Контроль герметичности вакуумно-пузырьковым методом

- об окончании испытаний технологическую жидкость перекачивают во вспомогательную емкость, закрывают клапан 10, осушают поверхность объекта путем вакуум ирования при давлении в рабочей емкости менее 6,65 * 10³ Па, закрывают клапан 4 и напускают в рабочую емкость воздух; затем сбрасывают давление из объекта испытаний и извлекают последний из рабочей камеры бароаквариума.

При испытаниях необходимо выдерживать следующие режимы и условия:

- давление над поверхностью жидкости при контроле герметичности зависит от ее температуры и определяется давлением ее паров. Значения рабочих давлений при заданной температуре не должны быть выше кривых равновесного давления насыщенных паров указанных жидкостей.

- температура рабочей жидкости при обезгаживании и испытаниях: воды и воды с ПАВ меньше50 °С; спирта и водно- спиртового раствора (от 30 до 50 %) 20 °С; фреона-113меньше 40 °С.

- при испытаниях в режиме предельной чувствительности необходимо непрерывное вакуумирование в режиме перегрева жидкости без снижения ее температуры.

- освещенность в помещениях, где установлена рабочая емкость бароаквариума, должна быть более200 лк.

- предельно допустимая концентрация (ПДК) паров в воздушной среде помещения не должна превышать 100 мг/м³ для спирта и 3000 мг/м³ для фреона-113.

Рассмотрение законов образования пузырей в жидкости при вакуумировании пространства над нею показывает, что уравнение (6), определяющее размер пузырьков, справедливо и здесь. Однако существенно меняется количество содержащегося в таком пузырьке газа, а с ним вместе и минимальная регистрируемая течь, т.е. в случае вакуумирования уравнение (1), если пренебречь упругостью пара над жидкостью, принимает вид:

Q=, (11)

и при неизменности предельно малого поддающегося наблюдению размера пузырька и частоты его появления выигрыш в чувствительности по сравнению со способом аквариума пропорционален отношению

/ (12)

и достигает величины 20^х.

Кроме того, в условиях атмосферного давления изменение размеров пузырька газа при перемещении его к поверхности, определяемое вторым членом суммы уравнения (2), незначительно и его можно не принимать во внимание. В случае откачки пространства над жидкостью определяющим оказывается гидростатическое давление ()и расширение пузырьков при подъеме с больших глубин погружения объекта может стать значительным.

Из уравнения (11) можно получить зависимость диаметра d пузырька на поверхности от d при условии неизменности количества газа в пузырьке при его подъеме:

d= d. (13)

Согласно этой зависимости в случае, например, погружения объекта в воду на глубину 0,5м и откачки пространства над жидкостью пузырек диаметром d равно 1 мм расширится при подъеме примерно в 2,5 раза, т.е. величина минимального регистрируемого потока может быть уменьшена еще в 2,5 раза.

Чувствительность способа изменяется также и с изменением свойств жидкости. Поэтому в производстве при испытаниях в качестве индикаторной (технологической) жидкости применяют не воду, а хорошо обезгаживаемые жидкости с малой упругостью пара и малым поверхностным натяжением, например фторхлор- углеродные растворители (фреоны). Но предельно высокая чувствительность обеспечивается при перегреве жидкости.

Перегрев жидкости - такое ее метастабильное состояние, при котором давление паров над ее поверхностью ниже равновесного давления насыщенных паров при данной температуре жидкости. В принципе, жидкость можно перевести в перегретое состояние как понижением давления при постоянной температуре, так и повышением температуры при неизменном давлении. В бароаквариуме для этого используется понижение давления над зеркалом жидкости. В метастабильном состоянии жидкость может находиться ограниченное время, после чего она спонтанно вскипает и возвращается в равновесное состояние в результате возрастания давления или понижения температуры.

Во время испытаний способом бароаквариума при наличии утечки контрольного газа происходят инициирование зародышевых паровых пузырьков в перегретой жидкости и их дальнейший рост в жидкости за счет расширения пузырька и испарения жидкости при его подъеме. В результате течь локализуется по расположению цепочки пузырьков или мощной паровой струи, увеличивающейся при подъеме к границе раздела жидкости.

Порог чувствительности способа зависит от вида применяемой жидкости, размеров контролируемого изделия и составляет (в м³ * Па/с), например, для объектов с габаритными размерами 500 на 500 на 500 мм при использовании:

- воды 1,3 * 10;

- воды с ПАВ 6,7 *10;

- водно-спиртового раствора 6,7 10;

- спирта 1,3 * 10.

При использовании в качестве индикаторной жидкости фреона-113 порог чувствительности способа достигает 6,7 х10м* Па/с.

2.4 Способ опрессовки с пенопленочным индикатором

Сущность способа опрессовки с пенопленочным индикатором состоит в следующем: на контролируемые поверхности объекта, находящегося под избыточным давлением, наносят тонкий слой специального пенопленочного индикатора. Контрольный газ, проникая через микродефекты объекта, оказывает механическое воздействие на пленку (пену) индикатора и, накапливаясь в месте дефекта, деформирует ее. При этом образуются пузырьки или пенные вздутия, мелкие пенные «шапки», оголенные участки поверхности, которые фиксируются визуально.

Данный способ - это усовершенствованный широко применяющийся в промышленности способ обмыливания.

Отличие в закономерности образования пузырьков на мыльной пленке по сравнению со случаем погружения объекта в жидкость определяется, во-первых, отсутствием в уравнении (2) гидростатического давления и, во-вторых, повышенным капиллярным давлением . Это давление для пузырьков в газовой среде, окруженных двусторонней пленкой, равно

=, (14)

но, так как и здесь меньше, поток продолжает определяться уравнением (3).

Устойчивость мыльных пузырьков при испытании способом обмыливания поверхности обеспечивается увеличением вязкости жидкости, а не ее поверхностного натяжения. Вязкая жидкость медленно стекает под действием своей массы, и утонение мыльной пленки происходит не так быстро и, наоборот, чем меньше поверхностное натяжение, тем меньше та сила, которая стремится разорвать пленку, и тем устойчивее пузырьки. Чистая вода - жидкость с большим коэффициентом поверхностного натяжения а и малой динамической вязкостью Пена на ней не образуется. Растворение в воде мыла уменьшает ее поверхностное натяжение и увеличивает вязкость. Для большей вязкости мыльного раствора к нему добавляют глицерин.

Пенопленочный индикатор представляет собой раствор синтетического поверхностно-активного вещества (ПАВ), пленкообразователя и влагоудерживающего компонента, полученный в результате полного растворения всех компонентов при периодическом перемешивании с нагревом.

Применение вместо мыла водных растворов синтетических ПАВ позволяет повысить чувствительность контроля за счет низкого поверхностного натяжения ПАВ (равное от 27 до 35 мН/м), их высокой смачивающей и пенообразующей способности.

Индикаторную эмульсию в виде пены (пенный индикатор) готовят непосредственно перед применением в смесителях путем взбивания первоначально приготовленной индикаторной эмульсии в виде жидкости (раствора) до момента увеличения ее объема в от 2 до 2,5 раз. При этом резко возрастает вязкость эмульсии. Возможно применение индикатора в виде пены из аэрозольной упаковки. Специфической особенностью пенного индикатора являются низкий удельный вес(от 0,5 до 0,8 г/см³), высокая структурная вязкость, пеноячеистая структура за счет низкого значения коэффициента поверхностного натяжения.

Чувствительность индикатора в виде пены регламентируется диаметром элементарной ячейки, толщиной слоя пенной массы и ее живучестью. Так как толщина слоя пенной массы зависит от размеров элементарной ячейки, то чем больше ячеек, тем прочнее, устойчивее пена. Следовательно, при испытаниях потребуется меньшая толщина слоя массы.

Приготовленную индикаторную эмульсию проверяют на содержание водородных ионов рН и на устойчивость к сползанию.

Водородный показатель рН, характеризующий активность растворов электролитов, равен взятому с обратным знаком логарифму активности или эквивалентной концентрации ионов водорода (измеренной в грамм-эквивалентах на литр). Так как концентрация водорода в воде (и химически нейтральных средах) равна 10,то для воды pН равно 7.

В кислых средах концентрация ионов водорода выше и, соответственно, рН больше 7. Значение рН индикаторной эмульсии должно быть таким, чтобы она не вызывала коррозионного поражения конструкционных материалов; рекомендуется рН равно от 6 до7.

Устойчивость эмульсии к сползанию проверяют путем нанесения ее слоем от 2 до 5 мм на предварительно обезжиренную металлическую пластинку, установленную вертикально. Сползанием считают появление оголенных участков металла за промежуток времени до 10 мин.

Чувствительность индикаторной эмульсии на утечку контрольного газа проверяют непосредственно перед испытаниями на контрольной течи, настроенной на величину 1,3 * 10 м³ * Па/с. При этом после нанесения эмульсии толщиной от 1,5 до 2 мм на контрольную течь должна быть четко зафиксирована негерметичность, т.е. после выдержки в течение 10 мин должны появиться единичный пузырек, или пенное образование, или оголенная поверхность материала (для индикатора в виде пены) диаметром более 1,5 - 2,0 мм.

Испытания способом опрессовки с пенопленочным индикатором проводят следующим образом.

Готовят индикаторную эмульсию из расчета от 0,1 до 0,2 л на 1 м² испытуемой поверхности. Для контроля на герметичность сплошного материала объектов и неразъемных соединений пенопленочный индикатор применяют в виде раствора, для контроля на герметичность разъемных соединений, имеющих щели, в виде пены.

Перед нанесением индикатора испытуемый объект выдерживают под испытательным давлением в течение 3 - 5 мин, если время выдержки не оговорено в нормативно-технической документации (НТД) на объект. При высоких испытательных давлениях в объект сначала подают предварительное давление, равное от10 до 20 % от испытательного, затем после нанесения эмульсии - испытательное.

Наносят индикатор в виде пленки или пены на контролируемую поверхность объекта мягкой кисточкой или распылителем (для раствора) ровным тонким слоем без пропусков, участками длиной до 400 мм. Если слой пены на контролируемой поверхности окажется толстым (более 3 мм), то время выдержки объекта под давлением увеличивают в 2 раза. В случае образования ложных пузырьков на контролируемой поверхности при нанесении эмульсии их удаляют салфеткой или кистью. На место удаленного ложного пузырька вновь наносят эмульсию.

При нанесении эмульсии на каждый участок контролируемой поверхности необходимо наблюдать за его состоянием,

так как течи больше 1* 10 м³ * Па/с выявляются через 2 - 3 сек; для выявления малых течей(примерно 1 * 10 м³ * Па/с) объект выдерживают под испытательным давлением 15 минут. После выдержки осматривают места нанесения эмульсии с целью обнаружения пузырьков, пенных образований или оголенных участков поверхности, появляющихся в местах течей. В сомнительных случаях повторно наносят эмульсию и наблюдают процесс деформации пленки. Повторное появление пузырьков свидетельствует о наличии течи.

В случае контроля ниппельных соединений эмульсию наносят с обеих сторон накидной гайки. Контроль проводят визуальным осмотром мест нанесения эмульсии в процессе самого нанесения и после него в течение от 3 до 5 мин (до 15 мин).

В ходе контроля фланцевых соединений эмульсию наносят в межфланцевый зазор, под головки болтов и резьбовую часть болтов, со стороны гайки. Контроль осуществляют визуальным осмотром через 3 - 5 минут после нанесения эмульсии (до 15 мин).

После контроля снижают давление в объекте до значения, соответствующего от 10 до 20 % от испытательного, но не превышающего 2 кгс/см², и удаляют индикаторную эмульсию с контролируемой поверхности путем протирки осмотренных мест чистой салфеткой (мягкой кистью), смоченной в теплой воде, или промывкой водой с помощью волосяных щеток с последующим обдувом поверхности сжатым воздухом давлением от 4 до 6 кгс/см² до полного удаления влаги.

Качество удаления эмульсии с поверхностей и соединений, проверяемых на герметичность, контролируют визуально. Наличие следов эмульсии после удаления не допускается. По окончании испытаний сбрасывают избыточное давление в объекте до нуля.

В процессе работы индикаторную эмульсию в виде пены необходимо взбивать с интервалом 30 минут механическим путем. Хранят эмульсию в закрывающихся сосудах из материалов, не поддающихся коррозии. Состав индикатора в зависимости от предъявленных к испытаниям требований может быть весьма различен. Промышленностью для испытаний объектов созданы индикаторные составы, обеспечивающие испытания при температурах от плюс 30 до минус30 °С. Пример состава (в процентах) приведен ниже.

Состав индикаторной эмульсии для контроля герметичности

Сульфоэтоксилат(ПАВ)……………2,0

Поливиниловый спирт……………..1,0

Глицерин……………………………20,0

Вода……………………….….остальное

Порог чувствительности способа 1,3 10 м³ * Па/с.

Введение в состав специальных стабилизирующих добавок обеспечивает длительную живучесть пенных вздутий, пузырьков, что позволяет осуществлять контроль дистанционно. При этом нет ограничений по давлению испытаний, за исключением прочностных свойств объектов.

На рисунке 25 показан пример регистрации утечек способом опрессовки с пенным индикатором.

Рисунок 25. Пример регистрации утечек опрессовкой с пенным индикатором

Область применения способа - контроль локальной герметичности сплошного материала объектов, сварных швов, разъемных соединений.

2.5 Способ опрессовки с дисперсной массой

Сущность и область применения его аналогична способу пенопленочного индикатора. Основное отличие заключается в составе, структуре массы и ее технологических свойствах. Составы дисперсных масс, применяемых для контроля герметичности в промышленности, приведены в таблице 1.

Дисперсная масса, в общем, содержит водный раствор пенообразователя, влагоудерживающий компонент, наполнитель, краситель, ингибитор коррозии.

Порошкообразный наполнитель, образующий в жидкой фазе устойчивую суспензию, вводят в состав дисперсной массы для повышения вязкости. Наличие наполнителя позволяет также получить контрастное изображение пузырька на общем фоне цветного слоя массы при контроле герметичности.

Цвет массы следует выбирать в зависимости от формы и размеров объекта испытаний. При контроле больших поверхностей рекомендуется применять зеленую или голубую массу, так как эти цвета наименее утомляют зрение. Отдельные соединения и небольшие участки предпочтительнее контролировать черной массой, так как она обеспечивает более четкую и контрастную индикацию течей.

Коррозионное воздействие массы на материалы, из которых изготовляются объекты испытаний, исключают путем введения в ее состав в качестве ингибитора коррозии хромпика.

При изготовлении дисперсной массы используют основные компоненты в виде жидкой фазы и порошкообразный наполнитель. Рецептура и технология приготовления дисперсной массы определяются назначением и условиями применения. Например, в глицерин вводят наполнитель (диоксид титана и каолин или цинковые белила и хромат цинка), смесь тщательно перетирают до образования однородной мелкодисперсной массы. В полученную массу вводят водный раствор ПАВ и красителя, тщательно перемешивают, не допуская интенсивного вспенивания, затем отфильтровывают через металлическую сетку с размером ячейки не более 140мкм.

После приготовления дисперсной массы проверяют ее вязкость на вискозиметре ВЗ-4; вязкость дисперсной массы должна находиться в пределах от 30 до 50 сек. В случае отклонения вязкости от указанных пределов ее следует скорректировать.

После хранения массы более 30 дней допускается увеличение ее вязкости до 80 сек.

Чувствительность дисперсной массы следует проверять сразу же после ее получения. Чувствительность дисперсной массы проверяют на имитаторе течи со стеклянным капилляром. Имитатор течи настраивают на утечку контрольного газа, равную 1 * 10 ⁷ м³ * Па/с. Дисперсную массу наносят на имитатор течи мягкой кистью. Через 15 мин должно появиться пенное вздутие или полусфера диаметром более 2 мм, что соответствует чувствительности дисперсной массы 1 *10 м³ * Па/с. Повторная проверка вязкости и чувствительности массы допускается через 30 дней со дня изготовления.

Испытания способом опрессовки с дисперсной массой проводят следующим образом.

В испытуемом объекте создают предварительное давление р (равное от 0,1 до 0,5) р, где р-испытательное давление. Это необходимо для предотвращения закупорки микродефектов в процессе нанесения массы на контролируемые поверхности.

Индикаторную массу наносят на контролируемую поверхность объекта - сварные швы и (или) целый материал. В зависимости от условий испытаний и конструктивных особенностей объекта можно наносить массу малярными пистолетами - распылителями или мягкими кистями (например, беличьей). Массу наносят равномерным сплошным слоем без пропусков, подтеков и газовых пузырьков. Нужная толщина слоя массы обеспечивается исходя из расхода массы от 50 до 100 мл на 1 м² поверхности. Для определения крупных течей (1 * 10 м³ * Па/с) необходимо внимательно наблюдать за слоем массы в момент ее нанесения. При подозрении на течь наносят массу на предполагаемое место течи вторично.

После нанесения массы удаляют из испытательного помещения (бокса) обслуживающий персонал, а давление в объекте повышают до испытательного. Испытательное давление в объекте можно создать в ряде случаев через несколько часов после нанесения массы, но не менее 3 часов.

Объект выдерживают под испытательным давлением в течение времени, определяемого заданной чувствительностью испытаний. При испытании сварных швов и целого материала с чувствительностью 1 *10 м³ * Па/с время выдержки следует принимать не более 15минут.

В случае испытаний разъемных соединений время выдержки под испытательным давлением предварительно определяют на имитаторах конкретных соединений. Имитаторы настраивают на утечку, равную заданной чувствительности испытаний при давлении, указанном в НТД; в имитатор подают давление и наносят на испытуемую поверхность имитатора массу, затем определяют время образования пузырька, пенного вздутия или незатягивающего кратера диаметром не более 1мм. Это время и является временем выдержки испытательного объекта под давлением.

После выдержки сбрасывают давление из объекта до р равным от 0,1 до 0,5, р,но менее 2 кгс/см² и осматривают объект с целью выявления течей. Объект считают герметичным, если на контролируемой поверхности не будут зафиксированы изменение и нарушение слоя массы. О наличии течи свидетельствуют пенные вздутия, единичные пузырьки или незатягивающиеся кратеры. При подозрении на течь повторно наносят массу с помощью мягкой кисти и выдерживают объект под наблюдением 5 минут. Повторное изменение состояния слоя индикаторной массы свидетельствует о наличии течи.

После осмотра испытуемого объекта удаляют индикаторную массу с его поверхности струей воды. При невозможности использовать струю воды массу удаляют влажной салфеткой, которую периодически прополаскивают в проточной воде или большом объеме воды и отжимают. Дисперсная масса может быть удалена с поверхности контролируемого объекта салфеткой, смоченной в спирте или ацетоне.

Качество удаления массы с поверхности объекта и соединений контролируют визуально (по отсутствию цветного оттенка на поверхности и протирочной салфетке). Качество удаления считают удовлетворительным, если при протирке одной салфеткой без промывки 1 м² поверхности на салфетке не появится цветной оттенок по цвету массы.

После удаления дисперсной массы поверхность объекта протирают салфеткой или обдувают сжатым воздухом давлением от 4 до 6 кгс/см² с целью удаления влаги, затем сбрасывают избыточное давление из испытанного объекта до нуля.

Чувствительность способа контроля опрессовкой с индикаторной массой можно определить по формуле:

Q= (15)

где Q - наименьший регистрируемый поток через течь, м³ * Па/с; d- диаметр наименьшего различимого пузырька в конкретных условиях, м;

- время с момента образования пузырька до его исчезновения;

- атмосферное давление, Па.

Порог чувствительности способа 1,3 *10 м³ Па/с.

Способ применяется для определения локальной негерметичности сварных швов, целого материала и разъемных соединений. Номинальный температурный диапазон применения дисперсной массы от 10 до35 °С.

2.6 Вакуумно-пузырьковый способ

Вакуумно-пузырьковый способ контроля герметичности заключается в регистрации пузырьков, образуемых при утечке воздуха в вакуумируемую полость через имеющиеся течи, например в сварном шве, предварительно смоченном пенообразующим составом. Схема контроля вакуум но-пузырьковым способом показана на рисунке 26.

Рисунок 26. Схема контроля герметичности вакуумно-пузырьковым способом

На испытуемый объект 1 устанавливается камера 2, которая затем вакуумируется с помощью механического насоса 8 и уплотняется на участке контролируемой поверхности. Камера выполняется в виде присоски и представляет собой металлический каркас 7 с прозрачной крышкой 5. На торце камеры закреплен уплотнитель из мягкой резины 6. Камера соединяется с вакуумным насосом посредством гибкого трубопровода и вакуумного трехходового клапана 4, установленного на внешней стороне камеры. Для контроля создаваемого в камере разрежения на внешней стороне расположен вакуумметр 3.

Герметичность объекта контролируют следующим образом: на контролируемый участок наносят пенообразующий раствор, устанавливают камеру и включают насос. После вскрытия клапана на контролируемом участке создается перепад давлений воздуха атмосфера - вакуум. Воздух, проникая через течи в камеру, образует пузырьки в пенообразующем растворе. Оператор через смотровое стекло наблюдает за образованием пузырьков визуально и регистрирует их появление в случае негерметичности участка. После окончания контроля трехходовой кран ставят в соответствующее положение для отсоединения камеры от насоса и напуска в нее воздуха.

Производительность контроля с применением переносных камер от 50 до 60 м/ч. На рисунке 27 показана зависимость величины минимальной регистрируемой течи от создаваемого в камере вакуума.



Рисунок 27. Зависимость минимальной регистрируемой течи от остаточного давления в вакуумной камере

В промышленности применяются камеры различного объема и самой разнообразной конфигурации в зависимости от поверхности контролируемых объектов. На рисунке 28 показаны камеры для контроля герметичности продольных и кольцевых сварных швов.

Рисунок 28. Вакуумные камеры для контроля на герметичность продольных и кольцевых сварных швов

Способ применяется для контроля герметичности объектов с односторонним доступом к контролируемой поверхности.

3. Лабораторная установка контроля герметичности

3.1 Описание

Макет сделан из высокопрочной легированной стали. Размеры данного макета:длина 1200мм, высота 350мм, ширина 300мм, толщина 5мм. Основным плюсом данного макета является его универсальность, то есть его можно легко переносить с места на место и выявлять дефекты в специально-оборудованных помещениях.

С помощью данной универсальной установки можно выявлять такие дефекты как:

- стыковые сварные швы и плоские поверхности

- нахлесточные швы и поверхности с перепадом высот 6-10мм.

- угловые, тавровые и сварные швы

- внутренние сварные углы

Макет был разработан для обучения студентов контроля герметичности вакуумно-пузырьковым способом и для выполнения лабораторной работы.

3.2 Вакуумные рамки

Вакуумные рамки используются для контроля герметичности вакуумно-пузырьковым методом. Контроль позволяет выявить сквозные дефекты в сварных соединениях и основных изделий из стали и пластика. Рамки применяются для контроля таких объектов как - резервуары, котлы, трубопроводы, топливные баки, облицовки и прочие объекты с односторонним доступом.



Рисунок 29. Рамка плоская 530Ч60 предназначена для контроля стыковых сварных швов и плоских поверхностей.

Рисунок 30. Рамка плоская-нахлёст 530Ч60Чh6, предназначена для контроля нахлесточных швов и поверхностей с перепадом высот 6-10мм.



Рисунок 31. Рамка угловая 500Ч60 предназначена для контроля угловых, тавровых и сварных швов

Рисунок 32. Рамка угловая-нахлест 530Ч60 предназначена для контроля угловых, тавровых и сварных швов с нахлестом



Рисунок 33. Рамка треугольная 200Ч200Ч200 предназначена для контроля внутренних сварных углов образованных тремя плоскостями

Рисунок 34. Рамка круглая диаметром 240 мм предназначена для контроля плоских, выпуклых и вогнутых поверхностей



Рисунок 35. Рамка прямоугольная 230Ч230 предназначена для контроля плоских поверхностей

Рисунок 36 Рамка цилиндрическая диаметром 100мм для наружного контроля трехгранных углов

3.3 Состав и способ приготовления пенного индикатора

Состав А:

Вода, см ……………………….. 1000

Мыло туалетное или хозяйственное 65 %-ное, г……………50

Состав Б:

Вода, см ……………………….. 1000

Экстракт лакричного солодкового,г………………………..15

При работе в зимнее время для предохранения раствора от замерзания в состав Б добавляется хлористый кальций или хлористый натрий в количествах, указанных ниже в таблице 2.

Таблица 2

Температура воздуха, °C	От 0 до -5	От -5 до 10	От-10 до-15	От-15 до-20	От-20 до-25	От-25 до-30
Кол-во,г	Хлористого кальция	100	170	220	263	303	329
	Хлористого натрия	83	170	222	290	-	-

- полимерный пенообразующий состав В(масс в процентах)

Декстрин5-15

Регулятор рН среды 0,5-1

Поверхностно-активное вещество(ПАВ) 0,05-1

Глицерин с низкомолекулярным3-30

спиртом в соотношении 2:1

Остальное вода

Таблица 3 полимерные пенообразующие составы(свалан-1, свалан-2, свалан-3)

компонент	Гост,ТУ,сорт	Состав, температурный интервал его использования, масса компонентов, г
		Свалан-1 +30…+5°C	Свалан-2 +10до-17°C	Свалан-3 от-13 до-28°C
желатин (пищевой или фотографический)	Гост 11293-78 3-й сорт	11	7	5,5
декситрин картофельный	Гост 6074-74 Высший сорт	200	-	-
сольвар-оливиниловый спирт с 10%-ым содержанием ацетатных групп, 5 %-ый водный раствор	Гост 10779-78	-	200	200
глицерин	Гост 6259-75 ЧДА	-	300	300
дистиллированная вода	-	787	490,5	392

3.4 Приборы и средства контроля

Средство для определения течей:

- пенопленочный индикатор;

- вакуумные рамки различных форм;

- насос;

- контрольные манометры класса 1;

- секундомер;

- термометр технический;

- измерительный инструмент (линейка металлическая, штангенциркуль и др.)

- сушильный шкаф;

- полиэтиленовая нажимная бутылка (масленка);

- валик;

- кисти;

- волосяные щетки;

- салфетки из хлопчатобумажной ткани;

Дополнительное оборудование:

- Средства для очистки объекта контроля (шлифовальный круг, наждачная бумага водостойкая, щётка, ветошь);

- Лупа по ГОСТ 25706 с кратностью увеличения не менее четырёх;

- Средства маркировки (мелки, краски);

- Лампа переносная (напряжением 12 или 36 В).

Индивидуальные средства защиты

- халаты

- фартуки

- перчатки

- респиратор

Заключение

В результате проделанной работы:

- рассмотрен перечень основных методов течеискания (более подробно-вакуумно-пузырьковый метод);

- разработан универсальный макет контроля герметичности вакуумно-пузырьковым методом;

- разработаны методические указания по выполнению лабораторной работы контроля герметичности пузырьковым способом.

Данная работа может быть использована в учебном процессе студентами специальностей кафедры ФМПК и при сертификации специалистов неразрушающего контроля по методу течеискания.

Список использованных источников

1. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 2: В 2 кн. Кн. 1: А.И. Евлампиев, Е.Д. Попов, С.Г. Сажин и др. Контроль герметичности. 2-е изд., испр. - М: Машиностроение, 2006.-688 с: ил.

2. ГОСТ 28517-90 Масс-спектрометрический метод течеискания

3. ГОСТ 26182-84 Контроль неразрушающий. Люминесцентный метод течеискания

4. ГОСТ 24054-80 Методы испытаний на герметичность. Общие требования

5. ГОСТ Р 51780-2001 Контроль неразрушающий. Методы и средства испытаний на герметичность. Порядок и критерии выбора.

6. ГОСТ 26790-85 Техника течеискания. Термины и определения

Приложение А

(обязательное)

Лабораторная работа вакуумно-пузырьковый метод. Пузырьковый способ

Содержание

1. Общие сведения

1.1 Область применения

1.2 Способ опрессовки с погружением в жидкость (способ аквариума)

1.3 Способ бароаквариума

1.4 Способ опрессовки с пенопленочным индикатором

1.5 Способ опрессовки с дисперсной массой

1.6 Вакуумно-пузырьковый способ

1.7.Требования к контролю

2. Прибор и средства необходимые для выполнения контроля

2.1. Прибор и средства контроля

2.2 Дополнительное оборудование

2.3 Требование безопасности

3. Условия проведения контроля

3.1.Условия на рабочем месте, состояние обработки и подготовка контролируемой поверхности

3.2.Схема контроля

4. Подготовка объекта к контролю

5. Проведение контроля

6. Критерии допустимости дефектов (оценка качества)

7. Работы по окончании контроля

8. Оформление результатов контроля

Лабораторная работа

Изучение вакуумно-пузырькового метода.

Цель работы:

- знакомство с вакуумно-пузырьковым методом;

- освоить применение вакуумных рамок;

- научиться выявлять дефекты с помощью вакуумных рамок и фиксировать места течи.

Задание

Получить задание от преподавателя на выполнение контроля герметичности вауумно-пузырьковым способом определенного вида шва.

1. Общие сведения

1.1 Область применения:

Сущность пузырькового метода контроля герметичности заключается в регистрации локальных утечек в объекте по появлению пузырьков контрольного газа в индикаторной жидкости или на индикаторном покрытии.

Метод применяют для контроля герметичности газонаполненных неоткачиваемых объектов-емкостей, элементов гидравлических и газовых систем, работающих под давлением и имеющих сравнительно небольшие размеры.

Наиболее эффективно его использование для испытаний металлических объектов, прочность которых допускает создание в них значительных избыточных давлений. Метод предусматривает опрессовку объекта избыточным давлением и затем погружение его в жидкость (способ аквариума) либо нанесение на его поверхность пенообразующих веществ (способ с пенным индикатором, способ с дисперсной массой).

В обоих случаях образование пузырьков газа на поверхности объекта свидетельствует об истечении из него газа и, следовательно, о местонахождении дефекта. По скорости образования и величине пузырьков можно судить о величине негерметичности.

В качестве контрольного газа в пузырьковом методе чаще всего применяют сжатый воздух или газообразный азот.

1.2 Способ опрессовки с погружением в жидкость (способ аквариума)

Способ аквариума - один из наиболее распространенных в промышленности способов контроля на герметичность, в частности соединений и основного материала объектов.

Испытуемый объект наполняют контрольным газом до предварительного давления и затем полностью погружают в ванну с жидкостью, называемой индикаторной(технологической), на глубину от 50 до 200мм. Ванна с жидкостью находится под атмосферным давлением.

Если при погружении объекта в жидкость на его поверхности образуются воздушные пузырьки, их необходимо снять кистью. После этого объект заполняют контрольным газом (обычно воздухом) до давления, равного испытательному, и выдерживают в жидкости в течение времени, достаточного для осмотра объекта, не менее 3 мин. Появление газовых пузырьков свидетельствует о течах в объекте испытаний.

1.3 Способ бароаквариума

Способ бароаквариума заключается в определении мест течей на объекте, находящемся под избыточным или атмосферным давлением контрольного газа и помещенным в ванну с жидкостью, над поверхностью которой создается вакуум. Контроль герметичности осуществляется визуально: по выделяющимся из объекта пузырькам газа. Способ позволяет установить место течей по всей поверхности контролируемого объекта, доступной для визуального осмотра. Возможна количественная оценка величины локальной негерметичности визуальным сравнением с потоком от калиброванной течи.

В качестве контрольного газа применяют воздух, газообразный азот или смеси этих газов. Индикаторной (технологической) жидкостью при контроле герметичности способом бароаквариума служат вода дистиллированная и обессоленная, конденсат, растворы поверхностно-активных веществ в воде с концентрацией от 0,2 до 0,3 г/л, этиловый спирт и его водные растворы, фторхлоруглеродные растворители (фреоны).

1.4 Способ опрессовки с пенопленочным индикатором

Сущность способа опрессовки с пенопленочным индикатором состоит в следующем: на контролируемые поверхности объекта, находящегося под избыточным давлением, наносят тонкий слой специального пенопленочного индикатора. Контрольный газ, проникая через микродефекты объекта, оказывает механическое воздействие на пленку (пену) индикатора и, накапливаясь в месте дефекта, деформирует ее. При этом образуются пузырьки или пенные вздутия, мелкие пенные «шапки», оголенные участки поверхности, которые фиксируются визуально.

Данный способ - это усовершенствованный широко применяющийся в промышленности способ обмыливания.

1.5 Способ опрессовки с дисперсной массой

Сущность и область применения его аналогична способу пенопленочного индикатора. Основное отличие заключается в составе, структуре массы и ее технологических свойствах.

Дисперсная масса, в общем, содержит водный раствор пенообразователя, влагоудерживающий компонент, наполнитель, краситель, ингибитор коррозии.

Порошкообразный наполнитель, образующий в жидкой фазе устойчивую суспензию, вводят в состав дисперсной массы для повышения вязкости. Наличие наполнителя позволяет также получить контрастное изображение пузырька на общем фоне цветного слоя массы при контроле герметичности.

Цвет массы следует выбирать в зависимости от формы и размеров объекта испытаний. При контроле больших поверхностей рекомендуется применять зеленую или голубую массу, так как эти цвета наименее утомляют зрение. Отдельные соединения и небольшие участки предпочтительнее контролировать черной массой, так как она обеспечивает более четкую и контрастную индикацию течей.

1.6 Вакуумно-пузырьковый способ

Вакуумно-пузырьковый способ контроля герметичности заключается в регистрации пузырьков, образуемых при утечке воздуха в вакуумируемую полость через имеющиеся течи, например в сварном шве, предварительно смоченном пенооб- разующим составом.

Герметичность объекта контролируют следующим образом: на контролируемый участок наносят пенообразующий раствор, устанавливают камеру и включают насос. После вскрытия клапана на контролируемом участке создается перепад давлений воздуха атмосфера - вакуум. Воздух, проникая через течи в камеру, образует пузырьки в пенообразующем растворе. Оператор через смотровое стекло наблюдает за образованием пузырьков визуально и регистрирует их появление в случае негерметичности участка. После окончания контроля трехходовой кран ставят в соответствующее положение для отсоединения камеры от насоса и напуска в нее воздуха.

Производительность контроля с применением переносных камер от 50 до 60 м/ч.

1.7 Требования к контролю

Вакуумно-пузырьковый метод течеискания реализуется с использованием мобильных вакуум-стендов, широкой номенклатурой вакуумных рамок (более 200 позиций), высокоэффективных пенообразующих индикаторов и используется для контроля как сварных швов (стыковочных, нахлесточных, угловых и т.д.), так изделий из различных конструкционных материалов при любом виде доступа к контролируемому объекту.

Контроль вакуумно-пузырьковым методом проводится с целью выявления дефектов, не обнаруженных при визуальном и измерительном контроле.

Если пузырьки не появятся, источник считают герметичным.

2. Приборы и средства, необходимые для выполнения контроля

2.1 Приборы и средства контроля

Средство для определения течей - пенопленочный индикатор;

- вакуумные рамки различных форм;

-насос;

-трёхходовой клапан;

-вакуумметры в комплекте с вакуумными рамками;

- контрольные манометры класса 1;

-секундомер;

-термометр технический;

-измерительный инструмент (линейка металлическая, штангенциркуль и др.)

-сушильный шкаф;

-полиэтиленовая нажимная бутылка (масленка);

-валик;

-кисти;

-волосяные щетки;

-салфетки из хлопчатобумажной ткани;

2.2. Дополнительное оборудование:

- средства для очистки объекта контроля (шлифовальный круг, наждачная бумага водостойкая, щётка, ветошь);

- лупа по ГОСТ 25706 с кратностью увеличения не менее четырёх;

- средства маркировки (мелки, краски);

- лампа переносная (напряжением 12 или 36 В).

2.3 Требования безопасности

Испытания должны проводиться студентами в количестве не менее двух человек;

Размещение, хранение и транспортировка газовых баллонов должна выполняться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)»;

При заполнении объекта воздухом производить контроль давления по манометру. Не допускать превышения давления выше величины, указаннойв ТУ на испытание объекта;

Операция нанесения индикатора на контролируемые поверхности должна проводиться с применением местной вытяжной вентиляции.

Хлопчатобумажные салфетки после протирки поверхностей должны собираться в специальные ящики: они подлежат удалению из помещения в специально отведенные места. В дальнейшем обтирочные салфетки должны подлежать сжиганию;

Приготовление состава пенопленочного индикатора должно производиться способом, исключающим выделение вредных веществ в воздух рабочей зоны.

Во время нахождения конструкции под давлением категорически запрещается проводить работы по устранению дефектов и обстукивать конструкцию.

Измерительная и предохранительная аппаратура должна быть исправной и должна быть установлена в доступных и хорошо освещенных местах.

3. Условия проведения контроля

3.1 Условия на рабочем месте, состояние обработки и подготовка контролируемой поверхности

Участок для проведения испытаний должен иметь:

- стенды, обеспечивающие заполнение контролируемого объекта воздухом до давления в соответствии с ТУ на испытание;

- подвод воды;

- подвод напряжения не выше 36 В для переносной лампы.

Испытательные стенды и технологическая оснастка должны обеспечивать безопасную работу;

Поверхности объекта контроля, подлежащие контролю герметичности, должны быть очищены от загрязнений и обезжирены;

Очистку и обезжиривание поверхностей рекомендуется проводить способом протирки органическими растворителями, например, ацетоном или бензином;

Высушить объект в сушильном шкафу при температуре 70-75⁰ С в течении 15-25 мин.

Приготовить (в случае необходимости) пенопленочный индикатор (ППИ) или воспользоваться промышленным индикаторным составом.

Проверить работоспособность (качество) ППИ путем нанесения его на калиброванную течь с выдержкой в течение 10 мин. Должен появиться единичный пузырек, или пенное образование, или оголенная поверхность материала (для индикатора в виде пены) диаметром не более 1,5-2,0 мм.

3.2 Схема контроля

1-испытуемый объект; 2-вакуумная камера; 3-вакуумметр; 4-трехходовый клпан; 5-прозрачная крышка; 6- уплотнитель из мягкой резины; 7-металлический каркас; 8-механический насос.

Рисунок 1 Схема контроля

На испытуемый объект 1 устанавливается камера 2, которая затем вакуумируется с помощью механического насоса 8 и уплотняется на участке контролируемой поверхности. Камера выполняется в виде присоски и представляет собой металлический каркас 7 с прозрачной крышкой 5. На торце камеры закреплен уплотнитель из мягкой резины 6. Камера соединяется с вакуумным насосом посредством гибкого трубопровода и вакуумного трехходового клапана 4, установленного на внешней стороне камеры. Для контроля создаваемого в камере разрежения на внешней стороне расположен вакуумметр 3.

4. Подготовка объекта к контролю

Поверхности объекта контроля, подлежащие контролю герметичности, должны быть очищены от загрязнений и обезжирены;

Очистку и обезжиривание поверхностей рекомендуется проводить способом протирки органическими растворителями, например, ацетоном или бензином;

Высушить объект в сушильном шкафу при температуре 70-75⁰ С в течении 15-25 мин.

Поверхность сварных соединений, подлежащих контролю, а также основного металла по 20 мм от шва не должна иметь следов механических загрязнениий.

Индикаторный пенетрант смешать при положительной температуре с раствором:

а) Вода - 1 литр, мыло хозяйственное 65% - 25 гр.

б) Вода - 1 литр, мыло туалетное - 25 гр.

Запрещается проводить контроль герметичности без предварительного испытания объекта на прочность. Испытание на прочность осуществлять согласно ТУ на объект контроля.

5. Проведение контроля

5.1 Измерить освещенность.

5.2 На контролируемый участок нанести пенообразующий раствор.

5.3 Установить камеру на объект контроля .

5.4 Подсоединить насос к рамке.

5.4 Включить насос создать разряжение внутри камеры 0,4 кГс/смІ.

5.5 Через смотровое стекло наблюдать за образованием пузырьков визуально.

5.6 Зарегистрировать места появления пузырьков в случае негерметичности участка путем указания 2 координат нахождения дефекта.

5.7 Оформить документально результаты контроля.

6. Критерии допустимости дефектов (оценка качества)

Не допускается наличие в местах контроля отдельных пузырьков, пенных «шапок» и вздутий, а также оголенных поверхностей.

7. Работы по окончании контроля

После окончания контроля отсоединить насос, снять рамку с контролируемого объекта, очистить объект от пенообразующего индикатора.

8. Оформление результатов контроля

Результаты контроля: указать необходимые сведения об объекте контроля, методике контроля, детально описать обнаруженные дефекты, сделать заключение о пригодности объекта и эксплуатации.

Размещено на Allbest.ru

...