Окончание сварных работ – это начало контроля качества сварных соединений. Ведь понятно, что от качества проведенных работ зависит долгосрочная эксплуатация сборной конструкции. Дефектоскопия сварных швов – это методы контроля сварных соединений. Их несколько, поэтому стоит разобраться в теме досконально.
Существует видимые дефекты сварочного шва и невидимые (скрытые). Первые легко можно увидеть глазами, некоторые из них не очень большие, но при помощи лупы обнаружить их не проблема. Вторая группа более обширная, и располагаются такие дефекты внутри тела сварного шва.
Обнаружить скрытые дефекты можно двумя способами. Способ первый – неразрушающий. Второй – разрушающий. Первый вариант, по понятным причинам, используется чаще всего.
Неразрушающий способ контроля качества сварных швов В этой категории несколько способов, использующихся для проверки качества сварных швов.
- Визуальный осмотр (внешний).
- Магнитный контроль.
- Дефектоскопия радиационная.
- Ультразвуковая.
- Капиллярная.
- Контроль сварных соединений на проницаемость.
Есть и другие способы, но используются они нечасто.
Визуальный осмотр
С помощью внешнего осмотра можно выявить не только видимые дефекты швов, но и невидимые. К примеру, неравномерность шва по высоте и ширине говорит о том, что в процессе сварки были прерывания дуги. А это гарантия, что шов внутри имеет непровары.
Как правильно проводится осмотр.
- Шов очищается от окалин, шлака и капель металла.
- Затем его обрабатывают техническим спиртом.
- После еще одна обработка десятипроцентным раствором азотной кислоты. Она называется травление.
- Поверхность шва получается чистой и матовой. На ней хорошо видны самые мелкие трещинки и поры.
Внимание! Азотная кислота – материал, разъедающий металл. Поэтому после осмотра металлический сварной шов надо обработать спиртом.
О лупе уже упоминалось. С помощью этого инструмента можно обнаружить мизерные изъяны в виде тонких трещин толщиною меньше волоса, пережоги, мелкие подрезы и прочие. К тому же при помощи лупы можно проконтролировать – растет ли трещина или нет.
При осмотре можно также пользоваться штангенциркулем, шаблонами, линейкой. Ими замеряют высоту и ширину шва, его ровное продольное месторасположение.
Магнитный контроль сварных швов
Магнитные методы дефектоскопии основаны на создании магнитного поля, которое пронизывает тело сварного шва. Для этого используется специальный аппарат, в принцип работы которого вложено явления электромагнетизма.
Есть два способа, как определить дефект внутри соединения.
- С использованием ферромагнитного порошка, обычно это железо. Его можно использовать как в сухом виде, так и во влажном. Во втором случае железный порошок смешивают с маслом или керосином. Его посыпают на шов, а с другой стороны устанавливают магнит. В местах, где есть дефекты, порошок будет собираться.
- С помощью ферромагнитной ленты. Ее укладывают на шов, а с другой стороны устанавливают прибор. Все дефекты, которые оказываются в стыке двух металлических заготовок, будут отображаться на этой пленке.
Этот вариант дефектоскопии сварных соединений можно использовать для контроля только ферромагнитных стыков. Цветные металлы, стали с хромникелевым покрытием и другие таким способом не контролируются.
Радиационный контроль
Это, по сути, рентгеноскопия. Здесь используются дорогие приборы, да и гамма-излучение вредно для человека. Хотя это самый верный вариант обнаружения дефектов в сварочном шве. Они четко видны на пленке.
Ультразвуковая дефектоскопия
Это еще один точный вариант обнаружения изъянов в сварочном шве. В его основе лежит свойство ультразвуковых волн отражаться от поверхности материалов или сред с разными плотностями. Если сварной шов не имеет внутри себя дефектов, то есть, его плотность однородна, то звуковые волны пройдут сквозь него без помех. Если внутри дефекты есть, а это полости, наполненные газом, то внутри получаются две разные среды: металл и газ.
Поэтому ультразвук будет отражаться от металлической плоскости поры или трещины, и вернется обратно, отображаясь на датчике. Необходимо отметить, что разные изъяны отражают волны по-разному. Поэтому можно итог дефектоскопии классифицировать.
Это самый удобный и быстрый способ контроля сварных соединений трубопроводов, сосудов и других конструкций. Единственный у него минус – сложность расшифровки полученных сигналов, поэтому с такими приборами работают только высококвалифицированные специалисты.
Капиллярный контроль
Методы контроля сварных швов капиллярным способом основаны на свойствах некоторых жидкостей проникать в тело материалов по самым мельчайшим трещинкам и порам, структурным каналам (капиллярам). Самое главное, что этим способом можно контролировать любые материалы, разной плотности, размеров и формы. Неважно, это металл (черный или цветной), пластик, стекло, керамика и так далее.
Проникающие жидкости просачиваются в любые изъяны поверхности, а некоторые из них, к примеру, керосин, могут проходить сквозь достаточно толстые изделия насквозь. И самое главное, чем меньше размер дефекта и выше впитываемость жидкости, тем быстрее протекает процесс обнаружения изъяна, тем глубже жидкость проникает.
Сегодня специалисты пользуются несколькими видами проникающих жидкостей.
Пенетранты
С английского это слово переводится, как впитывающий. В настоящее время существует более десятка составов пенетрантов (водные или на основе органических жидкостей: керосин, масла и так далее). Все они обладают малым поверхностным натяжением и сильной цветовой контрастностью, что позволяет их легко увидеть. То есть, суть метода такова: наносится пенетрант на поверхность сварочного шва, он проникает внутрь, если есть дефект, окрашивается с этой же стороны после очистки нанесенного слоя.
Сегодня производители предлагают разные проникающие жидкости с разным эффектом обнаружения изъяном.
- Люминесцентные. Из названия понятно, что в их состав входят люминесцентные добавки. После нанесения такой жидкости на шов нужно посветить на стык ультрафиолетовой лампой. Если дефект есть, то люминесцентные вещества будут отсвечивать, и это будет видно.
- Цветные. В состав жидкостей входят специальные светящиеся красители. Чаще всего это красители ярко-красные. Они хорошо видны даже при дневном свете. Наносите такую жидкость на шов, и если с другой стороны появились красные пятнышки, то дефект обнаружен.
Есть разделение пенетрантов по чувствительности. Первый класс – это жидкости, с помощью которых можно определить дефекты с поперечным размером от 0,1 до 1,0 микрона. Второй класс – до 0,5 микрон. При этом учитывается, что глубина изъяна должна превосходить его ширину в десять раз.
Наносить пенетранты можно любым способом, сегодня предлагаются баллончики с этой жидкостью. В комплект к ним прилагаются очистители для зачистки дефектуемой поверхности и проявитель, с помощью которого выявляется проникновение пенетранта и показывается рисунок.
Как это надо делать правильно.
- Шов и околошовные участки необходимо хорошо очистить. Нельзя использовать механические методы, они могут стать причиной занесения грязи в сами трещины и поры. Используют теплую воду или мыльный раствор, последний этап – очистка очистителем.
- Иногда появляется необходимость протравить поверхность шва. Главное после этого кислоту убрать.
- Вся поверхность высушивается.
- Если контроль качества сварных соединений металлоконструкций или трубопроводов проводится при минусовой температуре, то сам шов перед нанесением пенетрантов надо обработать этиловым спиртом.
- Наносится впитывающая жидкость, которую через 5-20 минут надо удалить.
- После чего наносится проявитель (индикатор), который из дефектов сварного шва вытягивает пенетрант. Если дефект небольшой, то придется вооружиться лупой. Если никаких изменений на поверхности шва нет, то и дефектов нет.
Керосин
Этот способ можно обозначить, как самый простой и дешевый, но от этого эффективность его не снижается. Его проводят по этой технологии.
- Очищают стык двух металлических заготовок от грязи и ржавчины с двух сторон шва.
- С одной стороны на шов наносится меловой раствор (400 г на 1 л воды). Необходимо дождаться, чтобы нанесенный слой просох.
- С обратной стороны наносится керосин. Смачивать надо обильно в несколько подходов в течение 15 минут.
- Теперь нужно наблюдать за стороной, где был нанесен меловой раствор. Если появились темные рисунки (пятна, линии), то значит, в сварочном шве присутствует дефект. Эти рисунки со временем будут только расширяться. Здесь важно точно определить места выхода керосина, поэтому после первого нанесения его на шов, нужно сразу проводить наблюдение. Кстати, точки и мелкие пятнышки будут говорить о наличие свищей, линии – о наличии трещин. Очень эффективен этот метод при стыковочных вариантах соединение, к примеру, труба к трубе. При сварке металлов, уложенных внахлест, он менее эффективен.
Методы контроля качества сварных соединений на проницаемость
В основном этот способ контроля используется для емкостей и резервуаров, которые изготовлены методом сварки. Для этого можно использовать газы или жидкости, которыми заполняется сосуд. После чего внутри создается избыточное давление, выталкивающее материалы наружу.
И если в местах сварки емкостей есть дефекты, то жидкость или газ тут же начнут через них проходить. В зависимости от того, какой контрольный компонент используется в проверочном процессе, различаются четыре варианта: гидравлический, пневматический, пневмогидравлический и вакуумный. В первом случае используется жидкость, во втором газ (даже воздух), третий – комбинированный. И четвертый – это создание внутри емкости вакуума, который через дефектные швы будет втягивать внутрь резервуара окрашивающие вещества, наносимые на внешнюю сторону шва.
При пневматическом способе внутрь сосуда закачивается газ, давление которого превышает номинальный в 1,5 раза. С внешней стороны на шов наносится мыльный раствор. Пузырьки покажут наличие дефектов. При гидравлической дефектоскопии в сосуд заливается жидкость под давлением в 1,5 раза превышающее рабочее, производится обстукивание околошовного участка. Появление жидкости говорит о наличии изъяна.
Вот такие варианты дефектоскопии трубопроводов, резервуаров и металлоконструкций сегодня используют для определения качества сварного шва. Некоторые из них достаточно сложные и дорогие. Но основные просты, поэтому и часто используемые.
ДЕФЕКТОСКОПИЯ
(от
лат. defectus - недостаток, изъян и греч. skopeo - рассматриваю, наблюдаю) -
комплекс физ. методов и средств неразрушающего контроля качества материалов,
заготовок и изделий с целью обнаружения дефектов их строения. Методы Д. позволяют
полнее оценить качество каждого изделия без его разрушения и осуществить сплошной
контроль, что особенно важно для изделий ответств. назначения, для к-рых методы
выборочного разрушающего контроля недостаточны.
Несоблюдение заданных технол.
параметров при обработке материала сложного хим. и фазового состава, воздействие
агрессивных сред и эксплуатац. нагрузок при хранении изделия и в процессе его
работы могут привести к возникновению в материале изделия разл. рода дефектов
- нарушений сплошности или однородности, отклонений от заданного хим. состава,
структуры или размеров, ухудшающих эксплуатационные характеристики изделия.
В зависимости от величины дефекта в зоне его расположения изменяются физ. свойства
материала - плотность, электропроводность, магнитные, упругие характеристики
и др.
Методы Д. основаны на анализе
вносимых дефектом искажений в приложенные к контролируемому изделию физ. поля
разл. природы и на зависимости результирующих полей от свойств, структуры и
геометрии изделия. Информация о результирующем поле позволяет судить о наличии
дефекта, его координатах и размере.
Д. включает в себя разработку
методов неразрушающего контроля и аппаратуры - дефектоскопов, устройств для
проведения контроля, систем для обработки и фиксации полученной информации.
Применяются оптич., радиац., магн., акустич., эл--магн. (токовихревые), электрич.
и др. методы.
Оптическая Д. основана
на непосредств. осмотре поверхности изделия невооружённым глазом (визуально)
или с помощью оптич. приборов (лупы, микроскопа). Для осмотра внутр. поверхностей,
глубоких полостей и труднодоступных мест применяют спец. эндоскопы - диоптрийные
трубки, содержащие световоды
из волоконной оптики, оснащённые миниатюрными
осветителями, призмами и линзами. Методами оптич. Д. в видимом диапазоне можно
обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плены и др.) в изделиях
из материалов, непрозрачных для видимого света, а также поверхностные и внутр.
дефекты - в прозрачных. Мин. размер дефекта, обнаруживаемого визуально невооружённым
глазом, составляет 0,1-0,2 мм, при использовании оптич. систем - десятки мкм.
Для контроля геометрии деталей (напр., профиля резьбы, шероховатости поверхности)
применяют проекторы, профилометры и микроинтерферометры. Новой реализацией оптич.
метода, позволяющей
существенно повысить его разрешающую способность, является лазерная Д., в к-рой
используется дифракция когерентного лазерного луча с индикацией при помощи фотоэлектронных
приборов. При автоматизации оптич. метода контроля применяют телевиа. передачу
изображения.
Радиационная Д. основана
на зависимости поглощения проникающего излучения от длины пути, пройденного
им в материале изделия, от плотности материала и атомного номера элементов,
входящих в его состав. Наличие в изделии нарушений сплошности, инородных включений,
изменения плотности и толщины приводит к разл. ослаблению лучей в разл. его
сечениях. Регистрируя распределение интенсивности прошедшего излучения, можно
получить информацию о внутр. структуре изделия, в т. ч. судить о наличии, конфигурации
и координатах дефектов. При этом могут использоваться проникающие излучения
разл. жёсткости: рентг. излучение с энергиями 0,01-0,4 МэВ; излучение, полученное
в линейном (2-25 МэВ) и циклич. (бетатрон, микротрон 4-45 МэВ) ускорителях или
в ампуле с -активными
радиоизотопами (0,1-1 МэВ); гамма-излучение с энергиями 0,08-1,2 МэВ; нейтронное
излучение с энергиями 0,1-15 МэВ.
Регистрация интенсивности
прошедшего излучения осуществляется разл. способами - фотографич. методом с
получением изображения просвечиваемого изделия на фотоплёнке (плёночная радиография),
на многократно используемой ксерорадиографич. пластинке (электрорадиография);
визуально, наблюдая изображения просвечиваемого изделия на флуоресцирующем экране
(радиоскопия); с помощью электронно-оптич. преобразователей (рентгенотелевидение);
измерением интенсивности излучения спец. индикаторами, действие к-рых основано
на ионизации газа излучением (радиометрия).
Чувствительность методов
радиац. Д. определяется отношением протяжённости дефекта или зоны, имеющей отличающуюся
плотность, в направлении просвечивания к толщине изделия в этом сечении и для
разл. материалов составляет от 1 до 10% его толщины. Применение рентг. Д. эффективно
для изделий ср. толщин (сталь до ~80 мм, лёгкие сплавы до ~250 мм). Сверхжёсткое
излучение с энергией в десятки МэВ (бетатрон) позволяет просвечивать стальные
изделия толщиной до ~500 мм. Гамма-Д. характеризуется большей компактностью
источника излучения, что позволяет контролировать труднодоступные участки изделий
толщиной до ~250 мм (сталь), притом в условиях, когда рентг. Д. затруднена.
Нейтронная Д. наиб. эффективна для контроля изделий небольшой толщины из материалов
малой плотности. Один из новых способов рентгеноконтроля - вычислит. томография,
основанная на обработке радиометрич. информации с помощью ЭВМ, получаемой при
многократном просвечивании изделий под разными углами. При этом удаётся послойно
визуализировать изображения внутр. структуры изделия. При работе с источниками
ионизирующих излучений должна быть обеспечена соответствующая биол. защита.
Радиоволновая Д. основана
на изменении параметров эл--магн. волн (амплитуды, фазы, направления вектора
поляризации) сантиметрового и миллиметрового диапазона при распространении их
в изделиях из диэлектрических материалов (пластмассы, резина, бумага).
Источником излучения (обычно
- когерентного, поляризованного) является генератор СВЧ (магнетронный, клистронный)
небольшой мощности, питающий волновод или спец. антенну (зонд), передающую излучение
в контролируемое изделие. Та же антенна при приёме отражённого излучения или
аналогичная, расположенная с противоположной стороны изделия,- при приёме прошедшего
излучения подаёт полученный сигнал через усилитель на индикатор. Чувствительность
метода позволяет обнаруживать в диэлектриках на
глубине до 15-20 мм расслоения площадью от 1 см 2 , измерять влажность
бумаги, сыпучих материалов с погрешностью менее 1%,
толщину металлич. листа с погрешностью менее 0,1
мм и т. д. Возможны визуализация изображения контролируемой зоны на экране (радиовизор),
фиксация его на фотобумаге, а также применение голографич. способов фиксации
изображения.
Тепловая (инфракрасная)
Д. основана на зависимости темп-ры поверхности тела как в стационарных, так
и в нестационарных полях от наличия дефекта и неоднородности структуры тела.
При этом используется ИК-излучение в низкотемпературном диапазоне. Распределение
темп-р на поверхности контролируемого изделия, возникающее в проходящем, отражённом
или собственном излучении, представляет собой ИК-изображение данного участка
изделия. Сканируя поверхность приёмником излучения, чувствительным к ИК-лучам
(термистором или пироэлектриком), на экране прибора (тепловизора) можно наблюдать
светотеневое или цветное изображение целиком, распределение темп-р по сечениям
или, наконец, выделить отд. изотермы. Чувствительность тепловизоров позволяет
регистрировать на поверхности изделия разность темп-р менее 1 о C.
Чувствительность метода зависит от отношения размера d
дефекта или неоднородности
к глубине l
его залегания примерно как (d/l) 2
, а также
от теплопроводности материала изделия (обратно пропорциональная зависимость).
Применяя тепловой метод, можно контролировать изделия, нагревающиеся (охлаждающиеся)
во время работы.
Магнитная Д. может применяться
только для изделий из ферромагн. сплавов и реализуется в двух вариантах. Первый
основан на анализе параметров магн. полей рассеяния, возникающих в зонах расположения
поверхностных и подповерхностных дефектов в намагниченных изделиях, второй -
на зависимости магн. свойств материалов от их структуры и хим. состава.
При контроле по первому
способу изделие намагничивается с помощью электромагнитов, соленоидов, путём
пропускания тока через изделие или стержень, продетый сквозь отверстие в изделии,
либо индуцирова-ния тока в изделии. Для намагничивания используются постоянные,
переменные и импульсные магн, поля. Оптим. условия контроля создаются при ориентировке
дефекта перпендикулярно направлению намагничивающего поля. Для магнитно-твёрдых
материалов контроль осуществляется в поле остаточной намагниченности, для магнитно-мягких
- в приложенном поле.
Индикатором магн. поля
дефекта может служить магн. порошок, напр. магнетит высокой дисперсности (метод
магн. порошка), к к-рому иногда добавляются окрашивающие (для контроля изделий
с тёмной поверхностью) или флуоресцирующие (для повышения чувствительности)
компоненты. Частицы порошка после посыпания или поливки суспензией намагниченного
изделия оседают на краях дефектов и наблюдаются визуально. Чувствительность
этого метода высока - обнаруживаются трещины глубиной ~25 мкм и раскрытием -2
мкм.
При магнитографич. методе
индикатором служит магн. лента, к-рая прижимается к изделию и намагничивается
вместе с ним. Выбраковка производится по результатам анализа записи на магн.
ленте. Чувствительность метода к поверхностным дефектам такая же, как у порошкового,
а к глубинным дефектам выше - на глубине до 20-25 мм обнаруживаются дефекты
протяжённостью по глубине 10-15% от толщины.
В качестве индикатора поля
дефекта могут использоваться пассивные индукционные преобразователи. Изделие,
движущееся с относит. скоростью до 5 м/с и более, после прохождения через намагничивающее
устройство проходит через преобразователь, индуцируя в его катушках сигнал,
содержащий информацию о параметрах дефекта. Такой способ эффективен для контроля
металла в процессе прокатки, а также для контроля железнодорожных рельсов.
Феррозондовый метод индикации
использует активные преобразователи - феррозонды
,в к-рых на тонкий пермаллоевый
сердечник намотаны катушки: возбуждающая, поле к-рой взаимодействует с полем
дефекта, и измерительная, по эдс к-рой судят о напряжённости поля дефекта или
о градиенте этого поля. Феррозондовый индикатор позволяет обнаружить в изделиях
простой формы, движущихся со скоростью до 3 м/с, на глубине до 10 мм дефекты
протяжённостью (по глубине) ~10% от толщины изделия. Для индикации поля дефекта
применяются также преобразователи на основе Холла эффекта
и магниторезисторные.
После проведения контроля методами магнитной Д. изделие должно быть тщательно
размагничено.
Вторая группа методов магн.
Д. служит для контроля структурного состояния, режимов термич. обработки, механич.
свойств материала. Так, коэрцитивная сила
углеродистой и низколегиров.
стали коррелируется с содержанием углерода и, следовательно, с твёрдостью, магнитная
проницаемость
- с содержанием ферритной составляющей (ос-фазы), предельное
содержание к-рой лимитируется из-за ухудшения механич. и технологич. свойств
материала. Спец. приборы (ферритометры, a-фазометры, коэрцитиметры, магн. анализаторы),
использующие зависимость между магн. характеристиками и др. свойствами материала,
также позволяют практически решать задачи магн. Д.
Методы магн. Д. используются
также для измерения толщины защитных покрытий на изделиях из ферромагн. материалов.
Приборы для этих целей основаны либо на пондеромоторном действии - в этом случае
измеряется сила притяжения (отрыва) пост. магнита или электромагнита от поверхности
изделия, к к-рой он прижат, либо на измерении напряжённости магн. поля (с помощью
датчиков Холла, феррозондов) в магнитопроводе электромагнита, установленного
на этой поверхности. Толщиномеры позволяют производить измерения в широком диапазоне
толщин покрытий (до сотен мкм) с погрешностью, не превышающей 1-10 мкм.
Акустическая
(ультразвуковая)
Д. использует упругие волны (продольные, сдвиговые, поверхностные, нормальные,
изгибные) широкого частотного диапазона (гл. обр. УЗ-диапазона), излучаемые
в непрерывном или импульсном режиме и вводимые в изделие с помощью пьезоэлектрич.
(реже - эл--магнитоакустич.) преобразователя, возбуждаемого генератором эл--магн.
колебаний. Распространяясь в материале изделия, упругие волны затухают в разл.
степени, а встречая дефекты (нарушения сплошности или однородности материала),
отражаются, преломляются и рассеиваются, изменяя при этом свою амплитуду, фазу
и др. параметры. Принимают их тем же или отд. преобразователем и после соответствующей
обработки сигнал подают на индикатор или записывающее устройство. Существует
неск. вариантов акустич. Д., к-рые могут применяться в разл. комбинациях.
Эхо-метод представляет
собой УЗ-локацию в твёрдой среде; это наиб. универсальный и распространённый
метод. Импульсы УЗ-частоты 0,5-15 МГц вводят в контролируемое изделие и регистрируют
интенсивность и время прихода эхо-сигналов, отражённых от поверхностей изделия
и от дефектов. Контроль эхо-методом ведётся при одностороннем доступе к изделию
путём сканирования его поверхности искателем с заданной скоростью и шагом при
оптим. угле ввода УЗ. Метод обладает высокой чувствительностью, к-рая ограничивается
структурными шумами. В оптим. условиях могут быть обнаружены дефекты размерами
в неск. десятых долей мм. Недостаток эхо-метода - наличие неконтролируемой мёртвой
зоны у поверхности, протяжённость к-рой (глубина) определяется гл. обр. длительностью
излучаемого импульса и обычно составляет 2-8 мм. Эхо-методом эффективно контролируются
слитки, фасонное литьё,
металлургич. полуфабрикаты, сварные, клеёные, паяные, заклёпочные соединения
и др. элементы конструкций в процессе изготовления, хранения и эксплуатации.
Обнаруживаются поверхностные и внутр. дефекты в заготовках и изделиях разл.
формы и габаритов из металлов и неметаллич. материалов, зоны нарушения однородности
кристаллич. структуры и коррозионного поражения металлич. изделий. Может быть
с высокой точностью измерена толщина изделия при одностороннем доступе к нему.
Вариант эхо-метода с использованием Лэмба волн
, обладающих полноводным
характером распространения, позволяет осуществлять контроль листовых полуфабрикатов
большой протяжённости с высокой производительностью; ограничением является требование
к постоянству толщины контролируемого полуфабриката. Контроль с применением
Рэлея волн
позволяет выявлять поверхностные и приповерхностные дефекты;
ограничением является требование к высокой гладкости поверхности.
Теневой метод предусматривает
ввод УЗ с одной стороны изделия, а приём - с противоположной. О наличии дефекта
судят по уменьшению амплитуды в зоне звуковой тени, образующейся за дефектом,
либо по изменению фазы или времени приёма сигнала, огибающего дефект (временной
вариант метода). При одностороннем доступе к изделию используется зеркальный
вариант теневого метода, при к-ром индикатором дефекта является уменьшение сигнала,
отражённого от дна изделия. По чувствительности теневой метод уступает эхо-методу,
однако преимуществом его является отсутствие мёртвой зоны.
Резонансный метод используется
гл. обр. для измерения толщины изделия. Возбуждая в локальном объёме стенки
изделия УЗ-колебания, модулируют их по частоте в пределах 2-3 октав, по значениям
резонансных частот (когда по толщине стенки укладывается целое число полуволн)
определяют толщину стенки изделия с погрешностью ок. 1%. При возбуждении колебаний
во всём объёме изделия (интегр. вариант метода) можно по изменению резонансной
частоты судить также о наличии дефектов или об изменении упругих характеристик
материала изделия.
Метод свободных колебаний
(интегральный вариант) основан на ударном возбуждении упругих колебаний в контролируемом
изделии (напр., бойком НЧ-вибратора) и последующем измерении с помощью пьезоэлемента
механич. колебаний, по изменению спектра к-рых судят о наличии дефекта. Метод
успешно применяется для контроля качества склейки низкодобротных материалов
(текстолит, фанера и др.) между собой и с металлич. обшивкой.
Импедансный метод основан
на измерении локального механич. сопротивления (импеданса) контролируемого изделия.
Датчик импедансного дефектоскопа, работающий на частоте 1,0-8,0 кГц, будучи
прижат к поверхности изделия, реагирует на силу реакции изделия в точке прижима.
Метод позволяет определять расслоения площадью от 20-30 мм 2 в клеёных
и паяных конструкциях с металлич. и неметаллич. заполнением, в слоистых пластиках,
а также в плакированных листах и трубах.
Велосиметрический метод
основан на изменении скорости распространения изгибных волн в пластине в зависимости
от толщины пластины или от наличия расслоений внутри многослойной клеёной конструкции.
Метод реализуется на НЧ (20-70 кГц) и позволяет обнаруживать расслоения площадью
2-15 см 2 (в зависимости от глубины), залегающие на глубине до 25
мм в изделиях из слоистых пластиков.
Акустико-топографич. метод
основан на наблюдении мод колебаний, в т. ч. "фигур Хладни", с помощью
тонкодиоперсного порошка при возбуждении в контролируемом изделии изгибных колебаний
с модулируемой (в пределах 30-200 кГц) частотой. Частицы порошка, смещаясь с
участков поверхности, колеблющихся
с макс. амплитудой, к участкам, где эта амплитуда минимальна, обрисовывают контуры
дефекта. Метод эффективен для контроля изделий типа многослойных листов и панелей
и позволяет обнаруживать дефекты протяжённостью от 1 - 1,5 мм.
Метод акустич. эмиссии
(относящийся к пассивным методам) основан на анализе сигналов, характеризующих
волны напряжения, излучаемые при возникновении и развитии трещин в изделии в
процессе его механич. или теплового нагружения. Сигналы принимаются пьезоэлектрич.
искателями, расположенными на поверхности изделий. Амплитуда, интенсивность
и др. параметры сигналов содержат информацию о зарождении и развитии усталостных
трещин, коррозии под напряжением и фазовых превращениях в материале элементов
конструкций разл. типов, сварных швах, сосудах высокого давления и т. д. Метод
акустич. эмиссии позволяет обнаруживать развивающиеся, т. е. наиб. опасные,
дефекты и отделить их от обнаруженных др. методами дефектов, неразвивающихся,
менее опасных для дальнейшей эксплуатации изделия. Чувствительность этого метода
при использовании спец. мер защиты приёмного устройства от воздействия внешних
шумовых помех достаточно высока и позволяет обнаруживать трещины на нач. стадии
их развития, задолго до исчерпания ресурса изделия.
Перспективными направлениями
развития акустич. методов контроля являются звуковидение, в т. ч. акустич. голография,
акустич. томография.
Вихретоковая
(электроиндуктивная)
Д. основана на регистрации изменений электрич. параметров датчика вихретокового
дефектоскопа (полного сопротивления его катушки или эдс), вызванных взаимодействием
поля вихревых токов, возбуждённых этим датчиком в изделии из электропроводящего
материала, с полем самого датчика. Результирующее поле содержит информацию об
изменении электропроводности и магн. проницаемости из-за наличия в металле структурных
неоднородностей или нарушений сплошности, а также о форме и размерах (толщине)
изделия или покрытия.
Датчики вихретоковых дефектоскопов
выполняются в виде катушек индуктивности, помещаемых внутрь контролируемого
изделия или окружающих его (проходной датчик) либо накладываемых на изделие
(накладной датчик). В датчиках экранного типа (проходных и накладных) контролируемое
изделие располагается между катушками. Вихретоковая Д. не требует механич. контакта
датчика с изделием, что позволяет проводить контроль на высоких скоростях их
относит. перемещения (до 50 м/с). Вихретоковые дефектоскопы разделяются на след.
осн. группы: 1) приборы для обнаружения нарушений сплошности с проходными или
накладными датчиками, работающими в широком частотном диапазоне - от 200 Гц
до десятков МГц (повышение частоты увеличивает чувствительность к протяжённости
трещин, поскольку можно применять малогабаритные датчики). Это позволяет выявлять
трещины, плены неметаллич. включений и др. дефекты протяжённостью 1-2 мм при
глубине их залегания 0,1-0,2 мм (накладным датчиком) или протяжённостью 1 мм
при глубине 1-5% от диаметра изделия (проходным датчиком). 2) Приборы для контроля
размеров - толщиномеры, с помощью к-рых измеряют толщину разл. покрытий, нанесённых
на основание из разл. материалов. Определение толщины неэлектропроводящих покрытий
на электропроводящих основаниях, представляющее собой по существу измерение
зазора, производится на частотах до 10 МГц с погрешностью в пределах 1-15% от
измеряемой величины.
Для определения толщины
электропроводящих гальванич. или плакиров. покрытий на электропроводящем основании
используются вихретоковые толщиномеры, в к-рых реализуются спец. схемы подавления
влияния изменения уд. электропроводности материала основания и изменения величины
зазора.
Вихретоковые толщиномеры
применяются для измерения толщины стенки труб, баллонов из неферромагн. материалов,
а также листов и фольг. Диапазон измерений 0,03-10 мм, погрешность 0,6-2%.
3) Вихретоковые структуромеры
позволяют, анализируя значения уд. электропроводности и магн. проницаемости,
а также параметры высших гармоник напряжения, судить о хим. составе, структурном
состоянии материала, величине внутр. напряжений, сортировать изделия по маркам
материала, качеству термич. обработки и т. д. Можно выявлять зоны структурной
неоднородности, зоны усталости, оценивать глубину обезуглероженных слоев, слоев
термич. и хим--термич. обработки и т. д. Для этого в зависимости от конкретного
назначения прибора используются либо НЧ-поля большой напряжённости, либо ВЧ-поля
малой напряжённости, либо двух- и многочастотные поля В структуромерах для увеличения
объёма информации, снимаемой с датчика, как правило, используются многочастотные
поля и осуществляется спектральный анализ сигнала. Приборы для контроля ферромагн.
материалов работают в НЧ-диапазоне (50 Гц-10 кГц), для контроля неферромагнитных
- в ВЧ-диапазоне (10 кГц-10 мГц), что обусловлено зависимостью скин-эффекта
от значения магн. проницаемости.
Электрическая Д. основана
на использовании слабых пост. токов и эл--статич. полей и осуществляется эл--контактным,
термоэлектрич., трибоэлектрич. и эл--статич. методами. Эл--контактный метод
позволяет обнаружить поверхностные и подповерхностные дефекты по изменению электросопротивления
на участке поверхности изделия в зоне расположения этого дефекта. С помощью
спец. контактов, расположенных на расстоянии 10-12 мм один от другого и плотно
прижатых к поверхности изделия, подводится ток, а на др. паре контактов, расположенных
на линии тока, замеряется напряжение, пропорциональное сопротивлению на участке
между ними. По изменению сопротивления судят о нарушении однородности строения
материала или о наличии трещины. Погрешность измерения составляет 5-10%, что
обусловлено нестабильностью сопротивления токовых и измерит. контактов.
Термоэлектрич. метод основан
на измерении термоэлектродвижущей силы (ТЭДС), возникающей в замкнутой цепи
при нагреве места контакта двух разнородных металлов. Если один из этих металлов
принять за эталон, то при заданной разности темп-р горячего и холодного контактов
величина и знак ТЭДС будут определяться свойствами второго металла. Этим методом
можно определить марку металла, из к-рого изготовлены заготовка или элемент
конструкции, если число возможных вариантов невелико (2-3 марки).
Трибоэлектрич. метод основан
на измерении трибоЭДС, возникающей при трении разнородных металлов друг о друга.
Измеряя разность потенциалов между эталонным и испытуемым металлами, можно различить
марки нек-рых сплавов. Изменение хим. состава сплава в пределах, допустимых
по техн. условиям, приводит к разбросу показаний термо- и трибоэлектрич. приборов.
Поэтому оба этих метода могут быть применены лишь в случаях резкого различия
свойств сортируемых сплавов.
Э л.- стати ч. метод основан
на использовании пондеромоторных сил эл--статич. поля, в к-рое помещают изделие.
Для обнаружения поверхностных трещин в покрытии металлич. изделия его опыляют
тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником. Частицы мела
при трении об эбонит заряжаются положительно за счёт трибоэлектрич. эффекта
и оседают на краях трещин, поскольку вблизи последних неоднородность эл--статич.
поля выражена наиб. заметно. Если изделие изготовлено из неэлектропроводящих
материалов, то оно предварительно смачивается ионогенным пенетрантом и после
удаления избытка его с поверхности изделия припудривается заряж. частицами
мела, к-рые притягиваются жидкостью, заполняющей полость трещины. В этом случае
возможно обнаружение трещин, не выходящих на поверхность, подвергающуюся осмотру.
Капиллярная
Д. основана
на искусств. повышении цвето- и светоконтрастности участка изделия, содержащего
поверхностные трещины, относительно окружающей поверхности. Осуществляется гл.
обр. люминесцентным и цветным методами, позволяющими обнаружить трещины, выявление
к-рых невооружённым глазом невозможно из-за малых размеров, а использование
оптич. приборов неэффективно из-за недостаточной контрастности изображения и
малого поля зрения при требуемых увеличениях.
Для обнаружения трещины
полость её заполняется пенетрантом - индикаторной жидкостью на основе люминофоров
или красителей, проникающим в полость под действием капиллярных сил. После этого
поверхность изделия очищается от излишков пенетранта, а из полости трещины индикаторная
жидкость извлекается с помощью проявителя (сорбента) в виде порошка или суспензии
и изделие осматривается в затемнённом помещении в УФ-свете (люминесцентный метод).
Люминесценция индикаторного раствора, поглощённого сорбентом, даёт чёткую картину
расположения трещин с мин. раскрытием 0,01 мм, глубиной 0,03 мм и протяжённостью
0,5 мм. При цветном методе не требуется затемнения. Пенетрант, содержащий добавку
красителя (обычно ярко-красного), после заполнения полости трещины и очистки
поверхности от его излишка диффундирует в белый проявляющий лак, нанесённый
тонким слоем на поверхность изделия, чётко обрисовывая трещины. Чувствительность
обоих методов примерно одинакова.
Преимущество капиллярной
Д.- её универсальность и однотипность технологии для деталей разл. формы, размеров
и материалов; недостаток - применение материалов, обладающих высокой токсичностью,
взрыво- и пожароопасностью, что предъявляет особые требования к технике безопасности.
Значение Д. Методы Д. применяются
в разл. областях народного хозяйства, способствуя совершенствованию технологии
изготовления изделий, повышению их качества, продлению срока службы и предотвращению
аварий. Нек-рые методы (гл. обр. акустические) позволяют при периодич. контроле
изделий в процессе их эксплуатации оценивать повреждаемость материала, что особенно
важно для прогнозирования остаточного ресурса изделий ответственного назначения.
В связи с этим непрерывно повышаются требования, предъявляемые к достоверности
информации, получаемой при использовании методов Д., а также к производительности
контроля. T. к. метрологич. характеристики дефектоскопов невысоки и на их показания
влияет множество случайных факторов, оценка результатов контроля может быть
только вероятностной. Наряду с разработкой новых методов Д., осн. направление
совершенствования существующих - автоматизация контроля, применение многопараметровых
методов, использование ЭВМ для обработки получаемой информации, улучшение метрологич.
характеристик аппаратуры в целях повышения достоверности и производительности
контроля, использование методов визуализации внутр. структуры и дефектов изделия.
Лит.: Шрайбер Д. С., Ультразвуковая дефектоскопия, M., 1965; Неразрушающие испытания. (Справочник), под ред. Д. Мак-Мастера, пер. с англ., кн. 1-2, M.- Л., 1965; Фалькевич А. С., Xусанов M. X., Магнитографический контроль сварных соединений, M., 1966; Дорофеев А. Л., Электроиндуктивная (индукционная) дефектоскопия, M., 1967; Румянцев С. В., Радиационная дефектоскопия, 2 изд., M., 1974; Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, под ред. В. В. Клюева, [т. 1-2], M., 1976; Неразрушающий контроль металлов и изделий, под ред. Г. С. Самойловича, M., 1976. Д. С. Шрайбер .
Неразрушающие методы контроля позволяют проверять качество поковок и деталей (на отсутствие наружных и внутренних дефектов) без нарушения их целостности и могут быть использованы в сплошном контроле. К таким методам контроля относятся рентгено- и гамма-дефектоскопия, а также ультразвуковая, магнитная, капиллярная и другие виды дефектоскопии.
Рентгенодефектоскопия
Рентгенодефектоскопия основана на способности рентгеновского излучения проходить через толщу материала и поглощаться последним в различной степени в зависимости от его плотности. Излучение, источником которого является рентгеновская трубка, направляют через контролируемую поковку на чувствительную фотопластинку или светящийся экран. Если в поковке имеется дефектное место (например, трещина), излучение, проходящее через него, поглощается слабее, а фотопленка засвечивается сильнее. Регулируя интенсивность рентгеновского излучения, получают изображение в виде ровного светлого фона в бездефектных местах поковки и отличительного темного участка - в месте нахождения дефекта.
Выпускаемые промышленностью рентгеновские установки позволяют просвечивать стальные поковки толщиной до 120 мм, а поковки из легких сплавов - до 250 мм.
Гамма-дефектоскопия
Контроль поковок гамма-дефектоскопией аналогичен контролю рент- генодефектоскопией. На определенном расстоянии от исследуемого объекта устанавливают источник гамма-излучения, например капсулу с радиоактивным кобальтом-60, а с противоположной стороны объекта - устройство для регистрации интенсивности излучения. На индикаторе интенсивности (фотопленке) проявляются дефектные участки, имеющиеся внутри заготовки или поковки. Толщина контролируемых заготовок (поковок, деталей) достигает 300 .. .500 мм.
Во избежание облучения при использовании в качестве методов контроля рентгено- и гамма- дефектоскопии необходимо строго соблюдать требования безопасности и быть предельно осторожным.
Рис. 9.7. Установка для ультразукового контроля металла: 1 - осциллограф, 2, 3, 4 - световые импульсы, 5 - блок, 6 -головка, 7 - поковка, 8 - дефект
Ультразвуковая дефектоскопия
Ультразвуковая дефектоскопия является наиболее распространенным методом контроля, позволяющим проверять поковки толщиной до 1 м. Установка для ультразвукового контроля эхо-методом (рис. 9.7) состоит из искательной головки 6 и блока 5, в котором размещены генератор ультразвуковых электрических колебаний (частота свыше 20 кГц) и осциллограф 1. Головка 6 представляет собой пьезоэлектрический преобразователь электрических колебаний в механические.
С помощью искательной головки на исследуемый участок поковки 7 направляют импульс ультразвуковых колебаний, который отразится сначала от поверхности поковки, затем (с некоторым опозданием) - от дефекта 8 и еще позже - от донной поверхности объекта. Отраженный импульс (эхо) вызывает колебание пьезокристалла искательной головки, который преобразует механические колебания в электрические.
Электрический сигнал усиливается в приемнике и регистрируется на экране осциллографа 1: расстояние между импульсами 2,3 и 4 определяет глубину нахождения дефекта, а форма кривых - величину и характер последнего.
Магнитная дефектоскопия
Наиболее распространенным видом магнитной дефектоскопии является магнитно-порошковый метод, применяемый для контроля магнитных сплавов железа, никеля и кобальта. Стальную деталь намагничивают электромагнитом, а затем покрывают суспензией из керосина и магнитного порошка. В местах наличия дефекта частицы магнитного порошка скапливаются, копируя форму и размеры не только поверхностных трещин, но и дефектов, расположенных на глубине до 6мм.
Магнитно-порошковый метод позволяет выявить крупные и очень мелкие дефекты шириной 0,001 ...0,03 и глубиной до 0,01 ... 0,04 мм.
Капиллярная дефектоскопия основана на свойстве жидкостей под действием капиллярных сил заполнять полости поверхностных дефектов (трещин). Используемые для контроля жидкости либо обладают способностью люминесцировать под действием ультрафиолетового излучения (люминесцентная дефектоскопия), либо имеют окраску, четко выделяющуюся на общем фоне поверхности. Например, при люминесцентной дефектоскопии поковки погружают в раствор минерального масла в керосине, промывают, просушивают, а затем опыляют порошком оксида магния. Если осматривать невооруженным глазом такую поверхность при свете ртутной лампы, на фоне темно-фиолетовой поверхности поковки ясно видны ярко-белые трещины. Метод позволяет определять наличие трещин шириной от 1 до 400 мкм.
Физические неразрушающие методы получили широкое распространение для дефектоскопии строительных конструкций и соединений. Их применяют и при освидетельствовании и контроле продукции для выявления скрытых дефектов.
Наиболее широкое применение получили следующие методы дефектоскопии: ультразвуковые, рентгеновские, радиационные, магнитные и электромагнитные, капиллярные, радиоволновые, тепловые и оптические.
В ультразвуковых методах дефектоскопии используется свойство ультразвуковых колебаний распространяться в однородной среде и отражаться на границе двух сред или на участке нарушения сплошности. Ультразвуковые методы применяются для дефектоскопии железобетонных и металлических конструкций с целью обнаружения внутренних трещин, пустот, крупных пор, инородных включений и расслоений; используются для контроля сварных соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, алюминия и его сплавов, а также пластмасс. Среди методов ультразвуковой дефектоскопии наиболее распространены теневой и импульсный эхо-метод.
Теневой метод основан на ослаблении ультразвукового импульс при наличии дефекта, образующего ультразвуковую тень, внутри конструкции. При сквозном прозвучивании элемента на экране электронно-лучевой трубки изменяется фаза колебаний и уменьшается величина сигнала, поступающего в приемную головку (рис. 4.1 а, б).
Импульсный эхо-метод заключается в посылке и отражении ультразвуковых импульсов от границы изделия или дефекта (рис. 4.1,в , г). Испытательные головки совмещенного типа выполняют поочередно функцию излучателя иприемника ультразвука. В момент посылки импульса на экране электронно-лучевой трубки возникает начальный сигнал - всплеск импульса в левом углу. Донный эхо-сигнал сдвинут вправо относительно начального на время прохождения и отражения импульса от нижней грани элемента. Если на пути импульса встретится дефект, сигнал от него отражается раньше. Высота всплеска и его расположение между начальным и донным сигналами характеризуют размеры и глубину залегания дефекта.
Рис. 4.1. Схема ультразвуковой дефектоскопии:
а - теневым методом при отсутствии дефекта; б - при наличии дефекта;
в - эхо-методом при отсутствии дефекта; г - при наличии дефекта;
Н - начальный сигнал;П - сигнал, поступающий в приемную головку;
Д - донный эхо-сигнал; Дф - сигнал от дефекта
Для ультразвуковой дефектоскопии строительных конструкций применяются и другие методы: резонансный, ударной волны, бегущей волны и свободных колебаний.
Рентгеновские и радиационные методы просвечивания контролируемых элементов рентгеновскими или гамма-лучами (рис. 4.2) и регистрации неравномерности ослабления лучей фотографическими, визуальными или ионизационными способами позволяют определить не только размеры и глубину залегания дефектов, но и их характер по степени почернения рентгеновской пленки, по визуальному сравнению контрастности изображения с эталоном чувствительности или интенсивности излучения, измеряемого ионизационным счетчиком.
Рентгеновские и радиационные методы применяются для дефектоскопии сварных соединений из металлов и пластмасс. Они позволяют выявить непровары, раковины, поры, трещины, шлаковые и газовые включения, изучить структуру металла и, определить тип кристаллической решетки.
Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей, образующихся в зоне дефекта ферромагнитных элементов после их намагничивания (рис. 4.3). Эти методы наиболее часто применяются для контроля качества сварных швов металлических конструкций. Среди магнитных методов наибольшее распространение получили: магнитопорошковый, магнитографический, магнитоферрозондовый, индукционный и магнитополупроводниковый. Для сортировки металла по маркам и выявления внутренних дефектов разработан высокочувствительный электромагнитный метод с возбуждением вихревых токов.
Рис. 4.2. Схема рентгеновской или радиационной дефектоскопии:
1- источник излучения; 2 - диафрагма; 3 - лучи;4 - контролируемый
элемент; 5 - дефект; 6 - рентгеновская пленка; 7 - изображение дефекта на пленке
Рис. 4.3. Магнитный поток в дефектном сварном шве:
1- контролируемый элемент; 2 - сварной шов;
3 - дефект; 4 - магнитные линии; 5 - электромагнит
Капиллярные методы дефектоскопии связаны с проникновением индикаторной жидкости в поверхностные дефекты сварных конструкций из металлов и пластмасс.Эти методы можно разделить на три вида: 1) цветной с применением индикаторной жидкости, дающей красный рисунок дефекта на белом фоне проявителя; 2) люминесцентный с применением люминесцентной жидкости, высвечивающейся под действием ультрафиолетовых лучей; 3) люминесцентно-цветной, позволяющий выявлять дефекты при дневном свете и в ультрафиолетовом свете без применения оптических приборов.
В качестве индикаторных жидкостей применяются различные люминофоры, например Люм-6 или раствор, состоящий из керосина (объемная доля 50 %), бензина (25 %), трансформаторного масла (25 %), анилинового или другого красителя (0,03 %). Удобнее применять жидкости в аэрозольной упаковке. Методика капиллярной дефектоскопии включает: обезжиривание контролируемой поверхности; нанесение индикаторной жидкости с последующим удалением ее излишков; нанесение проявляющей жидкости или сухого проявителя; расшифровки результатов контроля.
Радиоволновые методы дефектоскопии основаны на применении радиоволн сверхвысокой частоты - СВЧ диапазона. Эти методы применяются для контроля качества изделий малой толщины из пластмасс, древесины и бетона.
Радиоволновый контроль осуществляется методами отраженного излучения (эхо-метод) или прошедшего излучения (теневой метод) и позволяет фиксировать в изделии наиболее мелкие дефекты и характер их развития во времени по изменению фазы, амплитуды или особенностям поляризации радиоволн.
Тепловые методы контроля базируются на изменении характера тепловых контрастов при наличии в элементе дефектов. Измерение излучаемого или отражаемого тепла производят инфракрасными радиометрами. Тепловые изображения изучаемого объекта могут быть преобразованы и в видимые при использовании для этого жидкокристаллических соединений, что позволяет применять тепловые методы для качественной оценки контролируемых изделий.
Оптические методы, основанные на регистрации светового или инфракрасного излучения, обладают меньшей чувствительностью по сравнению с радиоволновыми. Однако появление лазеров позволило использовать их для высокоточных измерений.
Голография- это метод получения изображения объекта, основанный на интерференции когерентных волн. Когерентными называют волны одинаковой длины, разность фаз которых не изменяется во времени.
Методами голографии можно зафиксировать как амплитуду, так и фазу колебания, а затем воспроизвести их в любой момент времени в виде голограммы. Для этого луч лазера направляют на исследуемый элемент. Рассеиваемый лазером свет попадает на фотографическую пленку. На нее же отражается и часть световых волн непрозрачным зеркалом (рис. 4.4). За счет наложения световых волн на фотопленке возникает интерференционная картина элемента, остающаяся неизменной, если его положение не меняется. Если полученную голограмму осветить лучом лазера такой же частоты, которая была принята при первоначальном наблюдении, получим восстановленное голографическое изображение элемента. Наложение на исследуемый элемент силового, ультразвукового, теплового или радиоволнового поля приводит к изменению интерференционной картины на голограмме.
Методами голографии можно измерять деформации элемента и фиксировать мельчайшие структурные изменения в материалах. При сопоставлении эталонных голограмм бездефектных изделий с полученными для контролируемых элементов с большой точностью обнаруживаются имеющиеся дефекты.
Рис. 4.4. Схемы:
а - получение галограммы; б - воспроизведение галограммы;
1- лазер; 2 - исследуемый элемент; 3 - зеркало;
4 - голограмма; 5 - воспроизведение элемента; 6 - наблюдатель
ЛЕКЦИЯ 5. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
ДефектоскопияДЕФЕКТОСКОПИЯ
Комплекс методов и средств неразрушающего
контроля материалов и изделий с целью обнаружения
дефектов.
Включает в себя:
разработку методов и аппаратуру
(дефектоскопы и др.);
составление методик контроля;
обработку показаний дефектоскопов.
Визуальный метод
ВИЗУАЛЬНЫЙ МЕТОДНаиболее простым методом Д. является визуальный –
невооружённым глазом или с помощью
оптических приборов (например, лупы).
Визуальная Д. позволяет обнаруживать только поверхностные
дефекты (трещины и др.)
Рентгенодефектоскопия
РЕНТГЕНОДЕФЕКТОСКОПИЯОснована на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит
от плотности среды и атомного номера элементов, образующих
материал среды.
Рис. 1.
Схема
рентгеновского
просвечивания: Рентгенодефектоскопию применяют для определения раковин,
грубых трещин, в литых и сварных стальных изделиях
толщиной до 80 мм и в изделиях из лёгких сплавов до 250 мм.
Гамма-дефектоскопия
ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИЯИспользуется излучение гамма -лучей, испускаемых
искусственными радиоактивными изотопами металлов
(кобальта, иридия, европия и др.).
Источник излучения компактный, что позволяет обследовать
труднодоступные участки. Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда
применение рентгенодефектоскопии затруднено
(например, в полевых условиях). При работе с источниками
рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена
биологическая защита.
Магнитная Дефектоскопия
МАГНИТНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯПри намагничивании изделия порошок оседает в местах
расположения дефектов (метод магнитного порошка).
Методом магнитного порошка можно обнаружить трещины и
др. дефекты на глубине до 2 мм (рис. 2).
Рис. 2. Осадок магнитного порошка
(из суспензии) на невидимых глазом
закалочных трещинах в
стальной детали.
Магнитографический метод
МАГНИТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОДЭксплуатирует принцип магнитного рассеивания, для которого
используют намагничивание дефектов.
Магнитографическим методом контролируют главным образом
сварные швы трубопроводов толщиной до 20 мм и обнаруживают
трещины и непровар.
10. Ультразвуковая Дефектоскопия
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯНарушения сплошности или однородности
среды влияют на распространение упругих волн в
изделии или на режим колебаний изделий.
Оборудование для настройки
Проведение контроля
11.
Практически невозможно производить достоверныйультразвуковой контроль металлов с крупнозернистой
структурой, сварной шов (толщиной свыше 60 мм) из-за
большого рассеяния и сильного затухания ультразвука.
12. Метод магнитной памяти металла (новые направления в дефектоскопии)
МЕТОД МАГНИТНОЙ ПАМЯТИ МЕТАЛЛА(НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ДЕФЕКТОСКОПИИ)
Основная задача метода МПМ – определение на объекте
контроля наиболее опасных участков и узлов,
характеризующихся зонами КН.
13.
Контроль методом МПМ решает одновременно двепрактические задачи:
Выполняет оценку напряженно-деформированного состояния
сварного соединения.
Сокращает объем контроля традиционными методами УЗД,
рентген.
14. Электролитическая дефектоскопия
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯПредназначен для контроля пористости, непрокрасов
и других нарушений сплошности защитных
диэлектрических покрытий металлических изделий.
Электролитически
е дефектоскоп
«Константа»
15. Применение Дефектоскопии
ПРИМЕНЕНИЕ ДЕФЕКТОСКОПИИПрименение Д. в процессе производства и
эксплуатации изделий даёт большой эконом.
эффект за счёт сокращения времени,
затрачиваемого на обработку заготовок с
внутренними дефектами, экономии металла и др.
Кроме того, Д. играет значительную роль в
предотвращении разрушений конструкций,
способствуя увеличению их надёжности и
долговечности.