6.5. Радиационный контроль
Физические основы. Радиационная дефектоскопия является наиболее распространенным методом неразрушающего контроля и предназначена для выявления внутренних объемных дефектов в различных по массе, размерам и сложности отливках из любых сплавов. Радиационный контроль основан на просвечивании детали ионизирующим излучением, которое взаимодействует с ее материалом. В результате этого взаимодействия параметры излучения на выходе из отливки изменяются. Эти изменения регистрируются различными детекторами – источниками первичной информации.
При прохождении излучения через контролируемое изделие интенсивность этого излучения ослабляется за счет процессов поглощения и рассеяния от начального значения I0 на входе в изделие до значения Iх на выходе из изделия (рис. 6.5). Закон изменения интенсивности излучения имеет экспоненциальный характер, поэтому интенсивность излучения на выходе из отливки определяется по следующим формулам: для бездефектного участка
, (6.7)
для участка с дефектом
, (6.8)
где µ,µД – линейные коэффициенты ослабления соответственно материалом отливки и дефекта; х и хД – размеры изделия и дефекта в направлении просвечивания.
Линейный коэффициент ослабления излучения характеризует относительное уменьшение интенсивности излучения слоем материала толщиной 1 см и складывается из коэффициентов фотоэлектрического поглощения µф, комптоновского рассеяния излучения на электронах µк и поглощения излучения с образованием электрон-позитронных пар µп, т.е. µ = µф + µк + µп. Аналогичное выражение можно записать и для µд.
Для жесткого рентгеновского и гамма-излучения линейный коэффициент ослабления может быть приближенно подсчитан по формуле
, (6.9)
где ρ – плотность материала изделия; λ – длина волны излучения; Z – порядковый номер элемента – основы сплава. Значение µ может изменяться в очень широких пределах в зависимости от λ и Z.
Для достоверного выявления дефектов радиационными методами необходимо получить достаточную радиационную контрастность, т.е. разность интенсивностей Iх - Iд должна быть больше чувствительности детектора. Коэффициент контрастности определяется отношением:
. (6.10)
Отсюда следует, что контрастность радиационной картины на выходе из контролируемого изделия зависит от размера дефекта и разности линейных коэффициентов ослабления.
При выявлении дефектов типа неметаллических включений и ликвационных неоднородностей рекомендуется использовать массовый коэффициент ослабления 
, который характеризует ослабление интенсивности излучения слоем, содержащим 1 г вещества при площади поперечного сечения 1 см2. В этом случае уравнение (6.10) приобретает вид:
, (6.11)
где ρд – плотность материала дефекта.
Зная максимально допустимый размер дефекта хд, а также параметры материала отливки µm, ρ и дефекта µm,д, ρд, можно рассчитать контрастность Кр и далее выбрать необходимую чувствительность детектора для выявления и эффективной регистрации недопустимых дефектов размером более хд.
Классификация методов. Методы радиационного контроля классифицируют в зависимости от вида и источника ионизирующего излучения или способа регистрации дефектоскопической информации.
В настоящее время для радиационного контроля наиболее широко используют рентгеновское, гамма- и нейтронное излучение. Источниками этих излучений являются: рентгеновские трубки, искусственные радиоактивные изотопы и ускорители электронов (бетатроны, микротроны, линейные ускорители).
В зависимости от способа регистрации дефектоскопической информации при радиационном контроле различают радиографический, радиоскопический и радиометрический методы.
При радиографическом методе радиационное изображение контролируемого изделия представляет собой распределение плотности почернения на фотопленке или на бумаге (электрорадиография).
При радиоскопическом методе радиационное изображение контролируемого изделия преобразуется в световое на экране радиационно-оптического преобразователя. При этом анализ полученного изображения осуществляется непосредственно в процессе контроля.
При радиометрическом методе информация о контролируемом изделии выдается в виде электрических сигналов различной длительности или плотности. Это обеспечивается измерением параметров излучения на выходе из изделия. Радиометрический метод в наибольшей степени обеспечивает возможность автоматизации процессов контроля.
