Методи дефектоскопії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методи дефектоскопії

Дефектоскопія неруйнівний контроль якості матеріалів і виробів з метою виявлення внутрішніх і прихованих дефектів металевих і неметалевих матеріалів і виробів та визначення місця їх розташування (без їх руйнування фізичними методами). Дефектоскопія проводиться з допомогою дефектоскопів і здійснюється при спорудженні трубопровідних та резервуарних конструкцій для виявлення внутрішніх дефектів у зварних з'єднаннях. Проводиться в польових умовах.

Рентгенодефектоскопія ефективна при товщині матеріалу до 25 см. При більшій товщині використовують зазвичай гамма-випромінювання, що випускається радіоактивними ізотопами. Для виявлення поверхневих дефектів застосовують також радіохвилі (див. Радіо) сантиметрового і міліметрового діапазону, інфрачервоні і ультрафіолетові промені.

Широке поширення набула ультразвукова дефектоскопія. Найбільш відомий луна-метод, в якійсь мірі аналогічний виявленню об'єктів за допомогою радіолокатора. Застосовується також тіньовий метод, заснований на тому ж принципі, що і Рентгенодефектоскопія. У капілярної дефектоскопії штучно підвищується світловий або кольоровий контраст між дефектним і неушкодженим ділянкою. Для цього на поверхню виробу наносять речовина, яке засмоктується капілярами в тріщини та інші ушкодження поверхні і робить їх легко. Цей метод називають люмінесцентної, а іноді і кольоровий дефектоскопією. З його допомогою виявляють дефекти розмірами до 0,02 мм. Існують і інші менш поширені методи дефектоскопії. На жаль, жоден з методів не є універсальним, придатним на всі випадки. Кожен вид дефектоскопії має свою область застосування.

Дефектоскопія на виробництві не тільки допомагає виявити ненадійні і недовговічні вироби, але і приносить великий економічний ефект, оскільки позбавляє від непотрібної обробки деталей з прихованими дефектами.

Розрізняють дефектоскопію:

· магнітну,

· гамма-дефектоскопію,

· ультразвукову,

· капілярну.

Неруйнівний контроль (скорочено НК) - контроль властивостей і параметрів об'єкта, не руйнуючи його та при якому не повинна бути порушена придатність об'єкта до використання та експлуатації. В НК використовуються різноманітні фізичні явища або процеси, що при певних умовах не завдають шкоди об'єктові контролю (ОК), або ж не впливають на його експлуатаційні характеристики. Згідно з ДСТУ 2865-94, НК - контроль якості продукції, за якого не повинна бути порушена придатність щодо застосування із повним збереженням закладених із самого початку функції. Неруйнівний контроль (англ. Nondestructive testing (NDT)) також називається оцінка надійності неруйнівними методами (англ. nondestructive evaluation (NDE)) або перевіркою без руйнування виробу (англ. nondestructive inspection (NDI)). НК особливо важливий при створенні та експлуатації життєво важливих виробів та об'єктів, компонентів і конструкцій. Для виявлення різних дефектів використовуються різні методи НК, такі як рентгенівські промені, на знімках з використанням яких добре видно дефекти (тріщини, непровари, шлакові чи газові включення, підрізи, пори, раковини, тріщини, бризки металу) зварювального шва. Ще одним різновидом НК є ультразвукова дефектоскопія, де різноманітні дефекти проявляють себе відбитими імпульсами. Написане вище стосувалося промислового НК, проте багато з таких методів можуть успішно застосовуватися і відносно живих істот, і в першу чергу до людини. У той же час широко відомі факти і зворотного «проростання» медицини в промисловість. Це, наприклад, метод ультразвукових фазованих граток (англ. Phased array ultrasonics) або комп'ютерна радіографія (англ. Computed radiography). Існує також і поняття руйнівного контролю. Наприклад, точно виміряти міцність на розрив якогось об'єкта можна тільки шляхом прикладання руйнівного навантаження, після чого об'єкт вже не буде придатний до використання. Такий контроль звичайно застосовують тільки до кількох об'єктах з партії, щоб визначити, що в цій партії не було порушень технологій виробництва. Зрозуміло, що такий контроль дуже економічно витратний. Також до руйнівного контролю можна віднести краш - тести.

Види неруйнівного контролю:

· Акустичний контроль;

· Тепловий контроль;

· Радіохвильовий контроль;

· Радіаційний контроль;

· Електричний контроль;

· Вихрострумовий контроль;

· Газорозрядна візуалізація;

· Органотепличний контроль;

· Оптичний контроль;

· Візуальний контроль;

· Електрогазодинамічний контроль;

· Магнітний контроль;

· Контроль проникаючими речовинами.

Методи НК:

· За характером взаємодії фізичних полів або речовин з об'єктами контролю;

· метод розсіяного, відбитого проникаючого випромінювання;

· Електричний метод;

· За первинним інформативним параметром;

· Амплітудний метод;

· Часовий метод;

· Геометричний метод;

· Газовий та рідинний методи;

· Метод коерцитивної сили;

· Метод намагніченості;

· Метод магнітної проникності;

· Метод напруженості;

· Метод залишкової індукції;

· Метод ефект Баркгаузена;

· За способом отримання первинної інформації;

· Акустичний метод;

· Індукційний метод;

· Іонізаційний метод;

· Метод термофарб;

· Порошковий метод;

· Радіоактивний метод;

Магнітна дефектоскопія

Застосовується для виявлення зовнішніх прихованих дефектів (тріщин) у деталях із феромагнітних матеріалів (сталі, чавуну), Вона полягає в тому, що при дії магнітного поля у місцях тріщин створюються магнітні силові лінії і концентруються на кінцях тріщин. Феромагнітні частинки (дрібнозернистий порошок прогартованого окису заліза) намагнічуються у магнітному полі і притягуються до місця дефекту, утворюючи на поверхні деталі у зоні тріщини характерний рисунок. Способом магнітної дефектоскопії можна виявити тріщини шириною до 1 мкм. Перед намагнічуванням на поверхню деталі наносять суспензію із трансформаторної оливи (40%), гасу (60%) і магнітного порошку (50 г./л). Для контролю деталей з малою магнітною проникністю (малою твердістю) суспензією покривають деталь під час намагнічування, а для контролю деталей з високою магнітною проникністю (деталі із легованих сталей і термічно оброблені) використовують остаточну намагніченість і покривають деталь суспензією після зняття магнітного поля.

Для виявлення тріщин необхідно, щоб магнітні силові лінії розміщувались по можливості перпендикулярно (не менше 20°) до тріщини, бо інакше розсіювання магнітних силових ліній може бути незначним і дефект важко виявити. Тому для виявлення тріщин різного напрямку (поперечних, поздовжніх або розміщених під кутом до осі симетрії) застосовують різні способи намагнічування. Для виявлення поперечних тріщин виконують поздовжнє намагнічування, а для виявлення поздовжніх і розміщених під кутом - циркуляційне. Останнє досконаліше і зручніше для виявлення тріщин у деталях складної конфігурації, наприклад у колінчатих валах.

Намагнічування деталі здійснюють на магнітних дефектоскопах, які різняться за способом намагнічування, видом струму і призначенням. У ремонтному виробництві застосовують універсальний магнітний дефектоскоп М-217, який має змогу виконувати циркуляційне поздовжнє і місцеве намагнічування, а також дефектоскопи ПМД-70, ПМД-68 та інші. Після магнітної дефектоскопії деталі розмагнічують, переміщуючи їх через відкритий соленоїд, який живиться змінним струмом, або пропускають струм через деталь, поступово зменшуючи його до нуля.

Гамма-дефектоскопія

При радіаційному контролі використовують, як мінімум, три основних елементи:

дефектоскопія неруйнівний контроль якість

Схема просвічування: 1 - джерело; 2 - об'єкт контролю (ОК), 3 - детектор

При проходженні через виріб іонізуюче випромінювання ослабляється - поглинається і розсіюється. Ступінь ослаблення залежить від товщини д, щільності с і атомного номера z матеріалу контрольованого об'єкта, а також від інтенсивності М і енергії Е випромінювання. За наявності в речовині внутрішніх дефектів розміром Дс змінюються інтенсивність і енергія пучка випромінювання.

Методи радіаційного контролю розрізняються способами детектування дефектоскопічну інформації і відповідно діляться на радіографічні, радіоскопічний і радіометричні.

Вироби просвічуються з використанням різних видів іонізуючих випромінювань.

Ультразвукова дефектоскопія - пошук дефектів у матеріалі виробів ультразвуковим методом, тобто шляхом випромінювання та прийняття ультразвукових коливань, і подальшого аналізу їх амплітуди, часу приходу, форми та ін. за допомогою спеціального обладнання - ультразвукового дефектоскопа.

Принцип роботи

Звукові хвилі не змінюють траєкторії руху в однорідному матеріалі. Відображення акустичних хвиль походить від розділу середовищ з різними питомими акустичними опорами. Чим більше розрізняються акустичні опору, тим більша частина звукових хвиль відіб'ється і повернеться до приймача при проходженні фронту хвилі через межу розділу. Так як включення в металі часто містять повітря, що має на кілька порядків більше питомий акустичний опір, ніж сам метал, то за включення хвилі практично не проходять. Розширення акустичного дослідження визначається довжиною використовуваної звукової хвилі. Це обмеження накладається тим фактом, що при розмірі перешкоди менше чверті довжини хвилі, хвиля від нього практично не позначається. Це визначає використання високочастотних коливань - ультразвуку. Випромінювання ультразвуку проводиться за допомогою резонатора, який перетворює електричні коливання в акустичні за допомогою зворотного п'єзоелектричного ефекту і вводить їх в досліджуваний матеріал. Відображені сигнали потрапивши на п'єзопластин через прямий п'єзоелектричний ефект перетворюються в електричні, які й реєструються вимірювальними ланцюгами.

Існує п'ять методів проведення дослідження:

- Ехо-метод - найпоширеніший: резонатор генерує коливання (генератор) і він же приймає відбиті від дефектів сигнали (приймач)

- Тіньовий - використовуються два резонатора, які знаходяться по два боки від досліджуваної деталі на одній лінії. У цьому випадку один з резонаторів генерує коливання (генератор), а другий бере їх (приймач). Ознакою наявності дефекту буде значне зменшення амплітуди прийнятого сигналу, або його пропажа (дефект створює акустичну тінь).

- Дзеркально-тіньовий - використовується для контролю деталей з паралельними двома сторонами, розвиток тіньового методу: резонатор генерує коливання і приймає їх відображення від протилежної грані деталі, ознакою дефекту, як і при тіньовому методі буде вважатися пропажа відбитих коливань. Основна перевага цього методу на відміну від тіньового полягає в доступі до деталі з одного боку.

- Дзеркальний - використовуються два перетворювача з одного боку деталі: згенеровані коливання відбиваються від дефекту в бік приймача. На практиці використовується тільки для специфічних дефектів (це пов'язано зі складністю прогнозування відображення сигналів від дефектів) і тільки разом з іншими методами.

- Дельта-метод - різновид дзеркального методу - відрізняються механізмом відображення хвилі від дефекту і способом прийняття. На практиці не використовується.

Сучасні дефектоскопи використовують одночасно кілька методів у різних поєднаннях, формують вузький промінь акустичних хвиль і точно заміряють час, що минув від моменту випромінювання, до прийому луно-сигналу, що дозволяє досягти високого просторового дослідження та достовірності прийнятого рішення про дефектності досліджуваної деталі. Комп'ютеризовані системи з фазованими ґратами випромінювачів дозволяють отримати тривимірне зображення дефектів у металі.

Преваги

Ультразвукове дослідження не руйнує і не пошкоджує зразок, що є його головною перевагою. Так само можна виділити високу швидкість і достовірність дослідження при низькій вартості і небезпеці для людини

Застосування

Застосовується для пошуку дефектів матеріалу (пори, різні включення, неоднорідна структура тощо) і контролю якості проведення робіт - зварювання, пайки, склейки та ін.

Капілярна дефектоскопія

Капілярний метод неруйнівного контролю заснований на капілярному проникненні індикаторних рідин в порожнині невидимих або слабо видимих неозброєним оком поверхневих і наскрізних несплошностей матеріалу об'єктів контролю та реєстрації утворюються індикаторних слідів візуальним способом або за допомогою перетворювача. У капілярної дефектоскопії виявляються поверхневі дефекти, тобто тупикові капіляри різної форми, які мають вихід на поверхню.

За будь-яких видах навантаження в найбільш несприятливих умовах виявляються верхні шари деталей. Крім статичних і динамічних навантажень, поверхневі шари найбільшою мірою схильні до дії коливань температури, вологи, агресивних середовищ, що викликають корозію і передчасне зношування. Поверхня - найбільш ймовірне місце появу дефектів у результаті витрат попередніх технологічних операцій обробки і випадкових її ушкоджень (ризики, подряпини, клейма, задираки, опіки і т.д.), що виникають у процесі транспортування, монтажу.

Все це істотно знижує міцність і довговічність деталі і сполучених з нею елементів, а, отже, всієї конструкції, і може призвести до поломки і аварії Тому поверхнева дефектоскопія є обов'язковою складовою частиною технології виготовлення будь-якої деталі і особливо відповідальної.

Размещено на Allbest.ru