Принят и введен в действие
Постановлением Госстандарта России
от 20 марта 2003 г. N 89-ст
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ
ИЗМЕРЕНИЕ ИЗНОСА И КОРРОЗИИ МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТНОЙ АКТИВАЦИИ
Nondestructive testing.
Measurement of rupture and corrosion
by a superficial activation method
ГОСТ Р 52028-2003
Группа Т51
ОКС 17.040
ОКСТУ 0023
Дата введения
1 июля 2003 года
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Государственным научным центром Российской Федерации "Физико-энергетический институт имени академика А.И. Лейпунского"
ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 371 "Неразрушающий контроль"
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 20 марта 2003 г. N 89-ст
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы поверхностной активации для измерения износа и коррозии деталей машин, механизмов и оборудования, изготовленных из любых материалов (металлов, сплавов, керамики и др.), за исключением органических, активация которых невозможна или затруднительна.
Сущность метода состоит в непрерывном или периодическом измерении в процессе испытаний и эксплуатации местного или интегрального уноса массы или толщины по уменьшению интенсивности гамма-излучения предварительно активированного участка контролируемой поверхности объекта (далее - метки).
Стандарт не распространяется на контроль тех видов разрушения поверхности изделий, которые не связаны с отделением и уносом продуктов разрушения (пластическая деформация, изменение химического состава или структуры материала и т.п.).
2 Приборы и материалы
2.1 Приборы и материалы, необходимые для метода поверхностной активации, используют в зависимости от этапов и условий испытания.
2.2 На этапе создания радиоактивной метки необходима специальная активационная оснастка, обеспечивающая воспроизводство геометрии облучаемого участка с погрешностью не более 1°, охлаждение детали, возможность измерения тока облучения. В зависимости от решаемой задачи создаваемая оснастка может быть универсальной или индивидуальной для каждого изделия и основана на комбинации режимов облучения. Схема режимов облучения приведена в приложении А, схемы вариантов оснастки - в приложении Б (рисунки 1, 2).
2.3 Для измерения интенсивности излучения метки используют следующую аппаратуру:
а) при проведении измерений в условиях ядерно-физической лаборатории - полупроводниковый Ge(Li)-детектор и многоканальный амплитудный анализатор со следующими параметрами:
- ширина дисплейного окна не менее 512 каналов;
- энергетическая разрешающая способность не менее 300 эВ на канал [1];
б) при проведении измерения абсолютной активности полученных источников должен быть использован набор эталонных типа ОСГИ;
в) при проведении измерений в производственных условиях (завод, нефтегазопромысел и т.п.), где получение жидкого азота проблематично - сцинтилляционный детектор NaJ (Tl) с размерами 1,5" x 1,5", например типа БДЭГ, и одноканальный спектрометр - радиометр со следующими характеристиками:
- диапазон измерения гамма-излучения от 0 до 5·103 (гамма-кВ)/с,
- диапазон энергии при определении спектра гамма-излучения от 20 кэВ до 1,5 МэВ,
- разрешающая способность по изотопу Cs137 не менее 20%,
- основная погрешность прибора при нормальных внешних условиях не должна превышать по гамма-излучению +/- 10% (относительно максимального значения шкалы соответствующего диапазона).
2.4 Для получения градуировочной кривой используют:
- шкурку микронную (предпочтительно водостойкую);
- набор шлифовальных паст - для снятия слоев шлифованием;
- набор кислот - для снятия слоев травлением или электрополированием;
- микровесы с набором разновесов;
- оптикаторы - для определения толщины снятого слоя.
3 Подготовка к измерениям
3.1 Подготовка к измерениям включает в себя четыре этапа:
выбор контролируемого участка поверхности, изготовление и настройка активационной оснастки;
выбор режима облучения и создание метки;
проверка активности и полученной метки;
получение градуировочной кривой.
3.2 Выбор контролируемого участка поверхности, его положение и размеры, включая толщину метки, зависят от кривизны поверхности, области разрушения, глубины предполагаемого разрушения, геометрии измерения, которая определяется толщиной защиты между меткой и детектором. Коэффициент ослабления по гамма-излучению не должен превышать 20.
3.3 Оснастка должна обеспечивать:
- геометрию облучения с погрешностью угла облучения не более 1°;
- охлаждение облучаемой детали не выше температуры плавления детали;
- защиту от накопления электрического заряда (с помощью заземления металлических деталей, а для диэлектриков - с помощью металлической фольги).
3.4 Основным источником информации о разрушении поверхности в результате износа или коррозии является локальная радиоактивная метка. К характеристикам метки, определяемым поставленной задачей, относят толщину, активность, радионуклидный состав и распределение радионуклидов по глубине. Режим облучения выбирают исходя из следующих требований:
- толщина метки или глубина активации должна на 20 - 30% превышать ожидаемую величину разрушения;
- полная или удельная активность каждой детали не должна превышать значение, указанное в [3];
- радионуклидный состав метки на момент поставки заказчику должен содержать только долгоживущие радионуклиды по сравнению с временем измерения. Измерения проводят по одному радионуклиду. При невозможности выполнения указанного требования время измерений выбирают исходя из минимального периода полураспада радионуклидов в метке [3].
3.5 Режим активации включает тип и энергию ускоренных частиц, ток пучка и угол падения его на поверхность детали.
3.5.1 Тип ускоренных ионов связан с выбором ядерной реакции, приводящей к оптимальной радионуклидной смеси в метке. Предпочтительно образование одного долгоживущего радионуклида с жестким и минимальным количеством радиоактивных примесей.
3.5.2 Энергия ускоренных ионов определяется необходимой толщиной метки и характеристиками выбранной ядерной реакции - ее порогом и кулоновским барьером.
Для уменьшения длительности облучения при оптимальном токе пучка возможно увеличение энергии частиц и облучение под углом (для сохранения заданной толщины метки) [3].
3.5.3 Ток пучка ускоренных ионов не должен вызывать термических или структурных изменений в исходном материале (с учетом возможного охлаждения облучаемого изделия); однако следует учитывать, что значение тока облучения связано с его длительностью, т.е. с экономическими факторами работы.
3.5.4 Оптимальные рекомендации по выбору режимов облучения основных химических элементов и конструкционных материалов, изготовленных на их основе, приведены в приложении В.
3.6 Реализацией выбранного режима является сам процесс активации деталей и образцов, предназначенных для получения градуировочной кривой.
3.7 Облученные изделия перед отправкой заказчику необходимо проверить на соответствие активности основного измеряемого радионуклида, а также оценить реальное время выдержки для распада короткоживущих примесей.
3.8 Получение градуировочных кривых
3.8.1 Облучение материала ускоренными ионами приводит к его активации, т.е. к образованию на поверхности изделия или образца тонкого слоя с радионуклидом, неравномерно распределенным по глубине. Для оценки характеристик разрушения поверхности по изменению радиоактивности метки необходимо знать это распределение, причем точность результатов измерения включает в себя как точность измерения активности, так и точность используемой градуировочной кривой, описывающей профиль распределения активности по глубине. При этом предполагается, что контролируемый процесс не искажает форму этого распределения, например, за счет диффузии или селективного уноса какой-либо компоненты материала.
Градуировочная кривая представляет собой зависимость полной активности метки Ai от толщины снятого слоя A = F(x) или связь толщины снятого слоя x = f(a) с его относительной активностью ai:
(1)
и
(2)
где N0 и Nф - начальные значения интенсивности излучения метки и фона;
t - интервал времени между i-м и нулевым измерениями;
- постоянная распада измеряемого радионуклида.
Виды градуировочных кривых приведены в приложении Г.
3.8.2 Если любое локальное разрушение снимает на своем участке весь тонкий радиоактивный слой, градуировочную кривую не строят, а определяют долю разрушенной поверхности изделия.
3.8.3 Наиболее удобной формой градуировочной кривой является прямая линия x = b1а (см. 5.1 и 6.1). Такое линейное приближение градуировочной зависимости справедливо для a <= 1,1 - 0,5 при активации большинства конструкционных материалов протонами с энергией 7 - 12 МэВ.
3.8.4 Точные градуировочные кривые определяют экспериментальным путем - методом эталонирования или методом стопки фольги.
3.8.5 Эталонирование применяют, в основном, для непластичных материалов и малых толщин активного слоя. Оно заключается в радиометрии образца-эталона из того же материала, что и изделие, активированного идентичным образом, при последовательном снятии слоев с его поверхности. Эта последняя операция может осуществляться как путем истирания (в том числе с использованием специальных устройств), так и с помощью химического травления и электрополирования. Величину снятого слоя измеряют взвешиванием, оптическими или электрическими методами.
3.8.6 Если контролируемый материал содержит один основной элемент (например стали, бронзы, силумин и др.), достаточно пластичный для изготовления фольги, градуировку выполняют, облучая в идентичном режиме стопку фольги и строя кривую зависимости интенсивности излучения при последовательном снятии верхней по ходу пучка фольги.
3.8.7 Для измерения снятой или оставшейся активности используют аппаратуру, предназначенную для проведения измерений в условиях испытаний или эксплуатации и в том же режиме.
3.8.8 Активация кривых поверхностей должна, как правило, сохранять градуировочную кривую для всех точек облученного участка поверхности. Это достигается обычно либо каким-нибудь взаимным перемещением пучка ионов и изделия, предусмотренным в конструкции активационной оснастки, либо аналитически. Формулы для пересчета полной активности метки от толщины слоя износа приведены в приложении Д.
В большинстве случаев, когда исследуется износ участка сложной поверхности, необходимо идти по пути уменьшения зоны облучения.
Для просмотра документа целиком скачайте его >>>
