Методы неразрушающего контроля

Неразрушающий контроль (НК) позволяет проверить качество деталей, не нарушая при­годности их к использованию по назначению. Существующие средства неразрушающего кон­троля (ГОСТ 427—75) предназначены для выявления дефектов, оценки структуры материала, контроля геометрических параметров, оценки физико-химических свойств материала деталей.

Методы НК подразделяют (ГОСТ 18353—79) на оптические, капиллярные (люминесцент­ный и цветной), ультразвуковые, радиационные, электрические, магнитные и электромагнитные и другие.

Визуально-оптический метод.

Позволяет обнаружить относительно крупные трещины, механические повреждения поверхности, нарушения сплошности защитных покрытий, оста­точную деформацию и др. Вероятность обнаружения мелких поверхностных дефектов с помощью этого метода низка, эффективность метода зависит от субъективных факторов (остроты зрения и опыта работы оператора) и условий контроля (освещенность, оптический контраст).

Капиллярные методы.

Капиллярные методы дефектоскопии основаны на увеличении контраста между дефектами и бездефектными материалами при обработке всего изделия специ­альной индикаторной жидкости.

Они позволяют выявить поверхностные открытые трещины, поры и коррозионные пора­жения деталей и узлов в основном из немагнитных материалов. По типу проникающей жидко­сти (пенетранта) капиллярные методы делятся на люминесцентные и цветные. Иногда проводят контроль с помощью керосина, масла, радиоактивных веществ, щелочного индикатора, фильт­рующих частиц.

При люминесцентном методе в пенетрант вводят люминофоры, светящиеся под действи­ем ультрафиолетовых лучей, поэтому в темноте дефектные места светятся. Для проведения ис­пытаний люминесцентным методом требуется темное помещение, источники ультрафиолетового света.

При цветном методе в индикаторной жидкости растворяют красители, поэтому дефекты выявляются в виде цветных пятен. Цветной метод проще, дешевле, не требует специального оборудования и может быть применен непосредственно в условиях цеха.

Применяемая в процессе испытания цветная проникающая жидкость представляет собой рас­твор красителя в жидкой среде, предпочтительно красного цвета. Красный цвет обладает некоторы­ми особыми свойствами по сравнению с другими цветами. Так, любой предмет красного цвета виден глазу красным при всякой освещенности выше пороговой, в то время как другие цвета при малой осве­щенности могут казаться ахроматически серыми. При уменьшении размеров красные предметы ста­новятся незаметными значительно позднее, чем предметы других цветов. Глаз практически не адап­тируется к красному цвету. Лучи красного цвета менее других поглощаются оптической системой приборов.

После пропитки избыток пенетранта удаляют с поверхности, а часть проникшая в дефект, остается в нем. Для извлечения проникающего красителя контролируемую поверхность покрывают слоем проявителя, который адсорбирует большую часть жидкости, просочившейся в несплошность. На проявителе появляются следы индикатора, создающие наглядную картину поражения. Чтобы уси­лить контакт между красными следами индикатора и фоном проявителя, применяют адсорбент бело­го цвета.

Контроль деталей компрессоров цветным методом в соответствии с отраслевой инструкцией включает следующие операции:

1) подготовку поверхности изделия;

2) нанесение красителя;

3) удале­ние излишков индикаторной жидкости;

4) нанесение белого адсорбирующего покрытия;

5) осмотр контролируемой поверхности.

Подготовка поверхности изделия к исследованию является весьма важным этапом: в закрытые грязью, лаком или окалиной дефекты пенетрант не может проникнуть, и эффективность контроля становится низкой. Поэтому предварительно поверхность детали очищают от грязи, нагара, окали­ны. Обычно требуется удалить с изделия все следы масла и смазки, однако обезжиривание деталей компрессоров в производственных условиях — чрезвычайно трудоемкая операция. Затраты времени на удаление масла с деталей компрессоров значительно превышают время на проведение всего процесса контроля и все же не приводят к желаемым результатам. Остатки масла остаются на поверхности изделия и заполняют дефекты, поэтому эффективность контроля оказывается весьма низкой.

Для того чтобы избежать указанных недостатков и повысить эффективность обследования деталей цветным методом, рекомендуется применять специальную индикаторную жидкость следую­щего состава:

· скипидар марки «А» — 200 мл;

· керосин осветительный — 800 мл;

· краситель жирорас­творимый «Ж»— 15 г на 1 л жидкости.

Для приготовления проникающего раствора порошок красителя растворяют в скипидаре, добавляя керосин. Смесь нагревают на водяной бане до температуры 40¸50 °С и выдерживают в течении 20 минут. Полученный раствор фильтруют.

Преимущество указанного раствора перед обычными индикаторными жидкостями заключаете в том, что наличие масла на изделии повышает проникающую способность раствора и способствует выявлению дефектов.

Все последующие операции проводят в соответствии с общепринятой методикой цветного кон­троля. Для надежного выявления дефектов (трещин, пор, волосовин) пенетрант оставляют на поверх­ности изделия в течение 3¸15 мин. Затем жидкость удаляют и на поверхность детали наносят тон­кий слой белого проявителя, который адсорбирует остатки красителя, проникшего в дефект.

Состав проявителя также не отличается от распространенных:

· спирт этиловый технический марки «А»— 1000 мл;

· каолин—400 г/л раствора.

Осмотр проводят при хорошей освещенности; рекомендуется применять лупу. В дефектных местах на белом фоне возникают красные индикаторные следы. Анализируя вид и цвет окрашивания, можно оценить вид дефекта и его примерную глубину. Трещины и волосовины выявляются в виде тон­ких красных линий, общая пористость и остатки усадочной раковины — в виде красных точек и пятен.

Чувствительность цветного метода позволяет обнаруживать поверхностные дефекты с шири­ной раскрытия 1¸3 мкм и зависит от ряда факторов. Процесс проникания индикатора наиболее эф­фективен в интервале температур от 15 до 30 °С; с понижением температуры чувствительность метода уменьшается. Кроме того, на результаты контроля влияет толщина нанесенного слоя адсор­бента: слишком толстый и неровный слой может закрыть мелкие дефекты и слабые индикаторные следы. Для получения тонкой и ровной пленки проявителя удобно пользоваться аэрозольным баллоном.

Продолжительность проявления должна быть достаточной для обнаружения всех дефектов. Обычно она равна продолжительности пропитки изделия. При периодическом контроле необходимо следить за качеством применяемого красителя, так как вследствие длительного хранения состав его может измениться.

По результатам цветного контроля делают предварительные выводы о качестве исследуемой детали. Дефектные зоны фотографируют и затем подвергают дальнейшему исследованию другими неразрушающими методами с целью получения точной качественной оценки размеров несплошности.

Ультразвуковой метод.

Ультразвуковой импульсный метод позволяет выявлять внут­ренние скрытые дефекты и трещины, преимущественно в труднодоступных местах деталей из магнитных и немагнитных упругих материалов. Для контроля дефектного изделия необходимо тщательное изучение его чертежа. Имея данные о материале, способах изготовления детали и термической обработки, можно приблизительно оценить структуру металла и выбрать опти­мальную частоту ультразвука. Величину зерна контролируемого металла можно определить с помощью ультразвукового структурного анализатора, например ДСК-1.

При ультразвуковом исследовании изделия его поверхность должна быть обработана до шероховатости не выше 2,5. При более низком классе чистоты обработки ухудшаются условия ввода и приема ультразвука и увеличивается погрешность измерения.

Поверхность изделия, по которой перемещаются щупы при прозвучивании, очищают от брызг металла, окалины, грязи, краски. Можно вести контроль поверхности с плотно приле­гающей краской, с окалиной, с общей или точечной коррозией, если глубина их не превышает 1 мм. При глубокой коррозии зона контроля подвергается механической обработке.

При контактном методе контроля между поверхностью изделия и щупом вводят жидкую смазку (масло трансформаторное, машинное, силиконовое, автолы). Толщина слоя смазки за­висит от высоты неровности и не оказывает заметного влияния на амплитуду.

Ультразвуковой импульсный метод контроля не дает возможности с полным основанием судить о характере дефекта. С помощью серийных ультразвуковых дефектоскопов можно лишь с достаточной для практики точностью определить координаты и условную площадь дефекта. Чтобы судить о характере дефекта, необходимо провести дополнительные исследования.

Определение глубины залегания дефекта при контроле любым типом искателя (прямым, призматическим и т. д.) проводят в порядке, указанном в инструкции по эксплуатации дефек­тоскопа. Методика определения эквивалентных размеров дефектов зависит от типа искателя и вида дефекта (точечный, протяженный).

Дефект считается точечным, если при смещении искателя от точки, в которой наблюдает­ся максимум сигнала, в любую сторону на расстояние, не превышающее радиуса пьезопластины, уровень сигнала уменьшается вдвое и более.

Или сигнал от дефекта мало изменяется при перемещении искателя по поверхности (при условии сохранения эталонной чувствительности – So), то на поверхности контроля отмечают положения центра искателя, соответствующие снижению высоты сигнала до 1¸3 мм при пере­мещении искателя. Найденные положения соединяют сплошной линией; соответствующий де­фект считается протяженным.

Эквивалентные размеры выявленных дефектов определяют следующими способами:

а) при обнаружении нормальным искателем протяженного дефекта (зоны) эквивалентный раз­мер измеряется площадью протяженного дефекта;

б) при обнаружении нормальным искателем точечного дефекта эквивалентную площадь дефек­та определяют с помощью АРД-номограмм, имитатора дефектов или эталонов;

в) при обнаружении призматическим искателем протяженного дефекта, протяженность де­фекта определяется как расстояние между двумя такими положениями искателя, при которых высо­та сигнала от дефекта снижается до 1¸3 мм при сохранении чувствительности, равной So;

глубина распространения дефекта по вертикали определяется как разность между глубинами залегания нижней части дефекта (высота сигнала 1¸3 мм) и верхней (максимальная высота сигнала);

г) при обнаружении призматическим искателем точечного дефекта эквивалентную площадь оп­ределяют с помощью эталонов или имитатора дефектов.

Результаты ультразвукового контроля заносят в карту контроля для каждого типа детали.

После окончания контроля и определения параметров дефектов их местоположение фиксируют на по­верхности детали краской или электрокарандашом. Эскиз детали с указанием местоположения и па­раметров дефекта приводится на карте контроля в графе «Результаты ультразвукового контроля» в масштабе не менее 1:10. В случае необходимости допускается составление эскиза на часть детали с указанием ее местоположения на детали.

Одну из заполненных карт подшивают и хранят в ЦЗЛ. Каждую подшитую карту регистрируют в специальном журнале.

Электроиндуктивный метод (метод вихревых токов).

Этот метод позволяет выявлять открытые и закрытые поверхностные и подповерхностные дефекты в узлах и деталях из электропроводимых материалов, а также обнаруживать малораскрытые трещины без удаления за­щитных покрытий. Метод характеризуется возможностью бесконтактного контроля, большой скоростью и незначительной трудоемкостью. Чувствительность метода при обнаружении тре­щин, находящихся на глубине, ниже, чем чувствительность магнитно-порошкового и цветного методов; кроме того, затруднено определение характера дефектов и их размеров.

Электроиндуктивные дефектоскопы используют для контроля дефектов компрессоров в местах, где невозможно использовать ультразвуковой метод ввиду трудностей, возникающих при установке искателей на контролируемую поверхность (галтели, выточки, места сопряже­нии).