Визуально-оптический и измерительный контроль

Дефекты диагностируемого объекта и отклонения от заданной геометрической формы, обнаруженные при визуальном контроле, подлежат измерению с помощью различных измерительных инстру­ментов и визуально-оптических приборов. Для измерения малых де­фектов используются стандартные измерительные инструменты, применяемые в машиностроении: линейки, рулетки, штангенцирку­ли глубиномеры, струны, отвесы, шаблоны и др. Измерение малых дефектов должно производиться в соответствии с РД 03-606-03 «Ин­струкция по визуальному и измерительному контролю». Учитывая, что более 95 % всех дефектов металлоконструкций возникает в свар­ных соединениях, в РД подробно рассмотрены виды дефектов швов и методика их измерения. При этом наряду со стандартными преду­сматривается использование специальных инструментов, например универсального шаблона сварщика УШС-3, штангенциркуля ШЦ-1 с опорой и др. Точность измерения с помощью перечисленных инст­рументов в среднем составляет половину цены деления измеритель­ной шкалы. Примеры измерения различных параметров с помощью УШС-3 приведены на рис. 3.1.

Визуальный контроль с применением оптических средств назы­вают визуально-оптическим. Применение оптических средств позво­ляет существенно расширить пределы естественных возможностей человеческого зрения: производить измерения с более высокой точ­ностью, обнаруживать более мелкие дефекты, осуществлять кон­троль в недоступных для человека местах закрытых конструкций. В зависимости от увеличения разрешающая способность при этом может достигать 1...5 мкм.

Приборы для визуально-оптического контроля подразделяются на три группы:

• для контроля близко расположенных объектов (лупы, микро­скопы);

• для контроля удаленных объектов (зрительные трубы, бинок­ли, телескопы);

• для контроля закрытых объектов (эндоскопы).

Лупы используются для контроля близко расположенных объек­тов при небольшом увеличении (2х...20х). Чем больше увеличение, тем меньше фокусное расстояние и поле обзора. Поэтому обзорны­ми называют лупы с малым увеличением — до 2х...4х.

Лупы с малым увеличением, такие, как очки для чтения, имеют большое фокусное расстояние, большое поле зрения и могут быть использованы для бинокулярного наблюдения. Осмотр при этом производится двумя глазами, что повышает достоверность контроля. Например, в качестве обзорных используют бинокулярные налобные лупы БЛ-1 и БЛ-2 с увеличением 1,25х...2х. Благодаря стереоскопич­ности эти лупы позволяют рассматривать объекты объемно, что не­возможно при наблюдении в монокулярную лупу.

Для контроля малых зон и оценки характера и размеров обнару­женных дефектов применяют измерительные лупы с увеличением до 8х...20х. Чтобы добиться хроматической коррекции (исключения Цветного окаймления), лупы с таким увеличением изготовляют со­ставными. Их обычно склеивают из двух или трех линз, изготовлен­ных из разных сортов оптического стекла. Многие модели современных луп дополнительно снабжаются осветителями от пальчиковых батареек.

 

 

 

Рис. 3.1. Контроль универсальным шаблоном сварщика УШС-3:

а - общий вид шаблона УШС-3; 6 - измерение угла скоса разделки; в - измерение размера кромки; г - измерение зазора в соединении; д - измерение смешения наруж­ных кромок деталей

 

Микроскоп является сложным оптическим многолинзовым уст­ройством для наблюдения элементов, не видимых невооруженным глазом. Микроскоп имеет регулировку оптических свойств и дает возможность получить качественное изображение с увеличением до 2000х. Микроскопы с большим увеличением являются, как правило, стационарными. Для целей диагностики при визуально-оптическом контроле применяют переносные микроскопы, имеющие упрощен­ную конструкцию и устанавливаемые непосредственно на контроли­руемый объект. Их увеличение обычно не более 100х, а габаритные размеры и масса много меньше стационарных микроскопов.

Как для луп с большим увеличением, так и для микроскопов глу­бина резкости уменьшается, проведение контроля с их помощью ус­ложняется и требует больше времени для фокусировки изображения (поиска расстояния наилучшего видения). Поэтому микроскопы ис­пользуют в основном для определения характера и измерения дефек­тов, обнаруженных ранее каким-либо другим методом контроля.

Основными параметрами микроскопов, определяющими область их применения наряду с увеличением являются: величина поля зре­ния; рабочее расстояние микроскопа (от объектива до предмета); цена деления шкалы окулярного микроскопа (~ 0,01...0,005 мм); на­личие, марка и мощность осветителя; габариты и масса прибора.

Если доступ к контролируемой части изделия затруднен или из­делие находится дальше расстояния наилучшего зрения, для прове­дения визуально-оптического контроля применяют телескопы, зри­тельные трубы, бинокли, перископы и другие оптические приборы. Для контроля внутренних поверхностей и обнаружения дефектов в труднодоступных местах используют промышленные эндоскопы. В нефтегазовой промышленности применяют следующие типы про­мышленных эндоскопических систем: жесткие эндоскопы (бороскопы), гибкие оптоволоконные эндоскопы, видеоэндоскопы. Они со­стоят из источника света для освещения объекта (блока подсветки), передающей оптической системы, насадки или дистального конца, изменяющих направление и размеры поля зрения прибора, объекти­ва с окулярами для визуального наблюдения и подключения фото или видеокамеры, механизма фокусировки объектива и управления насадкой или артикуляции дистального конца.

Конструктивно жесткие эндоскопы представляют собой линзо­вую конструкцию, при этом оптическая передающая система смон­тирована внутри прямой трубки соответствующей длины. Жесткие эндоскопы имеют рабочую длину до 1500 мм и диаметры рабочей части 1,7; 2; 2,7; 4; 6; 8 и 10 мм. Оптическая трубка эндоскопов мо­жет вращаться на 360°. Направление обзора может быть прямым, а также составлять с осью эндоскопа угол 0, 30, 45, 70, 90 и 110°. Такие эндоскопы пригодны для работы как в воздушной среде, так и в среде нефтепродуктов, гидравлических жидкостей, большинства промышленных растворителей, а также в воде. Основными недостатка­ми жестких эндоскопов являются их большие габаритные размеры и невозможность контроля криволинейных внутренних поверхностей.

Эти недостатки устранены в гибких эндоскопах, где для передачи света и изображения используются волоконно-оптические световоды и жгуты из них. Элементарным волоконным световодом является тонкая нить диаметром 10...20 мкм, выполненная из двух оптически прозрачных слоев круглого поперечного сечения: сердечника и обо­лочки толщиной 1...3 мкм. Оболочка изготовлена из стекла с мень­шим показателем преломления, чем сердечник. За счет этого лучи света, попадая в сердечник и испытывая полное отражение от его границы с оболочкой, передаются вдоль световода.

Для передачи световых потоков или изображений элементарные световоды объединяют в жгуты, помещенные в специальные чехлы-оболочки. Жгуты бывают двух видов: регулярные и осветительные. В регулярных жгутах волокна световодов в поперечном сечении укла­дываются упорядочение так, что на входном и выходном торцах жгута их расположение одинаково, что позволяет переносить изображение без искажений. Осветительные жгуты могут иметь произвольное рас­положение волокон и предназначены для передачи света, структура которого по поперечному сечению однородна или не имеет значения.

Для расширения поля обзора оптоволоконных эндоскопов они обычно снабжаются дистальными концами с возможностью их арти­куляции (изгиба дистального конца) в двух или четырех плоскостях, что позволяет наряду с переменным увеличением работать с раз­ными углами и направлениями обзора. В качестве примера на рис. 3.2 приведен общий вид оптоволоконного эндоскопа и четырех­сторонняя схема артикуляции дистального конца.

Гибкие оптоволоконные эндоскопы имеют диаметр зонда 2,4...12,4 мм и длину рабочей части 0,5...3 м. При большей длине ра­бочей части из-за многократного переотражения от границ сердеч­ника с оболочкой происходит интенсивное затухание света при пере­даче его по световоду.

В отличие от гибких оптоволоконных эндоскопов дистальный конец видеоэндоскопов (гибких телевизионных эндоскопов) осна­щается объективом и ПЗС-матрицей с высокой разрешающей спо­собностью. Система передачи изображения эндоскопов помимо объ­ектива и ПЗС-матрицы включает также кабель передачи сигнала, блок преобразования сигнала и видеомонитор с функцией измере­ния. Подсветка зоны осмотра осуществляется с помощью сверхъяр­ких светодиодов, за счет чего видеоэндоскопы изготовляются с дли­ной рабочей части до 30 м. Дополнительно к видеоэндоскопам по­средством оптико-механического адаптера могут подключаться видеокамеры или цифровые фотоаппараты, позволяющие докумен­тировать результаты контроля.

Для измерения больших дефектов, линейных размеров объекта и отклонения его от заданной геометрической формы используют гео­дезические оптико-электронные и лазерные приборы. В процессе

 

 

Рис 3.2. Волоконно-оптический эндоскоп:

а - общий вид эндоскопа с блоком подсветки; 6 - четырехсторонняя схема артикуляции дистального конца

технической диагностики чаще всего применяют дальномеры, ниве­лиры, теодолиты и тахеометры (рис. 3.3).

Дальномер служит для определения расстояния до заданной цели. Первые оптические дальномеры имели два объектива, разне­сенные на некоторое расстояние между собой. С помощью системы линз и зеркал изображения объекта контроля от разных объективов передавались в один окуляр и накладывались друг на друга.

 

 

 

Рис. 3.3. Геодезические оптико-электронные приборы:

а - цифровой нивелир DiNi 22; 6 - электронный теодолит DJD5-1; в — электронный тахеометр DTM-352W

 

Изменяя фокусировку, раздвоенное изображение совмещалось в единое и по шкале отсчета определялось расстояние до объекта. Для повышения точности расстояние между объективами (база) принималось макси­мально большим, что увеличивало габариты и массу дальномеров и делало их громоздкими. Однако даже увеличение базы между объек­тивами не обеспечивало требуемой точности измерения.

В настоящее время вместо оптических дальномеров повсеместно используют компактные лазерные дальномеры. Это стало возможным с созданием малогабаритных лазеров, при этом точность измерения дальномеров повысилась на несколько порядков. Принцип действия лазерного дальномера достаточно прост. Оператор, направив дально­мер на цель, нажатием кнопки активирует лазер, который посылает луч в сторону цели. Специальное приемное устройство дальномера улавливает отраженный от цели луч. Дальномер имеет счетчик интер­валов времени (электронные часы), который включается в момент вы­хода луча из дальномера и выключается в момент его возвращения. По известной скорости света и времени прохождения луча вперед и об­ратно определяется расстояние до цели. Наиболее совершенные лазер­ные дальномеры, применяемые в спутниковых системах навигации, оснащаются счетчиками интервалов времени с точностью 1 10^-9 с (та­кая единица времени называется наносекундой) и даже точнее. Это позволяет определять расстояние с точностью до 0,2 x 10^-5 %. Стан­дартные лазерные «рулетки» и дальномеры, используемые в комплекте с вехами или штативами с уголковыми отражателями, имеют точность, достигающую 1,5 мм на 100 м. Широкое распространение в последние годы получили дальномеры, позволяющие измерять расстояние непо­средственно до объекта без отражателя. В связи с зависимостью точно­сти измерений от свойств отражающей поверхности и надежности фиксации точки измерения дальность таких приборов не превышает 100...150 м, а точность лежит в пределах 10...20 мм.

Нивелиром называют оптический прибор для определения вы­сотных отметок всего объекта или его части. Теодолит — более уни­версальный прибор, он позволяет, наряду с высотными, определять также угловые отметки в вертикальной и горизонтальной плоско­стях. Такие приборы в процессе диагностики применяют как для ус­тановления отклонений от заданной геометрической формы локаль­ного участка диагностируемой конструкции, так и отклонения всего объекта от проектного положения. В последнем случае производят геодезическую съемку объекта (нефтепровода, нефтехранилища и др.) с определением высотных, угловых и координатных отметок.

Основными недостатками оптических нивелиров и теодолитов являются высокая трудоемкость выполнения работ и низкая точ­ность измерений. Эти проблемы устраняются с появлением нового поколения геодезических приборов — цифровых. Принцип их дейст­вия и возможности рассмотрим на примере цифрового нивелира DiNi 22 (рис. 3.3, а), производимого фирмой «Саrl Zеiss». Такой нивелир автоматически считывает величину высотных отметок со спе­циальной кодовой рейки и сохраняет их в память. В отличие от обычных шашечных геодезических реек, на поверхности специаль­ных реек нанесен штрих-код, представляющий собой чередующиеся светлые и черные горизонтальные полоски различной толщины (аналогично штрих-коду на упаковках с продуктами для считывания информации о товаре кассовыми аппаратами в магазинах). Отсчеты по кодовым рейкам могут браться с точностью до 0,01 мм, при этом одновременно производится дальномерный отсчет. Данные измере­ний выдаются на дисплей и записываются во внутреннюю память прибора, что исключает необходимость в трудоемком заполнении полевых журналов. Паспортная точность цифрового нивелира при работе с кодовой рейкой составляет 0,7 мм на 1 км двойного хода.

Электронный тахеометр — наиболее современный геодезический оптико-электронный прибор, позволяющий одновременно совмес­тить функции электронного теодолита, лазерного высокоточного дальномера и полевого компьютера. «Тахеометр» в переводе с грече­ского языка означает «быстроизмеряющий». Современный элек­тронный тахеометр измеряет углы и расстояния до вехи или штатива с отражателем. С его помощью геодезист может один, без вспомога­тельного рабочего, провести геодезическую съемку без полевых жур­налов и, сбросив всю информацию на компьютер, провести ее обра­ботку с помощью прикладных программ. Ряд узкоспециальных задач решаются непосредственно на месте с помощью встроенного кон­троллера (микропроцессора-вычислителя), управляемого клавиату­рой. Вместе с тем тахеометры не способны производить высокоточ­ное нивелирование.

Современные тахеометры значительно различаются по своим техническим характеристикам и конструктивным особенностям в за­висимости от ориентации на конкретного пользователя или сферу применения. Так, ряд моделей тахеометров представляют собой со­вмещенную систему, объединяющую возможности тахеометра и спутникового приемника, принимающего сигналы глобальных нави­гационных спутниковых систем (ГЛОНАСС) или GPS (G1оbа1 Роsitional System). Использование таких приборов в режиме статики (СРS-приемник находится на закрепленной точке с известными ко­ординатами, а «мобильный» прибор перемещается по определенным точкам, производя измерения) позволяет получать координаты пунк­тов с точностью до 1 м. Измерения при этом можно производить приемниками, находящимися на расстоянии нескольких десятков километров друг от друга в любое время и в любую погоду. Такие пункты (точки), в свою очередь, используются как станции тахео­метрической съемки. Подобные системы особенно эффективны при геодезической съемке магистральных нефте- и газопроводов в мест­ностях со слабым геодезическим обеспечением (районы Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока).

 

 

КАПИЛЛЯРНЫЙ КОНТРОЛЬ

Неразрушающий контроль проникающими веществами основан на проникновении веществ в полости дефектов контролируемого объекта. Контроль проникающими веществами, как вид неразрушающего контроля, в зависимости от типа выявляемых дефектов разделяют на два подвида:

• капиллярный — для выявления поверхностных дефектов;

• течеискание — для выявления сквозных дефектов. В свою оче­редь капиллярный контроль и течеискание разделяют на методы в зависимости от вида первичного информативного параметра (типа
проникающего вещества) и способа получения первичной информа­ции (см. табл. 1.3).

В качестве проникающего вещества могут использоваться как жидкости, так и газы. Последние применяются в различных методах течеискания, основанных на законах термодинамики, акустики и др. Методы выявления дефектов с помощью жидких проникающих ве­ществ используются как в течеискании, так и в капиллярном кон­троле и основаны на таких физических явлениях при взаимодейст­вии жидкости с твердыми телами, как смачивание, капиллярные и сорбционные явления.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: