 |
Капиллярный неразрушающий контроль
|
|
|
|
Капиллярные методы НК основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объектов контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя.
Капиллярный НК предназначен для обнаружения невидимых или слабо видимых невооруженным глазом поверхностных и сквозных дефектов в объектах контроля, определения их расположения, протяженности(для дефектов типа трещин) и ориентации по поверхности. Этот вид контроля позволяет диагностировать объекты любых размеров и форм, изготовленные из чёрных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твёрдых неферромагнитных материалов.
Люминесцентный метод является одним из основных капиллярных методов НК. Он основан на регистрации контраста люминесцирующего в длинноволновом ультрафиолетовом излучении видимого индикаторного рисунка на фоне поверхности объекта контроля.
Комбинированные методы капиллярного НК сочетают два и более различных по физической сущности методов НК, один из которых обязательно жидкостный. К ним относятся жидкостный капиллярно-радиационный метод излучения, который основан на регистрации ионизирующею излучения соответствующего пенетранта в поверхностных и сквозных несплошностях объекта контроля.
Капиллярный метод дефектоскопии позволяет обнаружить микроскопические поверхностные дефекты на изделиях практически из любых конструкционных материалов. Разнообразие дефектоскопируемых изделий и различные требования к их надежности требуют дефектоскопических средств различной чувствительности. В настоящее время разработан значительный ассортимент материалов, применяемых при капиллярном НК и предназначенных для пропитки, нейтрализации или удаления избытка проникающего вещества с поверхности и проявления его остатков с целью получения первичной информации о наличии несплошности в объекте контроля.
|
|
|
Эффективность дефектоскопического контроля определяется материалами: пенетрантом, проявителем и очистителем или гасителем.
В зависимости от сочетания материалов существует следующее разделение наборов дефектоскопических материалов на:
1. Высокочувствительные, с помощью которых можно обнаружить поверхностные дефекты типа трещин и пор величиной в десятые доли микрометра (№ 1, 2).
2. Средней чувствительности, которые позволяют обнаружить дефекты с раскрытием более 1 мкм (№ 3, 4, 6, 7, 9).
3. Пониженной чувствительности, которые дают возможность выявлять грубые дефекты с раскрытием более 100 мкм (№ 5, 8).
При люминесцентном методе пользуются набором, относящимся к высокочувствительным, который позволяет обнаруживать поверхностные дефекты с раскрытием около 0.1 мкм. Он состоит из: пенетранта ЛЖ-6А, проявителя ПР-1, очистителя ОЖ-1.
Кроме дефектоскопических материалов для капиллярного НК используются также технические средства контроля.
Капиллярные дефектоскопы предназначены для выявления невидимых или слабо видимых глазом поверхностных дефектов (трещин, пористости, не проваров, других несплошностей различного происхождения) в металлических и неметаллических материалах, полуфабрикатах и изделиях любой геометрической формы.
Приборы капиллярного НК – это устройства, с помощью которых получают, передают и преобразуют информацию о технологических операциях, дефектоскопических материалах или наличии несплошности для непосредственного восприятия оператором или средством его заменяющим.
|
|
|
Основными операциями капиллярного НК являются:
- подготовка объекта к контролю;
- обработка объекта дефектоскопическими материалами;
- проявление дефектов;
- обнаружение дефектов и расшифровка результатов контроля; окончательная очистка объекта.
Технологический режим операций контроля (продолжительность, температуру, давление) устанавливают в зависимости от используемого набора дефектоскопических материалов, особенностей объекта контроля и используемой аппаратуры.
Подготовка объектов к контролю включает очистку контролируемой поверхности от всевозможных загрязнений, удаление лакокрасочных покрытий, моющих составов и дефектоскопических материалов, оставшихся от предыдущего контроля, а также сушку объекта контроля.
Для предварительной очистки поверхностей применяют механическую очистку объекта контроля струёй песка, дроби, другими диспергированными абразивными материалами или резанием, в том числе обработку поверхности шлифованием, полированием, шабровкой.
Для окончательной очистки контролируемых объектов используют различные виды очисток: растворяющую очистку; химическую очистку; электрохимическую очистку; ультразвуковую очистку; анодно-ультразвуковую очистку; тепловую очистку; сорбционную очистку (смесью сорбента и быстросохнущего органического растворителя).
При высоком классе чувствительности контроля предпочтительны не механические, а химические и электрохимические способы очистки, в том числе с воздействием на объект контроля ультразвука или электрического тока.
Этап обработки объекта дефектоскопическими материалами заключается в заполнении полостей дефектов индикаторным пенетрантом, удалении его избытка и нанесения проявителя.
Для заполнения дефектов индикаторным пенетрантом применяют следующие способы:
- капиллярное самопроизвольное;
- вакуумное;
- компрессионное;
- деформационное.
Избыток индикаторного пенетранта удаляют или гасят на контролируемой поверхности одним из следующих способов:
- протиранием салфетками с применением в необходимых случаях очищающего состава или растворителя;
- промыванием водой, специальным очищающим составом или их смесями;
- погружением, струйно или распылением;
|
|
|
- обдуванием струей песка, дроби, косточковой крошки, древесных опилок или другого абразивного материала;
- воздействием на пенетрант гасителем люминесценции или цвета.
При использовании водосмываемых (после воздействия очистителя) индикаторных пенетрантов перед употреблением проявителей любого типа (кроме суспензий на водяной основе) мокрую контролируемую поверхность подвергают естественной сушке или сушке в потоке воздуха.
Проявитель наносят такими способами как:
- распылением жидкого проявителя струей воздуха, инертного газа или безвоздушным методом;
- электрораспыление проявителя в электрическом поле струей воздуха или механическим путем;
- путем создания воздушной взвеси порошкообразного проявителя кистью, щеткой или заменяющими их средствами;
- погружение объекта контроля в жидкий проявитель;
- обливание жидким проявителем;
- электроосаждением проявителя путем погружения в него объекта контроля с одновременным воздействием электрического тока;
- посыпанием порошкообразного проявителя, припудривание или обсыпание объекта контроля;
- наклеиванием ленты пленочного проявителя прижатием липкого слоя к объекту контроля;
Проявление следов дефектов представляет собой процесс образования рисунка в местах наличия дефектов, для чего используют один из способов проявления индикаторных следов:
выдержку объекта контроля на воздухе до момента появления индикаторного рисунка;
нормированное по продолжительности и температуре нагревание объекта контроля и т.д.;
выдержку в нормируемом вакууме над поверхностью объекта контроля;
упругодеформационное воздействие на объект посредством вибрации, циклического или повторно статического его нагружения.
Индикаторный след, выявленный люминесцентным методом, может быть обнаружен визуальным способом, в том числе с применением оптических или фотографических средств, оператором.
Окончательную очистку объектов контроля осуществляют одним или несколькими технологическими приемами:
|
|
|
- протиранием салфетками в необходимых случаях с применением воды или органических растворителей;
- промыванием объекта в воде или органических растворителях;
- ультразвуковой обработкой объекта в воде или органических растворителях;
- анодной электрохимической обработкой объекта растворами химических реагентов с одновременным воздействием электрического тока;
- обдуванием покрытого проявителем объекта абразивным материалом в виде песка, крошки или гидроабразивными смесями;
- выжиганием проявителя путем нагревания объекта до температуры сгорания проявителя;
- отклеиванием ленты пленочного проявителя от контролируемой поверхности с индикаторным следом несплошности.
Объекты, прошедшие капиллярный контроль, следует подвергать антикоррозионной защите в соответствии с требованиями ГОСТ 9.028-74.
Чувствительностью капиллярного НК называют качество капиллярного НК, характеризуемое порогом, классом или дифференциальной чувствительностью средства контроля в отдельности, либо целесообразным их сочетанием. Порог чувствительности капиллярного НК – раскрытие несплошности типа единичной трещины определенной длины, выявляемое с заданной вероятностью по заданным геометрическому или оптическому параметрам следа.
Дифференциальная чувствительность средства капиллярного НК – отношение изменения оптического и (или) геометрического параметра индикаторного следа к вызывающему его изменению раскрытия при неизменной глубине и длине несплошности типа единичной трещины.
Класс чувствительности капиллярного НК – диапазон значений преимущественного раскрытия несплошности типа единичной трещины определенной длины при заданных условиях вероятности выявления, геометрическом и (или) оптическом параметрах следа.
Вид и объем контроля указывают в стандартах или технических условиях на контроль изделия.
Результаты контроля заносят в журнал, протокол, перфокарту, в которых указывают:
- наименование и тип контролируемого объекта;
- размеры и расположение контролируемых участков;
- особенности технологии контроля (метод, набор дефектоскопических материалов, класс чувствительности);
- основные характеристики выявленных дефектов;
- наименование и тип используемой аппаратуры;
- нормативно-техническую документацию, по которой выполняют контроль;
- дату и время контроля;
- должность, фамилию лица, проводившего контроль.
Сведения об объекте и технологии его контроля допускается заменять ссылкой на номер операционной карты.
При оформлении результатов капиллярного контроля вводят условные обозначения обнаруженных дефектов и символьную запись технологии контроля.
|
|
|
В связи с этим обнаруженные дефекты разделяют:
- по локализации на единичные (А), групповые, расположенные в ограниченных зонах контролируемой поверхности (Б), и повсеместно распределенные (В);
- по ориентации относительно главных осей объекта контроля дефекты условно обозначают:
|| - параллельные, ^- перпендикулярные и < - расположенные под углом.
Дефекты, не имеющие преобладающей ориентации, не имеют знака.
Дефекты малозначительные или исправимые в соответствии с ГОСТ 15467-79 считают допустимыми и обозначают O, недопустимые, т.е. критические, значительные или неисправимые условного символа не имеют.
Дефекты, приведенные выше, относят к поверхностным, а сквозные дефекты обозначают знаком ”*”, например, единичный сквозной дефект обозначают А*.
В - повсеместно распределенные допустимые дефекты без преобладающей ориентации;
А - единичные недопустимые дефекты без преобладающей ориентации.
Приведём для примера запись технологии контроля.
Капиллярный метод проникающих растворов с люминесцентным способом обнаружения, обладающих первым классом чувствительности, использующий пенетрант № 1, проявитель № 1 и очиститель пенетранта № 7: Л-I-(И1П1М7).
Нумерацию дефектоскопических материалов устанавливают в стандартах или технических условиях на конкретный материал.
3.6.2. Радиационный метод
При радиационном контроле используют, как минимум, три основных элемента:
- источник ионизирующею излучения;
- контролируемый объект;
- детектор, регистрирующий дефектоскопическую информацию.
Методы радиационного контроля различаются способами детектирования дефектоскопической информации и соответственно делятся на радиографические и радиометрические.
Радиографические методы радиационного НК основаны на преобразовании радиационного изображения, контролируемого объекта в радиографический снимок или запись этого изображения на запоминающем устройстве с последующим преобразованием в световое изображение. На практике этот метод наиболее широко распространен в связи с его простотой и документным подтверждением получаемых результатов. В зависимости от используемых детекторов различают пленочную радиографию и ксерорадиографию.
В зависимости от используемого излучения различают промышленную радиографию, гаммаграфию, ускорительную и нейтронную радиографии. Этими методами можно просвечивать стальные изделия толщиной от 1 до 700 мм.
Радиационная интроскопия - метод радиационного НК, основанный на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в световое изображение на выходном экране радиационно-оптического преобразователя, причем анализ полученного изображения проводится в процессе контроля.
Чувствительность этого метода несколько меньше, чем радиографии, но ее преимуществами являются повышенная достоверность получаемых результатов благодаря возможности стереоскопического видения дефектов и рассмотрения изделий под разными углами, «экспрессность» и непрерывность контроля.
Радиометрическая дефектоскопия - метод получения информации
о внутреннем состоянии контролируемого изделия, просвечиваемого ионизирующим излучением, в виде электрических сигналов (различной величины, длительности или количества).
Этот метод обеспечивает наибольшие возможности автоматизации процесса контроля и осуществления автоматической обратной связи контроля и технологического процесса изготовления изделия. Преимуществом метода является возможность проведения непрерывного высокопроизводительного контроля качества изделия, обусловленная высоким быстродействием применяемой аппаратуры. По чувствительности этот метод не уступает радиографии.
Расшифровка радиографических снимков и оценка качества контролируемого изделия производится наиболее опытными операторами-расшифровщиками. Так как радиографическая пленка является детектором с высоким уровнем собственных шумов, вызванных неравномерностью полива эмульсии, некачественным проявлением и другими факторами, расшифровщики должны уметь отличать эти дефекты от дефектов изделия.
Обычный черно-белый рентгеновский снимок содержит один оценочный параметр – яркость серого оттенка. Цветное изображение в отличие от черно-белого позволяет получить два добавочных параметра: цвет и насыщенность. Благодаря этому увеличивается информативная способность радиографического снимка.
На снимке выявляют следующие дефекты:
1. трещины продольные и поперечные;
2. непровары сплошные и прерывистые по кромкам шва и наплавленного металла;
3. вольфрамовые и шлаковые включения;
4. поры, газовые включения;
5. прожоги, проплавы, подрезы и другие поверхностные дефекты.
При обнаружении дефектов радиометрическим методом процесс контроля заканчивается установлением типа дефекта, его местоположения и размеров.
Радиометрические методы позволяют определить две координаты дефекта: протяженность и его лучевой размер.
Для контроля толщины покрытий используются установки трех типов. Так для анализа двухкомпонентных покрытий и покрытий, атомный номер которых отличается от атомного номера материала основы не менее чем на 3 единицы используются альбедные радиационные толщиномеры мод. ТПРУ-1.
Другой тип радиоактивных толщиномеров (мод. ИТП-5705) работает по компенсационному методу и предназначен для бесконтактного автоматического контроля толщины покрытий в процессе их нанесения на стальную ленту или при перемещении и резке ленты.
Толщиномеры покрытий третьего типа (мод. РТПВ-1) реализуют спектрометрический способ регистрации излучений и обеспечивают измерение толщины алюминиевых и титановых покрытий, нанесенных с разных сторон на стальные полосы способом вакуумного напыления.
Магнитный контроль
Магнитный вид НК применяют в основном для контроля изделий из ферромагнитных материалов, т.е. из материалов, которые способны существенно изменять свои магнитные характеристики под воздействием внешнего (намагничивающего) магнитного поля. Операция намагничивания (помещения изделия в магнитное поле) при этом виде контроля является обязательной. Съем информации может быть осуществлен с полного сечения образца (изделия), либо с его поверхности. По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного вида контроля: магнитопорошковый (МП), магнитографический (МГ), феррозондовый (ФЗ), эффекты Холла (ЭХ), индукционный (И), пондеромоторный (ПМ), магниторезисторный (МР). С их помощью можно осуществить контроль: сплошности (методами дефектоскопии) (МП, МГ, ФЗ, ЭХ, И); размеров (ФЗ, ЭХ, И, ПМ); структуры и механических свойств (ФЗ, ЭХ, И).
Из перечисленных методов только магнитопорошковый требует обязательного участия человека в контрольных операциях: остальные методы позволяют получать первичную информацию в виде электрических сигналов, что делает возможным полную автоматизацию процессов контроля. Методы МП и МГ обнаружения несплошностей являются контактными, т.е. требуют соприкосновения преобразователя с поверхностью изделия; при остальных методах контроля съем информации осуществляется бесконтактно. С помощью магнитных методов могут быть выявлены закалочные и шлифовочные трещины, волосовины, закаты, усталостные трещины и другие поверхностные дефекты шириной раскрытия несколько микрометров. Такие методы, как ФЗ, ЭХ, И, МГ можно использовать на грубых поверхностях, при этом минимальнаяглубина выявляемых дефектов составляет трехкратную высоту шероховатостей поверхности. В связи с необходимостью сканировать поверхность изделия методы ФЗ, ЭХ, И особенно удобно применять для контроля цилиндрических изделий. Метод МГ успешно применяют для контроля сварных швов.
Из геометрических параметров с помощью магнитных методов наиболее часто определяют толщину немагнитных покрытий на магнитной основе, толщину стенок изделий из магнитных и немагнитных материалов.
Контроль структуры и механических свойств изделий осуществляют путем установления корреляционных связей между контролируемым параметром (температурой закалки и отпуска, твердостью и т.д.) и какой-либо магнитной характеристикой (или несколькими). Успешно контролируется состояние поверхностных слоев (качество поверхностной закалки, азотирования и т.д.), а также наличие a-фазы.
Для намагничивания деталей применяют постоянный (двухполупериодный выпрямленный, трехфазный выпрямленный), переменный, однополупериодный выпрямленный и импульсный токи. Дефекты оптимально обнаруживаются в случае, когда направление намагничивания контролируемой детали перпендикулярно направлению дефекта. Поэтому простые детали намагничивают в 2-х направлениях, а детали сложной формы - в нескольких направлениях. Циркулярное намагничивание осуществляется при пропускании тока по контролируемой детали или через проводник (стержень), помещенный в отверстие детали. Оптимально обнаруживаются дефекты, направление которых совпадает с направлением тока. Продольное (полюсное) намагничивание осуществляется с помощью электромагнитов, постоянных магнитов или соленоидов. При этом обычно деталь намагничивается вдоль своего наибольшего размера. На ее краях образуются полюсы, создающие поле обратного направления. Комбинированное намагничивание осуществляется при одновременном намагничивании детали двумя или несколькими изменяющимися магнитными полями.
Магнитопорошковый дефектоскоп - устройство для выявления нарушений сплошности в изделиях с использованием в качестве индикатора магнитных порошков. В дефектоскопах наиболее широкое распространение получило циркулярное намагничивание пропусканием переменного тока по детали (или через стержень, помещенный в отверстие детали) и продольное намагничивание постоянным (выпрямленным) током. В дефектоскопах используют также импульсные конденсаторные источники тока. В специализированных дефектоскопах (реже в универсальных) широко применяют индукционный способ намагничивания. Для магнитопорошкового контроля в основном применяют дефектоскопы трех видов:
1 - стационарные универсальные;
2 - передвижные и переносные универсальные;
3 - специализированные (стационарные, передвижные, переносные).
Стационарные универсальные дефектоскопы получили широкое распространение на предприятиях серийного производства разнотипных деталей. Такими дефектоскопами можно контролировать детали различной конфигурации с производительностью от десятков до многих сотен деталей в час. Скорость контроля резко возрастает при использовании люминесцентного магнитного способа.
С помощью стационарных универсальных дефектоскопов можно производить намагничивание всеми известными способами (циркулярное, полюсное, комбинированное), контроль в приложенном поле и способом остаточной намагниченности. Такие дефектоскопы различаются родом намагничивающих токов, мощностью и размерами контролируемых деталей. Широкое распространение получили передвижные и переносные (менее мощные) дефектоскопы. Как правило, они представляют собой источники переменного, постоянного (однополупериодно выпрямленного) и, реже, – импульсного тока. Иногда один дефектоскоп позволяет работать с двумя видами тока. Передвижные и переносные универсальные дефектоскопы предназначены для намагничивания и контроля деталей в условиях, когда невозможно применять стационарные дефектоскопы. Специализированные дефектоскопы- это, как правило, автоматизированные установки, в которых иногда все операции, кроме осмотра, автоматизированы. Эти установки предназначены для контроля деталей одного типа при крупносерийном производстве. В нашей стране получили значительное распространение специализированные полуавтоматы для намагничивания деталей с последующим их контролем способом остаточной намагниченности. К таким полуавтоматам, в частности, относятся установки для намагничивания колец – ПК- 2 и МЭ- 202 и роликов подшипников ДЦН, ПНК-1, ДИР-1М.
На деталях из некоторых материалов с высокими магнитными свойствами могут быть обнаружены поверхностные дефекты с раскрытием не более одного 1 мкм и глубиной более 10 мкм. Однако такая высокая чувствительность недопустима для большинства ферромагнитных материалов. Поэтому по ГОСТ 21105 - 87 высшая чувствительность магнитопорошкового метода ограничена дефектами с раскрытием (шириной) от 2,5 мкм и глубиной до 25 мкм.
Магнитопорошковый контроль состоит из следующих операций:: подготовки детали к контролю, намагничивания детали, нанесения на деталь магнитного порошка или суспензии, осмотра детали, разбраковки и размагничивания.
Подготовка детали к контролю заключается в очистке поверхности детали от отслаивающейся ржавчины, грязи, а также от смазочных материалов и масел, если контроль проводится с помощью водной суспензии или сухого порошка. Если поверхность детали темная и черный магнитный порошок на ней плохо виден, то деталь иногда покрывают тонким просвечивающим слоем белой краски. Как правило, защитные покрытия на деталях небольшой толщины не ухудшают условий контроля, за исключением электроизоляционных покрытий, которые мешают пропусканию тока через деталь. В этом случае контроль проводят до нанесения покрытия или удалив покрытие с части детали, или не пропуская ток через деталь. Если толщина покрытия от 20 до 150 мкм, то применяют специальные режимы контроля. Детали, покрытые гидрофобной пленкой, водной суспензией не смачиваются, и поэтому при их контроле используют масляную или керосино-масляную суспензию.
Намагничивание детали является одной из основных операций контроля. От правильного выбора способа, направления и вида намагничивания, а также рода тока во многом зависит чувствительность и возможность обнаружения дефектов.
Оптимальный способ нанесения суспензии заключается в окунании детали в бак, в котором суспензия хорошо перемешана, и в медленном удалении из него. Однако этот способ не всегда технологичен. Чаще суспензию наносят с помощью шланга или душа.
Контролер должен осмотреть деталь после стекания с нее основной массы суспензии, когда картина отложений порошка становится неизменной. Деталь проверяют визуально, но в сомнительных случаях и для расшифровки характера дефектов применяют оптические приборы. Вид и форма валиков магнитного и люминесцентного магнитного порошка во многих случаях помогают распознать нарушение сплошности. Отложения порошка на волосовинах имеют вид прямых или слегка изогнутых тонких линий. Легче обнаруживаются термические, сварочные, шлифовочные и усталостные трещины. Осаждение порошка над трещинами имеет вид четких ломаных линий с плотным осаждением порошка. Шлифовочные трещины, как правило, обнаруживаются в виде сетки или тонких черточек, направление которых перпендикулярно направлению шлифования. Закалочные трещины могут быть обнаружены при заниженных режимах контроля (меньшей напряженности поля, чем это требуется для соответствующих уровней чувствительности) или способом остаточной намагниченности на материалах с низкой остаточной индукцией. Трудности определения дефектов магнитопорошковым методом связаны с возможностью перебраковки из-за отложений порошка на так называемых ложных дефектах.
|
|
|
