- Неразрушающие способы контроля дефектов
- Неразрушающий контроль
- Классификация методов неразрушающего контроля по ГОСТ 18353- 79
- Радиоволновой метод неразрушающего контроля
- Электрический метод неразрушающего контроля
- Акустический, или ультразвуковой контроль
- Вихретоковый метод неразрушающего контроля
- Магнитный метод неразрушающего контроля
- Тепловой метод
- Радиационный метод неразрушающего контроля
- Метод неразрушающего контроля проникающими веществами
- Оптический метод неразрушающего контроля
- Особенности выбора метода неразрушающего контроля
Неразрушающие способы контроля дефектов
Методы неразрушающего контроля: краткий сводный обзор
На сегодняшний день методы неразрушающего контроля представлены многочисленными подвидами. Сходство между ними проявляется в том, что все они направлены на определение качества объектов и не предполагают при этом нарушения их функциональных и физических характеристик. К объектам относятся изделия, полуфабрикаты, конструкции, материалы и пр.
Пожалуй, один из ключевых документов, где описаны методы неразрушающего контроля, − ГОСТ 18353-79. Знать его должен, бесспорно, каждый, кто связан с нелегким ремеслом дефектоскопии. Стандарт называется «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов».
Общее представление
Вернемся, однако, к сути вопроса. Очевидно, что физические характеристики металлов и сплавов со временем, под действием нагрузок могут меняться. К таким параметрам относится электропроводность, магнитная проницаемость, упругость, однородность и пр. Методы неразрушающего контроля предназначены для того, чтобы обнаруживать эти изменения и устанавливать их причину. Неоспоримые преимущества таких технологий состоят в следующем.
• Скорость.
• Достоверность результатов.
• Большой потенциал для механизации и автоматизации.
• Возможность исследования объектов сложной конфигурации, в непростых условиях.
Рассмотрим некоторые методы неразрушающего контроля более детально.
Ультразвуковой метод неразрушающего контроля
Идея состоит в том, чтобы регистрировать параметры упругих колебаний, создаваемых в исследуемом объекте. Технология хороша для выявления внутренних и поверхностных дефектов. Ультразвуковой метод неразрушающего контроля оптимально подходит для обнаружения:
• неоднородностей структуры,
• нарушений сплошности,
• коррозии,
• нарушений сварки,
• пайки,
• склейки и пр.
На основании результатов такой диагностики можно судить о физико-механических свойствах металлов, не разрушая их. Ультразвуковой метод неразрушающего контроля числится в «семье» акустических методов, куда входит также эхо-импульсный, теневой, резонансный метод и др.
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля
Применяется для выявления подповерхностных и поверхностных дефектов. Технология предполагает использование суспензии (специального порошка). Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля применяется на многих предприятиях, занимающихся производством, ремонтом и эксплуатацией различного оборудования. Такая диагностика отлично подходит для поиска:
• поверхностных трещин,
• волосовин,
• микротрещин,
• флокен и прочих дефектов.
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля не исчерпывает всех магнитных методов. Так, для проверки сварных соединений применяется магнитно-графический метод, эффективный для выявления трещин, непроваров, газовых и шлаковых включений и пр.
Наконец, нельзя не сказать и о феррозондовом методе. По своим возможностям он близок к магнитопорошковому методу неразрушающего контроля. Рассчитан на идентификацию дефектов, глубина залегания которых не превышает 20 мм. Отлично подходит для измерения толщины стенок сосудов и листов.
Оптические методы и средства неразрушающего контроля
В их основе лежит взаимодействие светового излучения и исследуемого объекта. С их помощью обнаруживают поверхностные и даже скрытые дефекты агрегатов, скрытых конструкций, разного рода установок и т.д. Современные методы неразрушающего контроля данного типа привлекательны своей простотой. Для освоения таких приборов и инструментов требуется не так уж много времени.
Оптический метод неразрушающего контроля применяется на разных стадиях производства изделий. Это неотъемлемая составляющая при эксплуатации и обслуживании техники и при проведении регламентных работ.
Впрочем, оптический метод неразрушающего контроля характеризуется невысокой чувствительностью и достоверностью. Поэтому с его помощью обычно ищут:
• крупные эрозионные и коррозионные повреждения,
• течи, забоины,
• открытые раковины,
• загрязнения,
• посторонние включения и пр.
Капиллярный метод неразрушающего контроля
Технология зиждется на проникновении индикаторной жидкости в полость поверхностного дефекта, вследствие чего образуется индикаторный рисунок, который подлежит регистрации.
Прежде чем наносить проникающую жидкость на поверхность, ее следует тщательно очистить. Капиллярный метод неразрушающего контроля неплох для работы с металлическими и неметаллическими деталями сложной геометрической формы. Условия применения могут быть самыми разными: лаборатория, цех, «поле». Что особенно важно при нашем климате – проведение исследования возможно и при отрицательной температуре.
Капиллярный метод неразрушающего контроля подходит для обнаружения производственно-технологических и эксплуатационных дефектов:
• шлифовочных трещин;
• термических трещин;
• усталостных трещин;
• волосовин;
• закатов и пр.
Несмотря на простоту, капиллярный метод неразрушающего контроля отличается высокой чувствительностью.
Радиографический метод неразрушающего контроля
Проникающее излучение было и остается одной из наиболее точных, достоверных и качественных технологий во всей дефектоскопии. Проходя через толщину металла, рентгеновское излучение служит своего рода «проводником» различной информации о строении материала и его скрытых дефектах. Радиографический метод неразрушающего контроля многими воспринимается как «последняя инстанция»: то, что осталось незамеченным другими средствами, наверняка будет обнаружено рентгеновскими аппаратами.
Тепловой метод неразрушающего контроля
Идея в том, чтобы зафиксировать тепловое поле, температуру и температурный контраст объекта. Тепловой метод неразрушающего контроля может решать самые разные задачи.
• Измерение температуры объекта.
• Получение информации об его тепловом режиме.
• Распознавание и анализ температурных полей.
• Выявление несплошностей, трещин и др.
• Идентификация дефектов пайки, склейки.
Довольно часто тепловой метод неразрушающего контроля используют для диагностики радиоэлектронных устройств. Технология эта отлично справляется с выявлением микротрещин, утонений, плохих контактов, адгезии, нарушений теплового контакта, перегревов и пр.
Источник
Неразрушающий контроль
В ходе эксплуатации или изготовления различного оборудования, его узлов и деталей, постоянно требуется оценить его состояние. Делать это необходимо без остановки, вывода из эксплуатации, разборки или взятия образцов материалов, поскольку такие действия обходятся очень дорого.
Для этого разработаны и широко применяются методы неразрушающего контроля, или non-destructive test. Обследование конструкции, механизма, детали проводят не прерывая его использования, не вызывая простоев. Периодическое обследование позволяет своевременно обнаружить предпосылки к возникновению неисправности механизма или усталости конструкции и предпринять действия по устранению причин возможных неисправностей или разрушений. Это существенно повышает безопасность эксплуатации и снижает стоимость и продолжительность внеплановых ремонтов.
С помощью неразрушающего контроля в конструкциях, узлах и деталях находят дефекты на ранней стадии их возникновения:
- пористость;
- растрескивание;
- механические или термические напряжения;
- сдвиговые деформации;
- посторонние включения;
- и многие другие.
Классификация методов неразрушающего контроля по ГОСТ 18353- 79
Основные методы неразрушающего контроля основаны на применении различных физических явлений и измерении характеризующих эти явления физических величин. Наиболее широко применяются следующие виды неразрушающего контроля:
- ультразвуковой;
- радиоволновый;
- электрический;
- акустический;
- вихревых токов;
- магнитный;
- тепловой;
- радиационный;
- проникающими веществами;
- оптический.
Общие виды неразрушающего контроля могут включать в себя несколько конкретных методов, различающихся по таким признакам, как:
- способ взаимодействия с контролируемым объектом;
- физические величины, измеряемые в ходе наблюдения;
- способ получения и интерпретации данных.
Правильный выбор способа позволяет предприятию сэкономить средства и обеспечить высокую надежность контролируемого оборудования и конструкций.
Радиоволновой метод неразрушающего контроля
Заключается в облучении исследуемого объекта радиочастотным излучением и измерении параметров прошедшей, отраженной или рассеянной электромагнитной волны.
Он применим к диэлектрическим, полупроводниковым материалам, а также к тонкостенным металлическим оболочкам и конструкциям, в которых хорошо распространяются радиоволны. Используется для проверки однородности, габаритов и формы изделий из пластика, резины, композитных материалов. Измеряют при этом амплитудные, фазовые или поляризационные характеристики волны. Неразрушающий контроль радиоволновым методом позволяет обнаружить в массе материала неоднородности, посторонние включения, некачественные клеевые и сварные соединения и другие дефекты.
Электрический метод неразрушающего контроля
Группа методов неразрушающего контроля металлов и диэлектриков основана на измерении и интерпретации характеристик электростатического поля, приложенного к контролируемому объекту. Чаще всего измеряют электрический потенциал и емкость.
Для работы с токопроводящими материалами применяют эквипотенциальный способ, к диэлектрическим материалам чаще применяют емкостной. Термоэлектрический способ применим для достаточно точного определения химического состава материала без взятия образцов и применения дорогих масс-спектрографических установок.
Неразрушающий контроль электрический
С использованием электрических методик находят различные скрытые дефекты:
- пустоты и пористость в отливках;
- микротрещины в металлопрокате;
- непровар и другие пороки сварки;
- некачественные лакокрасочные покрытия и клеевые швы.
Акустический, или ультразвуковой контроль
Способ основан на возбуждении в конструкции колебаний определенной частоты, амплитуды, скважности импульсов и анализе отклика конструкции на эти колебания. Интерпретация результатов с помощью специализированных компьютерных программ позволяет воссоздать двумерные сечения исследуемого объекта, не разрушая его. Различают две основных группы методик акустической дефектоскопии:
- Активные — установка осуществляет излучение колебаний и последующий прием отклика от конструкции.
- Пассивные — осуществляется только измерение колебаний и импульсов.
Ультразвуковой неразрушающий контроль
Звуковые колебания с частотой выше 20 килогерц называют ультразвуком. Ультразвук является одним из самых популярных способов акустической дефектоскопии в промышленности и позволяет проверять качество и пространственную конфигурацию практически любых материалов. Популярность ультразвука определяется его преимуществами перед другими методами:
- низкая цена оборудования;
- компактность установок;
- безопасность для персонала;
- высокая чувствительность и пространственное разрешение.
Ультразвуковой способ мало применим к конструкциям, имеющим крупнозернистую структуру или сильно шероховатую поверхность.
Безопасность ультразвука для человека позволяет широко использовать его в медицинской диагностике, включая обследование ребенка в утробе матери и раннее определение его пола.
Вихретоковый метод неразрушающего контроля
Способ основан на наведении в исследуемом объекте вихревых (приповерхностных) токов малой интенсивности и частотой до нескольких мегагерц помещения его в электромагнитное поле, создаваемое вихретоковым преобразователями измерения. Применяется для металлов и других электропроводящих материалов. На основании неоднородностей приповерхностного вихревого поля можно судить о наличии неоднородностей и других дефектов в наружном слое металла (до глубины в несколько миллиметров). Измерения с высокой точностью определяют также дефекты лакокрасочных и защитных покрытий, нанесенных на металлическую деталь. В роли вихретокового преобразователя служить мощная катушка индуктивности, генерирующая высокочастотное электромагнитное поле. Вихревые токи, наводимые этим полем в приповерхностном слое металла, измеряют этой же катушкой (совмещенная схема) или отдельной (разнесенная схема). По пространственной картине распределения интенсивности измеренных токов определяют места неоднородностей, вносящих искажение в поле.
Вихретоковый метод неразрушающего контроля
На применении вихревых токов основано большое количество различных конструкций дефектоскопов, специализирующихся на определении толщины и однородности листов металлопроката и покрытий на конструкциях, непрерывного измерения диаметра проволоки и пруткового проката во время их производства. Применяются вихретоковые устройства, наряду с ультразвуковыми, и для определения состояния лопаток турбин и других ответственных высоконагруженных узлов.
Магнитный метод неразрушающего контроля
Эта группа методик имеет в своей физической основе измерение взаимодействия исследуемого объекта с магнитным полем. Применяются для дефектоскопии ферромагнитных материалов и сплавов. Три основных вида магнитных исследований – это:
- магнитопорошковый;
- феррозондовый;
- магнитографический.
Чтобы обнаружить неоднородность в структуре магнитного материала, его намагничивают, а поверхность смазывают специальной суспензией или гелем, содержащим калиброванные металлические частицы. Эти частицы концентрируются вдоль силовых линий магнитного поля, простым и наглядным способом визуализируя его. В местах неоднородностей и дефектов магнитное поле искажено, и линии его будут искривлены. Магнитографические опыты проводились учеными еще в XVIII веке, но для целей дефектоскопии были приспособлены только в XX.
Тепловой метод
Тепловые методики основаны на измерении интенсивности тепловых полей, излучаемых контролируемым устройством или конструкцией. Распределение температур на поверхности и градиент их изменения отражает распределение тепла внутри объекта. В местах дефектов и неоднородностей равномерная тепловая картина будет искажена.
Использование тепловизора для неразрушающего контроля
Исследователи путем расчетов и экспериментов определили типовые изменения в тепловом портрете изделия, характерные для тех или иных дефектов, и в настоящее время распознавание таких особенностей доверяют компьютерам и нейронным сетям. Измерения тепловой картины на поверхности производят как с помощью контактных термометров, так и путем дистанционной пирометрии. С помощью теплового портрета обнаруживают дефекты сварки и пайки, нарушения герметичности сосудов, места концентрации внутренних напряжений и неисправные электронные компоненты. Самое широкое применение тепловой способ находит в электронике и приборостроении.
Радиационный метод неразрушающего контроля
Этот способ чрезвычайно эффективный, он позволяет получать информацию о самых крупных установках и конструкциях (практически без ограничения размера) путем просвечивания их проникающим ионизирующим излучением.
Радиационный метод неразрушающего контроля
Применяется в следующих диапазонах:
- гамма-лучи;
- рентгеновское излучение;
- нейтронное излучение.
Физической основой способа является возрастание плотности потока заряженных частиц в местах скрытых дефектов. На основании сравнения интенсивности прошедшего и отраженного потока делают вывод о глубине расположения неоднородности. Применяется при определении качества сварных швов на крупных изделиях, таких, как корпуса атомных или химических реакторов, турбин, магистральных трубопроводов и их запорной арматуры.
Метод неразрушающего контроля проникающими веществами
Суть способа заключается в том, что во внутренние полости контролируемого устройства или конструкции запускают специально подготовленную жидкость, реже — химически активное или радиоактивное вещество. По его скоплению или следам и определяют место дефекта.
Различают две разновидности:
- капиллярный, для нахождения поверхностных капиллярных трещин, по которым и просачивается вещество – индикатор;
- течеискание — для обнаружения утечек в трубопроводах и емкостях.
Метод неразрушающего контроля проникающими веществами
Поверхность тщательно очищают, далее наносят на нее вещество-индикатор, или пенетрант. После определенной выдержки наносят вещество — проявитель и наблюдают картину дефектов визуально. В случае применения радиоактивных маркеров обнаружение дефектов производят соответствующей рентгенографической аппаратурой. Методика обладает следующими достоинствами:
- высокая чувствительность;
- простота применения;
- наглядность представления.
Он хорошо сочетается с другими методиками и служит им для взаимной проверки.
Оптический метод неразрушающего контроля
Оптический способ дефектоскопии основан на анализе оптических эффектов, связанных с отражением, преломлением и рассеянием световых лучей поверхностью или объемом объекта.
Внешние оптические методики позволяют определять чистоту и шероховатость поверхностей, особо важную в точном машиностроении. При измерении размеров мелких деталей применяется физическое явление дифракции, шероховатость поверхностей определяется на основе интерференционных измерений.
Внутренние дефекты возможно выявить лишь для прозрачных материалов, и здесь оптическим методикам нет равных по дешевизне и эффективности.
Выгодно отличаются они своей простотой и малой трудоемкостью и при нахождении пороков поверхностей, таких, как трещины, заусенцы и забоины.
Особенности выбора метода неразрушающего контроля
В ряде отраслей промышленности, таких, как :
выбор способов дефектоскопии строго регламентирован государственными стандартами и нормами сертифицирующих организаций, таких, ка МАГАТЭ или Госатомнадзора.
Вне этих отраслей руководитель подразделения качества предприятия выбирает методики дефектоскопии, руководствуясь следующими параметрами:
- физико-химические свойства применяемого материала;
- размеры и прежде всего — толщина конструкции;
- тип контролируемого объекта, соединения или конструкции;
- требования технологического процесса;
- стоимостные параметры того или иного способа дефектоскопии.
Универсального способа определить все дефекты и сразу не существует. При планировании стратегии качества изделия необходимо определить дефекты, наиболее значимые по степени привносимого ими риска неисправности. Далее находится та комбинация средств измерения и методик неразрушающего контроля, которая:
- позволит выявить все критически значимые дефекты с заданной вероятностью;
- минимизирует финансовые издержки трудозатраты;
- окажет минимальное влияние на основной производственный процесс.
Средства неразрушающего контроля применяются сегодня практически на всех производствах — от авиазавода и судоверфи до авторемонтной мастерской и кондитерской фабрики. Контролируют прочность сварных швов и герметичность сосудов высокого давления, качество лакокрасочного покрытия и однородность массы для приготовления зефира в шоколаде. Экономя предприятиям средства на проведение выборочных испытаний на разрушение, применение неразрушающей дефектоскопии сказывается и на цене выпускаемых на рынок продуктов при одновременной гарантии их высокого качества.
Источник