Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Методы неразрушающего контроля

Дефекты материала сопровождают деталь на протяжении всего периода существования. Они могут появиться на стадии:

  • получения заготовки (дефекты литья, дефекты ковки или прокатки);
  • изготовления (дефекты обработки, закалки);
  • эксплуатации (усталостные трещины, хрупкое и вязкое разрушение).

При этом зачастую дефекты изготовления, не обнаруженные своевременно, реализуются на стадии эксплуатации, приводя к внезапным отказам, остановкам и простоям оборудования.

Многочисленными исследованиями установлено, что детали, подверженные циклическим нагрузкам, 90-97% времени срока службы работают при наличии и развитии дефектов [9]. Даже хрупкое разрушение не происходит мгновенно, а занимает определённый промежуток времени с момента зарождения дефекта до полного разрушения.

Такое постепенное накопление повреждений в материале детали позволяет контролировать её состояние, используя неразрушающие методы контроля. Использование этих методов позволяет не только обнаружить дефекты, но и оценить опасность повреждения, определить причину возникновения дефекта. Знание причины позволяет, изменив технологию производства, исключить возможность появления подобных дефектов.

Методы неразрушающего контроля обеспечивают нахождение дефектов в материале изделия (объекта) без разрушения путём взаимодействия физического поля или вещества с объектом контроля. В качестве объекта в неразрушающем контроле наиболее часто выступает деталь или соединение деталей (сварочный шов, покрытие, клеевое соединение). С точки зрения физических явлений выделяют девять основных видов неразрушающего контроля:

  1. Магнитный неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия магнитного поля с объектом контроля. Метод применяют для контроля объектов из ферромагнитных материалов. Свойства, которые требуется контролировать (химический состав, структура, наличие несплошностей и другие), обычно связаны с параметрами процесса намагничивания и петлёй гистерезиса.
  2. Электрический неразрушающий контроль основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом (собственно электрический метод), или поля, возникающего в объекте контроля в результате внешнего воздействия (термоэлектрический и трибоэлектрический методы). Первичными информационными параметрами являются электрическая ёмкость или потенциал.
  3. Вихретоковый неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля. Метод применяют для контроля объектов из электропроводящих материалов. Вихревые токи возбуждаются в объекте преобразователем в виде индуктивной катушки, питаемой переменным или импульсным током. Приёмным преобразователем (измерителем) служит та же или другая катушка. Возбуждающую и приёмную катушки располагают либо с одной стороны, либо по разные стороны от объекта контроля. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его размеров, электрических и магнитных свойств материала, от наличия в материале нарушений сплошности, взаимного расположения преобразователя и объекта контроля, то есть от многих параметров.
  4. Радиоволновой неразрушающий контроль основан на регистрации изменений параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с объектом контроля. Обычно применяют волны сверхвысокочастотного диапазона и контролируют изделия из материалов, где радиоволны не сильно затухают:
    • диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно);
    • магнитодиэлектрики (ферриты);
    • полупроводники;
    • тонкостенные металлические объекты.

    По характеру взаимодействия с объектом контроля различают методы:

    • прошедшего излучения;
    • отражённого излучения;
    • рассеянного излучения;
    • резонансный.
  5. Тепловой неразрушающий контроль основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей объекта контроля. Метод применим к объектам из любых материалов. По характеру взаимодействия поля с объектом контроля различают методы:
    • пассивный или собственного излучения (на объект не воздействуют внешним источником энергии);
    • активный (объект нагревают или охлаждают от внешнего источника).

    Измеряемым информационным параметром служит температура или тепловой поток.

  6. Оптический неразрушающий контроль основан на наблюдении или регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с объектом контроля. По характеру взаимодействия различают методы:
    • прошедшего излучения;
    • отраженного излучения;
    • рассеянного излучения;
    • индуцированного излучения.

    Оптические методы имеют широкое применение благодаря большому разнообразию способов получения первичной информации. Возможность их применения для наружного контроля не зависит от материала объекта. Самым простым методом является органолептический визуальный контроль, с помощью которого находят видимые дефекты, отклонения от заданных форм, цвета и так далее.

  7. Радиационный неразрушающий контроль основан на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия с объектом контроля. Наиболее широко используют для контроля рентгеновское и гамма-излучения.
  8. Акустический неразрушающий контроль основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Чаще всего используют упругие волны ультразвукового диапазона (с частотой колебаний выше 20 кГц), этот метод называют ультразвуковым. В отличие от рассмотренных методов здесь применяют и регистрируют не электромагнитные, а упругие волны, параметры которых тесно связаны с такими свойствами материалов, как упругость, плотность, анизотропия (неравномерность свойств по различным направлениям) и другими.
  9. Неразрушающий контроль проникающими веществами основан на проникновении пробных веществ в полость дефектов объекта контроля. Различают методы:
    • капиллярные – основаны на капиллярном проникновении в полость дефекта индикаторной жидкости (керосина, скипидара), хорошо смачивающей материал объекта; их применяют для обнаружения слабо видимых невооруженным глазом поверхностных дефектов;
    • течеискания – используют для выявления сквозных дефектов.

Визуальный контроль

Визуально обнаруживаются поверхностные дефекты – трещины, дефекты сваривания, концентраторы напряжения в виде острых зазубрин и рисок. Для выявления поверхностных трещин необходимо предварительно подготовить поверхность в месте предполагаемого повреждения, для чего поврежденные места необходимо зачистить и отполировать, затем осмотреть с лупой. Такой осмотр даёт возможность выявлять наиболее крупные трещины с шириной раскрытия 20-50 мкм. Результаты обзора – субъективные, поскольку зависят от индивидуальных особенностей оператора и его физического состояния (степени усталости, внимательности, пунктуальности). Для облегчения обзора применяют зеркала, линзы, микроскопы, телескопы, прожекторы, бороскопы, фотоэлектрические системы, волоконную оптику.

Внешний вид трещины характеризует параметры и механику её развития. Причины и обстоятельства отказов оборудования могут быть установлены при квалифицированном визуальном обзоре. Кроме того, может быть проведена оценка срока службы элемента и выданы рекомендации по необходимости специальных ремонтных влияний и периодичности осмотров для раннего выявления трещин.

Методы неразрушающего контроля проникающими веществами предназначены для выявления поверхностных и сквозных дефектов в объектах контроля, определения их расположения, протяжённости и ориентации на поверхности. Подробная методика проведения контроля капиллярными методами, применяемые материалы, классификация методов приведены в ГОСТ 18442-80.

Капиллярные методы делятся на люминесцентный и цветной. Особенность метода – выявление трещин, раковин, пор, имеющих свойства капиллярных трубок. Сущность цветного (хроматического) метода заключается в покрытии проверяемой поверхности проникающей жидкостью, высушивании поверхности и нанесении проявляющего покрытия. Проникающая жидкость просачивается из трещин и окрашивает проявляющее покрытие. Примерами реагентов для реализации метода могут служить: масло и известь, керосин и мел.

Использование флюоресцирующих, люминесцентных реагентов вместе с ультрафиолетовым освещением даёт наилучший эффект при проявлении трещин. Проникающие красители при облучении ультрафиолетовыми лучами дают зелёное свечение, которое позволяет найти тонкие трещины (с раскрытием 1-10 мкм).

Для обнаружения поверхностных трещин применяется метод цветной дефектоскопии, который заключается в следующем. Поверхность контролируемой детали очищается, обезжиривается ацетоном или спиртом, протирается сухой чистой салфеткой и просушивается горячим воздухом. На очищенную контролируемую поверхность наносится кистью или аэрозолем проникающая жидкость (80% керосина, 15% трансформаторного масла, 5% скипидара, дополнительно на каждый литр краски берут 15-20 г судана-3 или жирового оранжа, красного или чёрного цвета). После высыхания нанесенная проникающая жидкость при помощи масло-керосиновой смеси и салфеток удаляется с контролируемой поверхности. После этого на сухую поверхность наносится проявляющая жидкость (раствор мела в воде – белого цвета). Имеющиеся поверхностные дефекты проявляются в виде окрашенных полос и извилин (трещины), точек и расплывшихся пятен (поры, шлаковые включения). Чувствительность метода позволяет выявлять дефекты глубиной 10-30 мкм и более с минимальной шириной раскрытия 1-2 мкм. Дефекты, имеющие раскрытие более чем 0,3-0,5 мм, из-за интенсивного вымывания проникающей жидкости из устья дефекта надёжно не выявляются. Такие дефекты следует выявлять визуальным осмотром.

< 2.4. Контроль температуры механизмов Содержание 2.6. Визуальный осмотр >
0 0 vote
Article Rating