ГОСТ Р 52028-2003

Группа Т51

     

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

ОКС 17.040

ОКСТУ 0023

Дата введения 2003-07-01

     

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

4 ПЕРЕИЗДАНИЕ

     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 Б.1, Б.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 -источников типа ОСГИ;

в) при проведении измерений в производственных условиях (завод, нефтегазопромысел и т.п.), где получение жидкого азота проблематично - сцинтилляционный детектор NaJ (TI) с размерами 1,5"х1,5", например типа БДЭГ, и одноканальный спектрометр - радиометр со следующими характеристиками:

- диапазон измерения гамма-излучения от 0 до 5·10 (гамма-кВ)/с,

- диапазон энергии при определении спектра гамма-излучения от 20 кэВ до 1,5 МэВ,

- разрешающая способность по изотопу Cs 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 -спектра 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 -излучением 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 от толщины снятого слоя или связь толщины снятого слоя с его относительной активностью :

                                                                         (1)

и

,                                                           (2)

где и - начальные значения интенсивности излучения метки и фона;

- интервал времени между -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 (см. 5.1 и 6.1). Такое линейное приближение градуировочной зависимости справедливо для 0,1-0,5 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.