Неразрушающий контроль: сущность, методы, примеры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Неразрушающий контроль: сущность, методы, примеры

Неразрушающий контроль. Методы

Неразрушающий контроль (в переводе с английского - NDT, nondestructive testing) - это проверка, контроль, оценка надежности параметров и свойств конструкций, оборудования либо отдельных узлов, без вывода из строя (эксплуатации) всего объекта. Основным отличием, и безусловным преимуществом, неразрушающего контроля (НК) от других видов диагностики является возможность оценить параметры и рабочие свойства объекта, используя способы контроля, которые не предусматривают остановку работы всей системы, демонтажа, вырезки образцов. Исследование проводится непосредственно в условиях эксплуатации. Это позволяет частично исключить материальные и временные затраты, повысить надежность контролируемого объекта.

Благодаря неразрушающему контролю выявляются опасные и мелкие дефекты: заводские браки, внутренние напряжения, трещины, микропоры, пустоты, расслоения, включения и многие другие, вызванные, в том числе, процессами коррозии.

Классификация методов неразрушающего контроля (по ГОСТ 18353-79)

Зависимо от физических явлений, положенных в основу неразрушающего контроля, различают девять основных его видов:

- радиоволновой метод;

- электрический;

- акустический метод;

- вихретоковый метод;

- магнитный;

- тепловой;

- радиационный метод неразрушающего контроля;

- проникающими веществами;

- оптический метод НК.

Каждый из видов неразрушающего контроля может включать в себя несколько методов.

Классификация методов НК по признакам:

- первичным информативным параметрам;

- характеру взаимодействия с контролируемым (исследуемым) объектом;

- методу получения первоначальной информации.

Возможно использование нескольких методов, которые классифицируются по нескольким признакам, нескольких либо одного видов неразрушающего контроля.

Радиоволновой метод неразрушающего контроля

Первичный информативный параметр: фазовый, временной, амплитудный, поляризационный, частотный, геометрический.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: резонансный, рассеянного, отраженного, прошедшего излучений.

Классификация радиоволнового неразрушающего контроля по способу получения первоначальной информации: термисторный, термолюминофоров, диодный (детекторный), калориметрический, жидких кристаллов, болометрический, полупроводниковых фотоуправляемых пластин, голографический, термобумаг и интерференционный.

Суть радиоволнового НК заключается в фиксировании изменений показателей радиомагнитных волн, которые взаимодействуют с исследуемой конструкцией (объектом).

Электрический метод неразрушающего контроля

Первичный информативный параметр: электроемкостный, электропотенциальный.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: термоэлектрический, электрический, трибоэлектрический.

Классификация электрического метода по способу получения первоначальной информации: контактной разности потенциалов, электропараметрический, экзоэлектронной эмиссии, порошковый электростатический, рекомбинационного излучения, шумовой, электроискровой.

В основу электрического метода неразрушающего контроля положена регистрация показателей электрического поля, которое в результате воздействия извне возникает в исследуемом (контролирующем) объекте, либо взаимодействует с ним.

Акустический метод

Первичный информативный параметр: временной, спектральный, амплитудный, частотный, фазовый.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: резонансный, свободных колебаний, прошедшего, отраженного (эхо-метод) излучения, импедансный, акустико-эмиссионный.

Классификация акустического неразрушающего контроля по способу получения первоначальной информации: порошковый, пьезоэлектрический, микрофонный, электромагнитно-акустический.

Такой вид мониторинга, как акустический, заключается в снятии параметров упругих волн, возникающих и (либо) возбуждаемых в предмете контроля. Использование ультразвуковых упругих волн (частота которых более 20 кГц) дает возможность называть данный вид НК уже не акустическим, а ультразвуковым.

Вихретоковый метод неразрушающего контроля

Первичный информативный параметр: частотный, амплитудный, многочастотный, фазовый, спектральный.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: отраженного и прошедшего излечения.

Классификация вихретокового неразрушающего контроля по способу получения первоначальной информации: параметрический, трансформаторный.

Суть вихретокового метода заключается в исследовании с последующим анализом взаимодействия электромагнитного поля вихревых токов (которые наводятся в исследуемом объекте) и поля вихретокового преобразователя.

Магнитный метод неразрушающего контроля

неразрушающий контроль электрический магнитный

Первичный информативный параметр: магнитной проницаемости, коэрцитивной силы, напряженности Эффекта Баркгаузена, остаточной индукции, намагниченности.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: магнитный.

Классификация магнитного неразрушающего контроля по способу получения первоначальной информации: феррозондовый, магниторезисторный, магнитографический, индукционный, пондеромоторный.

Магнитный метод НК основан на анализировании взаимодействия исследуемой конструкции с магнитным полем.

Тепловой метод

Первичный информативный параметр: теплометрический, термометрический.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: конвективный, контактный тепловой, собственного излучения.

Классификация теплового НК по способу получения первоначальной информации: калориметрический, термозависимых параметров, термобумаг, пирометрический, термокрасок, оптический, жидких кристаллов, интерференционный, термолюминофоров.

Тепловой метод неразрушающего контроля состоит в обнаружении дефектов, опираясь на анализ температурных или тепловых полей конструкции. Метод используется при наличии тепловых потоков в контролируемой конструкции или объекте.

Радиационный метод неразрушающего контроля

Первичный информативный параметр: спектральный, плотности потока энергии.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: активационного анализа, автоэмиссионный, прошедшего излучения, характеристического излучения, рассеянного излучения.

Классификация радиационного неразрушающего контроля по способу получения первоначальной информации: вторичных электронов, радиоскопический, сцинтилляционный, радиографический, ионизационный.

Суть радиационного метода НК состоит в исследовании проникающего излучения (нейтронного, рентгеновского и др.).

Метод неразрушающего контроля проникающими веществами

Первичный информативный параметр: газовый, жидкостной.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: молекулярный.

Классификация неразрушающего контроля проникающими веществами по способу получения первоначальной информации: пузырьковый, хроматический (цветной), фильтрующихся частиц, люминесцентный, ахроматический (яркостной), манометрический, люминесцентно-цветной, масс-спектрометрический, галогенный, радиоактивный, химический, акустический, устойчивых остаточных деформаций, высокочастотного разряда, катарометрический.

Обнаружение дефектов ведется с использованием веществ, которые заполняют поры, полости дефектов, после чего их можно визуально (воочию либо при помощи специальных приборов) рассмотреть и судить о степени поражения.

Зависимо от используемого вещества и вида выявленных дефектов (сквозные, поверхностные) название метода контроля может меняться с «проникающими веществами» на «течеискание», «капиллярный» и т.п.

Оптический метод неразрушающего контроля

Первичный информативный параметр: частотный, поляризационный, амплитудный, спектральный, фазовый, геометрический, временной.

Взаимодействие с контролируемым объектом физических полей: индуцированного, рассеянного, прошедшего, отраженного излучений.

Классификация оптического НК по способу получения первоначальной информации: визуально-оптический, голографический, интерференционный, рефлексометрический, нефелометрический, рефрактометрический.

Метод основан на фиксировании и анализе показателей оптического излучения.

Зависимо от целей и задач, используется тот или иной метод неразрушающего контроля. В некоторых случаях, для получения более полной и информативной картины, используется несколько методов НК.

Дайте таксономию техногенных опасностей. Приведите примеры

Таксономия -- слово греческого происхождения (taxis - расположение по порядку + monos - закон) -- определяется в словаре иностранных слов как "теория классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение..." Таким образом, таксономия в науке -- классификация и систематизация сложных явлений, понятий, объектов. Поскольку опасность является понятием сложным, иерархическим, имеющим много признаков, таксономирование их позволяет познать природу опасностей. Приведем примеры имеющихся таксономий:

§ по природе происхождения (природные, техногенные, антропогенные, экологические, смешанные);

§ производственные опасности (физические, химические, биологические, психофизиологические, организационные);

§ по времени проявления отрицательных последствий: импульсивные (в виде кратковременного воздействия, например, удар) и кумулятивные (накопление в живом организме и суммирование действия некоторых веществ и ядов);

§ по месту локализации в окружающей среде: связанные с атмосферой, гидросферой, литосферой;

§ по сфере деятельности человека: бытовые, производственные, спортив-ные, военные, дорожно-транспортные и т.д.;

§ по приносимому ущербу: социальный, технический, экономический, экологический и т.д.;

§ по характеру воздействия на человека: активные (оказывают непосред-ственное воздействие на человека путем заключенных в них энергетических ресурсов); пассивно-активные (активизирующиеся за счет энергии, носителем которой является сам человек, неровности поверхности, уклоны, подъемы, незначительное трение между соприкасающимися поверхностями и др.); пассивные -- проявляются опосредованно (к этой группе относятся свойства, связанные с коррозией материалов, накипью, недостаточной прочностью конструкций, повышенными нагрузками на оборудование и т.п. Проявляются в виде разрушений, взрывов и т.п.);

§ добровольные и принудительные опасности: воздействию опасностей можно подвергаться как добровольно, например, занимаясь горнолыжным спортом, альпинизмом или работая на промышленном предприятии, так и принудительно, находясь вблизи места событий в момент реализации опасностей. Такой подход позволяет выделять опасности производственные и непроизводственные (риск для населения);

§ по структуре (строению): простые (электрический ток, повышенная температура) и производные -- порожденные взаимодействием простых (пожар, взрыв и т.п.).

§ по сосредоточению: сконцентрированные (например, место захоронения токсичных отходов) и рассеянные (например, загрязнение почвы осажденными из атмосферы выбросами тепловых электростанций).

Примеры таксономий

§ Приведенные примеры характерны для опасностей, возникающих при отказе технических систем.

§ Классификация по эффектам изменения окружающих условий. Любое заметное отклонение от привычных, определившихся в ходе длительной биологической эволюции условий существования человека приводит к травмам или заболеваниям. Наиболее существенные параметры среды обитания человека, имеющие значение для его нормальной и безопасной жизнедеятельности, таковы: а) температура; б) давление окружающего атмосферного воздуха; в) внешнее давление, оказываемое на отдельные участки тела; г) концентрация кислорода; д) концентрация токсичных или коррозионно-активных веществ; е) концентрация болезнетворных микроорганизмов; ж) плотность потока электромагнитного излучения; з) уровень ионизирующих излучений; и) разность электрического потенциала; к) звуковые нагрузки.

§ Воздействия, связанные с повышением или понижением температуры человеческого тела (как изнутри, так и снаружи), могут приводить к травмам или смертям. К таким воздействиям относятся тепловое излучение, конвекция и прямая теплопередача с кожного покрова или к нему, вдыхание чересчур холодного или горячего воздуха, употребление внутрь слишком холодных или теплых жидкостей, или твердых веществ.

§ Внезапные изменения давления окружающего воздуха, обусловленные действием воздушных ударных волн, могут приводить к травмам или смерти. Механические травмы возникают из-за приложения чрезмерного давления к отдельным участкам человеческого тела. Механические травмы -- это рваные и резаные раны, ушибы, переломы, отрывы частей тела, травмы, затрагивающие жизненно важные органы -- мозг, сердце, легкие и другие органы.

§ Снижение концентрации кислорода в воздухе приводит к травмам и смертям. Перерыв в дыхании происходит, если человек тонет или погребен под твердыми материалами. С другой стороны, и избыток кислорода опасен. При концентрации кислорода резко возникает пожарная опасность. Хорошо известно, что присутствие определенных веществ в окружающей среде приводит к заболеванию или смерти (например, избыточная концентрация оксида или диоксида углерода).

§ Не менее хорошо известно, что избыточная концентрация болезнетворных микроорганизмов вредна и приводит к инфекционным заболеваниям. Для всех длин волн электромагнитного излучения существуют пределы интенсивности, за которыми их воздействие на организм человека становится опасным для здоровья.

§ Человеческий организм приспособился к существованию в условиях естественного радиоактивного фона, а вклад относительно небольшой техносферной составляющей (ядерной энергетики в нормальных условиях эксплуатации, медицинской диагностики, неразрушающих методов контроля в технике и т.д.) можно считать безвредным. Повышенный уровень дозовых нагрузок приводит к хроническим заболеваниям, значительные дозы вызывают лучевую болезнь и смерть.

§ Человеческий организм чувствителен к разности потенциалов порядка десятков вольт. Разность потенциалов в сотни вольт (безразлично - постоянного или переменного напряжения) вполне может привести к гибели.

§ Звуковые нагрузки могут привести к хроническим заболеваниям несмертельного характера.

§ Таксономия по времени реализации. В медицине издавна используются термины "острый" и "хронический" для описания характера заболевания: быстро развивающуюся и бурно протекающую болезнь называют "острой", медленно развивающаяся и долго текущая болезнь обозначается как хроническая. В медицине никогда не придавалось точного значения понятиям "быстро" и "медленно". С медицинской точки зрения понятия "острый" или "хронический" никоим образом не связывалось с тяжестью заболевания, такое понимание этих терминов сохранено при рассмотрении опасностей. Легко видеть, что термины "острый" и "хронический" отвечают противоположным полюсам некоего диапазона значений; провести строгую разделительную черту между ними весьма непросто. Термин "острая" будет относиться к опасностям, для которых время проявления действия не превышает часа. Опасность будет называться "хронической", если ее реализация занимает более месяца. Опасности, срок реализации которых находится внутри обозначенного интервала, будут рассматриваться как нечто среднее между острыми и хроническими опасностями. Таблица 1.1 иллюстрирует использование такой классификации. Под временем действия опасности понимается период, в течение которого зарождаются, развиваются и действуют поражающие факторы.

Таблица 1.1

Временной масштаб опасных событий

Время действия опасности	Последствия опасного события
0,01 с	Смерть от взрыва взрывчатого вещества
5 - 7 мин	Смерть от электрического тока
2 - 3 мин	Удушье, утопление
10 - 60 мин	Отравление хлором
Сутки	Поражение, обусловленное действием диоксина
Месяцы или годы	Отравление свинцом или другими тяжелыми металлами
Годы	Развитие злокачественных новообразований, пневмокониозов

ДП, ДС (Пожар (на примере пожара в Манеже г. Москва, 14.03.2004.).)

14 марта 2004 года. Москва. Пожар в здании Манежа. Площадь пожара составила около 9 тысяч квадратных метров, высота пламени достигала 20 метров, зарево можно было наблюдать за несколько километров от места происшествия. Пожару была присвоена высшая, пятая категория сложности. На месте пожара работали 5 поисково-спасательных отрядов МЧС, около 100 пожарных расчетов, спасатели, милиция и врачи скорой помощи. В ходе тушения двое сотрудников пожарной охраны погибли и двое пострадали. Мой фоторепортаж посвящен Пожарному - человеку, чей тяжелый труд есть подвиг, человеку, который в мирное время каждый день готов вступить в бой, в бой с огненной стихией



рис. 1

рис. 2

Обозначения

Дерево происшествия:

A - источник зажигания;

B - горючая нагрузка;

C - окислитель;

Е - пожар;

D - поджог;

1 - замыкание проводки;

2 - износ оборудования;

3 - умышленно;

4 - не умышленно;

5 - провода;

6 - мебель;

7 - кислород воздуха;

Дерево событий:

F - внутренний;

J - внешний;

H - подземный;

I- пожар не разгорелся;

K- пожар разгорелся;

L - пожар не достиг н/п;

M - пожар охватил весь цех;

S - пожар не охватил весь цех;

N - пожар охватил весь этаж;

R - пожар не охватил весь этаж;

O - пожар перешел на соседнее здание;

Q - пожар не достиг соседнего здания;

V - пожар поднялся на верх;

W - пожар не поднялся на верх;

U - пожар не достиг н/п;

X - ущерб объектам;

Y - ущерб человеку (травмы и гибель);

Опасные факторы:

Ф1 - пламя и искры;

Ф2 - тепловой поток;

Ф3 - повышенная температура окружающей среды;

Ф4 - повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

Ф5 - пониженная концентрация кислорода;

Ф6 - снижение видимости в дыму.

МПС включает в себя наименьшее число тех исходных предпосылок дерева происшествия, одновременное появление которых достаточно для возникновения центрального события.

МОС состоит из исходных событий рассматриваемого дерева, гарантирующих отсутствие происшествия, при условии не возникновения одновременно всех входящих в него событий-предпосылок.

МПС	МОС
1,5,7	1,2,3,4
2,6,7	5,6,
4,5,7	7

Список используемой литературы

1 Акимов В. А. Катастрофы и безопасность / В. А. Акимов, В. А. Владимиров, В. И. Измалков; МЧС России. М.: Деловой экспресс, 2006. 392 с.

2. Белов С. В., Симакова Е. Н. Ноксология: учебное пособие для студентов вузов // Выпуск 7. Приложение к журналу БЖД №1, 2011. 24 с.

3. Русак О. Н. Основы учения о безопасности человека // Приложение к журналу БЖД №8, 2009. 22 с.

4. Белов С. В., Симакова Е. Н. Ноксология: учебное пособие для студентов вузов // Выпуск 2. Приложение к журналу БЖД №6, 2010. 24 с.

5. Стратегические риски России: оценка и прогноз / МЧС России; под общ. ред. Ю. Л. Воробьева. М.: Деловой экспресс, 2005. 392 с.: ил 6. Айзман Р. И. Теоретические основы безопасности жизнедеятельности / Р. И. Айзман, С. В. Петров, В. М. Ширшова. Новосибирск: АРТА, 2011. 208 с.

7. Белов С. В., Симакова Е. Н. Ноксология: учебное пособие для студентов вузов // Выпуск 6. Приложение к журналу БЖД №11, 2010. 24 с.

Размещено на Allbest.ru

...