Что такое дефектоскопия и неразрушающий контроль

21.10.2019

Общие сведения

Дефектоскопия — это процесс, позволяющий обнаруживать изъяны в различных конструкциях с помощью современного оборудования. Под этим термином также понимаются разработка методов контроля, приборов; обработка данных, получаемых с дефектоскопов.

Дефекты появляются абсолютно во всех материалах по нескольким причинам:

эксплуатация в суровых условиях;
динамическая нагрузка;
несовершенство технологии получения материала;
линейное расширение.

Одно из направлений, в котором востребована дефектоскопия, — это промышленная безопасность компаний.

Методы

Известно, что дефекты ведут к изменению физических параметров изделия, конструкции: плотности, электропроводности, упругости и т.д. Исследование этих параметров и является основой многих современных методов дефектологии, которые бывают:

Визуальными. При исследовании внутренних поверхностей, глубоких полостей используют призматические трубки с миниосветителями, лазеры, миниатюрные видеокамеры. Осмотр может также происходить с помощью увеличительного стекла или без каких-либо приспособлений. Визуальный способ позволяет обнаруживать поверхностные дефекты: трещины, щели, плены — от 0,1 мм до десятков микрон.
Рентгеновскими. Плотность материала влияет на поглощение им рентгеновских лучей. Выявляются скрытые дефекты: трещины, раковины, инородные вещества, неоднородность. Интенсивность излучения регистрируется фотографически, визуально, электронно-оптическим, ионизационным способами. Такое проведение дефектоскопии оправдано при изучении материала небольшой толщины — стали до 80 мм и легких сплавов до 250 мм.

Радиоактивными. Принцип такой же, как и у рентгеновских. Используется гамма-излучение радиоактивных изотопов металлов (кобальта, иридия). Преимущество таких методов — простота, компактность аппаратуры, незаменимой в полевых условиях и при изучении труднодоступных участков конструкций.

Радиоволновыми. Позволяют находить поверхностные дефекты (преимущественно неметаллических материалов). Используется санти- и миллиметровый диапазон. Методы помогают исследовать тонкие металлические листы, проволоку, толщину защитных, диэлектрических покрытий.

Магнитными. Исследуются ферромагнитные материалы. При этом используется в качестве индикатора магнитный порошок или его суспензия. При намагничивании материала порошок оседает на дефективных участках. Магнитографический способ предполагает использование специальной магнитной пленки, накладываемой на изделие. Он помогает обнаруживать трещины на глубине до 2мм.

Феррозондовый метод основан на изменении тока, регистрируемом осциллоскопом, при прохождении прибором через дефектный участок. Он позволяет исследовать участки до 20мм. Контроль и отбраковка изделий таким методом могут быть автоматизированы.

Электроиндуктивными. Принцип заключается в использовании переменного магнитного поля. Датчиком регистрируется изменение вихревых токов. На показания прибора влияют: электропроводность, магнитопроницаемость, размеры изделия, неоднородность его структуры.

Датчики токовихревых дефектоскопов представляют собой катушки индуктивности. Методы поддаются автоматизации.

Заключение

В обучение по промышленной безопасности может входить умение работать с приборами, дефектоскопами, позволяющими проводить неразрушающий контроль. Важно уметь обрабатывать полученные данные.

Источник

Дефектоскопия сварных швов: характеристика основных видов, правила выполнения, достоинства и недостатки

Неразрушающие испытания сварных швов призваны оценивать физические свойства изделий, то есть насколько соединение прочно или надежно. На эти свойства влияет наличие дефектов.

Физические методы контроля дефектов сварных швов называют дефектоскопией сварных швов. По термодинамическому признаку физические способы подразделяются на такие, которые используют:

передачу энергии;
движение вещества.

Дефектоскопия сварных швов предназначена для определения соответствия их физических свойств характеристикам, указанным в технических условиях, иными словами – пригодности изделия к эксплуатации.

Виды дефектоскопии

Методы дефектоскопии сварных швов относятся к группе неразрушающего контроля и включают:

магнитопорошковую дефектоскопию;
ультразвуковую;
радиационную.

Магнитопорошковая

Относится к электромагнитным методам контроля. Принцип магнитопорошковой дефектологии строится на обнаружении магнитных полей рассеяния, образованных неоднородностями структуры или дефектами в исследуемом намагниченном образце.

Ферромагнитные частицы магнитного порошка, находясь в магнитном поле, перемещаются в направлении максимальной плотности магнитного потока и втягиваются в магнитное поле рассеяния над дефектной зоной сварного шва. Дефект обнаруживается по скоплению частиц порошка в форме валиков, которые очертаниями напоминают конфигурацию выявленных изъянов.

Для магнитопорошковой дефектоскопии применяют универсальные магнитные дефектоскопы с намагничиванием в постоянном или переменном магнитном поле.

Технология

Методика магнитопорошковой дефектологии сварного соединения включает последовательные действия:

Намагничивание изделия.
Нанесение на поверхность намагниченного шва сухого ферромагнитного порошка или суспензии с мыльным раствором, маслом, керосином.
Осмотр поверхности спая. Обнаружение мест с отложениями магнитного порошка.
Размагничивание контрольного образца.

Применение

При соблюдении технологии магнитопорошковая дефектоскопия обладает чувствительностью к выявлению мелких и тонких трещин. Использование способа позволяет обнаружить дефекты как поверхностные, так и подповерхностные, с высотой (глубиной) дефекта от 0.05 мм и раскрытием от 0.01 мм.

Изъяны, имеющие округлую форму, выявляются хуже. Внутренние дефекты крупного размера , залегающие на глубине до 6 мм от верхней плоскости сварного шва, также выявляются. Их обнаружение требует применения магнитного порошка более крупной фракции.

Шлаковые включения и газовые поры в сварном шве магнитопорошковой дефектоскопией не выявляются.

Способ применяется для дефектоскопии продольных соединений труб, выполненных стыковым электроконтактным способом, и обнаружения трещин и стянутых (узких) непроваров в швах трубопроводов, сваренных электродуговым способом встык.

Ультразвуковая

Относится к одному из методов акустического неразрушающего контроля, при котором используются механические колебания упругой среды с частотой от 0.5 до 10 МГц.

Принцип работы ультразвуковой дефектоскопии основан на использовании пьезоэлектрического эффекта, при котором с помощью пьезокристаллов происходит превращение электрических колебаний в механические.

Контроль ультразвуковой дефектоскопии осуществляется с помощью ультразвукового дефектоскопа. Это прибор для излучения ультразвуковых колебаний, приема отраженных сигналов и их регистрации и для определения координат выявленных дефектов. Эхо-сигналы регистрируют по экрану электронно-лучевой трубки.

Технология

Передача ультразвуковых колебаний в исследуемый объект – сварной шов происходит с помощью щупов. Наклонные или призматические щупы применяются для исследования поперечными волнами, возбуждаемыми в спае методом превращения продольных колебаний, в момент их перехода через границу, разделяющую металл и материал щупа. С помощью поперечных волн обнаруживается брак более мелкого размера.

Признак обнаружения дефекта – поступление от отражателя, находящегося в металле шва, эхо-сигнала с амплитудой колебаний, превышающей заданный уровень.

Показатель наличия непроваров и трещин – сохранение на трубке импульса при передвижении щупа по длине сварного шва. Если импульс быстро пропадает, это свидетельствует о наличии локализованного дефекта шва – шлаков сферической формы, газовых пор. Для выявления микроскопических отклонений в структуре металла требуются высокие частоты (6-8 Мгц), подаваемые на щуп. Для макроскопических – 1.5-3 Мгц.

Применение

Метод применяется для контроля сварных швов, выполненных всеми видами сварки плавлением. Например:

соединений из низколегированных и низкоуглеродистых сталей толщиной до 700 мм (электрошлаковая сварка котлов, труб, корпусов доменных печей, корпусов судов);
стальных соединений толщиной более 80 мм (выявление внутренних дефектов).

На порядок больший успех, чем при других неразрушающих методах контроля, проявляется при обнаружении дефектов в изделиях, выполненных ультразвуковым способом или сваркой давлением.

Ультразвуковой дефектоскопией сложно обнаружить поперечные трещины из-за слабой шероховатости их поверхности, отражение ультразвука от которой носит зеркальный характер.

Радиационная

В основе радиационной дефектоскопии лежит регистрация и анализ ионизирующего излучения после его взаимодействия с исследуемым предметом. Ослабление (поглощение и рассеивание) пучка излучения при его прохождении через разные зоны сварного шва происходит по-разному:

большая степень – в местах включений большой толщины и плотности по сравнению с основным материалом;
меньшая степень – в зонах с меньшей толщиной и плотностью материала.

Отсюда следует, что распределенная интенсивность пучка излучения по сечению контролируемого объекта является носителем информации его внутреннего строения или, иными словами – радиационным изображением объекта.

В соответствии со способом получения первичной информации существует три метода радиационной дефектоскопии:

радиометрический (регистрация электрических сигналов);
радиоскопический (наблюдение изображения на экране);
радиографический (фиксация изображения на бумаге, пленке).

Выбор метода зависит от технических условий, требований стандартов к конкретному объекту контроля, его конструктивных особенностей, технологии изготовления, размеров дефектов.

Радиационная дефектоскопия предполагает использование рентгеновских аппаратов – совокупности технических средств, функции которых – получение и использование рентгеновского излучения.

источник питания;
излучатель;
пульт управления;
вспомогательные устройства и принадлежности.

Технология

Наиболее распространенный метод контроля – радиографический.

Источник излучения размещается на заданном расстоянии от сварного шва. С противоположной стороны располагается кассета с пленкой. Пленка просвечивается (выдерживается некоторое время под лучами), после чего изымается из кассеты и проявляется. По полученному изображению определяются дефекты.

Применение

Методы радиационной дефектоскопии применяют с целью обнаружения в испытуемых объектах дефектов и изменений внутренней конфигурации и расположения объектов контроля.

В сварных соединениях, выполненных сваркой плавлением, можно обнаружить:

прожоги;
трещины;
разнородные включения;
поры;
подрезы;
смещения кромок;
непровары;
раковины;
превышения проплава;
утяжины.

При работе точечной и роликовой сваркой:

непровары;
выплески;
включения (металлические и неметаллические);
поры;
трещины.

Общие правила выполнения дефектоскопии

Проведение дефектоскопии сварных швов включает несколько этапов.

Вначале производится выбор метода контроля, на который влияют:

технология сварки;
вид основного металла;
размеры и тип соединения, конфигурация;
ожидаемый тип дефектов и их ориентация.

Проведение контроля выполняется в соответствии с нормами и правилами, указанными в государственных стандартах.

Перед началом исследования персонал должен получить доступ ко всей информации об объекте контроля. Работы в большинстве случаев рекомендуется проводить по окончании всех этапов термообработки изделия. Некоторые сварные соединения исследуются по прошествии минимального периода, указанного в спецификации на продукцию. Контроль по обнаружению поверхностных дефектов сварного шва проводится перед исследованием на внутренние дефекты.

Заключительным этапом дефектоскопии сварных швов является разбраковка контролируемых объектов.

Достоинства и недостатки

Ввиду того что дефектоскопия сварных швов относится к неразрушающим методам контроля, она имеет такие же преимущества и недостатки.

Источник

ДЕФЕКТОСКОПИЯ

ДЕФЕКТОСКОПИЯ (от лат. defectus -недостаток и . скопия), комплекс методов и средств неразрущающего контроля материалов и изделий с целью обнаружения дефектов. Д. включает: разработку методов и аппаратуру (дефектоскопы и др.); составление методик контроля; обработку показаний дефектоскопов.

Вследствие несовершенства технологии изготовления или в результате эксплуатации в тяжёлых условиях в изделиях появляются различные дефекты — нарушения сплошности или однородности материала, отклонения от заданного химич. состава или структуры, а также от заданных размеров. Дефекты изменяют физич. свойства материала (плотность, электропроводность, магнитные, упругие свойства и др.). В основе существующих методов Д. лежит исследование физич. свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей и др.

Наиболее простым методом Д. является визуальный — невооружённым глазом или с помощью оптич. приборов (напр., лупы). Для осмотра внутр. поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют спец. трубки с призмами и миниатюрными осветителями (диоптрийные трубки) и телевизионные трубки. Используют также лазеры для контроля, напр, качества поверхности тонкой проволоки и др. Визуальная Д. позволяет обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плены и др.) в металлич. изделиях и внутренние дефекты в изделиях из стекла или прозрачных для видимого света пластмасс. Минимальный размер дефектов, обнаруживаемых невооружённым глазом, составляет 0,1-0,2 мм, а при использовании оптич. систем — десятки мкм.

Рентгенодефектоскоп и я основана на поглощении рентгеновских лучей, к-рое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины или включения инородного материала, приводит к тому, что проходящие через материал лучи (рис. 1) ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала.

Интенсивность лучей регистрируют неск. методами. Фотографич. методами получают снимок детали на плёнке. Визуальный метод основан на наблюдении изображения детали на флуоресцирующем экране.

Рис. 1. Схема рентгеновского просвечивания: 1- источник рентгеновского излучения; 2- пучок рентгеновских лучей; 3- деталь; 4- внутренний дефект в детали; 5-невидимое глазом рентгеновское изображение за деталью; 6-регистратор рентгеновского изображения.

Более эффективен этот метод при использовании электронно-оптических преобразователей. При ксе-рографическом методе получают изображения на металлич. пластинках, покрытых слоем вещества, поверхности к-рого сообщён электростатич. заряд. На пластинах, к-рые могут быть использованы многократно, получают контрастные снимки. Ионизационный метод основан на измерении интенсивности электромагнитного излучения по его ионизирующему действию, напр, на газ. В этом случае индикатор можно устанавливать на достаточном расстоянии от изделия, что позволяет контролировать изделия, нагретые до высокой темп-ры.

Чувствительность методов рентгеноде-фектоскопии определяется отношением протяжённости дефекта в направлении просвечивания к толщине детали в этом сечении и для различных материалов составляет 1-10%. Применение рентге-нодефектоскопии эффективно для деталей сравнительно небольшой толщины, т. к. проникающая способность рентгеновских лучей с увеличением их энергии возрастает незначительно. Рентгено-дефектоскопию применяют для определения раковин, грубых трещин, ликва-ционных включений в литых и сварных стальных изделиях толщиной до 80 мм и в изделиях из лёгких сплавов толщиной до 250 мм. Для этого используют пром. рентгеновские установки с энергией излучения от 5-10 до 200-400 кэв (1 эв = 1,60210- 10 -19 дж). Изделия большой толщины (до 500 мм) просвечивают сверхжёстким электромагнитным излучением с энергией в десятки Мэв, получаемым в бетатроне.

Гамм а-д ефектоскопия имеет те же физические основы, что и рент-тенодефектоскопия, но используется излучение гамма-лучей, испускаемых искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия и др.). Используют энергию излучения от неск. десятков кэв до 1-2 Мэв для просвечивания деталей большой толщины (рис. 2). Этот метод имеет существ, преимущества перед рент-генодефектоскопией: аппаратура для гамма-дефектоскопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда применение рентгенодефектоскопии затруднено (напр., в полевых условиях). При работе с источниками рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена биол. защита.

Рис. 2. Снимок в гамма-излучении (а) и фотография разреза прибыли (б) слитка массой около 500 кг; видна усадочная раковина.

Радиодефектоскопия основана на проникающих свойствах радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов (микрорадиоволн), позволяет обнаруживать дефекты гл. обр. на поверхности изделий обычно из неметаллич. материалов. Радиодефектоскопия металлич. изделий из-за малой проникающей способности микрорадиоволн ограничена (см. Скин-эффект). Этим методом определяют дефекты в стальных листах, прутках, проволоке в процессе их изготовления, а также измеряют их толщину или диаметр, толщину диэлектрич. покрытий и т. д. От генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, микрорадиоволны через рупорные антенны, проникают в изделие и, пройдя усилитель принятых сигналов, регистрируются приёмным устройством.

Инфракрасная Д. использует инфракрасные (тепловые) лучи (см. Инфракрасное излучение) для обнаружения непрозрачных для видимого света включений. Т. н. инфракрасное изображение дефекта получают в проходящем, отражённом или собств. излучении исследуемого изделия. Этим методом контролируют изделия, нагревающиеся в процессе работы. Дефектные участки в изделии изменяют тепловой поток. Поток инфракрасного излучения пропускают через изделие и регистрируют его распределение теплочувствительным приёмником. Неоднородность строения материалов можно исследовать также методом ультра фиолетовой Д.

Магнитная Д. основана на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов. Индикатором может служить магнитный порошок (закись-окись железа) или его суспензия в масле с дисперсностью частиц 5-10 мкм. При намагничивании изделия порошок оседает в местах расположения дефектов (метод магнитного порошка). Поле рассеяния можно фиксировать на магнитной ленте, которую накладывают на исследуемый участок намагниченного изделия (маг-нитографич. метод). Используют также малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменения импульса тока, регистрирующиеся на экране осциллоскопа (феррозондовый метод).

Чувствительность метода магнитной Д. зависит от магнитных характеристик материалов, применяемых индикаторов, режимов намагничивания изделий и др. Методом магнитного порошка можно обнаруживать трещины и др. дефекты на глубине до 2 мм (рис. 3), магни-тографич. методом контролируют гл. обр. сварные швы трубопроводов толщиной до 10-12 мм и обнаруживают тонкие трещины и непровар. Феррозондовый метод наиболее целесообразен для обнаружения дефектов на глубине до 10 мм и в отд. случаях до 20 мм в изделиях правильной формы. Этот метод позволяет полностью автоматизировать контроль и разбраковку. Намагничивание изделий производится магнитными дефектоскопами (рис. 4), создающими магнитные поля достаточной напряжённости. После проведения контроля изделия тщательно размагничивают.

Методы магнитной Д. применяют для исследования структуры материалов (магнитная структурометрия) и измерения толщины (магнитная толщинометрия). Магнитная структурометрия основана на определении осн. магнитных характеристик материала (коэрцитивной силы, индукции, остаточной намагниченности, магнитной проницаемости). Эти характеристики, как правило, зависят от структурного состояния сплава, подвергаемого различной термич. обработке.

Рис. 3. Осадок магнитного порошка (из суспензии) на невидимых глазом закалочных трещинах в стальной детали.

Рис. 4. Универсальный магнитный дефектоскоп с электронным управлением. Контролируемая деталь (вал) установлена в бабкахдефектоскопа.

Магнитную структурометрию применяют для определения структурных составляющих сплава, находящихся в нём в небольшом количестве и по своим магнитным характеристикам значительно отличающихся от основы сплава, для измерения глубины цементации, поверхностной закалки и т. п. Магнитная толщино-метрия основана на измерении силы притяжения постоянного магнита или электромагнита к поверхности изделия из ферромагнитного материала, на к-рую нанесён слой немагнитного покрытия, и позволяет определять толщину покрытия.

Электроиндуктивная (токовихревая) Д. основана на возбуждении вихревых токов переменным магнитным полем датчика дефектоскопа. Вихревые токи создают своё поле, противоположное по знаку возбуждающему. В результате взаимодействия этих полей изменяется полное сопротивление катушки датчика, что и отмечает индикатор. Показания индикатора зависят от электропроводности и магнитной проницаемости металла, размеров изделия, а также изменений электропроводности из-за структурных неоднородностей или нарушений сплошности металла.

Датчики токовихревых дефектоскопов выполняют в виде катушек индуктивности, внутри к-рых помещают изделие (проходные датчики), или к-рые накладывают на изделие (накладные датчики). Применение токовихревой Д. п .-зволяет автоматизировать контроль качества проволоки, прутков, труб, профилей, движущихся в процессе их изготовления со значит, скоростями, вести непрерывное измерение размеров. Токо-вихревыми дефектоскопами можно контролировать качество термич. обработки, оценивать загрязнённость высокоэлектропроводных металлов (меди, алюминия), определять глубину слоев химико-термич. обработки с точностью до 3%, рассортировывать нек-рые материалы по маркам, измерять электропроводность неферромагнитных материалов с точностью до 1 %, обнаруживать поверхностные трещины глубиной в неск. мкм при протяжённости их в неск. десятых долей мм.

Термоэлектрическая Д. основана на измерении электродвижущей силы (термоэдс), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных материалов. Если один из этих материалов принять за эталон, то при заданной разности темп-р горячего и холодного контактов величина и знак термоэдс будут определяться химия, составом второго материала. Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда требуется определить марку материала, из к-рого состоит полуфабрикат или элемент конструкции (в т. ч. и в готовой конструкции).

Трибоэлектрическая Д. основана на измерении электродвижущей силы, возникающей при трении разнородных материалов (см. Трибометрия). Измеряя разность потенциалов между эталонными и испытуемыми материалами, можно различить марки некоторых сплавов.

Электростатическая Д. основана на использовании электростатического поля, в к-рое помещают изделие. Для обнаружения поверхностных трещин в изделиях из неэлектропроводных материалов (фарфора, стекла, пластмасс), а также из металлов, покрытых теми же материалами, изделие опыляют тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником (порошковый метод). При этом частицы мела получают положит, заряд. В результате неоднородности электростатич. поля частицы мела скапливаются у краёв трещин. Этот метод применяют также для контроля изделий из изоляционных материалов. Перед опылением их необходимо смочить ионогенной жидкостью.

Ультразвуковая Д. основана на использовании упругих колебаний (см. Упругие волны), гл. обр. ультразвукового диапазона частот. Нарушения сплошности или однородности среды влияют на распространение упругих волн в изделии или на режим колебаний изделия. Осн. методы: эхометод, теневой, резонансный, велосимметрический (собственно ультразвуковые методы), импе-дансный и метод свободных колебаний (акустические методы).

Наиболее универсальный эхометод основан на посылке в изделие коротких импульсов ультразвуковых колебаний (рис. 5) и регистрации интенсивности и времени прихода эхосигналов, отражённых от дефектов. Для контроля изделия датчик эходефектоскопа сканирует его поверхность. Метод позволяет обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты с различной ориентировкой.

Рис. 5. Блок-схема ультразвукового эходефектоскопа: 1 — генератор электрических импульсов; 2 — пьезоэлектрический преобразователь (искательная головка); 3-приём-но-усилительный тракт; 4 — хрони-затор; 5 — генератор развёртки; 6 -электроннолучевая трубка; Н- начальный сигнал; Д- донный эхосигнал; ДФ- эхосиг-нал от дефекта.

Созданы промышленные установки (рис. 6) для контроля различных изделий. Эхосигналы можно наблюдать на экране осциллоскопа или регистрировать самозаписывающим прибором. В последнем случае повышаются надёжность, объективность оценки, производительность и воспроизводимость контроля.

Рис. 6. Ультразвуковая многоканальная установка для автоматизированного контроля слитков эхометодом: 1- ванна для погружения изделий; 2-манипулятор для юстировки искательной головки; 3- самозаписывающий регистратор дефектов; 4 —ультразвуковые дефектоскопы; 5- приборы для контроля шага и скорости сканирования; 6- пульт управления; 7-контролируемый слиток; 8- приводной валок.

Чувствительность эхометода весьма высока: в оптимальных условиях контроля на частоте 2-4 Мгц можно обнаруживать дефекты, отражающая поверхность к-рых имеет площадь ок. 1 мм 2 .

При теневом методе ультразвуковые колебания, встретив на своём пути дефект, отражаются в обратном направлении. О наличии дефекта судят по уменьшению энергии ультразвуковых колебаний или по изменению фазы ультразвуковых колебаний, огибающих дефект. Метод широко применяют для контроля сварных швов, рельсов и др.

Резонансный метод основан на определении собств. резонансных частот упругих колебаний (частотой 1-10 Мгц) при возбуждении их в изделии. Этим методом измеряют толщину стенок металлич. и нек-рых неметаллич. изделий. При возможности измерения с одной стороны точность измерения ок. 1%. Кроме того, этим методом можно выявлять зоны коррозионного поражения. Резонансными дефектоскопами осуществляют контроль ручным способом и автоматизированным с записью показаний прибора.

Велосиметрический метод эходефек-тоскопии основан на измерении изменения скорости распространения упругих волн в зоне расположения дефектов в многослойных конструкциях, используется для обнаружения зон нарушения сцепления между слоями металла.

Импедансный метод основан на измерении механич. сопротивления (импеданса) изделия датчиком, сканирующим поверхность и возбуждающим в изделии упругие колебания звуковой частоты. Этим методом можно выявлять дефекты в клеевых, паяных и др. соединениях, между тонкой обшивкой и элементами жёсткости или заполнителями в многослойных конструкциях. Обнаруживаемые дефекты площадью от 15 мм 2 и более отмечаются сигнализатором и могут записываться автоматически.

Метод свободных колебаний (см. Собственные колебания) основан на анализе спектра свободных колебаний контролируемого изделия, возбуждённого ударом; применяется для обнаружения зон нарушения соединений между элементами в многослойных клеёных конструкциях значит, толщины из металлич. и неметаллич. материалов.

Ультразвуковая Д., использующая несколько переменных параметров (частотный диапазон, типы волн, режимы излучения, способы осуществления контакта и др.), является одним из наиболее универсальных методов неразрушающего контроля.

Капиллярная Д. основана на искусств, повышении свето- и цветоконт-растности дефектного участка относительно неповреждённого. Методы капиллярной Д. позволяют обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и др. несплошности материала, образующиеся при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Полости поверхностных трещин заполняют спец. индикаторными веществами (пенетран-тами), проникающими в них под действием сил капиллярности. Для т. н. люминесцентного метода пенетранты составляют на основе люминофоров (керосин, нориол и др.). На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т. п.), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах. При т. н. цветном методе контроля пенетранты составляют на основе керосина с добавлением бензола, скипидара и спец. красителей (напр., красной краски). Для контроля изделий с тёмной поверхностью применяют магнитный порошок, окрашенный люминофорами (магнитнолюми-несцентный метод), что облегчает наблюдение тонких трещин.

Чувствительность капиллярной Д. позволяет обнаруживать поверхностные трещины с раскрытием менее 0,02 мм. Однако широкое применение этих методов ограничено из-за высокой токсичности пенетрантов и проявителей.

Д.- равноправное и неотъемлемое звено технологич. процессов, позволяющее повысить надёжность выпускаемой продукции. Однако методы Д. не являются абсолютными, т. к. на результаты контроля влияет множество случайных факторов. Об отсутствии дефектов в изделии можно говорить только с той или иной степенью вероятности. Надёжности контроля способствует его автоматизация, совершенствование методик, а также рациональное сочетание неск. методов. Годность изделий определяется на основании норм браковки, разрабатываемых при их конструировании и составлении технологии изготовления. Нормы браковки различны для разных типов изделий, для однотипных изделий, работающих в различных условиях, и даже для различных зон одного изделия, если они подвергаются различному механич., термич. или химич. воздействию.

Применение Д. в процессе производства и эксплуатации изделий даёт большой экономич. эффект за счёт сокращения времени, затрачиваемого на обработку заготовок с внутр. дефектами, экономии металла и др. Кроме того, Д. играет значительную роль в предотвращении разрушений конструкций, способствуя увеличению их надёжности и долговечности.

Лит.: Трапезников А. К., Рентгено-дефектоскопия, М., 1948; Ж и г а д л о А. В., Контроль деталей методом магнитного порошка, М., 1951; Таточенко Л. К., Медведев С. В., Промышленная гамма-дефектоскопия, М., 1955; Дефектоскопия металлов. Сб. ст., под ред. Д. С. Шрайбера, М., 1959; Современные методы контроля материалов без разрушения, под ред. С. Т. Назарова, М., 1961; К и ф е р И. И., Испытания ферромагнитных материалов, 2 изд., М.- Л., 1962; Г у р в и ч А. К., Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений, К., 1963; Шрайбер Д.С., Ультразвуковая дефектоскопия, М., 1965; Неразрушающне испытания.Справочник, под ред. Р. Мак-Мастера, пер. с англ., кн. 1 — 2, М.- Л., 1965; Дорофеев А. Л., Электроиндуктнвная (индукционная) дефектоскопия, М., 1967. Д. С. Шрайбер.

Источник

Ультразвуковая дефектоскопия пути и физические основы акустики

Некачественные соединения могут стать причиной аварий. Трубопроводы, детали, испытывающие динамическую нагрузку, швы, работающие на излом, не должны содержать шлака, раковин, непроваров. Методы дефектоскопии сварных швов относятся к неразрушающей диагностике. Они используются для выявления внутренних, невидимых дефектов в металле – несплошностей, снижающих прочность соединения.

Разработано 10 методов диагностики, все они имеют достоинства и недостатки, ограничения. Дефектоскопией сварных швов проверяют качество работы сварщиков, выявляют нарушения технологии. Используют методы диагностики металла для входного, промежуточного и сдаточного контроля.

Принцип дефектоскопии

Диагностика сварных соединений включает разные методы исследований, основанных на физических свойствах металлов, структурных превращениях на границе фазового перехода. На исследуемые участки воздействуют радиоволнами, ультразвуком, магнитным электростатическим полем, красителями. Разнородные структуры по-разному воспринимают воздействие. Принципы выявления дефектов подбирают под металл. К примеру, немагнитящиеся легированные стали, цветные металлы нельзя проверить в магнитном поле. Эхолокация неэффективна для крупнозернистых структур.

Дефектоскопией сварных соединений называют комплекс методов контроля качества визуально или с использованием специальной аппаратуры для выявления дефекта. Принцип дефектоскопов, методика диагностики утверждаются стандартами. По результатам дефектоскопии определяется прочность (эксплуатационная надежность) сварных швов после завершения работы.

Каждый сварщик несет ответственность за соблюдение технологии.

содержание .. 11 12 13 ..

Дефектоскопия
деталей электроподвижного состава промышленного транспорта
Ее производят с целью выявления в деталях скрытых дефектов, являющихся потенциальной причиной внезапных отказов в эксплуатации. Применяют следующие методы дефектоскопии.

Акустический метод дефектоскопии

(остукиванием) применяют для текущего контроля болтовых соединений, плотности посадки детали. Низкий тон, дребезжание свидетельствует о наличии ослабления соединений, посадки, наличии трещин в предварительно напряженной детали (бандаже колесной пары) и т. д.

Метод цветной дефектоскопии

основан на активном проникновении смачивающей жидкости в трещины и поры контролируемой детали, а затем в капилляры проявляющего покрытия. Состав смачивающей жидкости: керосин —80%; трансформаторное масло —15%; скипидар —5%; краска «Судан-3» — 10—15 г/л или красная проникающая жидкость К (МРТУ 6-10-750—68). Состав проявляющего покрытия: 600—700 г каолина на 1 л воды или белая проявляющая жидкость М (МРТУ 6-10-749-68).

Технология проверки: деталь очищают и обезжиривают, поверхность детали обильно смачивают проникающей жидкостью, далее наносят проявляющую жидкость, производят осмотр детали с использованием лупы. Трещина выявляется в виде четкой линии.

Метод обеспечивает выявление трещин глубиной 0,01—0,3 мм и шириной раскрытия 0,001—0,002 мм и более. Его применяют преимущественно для контроля крупных деталей: элементов рам тележек и кузова, колесных центров, автосцепки и т. д.

Методом магнитной дефектоскопии

обнаруживают поверхностные и скрытые дефекты. Для создания в проверяемой детали магнитного поля применяют дефектоскопы следующих типов (табл. 10).

В качестве индикатора применяется магнитный порошок ПЖ-40М (порошок железный очень мелкий) или ПЖ-4М. Индикацию производят сухим порошком или методом суспензии. Суспензию приготовляют смешением 150—175 г порошка с 1 л жидкой основы (смесь трансформаторного масла и керосина). Перед проверкой предварительно испытывается качество магнитной смеси и эффективность действия дефектоскопа на контрольном эталоне.

Технология проверки: деталь тщательно очищают от загрязнений до металлического блеска, дефектоскоп накладывают на деталь и включают, суспензией покрывают участки детали, находящиеся в зоне действенной проверки, и осматривают. Нарушение сплошности выявляется скоплением темного порошка на белом фоне детали. Дефектоскопирование ведется последовательным перемещением дефектоскопа и поворотом детали. После проверки производят размагничивание детали. Детали с темной поверхностью проверяют цветным магнитным порошком.

Технические данные
Диаметр проверяемой детали, мм	Зона проверки, мм	Область применения
ДКМ-1	200-250	185	Шейки осей колесных пар, валы электрических машин, коленчатые валы
ДГС-М-53	270	200-250	Шейки и средняя часть оси, бандажи, детали автосцепки и рессорного подвешивания
ГПЗ-1	—	Периметр кольца	Детали подшипников качения
ДГЗ-57	—	3—4 зуба	Зубчатые венцы и шестерни тягового привода

Магнитной дефектоскопии подлежат следующие детали:

Механическое оборудование
1. Оси колесных пар: шейки под моторно-осевые и буксовые подшипники, средняя часть оси	При всех видах освидетельствования колесных пар
2. Венцы зубчатых колес	То же
3. Бандажи колесных пар: внутренняя и наружная поверхности	Перед насадкой новых, после наплавки гребня или исправления дефектов на круге

Ультразвуковой метод дефектоскопии

используется для выявления дефектов, залегающих в глубине детали. Высокая разрешающая способность позволяет применять его также для безразборного диагностирования. Применяют несколько типов дефектоскопов: УЗД-64, 2ДМ-1М, ДУК-ПИМ.

Технология проверки: работу дефектоскопа предварительно проверяют на эталоне. Поверхность детали очищают от загрязнений, шлифуют и для улучшения акустического контакта смазывают машинным маслом. Прижимают щуп к поверхности детали. Индикация дефектов производится по импульсу на экране электронно-лучевой трубки, а также световому и звуковому сигналу. Перемещением щупа по детали устанавливают границы трещины, а глубиномером — глубину залегания дефекта. Ультразвуковому контролю подлежат: подступичные части осей колесных пар, коленчатые валы и поршни дизелей, полюсные болты электрических машин (без разборки), сварные швы на ответственных узлах.

Результаты проверок деталей регистрируют в специальном журнале установленной формы. Детали с обнаруженными трещинами и другими дефектами учитываются в журнале регистрации ответственных деталей т. п. с. Записи заверяют дефектоскопист и мастер. Дефектоскопы подвергают ревизии не реже 1 раза в 6 месяцев. Проверку электрических характеристик производят не реже 1 раза в год.

содержание .. 11 12 13 ..

Преимущества и недостатки

низкая трудоемкость исследований, контролирует соединения один человек в течение нескольких минут;
безопасность проведения контроля, только радиационная диагностика предполагает влияние вредных факторов;
разнообразие контролирующих приборов, для основных методов дефектоскопии выпускают мобильные дефектоскопы;
разнообразие контролируемых объектов: проверяют плоские, объемные детали, трубы;
контроль швов, произведенных любым видом сварочного аппарата.

у каждого из методов существуют определенные ограничения по применению, ввиду выявляемых изъянов;
необходимость использования специальных реагентов, расходных материалов;
приходится специально подготавливать исследуемые поверхности;
контролируемые фрагменты после диагностики необходимо дополнительно обрабатывать антикоррозионными средствами, при снятии окалины, оксидной пленки защитные свойства металла ухудшаются.

Основные методы дефектоскопии

Дефекты соединений бывают двух типов:

видимые выявляют при визуализации;
скрытые (внутренние) определяют дефектоскопией сварных швов.

Существуют разрушающие методы контроля, они необходимы при разработке технологии сварного соединения. Зону фазового перехода рассекают, рассматривают структуру металла под микроскопом.

Неразрушающую дефектоскопию сварных швов создали для определения качества сварки. Металл проверяют на проницаемость, однородность, пользуясь современными методами и приборами.

Визуальный осмотр

Проверка сварных швов производится на месте. Это самый часто применяемый способ контроля. Анализируя состояние шовного валика, дефектоскопией выявляют непровары. Они проявляются неравномерностью наплавочного слоя, трещинами, пористостью. Для точности результата до осмотра со шва снимают окалину, протирают поверхность валика растворителем (техническим метанолом). Затем производят травление металла 10% азотной кислотой, она растворяет оксидную пленку. Остатки кислоты снимают спиртом.

Теория ультразвуковой дефектоскопии

Звуковые волны – это просто организованные колебания, проходящие через твердое тело, жидкость или газ. Это относится как к повседневным звукам, которые мы слышим, так и к ультразвуку, используемому для обнаружения дефектов. Звуковые волны проходят через данный материал с определенной скоростью или скоростью в предсказуемом направлении. А когда они сталкиваются с границей материала или с другим материалом, они отражаются или преломляются в соответствии с простыми физическими правилами. Этот принцип лежит в основе ультразвуковой дефектоскопии.

Ультразвуковые волны будут отражаться от трещин или других неоднородностей в испытательном образце. Анализируя схему эхо-сигналов, обученный оператор может определить и обнаружить скрытые внутренние дефекты.

Все звуковые волны колеблются с определенной частотой или числом циклов в секунду, которое мы воспринимаем как частоту в привычном диапазоне слышимого звука. Слух человека не превышает примерно 20 000 циклов в секунду (20 кГц), в то время как большинство ультразвуковых дефектоскопов используют частоты от 500 000 до 10 000 000 циклов в секунду (от 500 кГц до 10 МГц). Более низкие частоты проникают глубже в материал, в то время как более высокие частоты могут устранять меньшие недостатки из-за их более короткой длины волны. Ультразвуковые волны всегда направлены и сфокусированы.

Звуковые волны в твердых телах существуют в различных режимах, определяемых типом движения. Продольные волны и поперечные волны являются наиболее распространенными модами, используемыми при ультразвуковой дефектоскопии. Продольная волна характеризуется движением частиц в том же направлении, что и распространение волны, от источника. Поперечная волна характеризуется движением частиц, перпендикулярным направлению распространения волны. Поперечные волны используются во многих проверках сварных швов.

Продольные волны Поперечные волны

Выбор метода

Учитывают основные параметры исследуемых швов:

физические характеристики;
толщину и габариты заготовок;
состояние поверхности: для ультразвука необходима зачистка с контактной смазкой, для магнитно-резонансного метода – проводят осадку шва (снимают поверхностные напряжения), для капиллярного исследования требуется идеально ровная и очищенная поверхность.

При выборе метода дефектоскопии необходимо учитывать:

размеры допустимых дефектов, по техническим условиям подбирают чувствительность приборов;
условия проведения исследований.

Если важно выявить объемные дефекты, пустоты – надежнее провести радиационный контроль. Трещины и непровары определяют ультразвуком, магнитным полем. Дефекты, выходящие на поверхность, выявляют капиллярным методом.

Необходимое оборудование для проведения дефектоскопии

Для ультразвуковой диагностики применяют дефектоскоп, преобразователь со встроенным пьезоэлементом (рассчитанным на излучение и/или прием ультразвуковых колебаний) и дополнительные приспособления.

УЗ-преобразователи бывают 3 типов:

Прямые: излучение продольных волн под прямым углом к проверяемой поверхности. Могут иметь керамический пьезоэлемент (из титаната бария или цирконат-титаната свинца). В моделях зарубежных брендов используется кварц – он имеет сравнительно невысокую чувствительность, что обеспечивает равномерное излучение и стабильную работу.
Наклонные (или призматические): излучение поперечных волн в металл под углом к поверхности ввода. Осуществляют вертикальное сканирование деталей, используются в случаях, когда установить преобразователь непосредственно на поверхности материала не представляется возможным (например, в угловых соединениях, в конструкциях со сложным профилем).
Раздельно-совмещенные: поступление продольных волн в металл под углом 80-85º к поверхности ввода. Имеют 2 пьезоклапана, один из которых является генератором, а второй – приемником. Подходят для работы с грубыми материалами, деформированными поверхностями.

Дефектоскоп – устройство для обнаружения трещин в изделиях.
Главная составляющая преобразователя – пьезоэлемент в форме прямоугольной пластины или диска. Толщина пьезоэлемента составляет половину длины излучаемых волн. В прямых и наклонных преобразователях пьезоэлемент выступает в качестве излучателя и приемника УЗ-колебаний одновременно.

Схема устройства дефектоскопа

Дефектоскоп – это электронный блок для преобразования и усиления эхо-сигналов при отражении от дефекта, создания зондирующих импульсов высокого напряжения и наглядного отображения амплитудно-временных характеристик эхо-сигналов.

Рекомендуем к прочтению Информация о сварочной дуге и о том, как она работает

Встроенный переключатель предусмотрен для непосредственного подключения усилителя к генератору радиоимпульсов или отключения от него (в зависимости от схемы работы). Автоматический сигнализатор фиксирует дефект звуковым или световым сигналом.

Аппарат может иметь дополнительные блоки, расширяющие функции устройства и упрощающие работу оператора. К ним относится блок временной регулировки чувствительности, создающий одинаковую амплитуду сигналов при обнаружении деформаций разных размеров. Это повышает точность измерений.

Примерная стоимость дефектоскопа и других инструментов

Диапазон цен на дефектоскопы широк – от 90 000 до 2 500 000 руб. Стоимость зависит от рабочих характеристик, марки и страны производителя, года выпуска. Различается цена стационарных (для исследований в лабораториях) и портативных (для полевых условий) моделей. Возможность подключения к ПК, объем встроенной памяти и совместимость с несколькими типами преобразователей также влияют на конечную стоимость. При выборе отталкиваться следует от планируемых задач и предположительной области применения.

Источник