul de pe suprafata piesei, acest amestec poate fi indepartat cu apa.

Avantajele acestei metode fata de metoda prezentata anterior sunt:

este mai sensibila in detectarea defectelor foarte fine din cauza abilitatii mai mari de penetrare; este de asemenea necesar un timp mai scurt de contact;

penetrantul din defect nu este usor emulsifiat si nu este indepartat din defecte largi sau putin adanci in timpul spalarii excesului de penetrant de pe suprafata piesei;

defectele care sunt mai largi decat adanci pot fi detectate

Metoda cu penetranti indepartabili cu solventi

O schema a procesului de examinare cu lichide penetrante prin metoda cu penetranti indepartabili cu solventi este reprezentata in figura

In aceasta metoda penetrantul este indepartat cu un solvent special. Daca solventul este indepartat cu grija aceasta metoda este foarte sensibila. Metoda cu penetranti indepartabili cu solventi este o metoda buna pentru aplicare manuala pe o zona de examinare limitata.

1.3  Developanti: proprietati si clasificare

Developantii sunt folositi pentru a absorbi penetrantul, pentru a mari indicatiile, pentru a crea un contrast vizual mare intre indicatii si aria din imprejurime

Urmatoarele proprietati sunt cerute pentru developanti:

1.     sa fie absorbit astfel incat sa asigure o extragere maxima a penetrantului,

2.     trebuie sa aiba o granulatie fina si o forma a particulelor astfel incat aceasta sa permita extragerea unei cantitati cat mai mici posibile de penetrant   dintr-un defect, astfel incat sa se dispuna pe o suprafata optima reflectand indicatiile patrunzatoare si conturandu-le,

3.     sa fie capabil sa mascheze pe cat de bine posibil interferenta culorilor de fundal si sa asigure un contrast bun intre fundal si penetrant,

4.     sa fie usor de aplicat, intr-un strat uniform si subtire,

5.     nu trebuie sa fie fluorescent daca folosim penetranti fluorescenti,

6.     usor de indepartat,

7.     stabil chimic in conditii de depozitare,

8.     sa nu fie coroziv,

9.     sa fie ieftin,

10.  sa nu fie inflamabil,

11.  nu trebuie sa fie daunator si toxic pentru operator,

sa nu fie poluant pentru mediu

Developantii se pot clasifica astfel:

1.       Developant – suspensie in apa

Acesti developanti sunt cei mai putini sensibili. Developantul este suspendat in apa si trebuie sa fie in continuu agitat pentru a preveni depunerea lui. Developantul este aplicat prin imersie sau prin varsarea developantului peste piesa permitand developantului sa se usuce, ramanand un film alb ca o pudra care absoarbe penetrantul.

2.       Developant – solubil in apa

Pentru acest tip de developanti se obtine un nivel de sensibilitate mai mare. Developantul este dizolvat  in apa. Aplicarea acestui developant se face prin imersie, prin turnare sau prin spray-ere.

3.       Developant – pudra uscata

Developantii pudra uscata sunt considerati ca fiind cei mai putin sensibili developanti. Aplicarea acestui developant se face cu un pistol, cu o perie moale sau folosind rezervoare umplute cu pudra.

4.       Developant – neapos

La procesele in care se folosesc developanti neaposi umezi se obtine cea mai buna sensibilitate. Acesti developanti sunt realizati prin suspensie in solvent. Evaporarea solventului duce la extragerea penetrantului din discontinuitati. Developantii neaposi sunt aplicati cu spray-uri sau cu ajutorul unui pistol.

Generalitatii

Definitii

Fond fluorescent – fluorescenta reziduala observata local sau pe intreaga suprafata a produsului examinat.

Curatire alcalina – curatarea suprafetei unui metal prin metode chimice.

Penetrant – lichid cu tensiune superficiala scazuta avand o actiune capilara ridicata si care contine un agent colorant sau fluorescent.

Emulsifiant – lichid cu actiune superficiala ce determina ca excesul de penetrant sa devina spalabil cu apa.

Developant – material aplicat pe suprafata de inspectie cu proprietatea de a accelera extragerea penetrantului din discontinuitati si a mari fondul de control.

Lumina ambianta – lumina alba din zona de inspectie emisa de toate sursele, inclusiv de cele de lumina ultravioleta.

Penetrant fluorescent – lichid penetrant ce emite o radiatie vizibila atunci cand este excitat cu lumina ultravioleta.

Penetrant vizibil – lichid penetrant caracterizat de o culoare intensa vizibila, de regula rosie (penetrant colorant).

Iradianta (iluminare energetica) – densitatea de suprafata a fluxului radiant printr-o suprafata specificata [unitatea SI: watt pe metru patrat (W/m2)].

Iluminare – densitate de suprafata a fluxului luminos printr-o suprafata specificata [unitatea SI: lux (lx)].

2 Procesare

In scopul obtinerii unei sensibilitati optime este esential ca procedurile adoptate sa fie strict in acord cu tehnica. In continuare sunt descrise procedurile generale pentru examinarea cu lichide penetrante.

Restrictii de folosire

Controlul cu lichide penetrante nu este eficient daca se aplica la:

a. Piese si materiale realizate din materiale poroase sau absorbante.

b. Piese sau materiale la temperaturi sub 10 sC sau mai mari de 50 sC.

c. Piese care au fost supuse unui tratament de suprafata ce ar putea obtura discontinuitatile, de exemplu: alocromare, alodinare, vopsire, impregnare, placare, sablare umeda sau uscata, polizare, lustruire.

d. Examinarea se efectueaza la cel mult 5 h de la indepartarea penetrantului.

2.2.1 Pregatirea suprafetei

Cauza cea mai comuna a esecului in examinarea cu lichide penetrante este pregatirea necorespunzatoare a suprafetei. Impuritatile pot masca discontinuitatilor, pot bloca penetrantul in discontinuitati, pot cauza indicatii nerelevante si pot ascunde discontinuitatile adevarate. Exista mai multe tehnici de curatire a suprafetei:

a. Curatarea mecanica cum ar fi perierea cu perii de sarma sau sablarea trebuie sa fie folosita cand nici o alta metoda de curatare nu asigura o curatare suficienta.

b. Una din metodele preferate este curatirea chimica si indepartarea vopselei.

c. Degresarea cu vapori este eficienta pentru indepartarea urmelor de ulei sau vaselina deoarece nu deterioreaza specimenul de testat.

d. Curatirea cu detergenti este cea mai buna metoda de pregatirea suprafetei pentru indepartarea solutiilor anorganice sau a altor impuritati solide.

e. Pe langa aceste metode de curatire mai amintim si curatirea cu ultrasunete precum si curatirea cu jet de abur.

f. Cand este aprobata, decaparea chimica este des folosita fiind urmata de curatire mecanica. Aceasta este folosita pentru descoperirea discontinuitatilor inchise dupa slefuire.

2.2.2 Aplicarea penetrantului

Penetrantul se poate aplica in diferite moduri, fie prin spray-ere, fie prin pensulare, fie prin imersia peiselor in bai de penetrant. Metoda de aplicarea a penetrantului are un efect mic asupra sensibilitatii metodei, insa metoda electrostatica ( prin spary-ere) se considera a fi mai buna decat celelalte metode. Dupa aplicarea penetrantului, trebuie sa asteptam un timp suficient pentru ca acesta sa patrunde in defectele existente, timp numit dwell time.

Timpii de penetrare sunt, in general, recomandati de firma producatoare sau ceruti de tehnologia de lucru. Acesti timpi depind de: tensiunea de suprafata a penetrantului, de unghiul de contact, de vascozitatea penetrantului, de presiunea atmosferica, de presiunea capilara, de proprietatile microstructurale ale penetrantului.

Timpul ideal de penetrare este determinat, de cele mai multe ori, experimental si in general este specific unei anume inspectii.

2.2.3 Indepartarea excesului de penetrant

Procedura de indepartare a excesului de penetrant trebuie sa curete excesul de penetrant de pe suprafata piesei, fara a scoate, insa, penetrantul din discontinuitati. Reamintim ca medotele de indepartare a excesului de pentrant sunt:

Metoda A – spalabil cu apa,

Metoda B – emulsifiant lipofilic (postemulsifiabil, lipofilic),

Metoda C – spalabil cu solvent,

Metoda D – emulsifiant hidrofilic (postemulsifiabil, hidrofilic),

Metoda E – spalabil cu apa, apos (utilizare limitata).

2.2.4 Aplicarea developantului

Aplicarea developantului se face de obicei folosind un aerosol. Pentru aceasta aplicare se recomanda tinerea spray-ului la aproximativ 300 – 450 mm (12 – 18 inch) fata de suprafata de testat si sa se spray-eze aceasta suprafata astfel incat sa se obtina un film subtire si uniform de developant. Pentru penetrantii cu contrast de culoare se va aplica developant intr-un strat suficient de gros astfel incat fundalul colorat al zonei de interes sa fie mascat. Aceasta se poate obtine de obicei prin una sau doua spray-eri consecutive. Aplicarea developantului trebuie sa se faca in lumina alba.

2.2.5 Examinarea si inregistrarea indicatiilor

Se vor vizualiza si se vor interpreta indicatiile ca in capitolul 4. Dupa interpretarea indicatiilor acestea se vor inregistra si se va intocmi documentatia aferenta. Dintre metodele de inregistrare a defectelor amintim: schite, fotografierea, marcarea zonei in care se afla defecte. Trebuie avut grija ca indiferent de metoda de testare folosita timpul dintre interpretare si inregistrare sa fie cat mai mic deoarece odata cu trecerea timpului indicatiile vor deveni neclare si distorsionate neilustrand discontinuitatile reale.

2.2.6 Curatirea si protectia suprafetei

Se va sterge developantul de pe suprafata piesei testate cu o carpa curata dupa care se va spray-a aceasta suprafata cu solvent pentru curatirea finala. Se va restaura suprafata sau se va aplica o protectie temporara, daca este cazul.

2.3 Conditii

Pentru ca dupa testarea cu lichide penetrante sa obtinem rezultate bune este esential sa se asigure anumite conditii de aplicare, controlate indeaproape. Dintre aceste conditii amintim urmatoarele: asigurarea unei iluminari corespunzatoare, efectuarea examinarilor de personal autorizat si efectul temperaturii asupra examinarilor, care sunt descrise mai jos.

2.3.1 Iluminare

Cand folosim penetrant cu contrast de culoare (colorat) aria de examinare trebuie sa fie iluminata uniform, eliminand umbrele cu cel putin 1000 lux, lumina naturala sau artificiala. Examinarea indicatiilor rezultate in urma testarii cu lichide fluorescente trebuie sa fie executate la un nivel de lumina alba care sa nu depaseasca 20 lux (2 footcandel), folosind o sursa de lumina neagra care ne da cel putin 1000 W/cm2, valoare masurata cu un aparat capabil sa masoare intensitatea lumini negre la o distanta de 38 cm (15 inch). Inainte de examinare este necesara o perioada de acomodare a ochilor la intuneric de minim 5 minute (sau 1 minut, in functie de cerintele beneficiarului). Nu trebuie sa se poarte ochelari cu lentile fotocromatice deoarece lumina neagra le va intuneca. Purtatorii de lentile de contact sunt de asemenea influentati de reflexia luminii negre fapt care diminuiaza eficienta operatorului.

2.3.2 Efectul temperaturii

Piesele care vor fi examinate trebuie sa aiba o temperatura cuprinsa in intervalul 10 C – 40C. Temperatura tipica a componentelor trebuie sa fie in jur 21 C (70F). In afara acestui interval metodele de aplicare a penetrantului vor necesita sa se faca cu mare grija astfel:

a. La metalele cu temperaturi joase se creeaza un strat de umezeala care va contamina penetrantul si este posibil sa impiedice intrarea penetrantului in discontinuitati. Se cere ca prespalarea si uscarea pieselor sa se faca cu mare grija.

b. Cresterea vascozitatii penetrantului la temperatura joasa poate necesita marirea timpului de contact.

c. Temperatura joasa va intarzia viteza de evaporare a developantului pe baza de solvent, solventul diluand penetrantul si rezultand indicatii neclare.

d. La temperaturi inalte proprietatile fluorescente a penetrantilor fluorescenti se vor deteriora.

e. Temperatura penetrantului este de asemenea importanta, astfel cu cresterea temperaturii riscam sa pierdem volatilitatea componentelor.

INTERPRETAREA INDICATIILOR

3.1 Generalitati

O indicatie este o proba vizibila a penetrantului in contrast cu fundalul developantului. Penetrantii colorati (vizibili) de obicei dau indicatii rosii cand sunt interpretate in conditii bune de lumina alba, iar penetrantii fluorescenti de obicei dau indicatii verde/galben stralucitor cand sunt interpretate in conditii bune de lumina neagra. Interpretarea indicatiilor trebuie sa se faca de un operator cu experienta si in conditii optime de lumina.

INDICATII TIPICE ADEVARATE

INDICATIE DE LINIE CONTINUA INDICATIE DE LINIE INTERMEDIARA INDICATII DE PUNCTE MICI SI INDICATII ROTUNDE

INDICATII SLABE INDICATII GROSOLANE

TIPURI DE INDICATII DE DEFECT

Figura 9.

3.2 Indicatii de fisuri

Fisurile vor fi de obicei provenite de la margini sau portiuni supuse la stres cum ar fi gauri. Indicatiile vor aparea aproape imediat dupa aplicarea developantului dar pot fi necesare 20 minute sau mai mult inainte ca o fisura subtire sa dea indicatii (figura 9.). Viteza de extragere a penetrantului depinde de latimea fisurii. Intinderea petei de penetrant va fi in functie de volumul fisurii. Fisurile foarte fine pot da o indicatie reprezentata printr-o linie punctata.

3.3 Porozitate

Corodarea sau parazitarea minora va fi indicata prin puncte dispersate de penetrant (figura 10.) in timp ce porozitatea grosolana va da o indicatie de puncte dispersate pe intreaga suprafata.

Figura 10.

3.4 Indicatii nerelevante

Acestea pot fi cauzate de unul din urmatorii factori:

a) Zgarieturi. Zgarieturile sunt de obicei foarte putin adanci si largi in comparatie cu fisurile de aceea indicatiile vor aparea aproape imediat si nu se vor intinde dupa aparitia lor ca indicatii initiale. Ele sunt de obicei linii drepte.

b) Indepartarea inadecvata a penetrantului. Aceasta va da o indicatie pe tot fundalul. Un fundal nuantat este acceptat atat timp cat se considera ca acesta nu va ascunde nici un defect.

c) Suprafete rugoase. De la o suprafata rugoasa se va obtine o indicatie peste tot fundalul facand dificila indepartarea penetrantului. Daca suprafata este prea rugoasa aceasta nu poate fi testata cu lichide penetrante.

d) Manuirea (procesarea) incorecta.

Figura 11.- INDICATII NERELEVANTE

e) Geometria piesei. Geometria piesei poate cauza indicatii false. De exemplu daca o tehnica cere controlul unui panou nituit, penetrantul se va prelinge peste capetele nitului. Aceasta va masca indicatiile de fisuri mici ce provin de la gaurile niturilor. Suruburile pot da indicatii false din cauza dificultatii intalnite in indepartarea penetrantului din dintii acestuia. Cand se fac examinari in jurul gaurilor este esential sa indepartam penetrantul din gauri, daca nu fisurile mici vor fi mascate de scurgerile de penetrant din gauri. Unele tipuri de geometrii si constructii pot fi nepotrivite pentru examinarea cu lichide penetrante.

PAGINA INTENTIONAT LASATA LIBERA

PAGINA INTENTIONAT LASATA LIBERA

LUMINA NEAGRA SI FLUORESCENTA

SURSE DE RADIATIE OPTICA CU INCANDESCENTA

Radiatia care corespunde domeniului de frecvente cuprins intre 0,381015 Hz si 0,781015 Hz produce oamenilor senzatia de vedere. Vom denumi radiatia aceasta radiatie luminoasa sau lumina. Domeniului de frecvente al radiatiei luminoase ii corespunde, in vid, domeniu lungimilor de unda cuprinse intre circa 780 nm si circa 380 nm. O sursa de radiatie poate fi denumita sursa de lumina numai daca frecventa radiatiei sau lungimea de unda a radiatiei este cuprinsa in domeniile mentionate. De retinut ca numai domeniul frecventelor este general pentru orice mediu optic, domeniul lungimilor de unda variind de la un mediu optic la alt mediu optic. Aceasta inseamna ca in timp ce energia fotonului este o marime constanta, indiferent de mediu, lungimea de unda a pachetului de unde variaza in raport cu mediul.

Pe langa radiatia luminoasa mai exista si radiatie ultravioleta care este radiatia din regiunea imediat superioara domeniului de frecventa (sau din regiunea imediat inferioara domeniului de lungime de unda) precum si radiatia infrarosie care este radiatia din regiunea imediat inferioara domeniului de frecventa (sau din regiunea imediat superioara domeniului de lungime de unda). In optica pentru a caracteriza radiatia din domeniul vizibil se foloseste terminologia de radiatie luminoasa sau lumina, iar pentru a caracteriza radiatia din toate cele trei domenii se foloseste terminologia de radiatie optica. Sursele de lumina se definesc in functie de capacitatea pe care o are radiatia luminoasa de a produce ochiului uman senzatia de vedere. Detectarea radiatiei luminoase se face insa nu numai folosind ochiul ca receptor optic, ci folosind si alti receptori optici al caror spectru de radiatie este mai larg decat cel receptat de ochiul uman.

Sursele de lumina folosite pentru aparatele optice se discuta in raport cu marimile si unitatile radiometrice, fotometrice si calorimetrice, ceea ce revine la a considera, pe langa spectrul vizibil al radiatiei, si regiunile ultravioleta si infrarosie. In general, diferitele corpuri aflate in stare solida, lichida sau gazoasa nu sunt surse de lumina, mai ales daca ele nu interactioneaza cu alte sisteme. Insa orice sistem aflat in faza de plasma reprezinta o sursa de lumina. Cum pe Pamant faza de plasma a substantei nu exista in stare naturala, ea fiind obtinuta doar in laboratoare, prin metode speciale, rezulta ca pe Pamant nu exista surse naturale de lumina (exceptie facand, poate, numai plasma flacarilor).

In afara cunoasterii surselor de lumina si a receptoarelor optice, tot atat de importanta este cunoasterea mediului prin care lumina se transmite de la sursa de lumina la receptor. In marea majoritate a cazurilor, mediul optic este aerul, ale carui proprietati optice pot varia in limite relativ largi. Orice corp care permite trecerea luminii prin el este denumit mediu transparent, iar orice corp care nu permite trecerea luminii este denumit corp opac. Sursele de lumina cel mai des folosite in aparatura optica sunt lampile sau becurile cu incandescenta, datorita costurilor relativ scazute, simplitatii functionarii si varietatii dimensionale foarte mari.

SURSE DE RADIATIE OPTICA ULTRAVIOLETA

Radiatia ultavioleta (UV) este acea radiatie electromagnetica cu lungime de unda cuprinsa intre 2000 A si 4000 A [(200…400) nm].

Radiatia cu lungime de unda cuprinsa intre 3200 A si 4000 A este relativ inactiva in comparatie cu banda de (2000…3200) A; radiatia ultravioleta, avand lungimea de unda in jur de 2500 A, este foarte daunatoare pentru organismele vii, producand arsuri, omorand bacteriile, vatamand ochii si generand ozon. Din aceasta cauza, in defectoscopie, este folosita radiatia ultravioleta, avand lungimea de unda cuprinsa intre 3500 A si 3800 A. Acest interval este preferat si pentru faptul ca, la lungimea de unda de 3650 A, se afla un varf de intensitate a radiatiei (vizibil pe spectrul de iesire a arcului in vapori de mercur de inalta presiune din figura 1).

Figura 1 – Spectrul radiatiei ultraviolete

Radiatiile ultraviolete din intervalul (3000…4000) A sunt cunoscute si sub denumirea de lumina neagra.

Ca surse de lumina ultravioleta pentru defectoscopie, se folosesc lampile cu mercur. O asemenea lampa (figura 2) are un cartus de cuart, in care se gasesc electrozii E1 si E2, precum si electrodul auxiliar, de aprindere, E3. Rezistenta R limiteaza curentul in electrodul auxiliar. Cartusul de cuart este inchis intr-un balon confectionat tot din cuart, care protejaza cartusul, focalizeaza lumina produsa si joaca rol de filtru. Lampa este alimentata printr-un balast regulator de curent. Amorsarea lampii se asigura prin producerea unei mici descarcari intre electrodul E1 si electrodul auxiliar, capabila sa vaporizeze mercurul existent in cartus si sa se amorseze astfel descarcarea electrica intre electrozii principali. Procesul de amorsare, pana la atingerea regimului de lucru, dureaza circa 5 min. Lungimea de unda a radiatiei emise de lampa depinde de presiunea din cartusul de cuart.

Figura 2 – Lampa ultravioleta

Luminozitatea indicatiei de defect depinde de mai multi factori cum sunt: cantitatea de substanta fluorescenta, in indicatia de defect, raspunsul acesteia la excitarea cu lumina UV si intensitatea acestor radiatii. Rezulta ca, pentru o substanta data, vizibilitatea indicatiei de defect va depinde de intensitatea radiatiei UV, marime ce se poate asigura prin alegerea convenabila a puterii lampii (pentru cele cu balon, frecvent 125 W, ajungand insa la 400 W, iar pentru cele tubulare, de la 40 W pana la 100 W) si prin amplasarea acesteia la o inaltime potrivita.

Din punct de vedere constructiv, lampile pentru lumina ultravioleta pot fi: stabile, portative, portative cu lupa de marire.

SCHEMA OPERATIILOR PENTRU TESTAREA

CU LICHIDE PENETRANTE

CAPITOLUL IV

PARTE EXPERIMENTALA

Scopul

Scopul experimentului este punerea în evidență a discontinuităților deschise la suprafața pieselor examinate.

Aceasta metoda de examinare nedistructivă cu lichide penetrante este bazeazată pe penetrarea capilară a lichidelor indicatoare (lichide penetrante), indicâd defectele de pe suprafața piesei (fisuri, pori, etc.).

Etapele experimentului

După ce piesa este curățată cu degresant, pulverizăm un strat de penetrant,acesta este de culoar roșie, după care vom aștepta 10 minute ca penetrantul să reacționeze cu suprafața piesei studiate, vom îndepărta surplusul de penetrant, iar apoi aplicăm un strat subțire de developant ce are culoare albă, pe suprafața ce urmează a fie inspectată, după aceasta vom aștepta un timp de 4-5 minute ca developantul sa-și facă efectul cu suprafața piesei. După toată acesta procedura de lucru, putem interpreta, vizual, rezultatele.

Developantul absoarbe lichidul penetrant din defectele ce stau la suprafața piesei și face vizibile defectele de suprafață prin indicații de culoare rosie, liniare sau rotunjite, în funcție de forma defectului.

Documentarea este posibilă cu filme adezive, fotografii sau tehnici video. Controlul cu lichide penetrante este eficient în detectarea defectelor chiar și cu o lățime de până la gama de microni.

Degresare Penetrant îndepărtare penetrant developare

Metoda control nedistructiv cu lichide penetrante poate detecta defectele de suprafață cu precizie și lejeritate, independent de tipul, materialele și forma suprafeței obiectelor pe care le testăm.

Produsele folosite pentru examinarea cu lichide penetrante este compus din următoarelor materiale: degresant, penetrant și developant, în plus avem nevoie de riglă, lavete și mănuși de protecție.

Fața 1

Fața 2

Fața 3

Fața 4

Fața 5