28 Метод поверхностной активации

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы поверхностной активации для измерения износа и коррозии детааей 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 обьекта (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

1. Приборы и материал. необходимые для метода поверхностной активации, используют в зависимости от этапов и условий испытания.

2. На этапе создания радиоактивной метки необходима специальная активационная оснастка, обеспечивающая воспроизводство геометрии облучаемого участка с погрешностью не более Г, 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 Се(1л)-детектор и многоканальный амплитудный анализатор со следующими параметрами:

• ширина дисплейного окна не менее 512 каналов:

• энергетическая разрешающая способность не менее 300 эВ на канал 11|;

б) при проведении измерения абсолютной активности полученных источников должен быть использован набор эталонных у-источи и ков типа ОСТИ:

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

диапазон измерения гамма-излучени

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

• разрешающая способность но изотопу Cs^,w 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 электрополированнем;

• микровесы с набором разновесов:

• оптикагоры — для определения толщины снятого слоя.

3 Подготовка к измерениям

1. Подготовка к измерениям включает в себя четыре этапа:

выбор контролируемого участка поверхности, изготовление и настройка активацнонной оснастки;

выбор режима облучения и сохзапие метки;

проверка активности и у-спектра полученной метки;

получение градуировочной кривой.

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 зашиты между меткой и детектором. Ко­эффициент ослабления по гамма-излучению не должен превышать 20.

3. Оснастка должна обеспечивать:

• геометрию облучения с погрешностью угла облучения не более Г;

• 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).

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, радионуклндный 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|;

• радионуклндный состав метки на момент поставки заказчику должен содержать только долго- живушие 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|.

5. Режим активации включает тип и энергию ускоренных частиц, ток пучка и угол падения его на поверхность детали.

1. Тип ускоренных ионов связан с выбором ядерной реакции, приводящей к оптимальной радионуклидной смеси в метке. Предпочтительно образование одного долгоживущего радионуклида с жестким у-излучением и минимальным количеством радиоактивных примесей.

2. Энергия ускоренных ионов определяегся 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. 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.

Оптимальные рекомендации по выбору режимов облучения основных химических эле­ментов и конструкционных материалов, и шггоатенных на их основе, приведены в приложении

4 Проведение измерений

1. Активированную деталь устана&тивает на рабочее место в стенде, в реальную машину или действующее оборудование оперативный персонал или специальный представитель предприятия-за­казчика.

2. Детектор излучения устанавливают в непосредственной близости от контролируемого участка. При этом необходимо соблюдать:

• правила и условия эксплуатации детектора в соответствии с изложенными в паспорте. Особое внимание следует обратить на его температурный режим и развязку от возможных вибраций 111;

• постоянство геометрии метка — детектор в течение всего цикла измерений. Движение метки не сказывается на конечном результате при условии его равномерности или большой статистики переме­щений в течение каждого измерения.

3. Интенсивность излучения измеряют по одному, наиболее долгоживушему. интенсивному и жесткому в у-спектре радионуклиду, который определяют выдержкой во времени и установкой опре­деленного порога регистрации |3|.

1. Измерения полупроводниковым Ge (Li)-детектором с использованием многоканального анализатора благодаря высокому энергетическому разрешению детектора и заложенной в анализаторе программе обработки спектра позволяют получать текущие значения интенсивности счета N₍ в фотопн- ке измеряемого радионуклида.

2. Измерения сшоггилляциониым детектором с существенно худшим энергетическим раз­решением требуют получения в спектре максимально чистого от радиоактивных примесей измеряемого радионуклида |3|.

В приложении Е приведены гамма-спектры ^5ьСо, измеренные детекторами обоих типов.

4. Перед каждым измерением, особенно при измерениях в производственных или полевых усло­виях, необходимо проводить калибровку детектора по долгоживущим эталонам ("Na, ^мМп, ^l37Cs и др.) для воспроизводства режима измерений от одного измерения к последующим.

5. Нулевое измерение выполняют как можно ближе по времени к началу эксплуатации или испытания изделия.

6. Наряду с измерением интенсивности счета от активированного изделия в том же режиме измеряют уровень фона iV,,, на расстоянии не менее 2—3 м от источника излучения |4J.

7. Определяют продолжительность единичного измерения в импульсах на менее 10 Л'_ф и прини­мают ее одинаковой для всех посаедующих измерений.

• я отОдо 5 • 10^} (гамма-кВ)/с,