Дефектоскоп – это электронное устройство, предназначенное для обнаружения скрытых дефектов в твердых изделиях. Прибор позволяет диагностировать отклонения от нормы без создания нагрузки или разрушения изучаемого объекта. С его помощью можно оценить однородность структуры изделия, наличие на его поверхности послаблений в результате коррозии, отклонения химического состава или наличие микротрещин.
Дефектоскопы используются в машиностроении и строительстве. С их помощью проверяются различные узлы и агрегаты, а также заготовки. Эти приборы являются незаменимыми в нефтегазовой промышленности и энергетике. С их помощью проверяются трубы и цистерны на наличие слабых стенок. Данное оборудование позволяет выявлять брак, что исключает его применение на строительстве ответственных объектов. С помощью дефектоскопов можно контролировать надежность сварных швов, слоя клея или плотность пайки.
Это оборудование производится в переносном и стационарном варианте. Отдельные модели позволяют ввести сканирование даже тех объектов, которые двигаются на высокой скорости. Такие приборы применяются для проверки труб, которые протягиваются через область сканирования. Также существуют большие дефектоскопы, передвигаемые на вагонетке по рельсам. Эти приборы используются в строительстве и промышленном производстве, в частности самолетов и кораблей. Существует масса видов дефектоскопов адаптированных под определенные условия эксплуатации. В металоперерабатывающей промышленности применяются устройства, которые могут выявлять дефекты в разогретых металлических заготовках.
Для обеспечения работы дефектоскопа используются различные физические явления, природа которых существенно отличаются друг от друга. В связи с этим существует масса конструктивных особенностей этих приборов.
Каждый из этих типов оборудования обладает своими сильными сторонами и слабостями. В связи с этим они могут подходить идеально для одних целей, но быть непригодными для других. Чтобы сделать правильный выбор дефектоскопа, важно предварительно разобраться с принципом действия каждой разновидности.
Также называется импульсным или ультразвуковым. Он работает по принципу эха. На изделие, которое тестируется, направляется короткий ультразвуковой импульс, после чего его колебания регистрируются. В результате на экран выводится карта дефектов. Этот прибор является одним из самых востребованных. Он дает вполне четкую картину тех дефектов, которые скрыты на поверхности. К достоинствам подобного оборудования можно отнести то, что оно работает с разными материалами. Существует масса подвидов акустических дефектоскопов, которые также работают от ультразвуковой волны.
Применяется для контроля деталей различных форм. С его помощью можно сканировать сварные швы и углубления, получаемые при сверлении. Важный недостаток метода заключается в том, что он позволяет проверять только поверхностные отклонения. Он не сможет определить внутренние проблемы, если они не имеют внешнего выхода. Для обеспечения сканирования деталей применяется специальный порошок, который рассредоточивается по поверхности объекта и заполняет имеющиеся в нем неровности и трещины. После этого проводится сканирование магнитного поля, что позволяет находить место наибольшего скопления порошка. Это позволяет создавать карту дефектов, поскольку порошок не задерживается на нормальных гладких поверхностях, а забивается в неровности
Недостаток данного метода заключается в том, что для него необходимо покупать магнитный порошок. Он является расходным материалом, поэтому быстро заканчивается и высыпает в роли грязи, которую нужно периодически собирать.
Действуют по физическому принципу вихревых токов. Данный аппарат возбуждает вихревые токи в зоне тестирования, после чего анализирует состояние объекта по их поведению. Данный метод является одним из самых неточных. Глубина контроля трещины составляет до 2 мм. В связи с этим получить объективную картину действительного состояние измеряемой поверхности сложно.
Вырабатывает импульсы тока, которые посылаются на изучаемую поверхность. По их поведению происходит анализ имеющихся дефектов. Данное оборудование является довольно чувствительным и может выявлять неровности с глубиной от 0,1 мм. Данным оборудованием осуществляется контроль качества литых деталей, металлопроката и сварочных соединений.
Создают электрический разряд между своим чувствительным щупом и изучаемой поверхностью. Щуп представляет собой пучок электродов, что увеличивает площадь изучения. Разряды пробиваются через воздушный промежуток между поверхностями. В результате осуществляется создание карты изучаемого объекта с отмеченными повреждениями. Для обследования таким методом необходимо чтобы объект изучения был изготовлен из токопроводящего материала.
Работает по физическому принципу электродвижущей силы, которая возникает при нагреве участка контакта между двумя различными материалами. Данное оборудование является одним из самых дорогостоящих, поскольку требует использование высококачественных материалов, которые позволяют фиксировать минимальные изменения температуры между эталоном и изучаемой поверхностью.
Осуществляют облучение объектов рентгеновскими лучами и нейтронами. Они работают по такому же принципу что и применяемый в медицине рентген аппарат. В результате получается радиографический снимок или светлое изображение на экране прибора. Данное оборудование является небезопасным для оператора, поскольку рентгеновские лучи неблагоприятно влияют на здоровье. Прибор позволяет проводить действительно глубокое изучение объектов, но может применяться далеко не на всех материалах.
Отправляют тепловые лучи, которые отбиваются от поверхности объекта и позволяют анализировать отклонение от нормы. На экране прибора просматривается тепловая карта, где участки с дефектами имеют измененные цвета. Данное оборудование позволяет выявлять дефекты, но не дает точной картины об их характеристиках. Тяжело определиться с глубиной трещин, поскольку рассматриваются только очертания нарушенных участков.
Генерируют радиоволны, которые направляются на предмет изучения. Потому как они отбиваются от предмета, можно определить не только трещины или утолщение, но и диаметр и даже толщину изоляционного покрытия. Подобное оборудование применяется для работы с металлами и другими материалами.
Применяются для контроля объектов, которые находятся под высоким напряжением. Ими пользуются электромонтажники. Подобное оборудование позволяет не только выявить места перелома проводов, но и качество работы изоляции.
Подразумевают покрытие изучаемой поверхности специальным индикаторным веществом, которое заполняет имеющиеся микротрещины. В тех местах, где толщина вещества больше, его цвет более насыщенный в сравнении с ровными участками. По этим цветам визуально определяются углубления. Этот метод подразумевает использование не электронного прибора, а только индикаторное вещество и лупу или микроскоп.
Выбирая дефектоскоп, следует обратить внимание на некоторые характеристики, которые являются ключевыми. В первую очередь нужно ориентироваться по диапазону измерения. Разные модели отличается чувствительностью. Самое точное устройство способно выявлять дефект, глубина которого составляет всего 1 мкм. Для определенных целей такая чувствительность действительно нужна, но для прочих является излишней. К примеру, если необходимо найти микротрещины на коленвале или других вращающихся деталях, то лучше использовать точное оборудование. Если же нужно проанализировать состояние металлического каркаса в строительстве, то подобные микротрещины не столь важны. Учитывая толщину тела арматуры или балок, маленький дефект глубиной 1 мкм никак не сможет стать причиной того, что металл лопнет, особенно если он используется в тех целях, для которых предназначен.
Также выбирая дефектоскоп, следует ориентироваться по тому, для каких материалов оно предназначено. Одни модели могут работать только с металлами, в то время как другие являются универсальными. Также по отношению к дефектоскопам важным понятием является производительность. Она показывает скорость сканирования. Чем она выше, тем быстрее можно оценить состояние объекта. Если ориентироваться по данному показателю, то безусловными лидерами являются вихретоковое и феррозондовое оборудование. Если использовать магнитопорошковый прибор, то продолжительность диагностики займет много времени, к тому же возникнет необходимость растирать порошок.
Рассматривая дефектоскопы, стоит в первую очередь отдать предпочтения ультразвуковым приборам. Они не несут вреда для оператора как радиационные, при этом дают вполне достаточное представление об имеющихся дефектах и целесообразности отправки детали в выбраковку.
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 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.
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 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.
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.
*информация размещена в ознакомительных целях, чтобы поблагодарить нас, поделитесь ссылкой на страницу с друзьями. Вы можете прислать интересный нашим читателям материал. Мы будем рады ответить на все ваши вопросы и предложения, а также услышать критику и пожелания по адресу [email protected]
Дефектоскопия - современный метод испытания и диагностики. Это высокоэффективное средство для выявления дефектов у различных материалов. Способ основан на отличающейся степени поглощения материями рентгеновских лучей. Уровень абсорбции зависит от показателей плотности материала, атомного номера элементов, входящего в его состав. Дефектоскопию применяют в разных отраслях деятельности людей: для обнаружения трещин с кованых деталях машин, при исследовании качества стали, сварных швов, сварки. Этот метод широко распространен для проверки свежести овощных и плодовых культур.
Дефектоскопия - объединяющее наименование нескольких методов неразрушающего контроля материалов, элементов и изделий. Они позволяют обнаружить трещины, отклонения химического состава, инородные объекты, вздутия, пористость, нарушение однородности, заданных габаритов и другие дефекты. Купить оборудование для дефектоскопии на сайте АСК-РЕНТГЕН удобно и просто. Такие устройства востребованы среди предприятий, которые занимаются выпуском разнообразной продукции. Дефектоскопия включает множество методов:
Методик дефектоскопии много. Все они служат одной цели - выявление дефектов. При помощи дефектоскопии исследуют структуру материалов, измеряют толщину. Е` использование в производственных процессах позволяет получить ощутимый экономический эффект. Дефектоскопия позволяет экономить металл. Она помогает предотвращать разрушение конструкций, увеличивая показатели долговечности, надежности.
Дефектоскопия-комплекс методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий с целью обнаружения дефектов, Дефектоскопия включает разработку методов и аппаратуру (дефектоскопы и др.), составление методик контроля, анализ и обработку показаний дефектоскопов. В основе методов дефектоскопии лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых лучей, гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых упругих колебаний, магнитного и электрического полей и др.
Дефектоскоп устройство для обнаружения дефектов в изделиях методами неразрушающего контроля. Различают дефектоскопы магнитные, рентгеновские, ультразвуковые, электроиндуктивные и др. Они выполняются в виде переносных, лабораторных приборов или стационарных установок. Переносные дефектоскопы обычно имеют простейшие индикаторы для обнаружения дефектов (стрелочный прибор, световой или звуковой сигнализатор и т, Д.); лабораторные дефектоскопы более чувствительны, часто оснащаются осциллоскопическими и цифровыми индикаторами, В стационарных дефектоскопах - наиболее универсальных - предусмотрены самозаписывающие устройства для регистрации показаний и их объективной оценки.
Некоторые дефектоскопы позволяют проверять изделия, движущиеся со значительной скоростью (например, трубы в процессе прокатки), или сами способны двигаться относительно изделия (например, рельсовые дефектоскопы). Существуют дефектоскопы для контроля изделий, нагретых до высокой температуры.
Наиболее простым методом дефектоскопии является визуальный, осуществляемый невооруженным глазом или с помощью оптических приборов (например, лупы). Для осмотра внутренних поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют специальные трубки с призмами и миниатюрными осветителями (диоптрийные трубки) и телевизионные трубки. Для контроля, например, качества поверхности тонкой проволоки используют лазеры. Визуальная дефектоскопия позволяет обнаружить только поверхностные дефекты (трещины, плены, закаты и др.) в изделиях из металла и внутренние дефекты в изделиях из стекла или прозрачных для видимого света пластмасс, Минимальный размер дефектов, обнаруживаемых невооруженным глазом, составляет 0,1-0,2 мм, а при использовании оптических систем - десятки микрон.
Более широкое распространение получил метод оптического контроля в связи с созданием оптического квантового генератора (ОКГ). С его помощью можно производить контроль геометрических размеров изделий со сложной конфигурацией, несплошностей, неоднородностей, деформаций, вибраций, внутренних напряжений прозрачных объектов, концентраций, чистоты газов и жидкостей, толщины пленочных покрытий, шероховатости поверхности изделий, Первым ОКГ был рубиновый генератор, активным элементом которого являлся цилиндрический стержень из кристалла рубина с внедренными в его решетку ионами хрома. Возбуждение активных частиц в ОКГ осуществлялось воздействием на активный элемент светового излучения высокой интенсивности с помощью газоразрядных ламп-вспышек и ламп непрерывного горения серийного производства (оптическая накачка). Управление излучением частиц (создание обратной связи) производилось с помощью зеркал, одно из которых полупрозрачно на длине волны генерации. В резонаторе (системе из двух зеркал и помещенного между ними активного элемента) устанавливаются стоячие волны. Типы колебаний (или моды) отличаются друг от друга.
Широкое распространение получили газовые оптические квантовые генераторы. В них активным элементом является газ или смесь газов. Наибольшее распространение получил ОКГ на смеси гелия и неона. Возбуждаются газовые генераторы в основном электрическим разрядом в газовой среде. Основным элементом гелий-неонового ОКГ (как и других. ОКГ) является газоразрядная трубка, выполненная из стекла или кварца. Почти все ОКГ работают в непрерывном режиме. Для создания обратной связи, так же как и в твердотельных 1 ОКГ, используются зеркала, образующие резонатор.
В 1948 г. физик Д. Габор предложил метод контроля, основанный на интерференции волн. В процессе контроля качества на фотопленку одновременно с "сигнальной" волной, 1 рассеянной объектом, направляют "опорную" волну от того же источника света. При интерференции этих волн возникает картина, содержащая полную информацию об объекте, которая фиксируется на светочувствительной поверхности - голограмме. При облучении голограммы или ее участка опорной волной видно объемное изображение объекта. Голограмму можно получить с помощью волн любой природы и любого диапазона частот.
Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины и инородные включения, приводит к тому, что проходящие через материал лучи ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала.
Интенсивность лучей регистрируют несколькими методами. Методами фотографии получают снимок детали (материала) на пленке. Визуальный метод основан на наблюдении изображения детали на флуоресцирующем экране. Наиболее эффективен этот метод при использований электронно-оптических преобразователей. Ксерографическим методом получают изображения на металлических пластинках, покрытых слоем вещества, поверхности которого сообщен электростатический заряд,
Чувствительность методов рентгенодефектоскопии определяется отношением протяженности дефекта в направлении просвечивания к толщине детали в этом сечении и для различных материалов составляет 1 - 10%. Применение рентгенодефектоскопии эффективно для деталей сравнительно небольшой толщины, так как проникающая способность рентгеновских лучей с увеличением их энергии возрастает незначительно. Рентгенодефектоскопию применяют для определения раковин, грубых трещин, ликвационных включений в литых и сварных стальных изделиях толщиной до 80 мм и в изделиях из легких сплавов толщиной до 250 мм. Для этого используют промышленные рентгеновские установки с энергией излучения от 5-10 до 200*400 кзв (1 зв = 1,60210 - Ю"19 Дж). Изделия большой толщины (ДО 500 мм) просвечивают сверхжестким электромагнитным излучением с энергией в десятки Мэтв. получаемым в бетатроне,
Гамма-дефектоскопия имеет ту же физическую сущность основы, что и рентгенодефектоскопия. но при этом используются гамма-лучи, испускаемые искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия, тантала, цезия, туллия и др.). При гамма-дефектоскопии используют энергию излучения от нескольких десятков кэв до 1-2 Мэв для просвечивания деталей большой толщины. Этот метод имеет существенные преимущества перед реитгенодефектоскопией: аппаратура для гамма-дефектоскопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Кроме того, этим методом можно пользоваться в том случае, когда применение рентгенодефектоскопии затруднено (например, в полевых условиях). При работе с источниками рентгеновского и гамма-излучения должна быть обеспечена эффективная биологическая защита.
Радиодефектоскопия, основанная на проникающих свойствах микрорадиоволн, позволяет обнаруживать дефекты главным образом на поверхности изделий обычно из неметаллических материалов. Радиодефектоскопия металлических изделий из-за малой проникающей способности микрорадиоволн ограничена. Этим методом определяют дефекты в стальных листах, проволоке в процессе их изготовления, а также измеряют их толщину или диаметр, толщину диэлектрических 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 приемным устройством.
При инфракрасной дефектоскопии используются инфракрасные (те иловые) лучи для обнаружения непрозрачных для видимого света включений. Инфракрасное изображение дефекта получают в проходящем, отраженном или собственном 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 приемником. Неоднородность строения материалов можно исследовать и методом ультрафиолетовой дефектоскопии.
Инфракрасная интроскопия дословно означает тепловое внутривидение и позволяет видеть внутреннюю структуру таких важных для радиоэлектроники материалов, как полупроводники. Наличие в полупроводниках мельчайших примесей резко ухудшает их свойства. Интроскопы позволяют точно контролировать монокристаллы полупроводников, находить нарушения структуры и микротрещины.
Магнитная дефектоскопия основана на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов, служит 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). Методом магнитного порошка можно обнаружить трещины и другие-дефекты на глубине до 2 мм.
Чувствительность метода магнитной дефектоскопии зависит от хмагнитных характеристик-материалов, применяемых индикаторов, режимов намагничивания изделия и др.
Поле рассеяния можно фиксировать на магнитной ленте, которую накладывают на исследуемый участок, намагниченного изделия (магнитографический метод). Этим методом контролируют главным образом сварные швы трубопроводов толщиной до 10-12 мм и обнаруживают на них тонкие трещины и непровар.
Используют на практике малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменение импульса тока, что регистрируется на экране осциллоскопа (феррозондовый метод). Феррозондовый метод наиболее целесообразен для обнаружения дефектов на глубине до 10 мм и в отдельных случаях до 20 мм в изделиях правильной формы. Этот метод позволяет полностью автоматизировать контроль и разбраковку.
Намагничивание изделий производится магнитными дефектоскопамш. создающими магнитные поля достаточной напряженности. После проведения контроля изделия тщательно размагничивают,
Методы магнитной дефектоскопии применяют для исследования структуры материалов (магнитная структурометрия) и измерения толщины (магнитная толщинометрия).
Магнитная структурометрия построена на определении основных магнитных характеристик материала (коэрцитивной силы, индукции, остаточной намагниченности, магнитной проницаемости). Эти характеристики, как правило, зависят от структурного состояния сплава, подвергаемого различной термической обработке. Магнитную структурометрию применяют для определения структурных составляющих сплава, находящихся в нем в небольшом количестве и по своим магнитным характеристикам значительно отличающихся от основы сплава, для измерения глубины цементации, поверхностной закалки и т.п.
Магнитная толщинометрия основана на измерении силы притяжения постоянного магнита или электромагнита к поверхности изделия из ферромагнитного материала, на которую нанесен слой немагнитного покрытия, и позволяет определить толщину этого покрытия.
Электроиндуктивная (токовихревая) дефектоскопия основана на возбуждении вихревых токов переменным магнитным толем датчика дефектоскопа. Вихревые токи создают свое 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 от изменений электропроводности из-за структурных неоднородностей или нарушений сплошности металла. Датчики токовихревых Дефектоскопов изготовляют в виде катушек индуктивности, внутри которых помещают изделие (проходные датчики) или которые накладывают на изделие (накладные датчики).
Применение токовихревой дефектоскопии позволяет автоматизировать контроль качества проволоки, прутков, труб, профилей, движущихся в процессе их изготовления со значительными скоростями, вести непрерывное измерение размеров. Токовихревыми дефектоскопами можно контролировать качество термической обработки, оценивать загрязненность высокозлектропроводных металлов (меди, алюминия), определять глубину слоев химико-термической обработки с точностью до 3%, сортировать некоторые материалы по маркам, измерять электропроводность неферромагнитных материалов с точностью до 1%, обнаруживать поверхностные трещины глубиной в несколько микрон при протяженности их в несколько десятых долей миллиметра.
Термоэлектрическая дефектоскопия 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 температур горячего и холодного контактов величина и знак термоэдс будут определяться химическим составом второго материала. Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда требуется определить марку материала, из которого состоит полуфабрикат или элемент конструкции (в том числе готовой конструкции).
Трибоэлектрическая дефектоскопия основана на измерении электродвижущей силы, возникающей при трении разнородных материалов. Измеряя разность потенциалов между эталонными и испытуемыми материалами, можно различить марки некоторых сплавов.
Электростатическая дефектоскопия основана па использований электростатического поля, в которое 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 положительный заряд, В результате неоднородности электростатического поля частицы мела скапливаются у краев трещин. Этот метод применяют также для контроля изделий из изоляционных материалов. Перед опылением их необходимо смочить ионогенной жидкостью.
Методы дефектоскопии деталей
Визуальный контроль и измерения деталей не позволяют выявлять достаточно малые или расположенные под поверхностью скрытые дефекты, но их можно обнаружить методами неразрушающегося контроля (дефектоскопии).
Рис. 1. Методы дефектоскопии
Рис. 2. Схемы эндоскопов: а - прямолинейный, б - коленчатый
Неразрушающий контроль деталей в последнее время повсеместно распространен в производстве машин и значительно меньше - при их эксплуатации. Широкое внедрение в портах наиболее эффективных и в то же время достаточно простых и дешевых методов контроля связано с необходимостью создания службы контроля, обеспеченной хорошо обученным и технически грамотным персоналом и необходимым диагностическим оборудованием.
При выборе того или иного метода контроля следует исходить из того факта, что универсального метода не существует, а следовательно, и возможности методов ограничены поиском определенных по характеру и месту положения дефектов. Знание характера изнашивания, влияющего на возможное расположение или вид дефекта, а также достаточное разнообразие способов контроля позволяют сделать необходимый выбор. На рис. 41 приведена схема наиболее перспективных для условий портов методов неразру-шающего контроля.
Оптический метод позволяет без разборки конструкции контролировать состояние поверхностей деталей в закрытых и труднодоступных местах. Метод основан на круговом или боковом обзоре контролируемой зоны при автономном освещении и увеличении изображения от 0,5 до 150. Приборы для контроля, называемые эндоскопами, позволяют передавать изображение на расстоянии до 7 м. Эндоскопы состоят из корпуса, в котором размещены осветитель, экран для защиты от засветки, призменная или зеркальная насадка, оптическая система, окуляр и отклоняющие призмы. Для осмотра детали 6 предназначено окно в корпусе. Эндоскопы позволяют обнаруживать в деталях с внутренним диаметром 5-100 мм и более царапины, трещины, коррозионные повреждения и другие дефекты размерами до 0,03- 0,08 мм.
Рис. 3. Схема капиллярного метода
Рис. 4. Характер дефектов при капиллярном методе контроля
Капиллярный метод основан на капиллярном проникновении жидкости в трещины и контрасте применяемых материалов. Метод позволяет выявлять открытые трещины сварочного, термического, шлифовочного, усталостного и другого происхождения с размером раскрытия е более 0,001 мм, глубиной h - 0,01 мм и длиной L - 0,1 мм, а также пористость и другие подобные дефекты.
Метод заключается в следующем: на поверхность детали наносят индикаторную жидкость, которая под действием капиллярных сил заполняет имеющиеся на поверхности полости. Поверхность тщательно протирают и покрывают проявляющим составом. Индикаторная жидкость из полости дефекта адсорбируется в проявляющий состав, образуя индикаторный след, по ширине значительно превышающей раскрытые трещины е. Контрастность изображения следа обеспечивается благодаря яркости цвета индикаторной жидкости (цветной метод) или ее способности люминисцировать при облучении ультрафиолетовыми лучами (люминисцентный метод). Технология контроля включает подготовку поверхности (очистку, обезжиривание), нанесение индикаторного и проявляющего составов и осмотр детали.
При осмотре поверхности анализируют образовавшийся рисунок следов, идентифицируя их видовую принадлежность. Так, трещины любого происхождения, волосовины, непровары проявляются в виде четких сплошных или прерывистых линий различной конфигурации (рис. 44, а); растрескивание материала - в виде группы отдельных коротких линий или сетки (4, б, в); поры, усталостное выкрашивание и эрозионные, повреждения - в виде отдельных точек или звездочек.
Наиболее сложно при анализе отличить действительные дефекты от мнимых - рисок, смятых заусенец, сколов окисной пленки. Для этих целей пользуются дополнительными признаками, такими, как место расположения рисунка, направление линий рисунка относительно оси детали и действующих нагрузок, конфигурацией и разветвлением линий, схожестью рисунка с другими участками поверхности, отличными по действующим нагрузкам.
Рис. 5. Схема акустического метода
Рис. 6. Блок-схема ультразвукового дефектоскопа
Акустический метод основан на способности звуковых волн отражаться от границ плотности материала. Падая на поверхность детали, волна Ф частично отражается от ее поверхности, частично распространяется внутрь материала (рис. 5). При этом количество отраженной энергии тем больше, чем выше разница между акустическими сопротивлениями I и II сред. Если I среда - воздух, а II - металл, отразится вся подведенная энергия.
Применение нормального или наклонного искателя зависит от предполагаемого места расположения дефекта. Поиск дефекта ведут эхо методом или теневым, когда используют 2 раздельных искателя - излучающий и приемный, расположенные на разных сторонах детали. В этом случае отсутствие сигнала на приемном искателе свидетельствует о наличии препятствия (дефекта) на пути распространения волны.
Для определения протяженности дефекта перемещают искатель по поверхности детали.
Применение ультразвукового контроля наиболее эффективно для выявления усталостных и сварочных трещин в металлоконструкциях кранов, грейферов и т. п.
Магнитный метод основан на регистрации магнитных полей рассеяния, образующихся над дефектами, расположенными на пути магнитного потока Фм. Напряженность поля рассеяния зависит от ориентации дефекта в магнитном потоке и его расположения относительно поверхности. В связи с этим при контроле магнитным методом надежно выявляют в изделиях из ферромагнитных материалов дефекты, носящие характер несплошностей, выходящие на поверхность либо расположенные на глубине не более 1 мм.
Метод является одним из самых простых и распространенных, позволяет контролировать сварные швы и детали самых разнообразных форм и размеров.
Наибольшее применение нашел магнитно-порошковый метод, при котором для визуализации поля рассеяния намагниченную деталь поливают ферромагнитной суспензией. Железный порошок, находящийся во взвешенном состоянии в смеси керосина, масла и воды, оседает на поверхности детали в местах выхода поля рассеяния. Причем ширина слоя порошка может в десятки раз превышать размер раскрытия трещины, благодаря чему образуется хорошо различимый рельефный след дефекта.
Рис. 7. Схема определения местоположения дефектов
Рис. 8. Схема образования магнитного поля рассеяния
Рис. 9. Схемы намагничивания при магнитно-порошковом методе: 1 - контролируемая деталь: 2 - намагничивающее устройство
Деталь перед контролем для обеспечения электрического контакта и уменьшения влияния немагнитных покрытий зачищают. Контроль ведут в приложенном магнитном поле (в процессе намагничивания), если деталь изготовлена из маломагнитного материала (СтЗ, сталь 10, 20), сложной формы, дефекты расположены глубже 0,01 мм от поверхности либо есть такой же толщины защитное немагнитное покрытие (например, хромовое). В остальных случаях можно использовать остаточное намагничивание детали. Последний способ более удобен, так как позволяет расчленить операции контроля.
Для намагничивания (рис. 9) деталь помещают в поле электромагнита (рис. 9, а), в поле соленоида (рис. 9, б), а также циркулярным способом: или же пропускают ток через всю деталь (рис. 9, в) или по отдельным ее участкам с помощью специальных прижимных электроконтактов (рис. 9, г). После окончания контроля деталь размагничивают. Для этого ее помещают в переменное магнитное поле и постепенно удаляют из него либо плавно до нуля уменьшают напряженность магнитного поля.
После оседания порошка деталь осматривают. Все виды трещин выявляются в виде четких разветвленных сплошных или прерывистых линий. Однако следует иметь в виду, что можно обнаружить и мнимые дефекты, так как поле рассеяния может образовываться при соприкосновении намагниченной детали с другим ферромагнитным предметом, в местах резкого сужения сечения детали, по границам сварных швов и в ряде других случаев.
Электромагнитный метод основан на использовании и измерении характеристик вихревых токов, возбуждаемых на поверхности детали при приближении к ней (при перемещении вдоль) датчика-катушки индуктивности. В зависимости от размера сближения, скорости перемещения и ряда других факторов используется различное взаимодействие магнитных полей датчика и вихревых токов. Результат этого взаимодействия лежит в основе определения физи-ко-механических свойств и химического состава материала, качества термообработки, а также толщины хромовых, лакокрасочных, керамических, пластмассовых и других видов неэлектропроводя-Щих покрытий.
Определять толщины покрытий, наносимых вновь или остающихся в результате изнашивания, в силу своей простоты можно широко в эксплуатационных условиях. Контроль заключается в настройке толщиномера на нижний и верхний пределы измерения по имеющимся в комплекте эталонным пластинкам и измерении по шкале прибора неизвестной толщины покрытия после установки датчика на контролируемый участок поверхности. Выбор необходимого типа толщиномера зависит от диапазона измеряемых толщин в пределах 0,003-10 мм с погрешностью для большинства из них ±2% измеряемого значения.
Рис. 10. Схема рентгеновского метода контроля
Радиационный метод основан на свойстве жесткого у излучения проходить через материалы различной плотности, в том числе через алюминий и сталь. Значение ослабления излучения, а следовательно; и степень потемнения находящейся за деталью на пути лучей рентгеновской пленки зависят от толщины материала. Поры, раковины, трещины и т. п. уменьшают ее и выявляются на пленке в виде более засвеченных (темных) точек, пятен или линий. В зависимости от источника у-излучения различают рентгеновский метод и у-контроль.
Основным элементом рентгеновской установки является рентгеновская трубка, схема которой приведена на рис. 10. В стеклянной колбе помещены электрода: катод и анод, на которые от трансформатора подается напряжение свыше 100 кВ. На катод, кроме того, от понижающего трансформатора подается напряжение 4-12 В для обеспечения накала нити спирали до 3000-3500 °С. При этом за счет термоэлектронной эмиссии из нее вылетают электроны, которые под действием электрического потенциала на электродах через фокусирующее и калибрующее устройства движутся с большой скоростью к аноду. Соударение с анодом приводит к их поглощению и испусканию у-лучей, узким пучком выходящих через специальное окно. В связи с большим нагреванием анода предусмотрена специальная система охлаждения.
Контролируемую стальную деталь 8 толщиной до 120-160 мм устанавливают на пути потока излучения, а за ней - металлическую кассету с рентгеновской пленкой. Время экспонирования в зависимости от мощности излучения и толщины детали составляет от нескольких минут до 1 ч. Рентгеновские установки бывают стационарными или передвижными.
Рис. 11. Схема дефектоскопа
Установки контроля - у-дефектоскопы - изготавливают переносными. Они мобильны, значительно (в 5-10 раз) легче рентгеновских, удобны в работе и позволяют контролировать стальные летали толщиной до 200 мм. Дефектоскоп (рис. 11) состоит из защитного стального корпуса, свинцовой оболочки, радиоизо-топного источника излучения и затвора, перекрывающего в нерабочем положении дефектоскопа канал выхода лучей. Основными характеристиками источника излучения являются его активность и период полураспада, определяющий время, в течение которого число радиоактивных атомов уменьшится в 2 раза. Из более чем 60 выпускаемых промышленностью изотопов для целей контроля используют кобальт-60, цезий-137, иридий-192 и некоторые другие.
Поскольку у-дефектоскопы потенциально всегда опасны, их хранят в бетонированных гнездах в закрытых и опечатанных помещениях. Перезарядку дефектоскопов выполняют специалисты.
Особое внимание следует обращать на меры безопасности при радиационном контроле, обязательно ограждать зону работы и выставлять на время контроля дежурных либо проводить контроль в специальных помещениях.
К атегория: - Портовые подъемно-транспортные машины
