Капиллярные методы диагностирования. Область применения.

1. Капиллярные методы основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объектов контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя.

Капиллярные методы предназначены для обнаружения поверхностных и сквозных дефектов в объектах контроля, определения их расположения, протяженности (для протяженных дефектов типа трещин) и ориентации по поверхности.

Капиллярные методы позволяют контролировать объекты-любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твердых неферромагнитных материалов.

Капиллярные методы применяют для контроля объектов, изготовленных из ферромагнитных материалов, если их магнитные свойства, форма, вид и месторасположение дефектов не позволяют достигать требуемой по ГОСТ 21105-87 чувствительности магнитопорошковым методом и магнитопорошковый метод контроля не допускается применять по условиям эксплуатации объекта.

Необходимым условием выявления дефектов типа нарушения сплошности материала капиллярными методами является наличие полостей, свободных от загрязнений и других веществ, имеющих выход на поверхность объектов и глубину распространения, значительно превышающую ширину их раскрытия.

2. Капиллярные методы подразделяют на основные, использующие капиллярные явления, и комбинированные, основанные на сочетании двух или более различных по физической сущности методов неразрушающего контроля, одним из которых является капиллярный. Основные капиллярные методы контроля классифицируют:

в зависимости от типа проникающего вещества на:

проникающих растворов,

фильтрующихся суспензий;

в зависимости от способа получения первичной информации на: яркостный (ахроматический), цветной (хроматический), люминесцентный, люминесцентно-цветной.

Комбинированные капиллярные методы контроля в зависимости от характера физических полей (излучений) и особенностей их взаимодействия с контролируемым объектом классифицируют на: капиллярно-электростатический; капиллярно-электроиндукционный;

капиллярно-магнитный; капиллярно-радиационный поглощения; капиллярно-радиационный излучения.

3. Простейшим методом яркостной капиллярной дефектоскопии (ЯКД) является метод керосиновой или керосино-масляной пробы. В качестве проникающей жидкости используют керосин, невязкое масло или их смесь, а в качестве проявителя - мел, который применяют в виде сухого порошка, водной суспензии или суспензии на основе органических раствори­телей. Проникающая жидкость, просачиваясь в слой мела, вызывает его потемне­ние, которое обнаруживают осмотром при дневном свете. Этот, метод имеет малую чувствительность и редко применяется для обнаружения поверхностных дефектов. Он широко используется для поиска течей в емкостях и трубопроводах гидравличе­ских и топливных систем.

При цветной дефектоскопии (ЦКД) применяют проникающие жидкости или реактивы, которые после нанесения проявителя образуют красный индикаторный рисунок, хорошо видимый на белом фоне проявителя. Объекты красного цвета имеют более высокий цветовой контраст, что не только способствует хорошей видимости рисунка, но и позволяет легко отличать рисунок трещин от рисунка, возникающего от рисок, царапин, заусенцев и других внешне похожих на трещины повреждений.

Методы люминесцентной дефектоскопии (ЛКД) основаны на свойстве проникающей жидкости люминесцировать под воздействием ультрафиолетовых лучей. Вследствие большой яркости и высокого возбуждающего воздействия на зрение метящегося в темноте индикаторного рисунка требования к цвету этих жидкостей менее жесткие, чем при ЦКД. При ЛКД индикаторный рисунок рассматривается на темном фоне, наибольший яркостной и цветовой контраст обеспечивается при белом (бело-желтом), красном или оранжевом цветах люминесценции.

Методы люминесцентно- цветной дефектоскопии (ЛЦКД) отличаются тем, что образующиеся при этом индикаторные рисунки не только люминесцируют в ультрафиолетовых лучах, но и имеют окраску, вызываемую избирательным поглощением части световых лучей. Рисунки обнаруживаются и в ультрафиолетовых лучах, и при дневном свете.

Методы фильтрующихся частиц (ФКД) отличаются тем, что при этом используются проникающие жидкости, содержащие окрашенные или люминесцирующие взвешенные частицы размером от нескольких микрон до сотых долей миллиметра. Методы ФКД применяют для обнаружения трещин и других дефектов в поверхностном слое пористых материалов. При нанесении на контролируемую поверхность проникающей жидкости она поглощается пористым материалом, причем в зоне расположения дефекта жидкость поглощается быстрее и в большем объеме. Взвешенные частицы, размер которых превышает размер отверстия дефекта, фильтруются и откладываются на поверхности над дефектом. Отложение этих частиц легко обнаруживается глазом.

Капиллярно-электростатический метод - электростатический порошковый метод дефектоскопии с предварительным заполнением полостей дефектов ионогенной проникающей жидкостью, т. е. жидкостью, легко диссоциирующей на ионы. Этот метод применяют для контроля изделий из неэлектропроводных материалов; пластмассы, керамики, стекла и т. п.

При капиллярно-электроиндуктивном контроле деталей полости дефектов заполняют электропроводной проникающей жидкостью или органическим растворителем с присадками, придающими ему свойство электропроводности. Дефекты выявляют с помощью токовихревого прибора с проходным или накладным датчиком. Этот способ применяют для контроля качества пластмасс и других неметалли­ческих материалов.

Капиллярно-магнитопорошковый метод представляет собой комбинацию ка­пиллярного (люминесцентного или цветного) и магнитопорошкового методов. Детали обрабатывают проникающей жидкостью, намагничивают и выявляют дефекты соста­вом, включающим ферромагнитный порошок и белый проявитель для КД. Этот состав выявляет трещины проникающей жидкостью и магнитным порошком, образуя двухцветную картину, что позволяет безошибочно отличить рисунок трещин от других дефектов.

При капиллярно-радиационном контроле излучением дефекты выявляются бла­годаря радиоактивности индикаторной жидкости. Капиллярно-радиационный метод поглощения основан на предварительном заполнении полостей дефектов опти­чески плотной проникающей жидкостью и последующим рентгенографированием детали. Такому контролю подвергают, например, легкие металлы, обладающие высокой прозрачностью для рентгеновских лучей, после их пропитки четыреххлористым углеродом

 

 

а – полость трещины заполнена проникающей жидкостью; б – жидкость удалена с поверхности детали; в – нанесен проявитель, трещина выявлена; 1 - деталь; 2 – полость трещины; 3 – проникающая жидкость; 4 – проявитель; 5 - индикаторный рисунок трещины

Рисунок 1 – Схема контроля детали капиллярным методом

Технология контроля методом ЦД включает в себя следующие этапы:

а) подготовка контролируемой поверхности. Шероховатость поверхности под контроль методом ЦД зависит от класса чувствительности и для II класса должна быть не выше Rz 20 мкм по ГОСТ 2789. Зачищенная контролируемая поверхность должна быть освобождена от грязи и обезжирена;

б) пропитка деталей индикаторным пенетрантом с целью заполнения полостей дефектов, выходящих на контролируемую поверхность. На предварительно подготовленную контролируемую поверхность необходимо обильно нанести индикаторный пенетрант и выдержать 10-15 минут.

За указанное время пенетрант наносят не менее З-4 раз. При этом нельзя допускать высыхания предыдущего слоя.

в) удаление пенетранта с поверхности рекомендуется производить протиркой бязью, смоченной в очистителе. После удаления на контролируемой поверхности должен отсутствовать окрашенный фон. Места, имеющие фон, очищаются повторно. Поверхность сушится бязью или сжатым воздухом до удаления капель очистителя;

г) нанесение проявителя с целью извлечения пенетранта из полостей дефектов. Проявитель наносится мягкой кистью, распылителем или с помощью аэрозольного баллона. Слой проявителя на контролируемой поверхности должен быть ровным, тонким, без подтеков;

д) сушка проявителя на контролируемой поверхности. Выполняется потоком теплого воздуха малого давления;

е) выявление дефектов и оценка качества. После нанесения проявителя осмотр контролируемой поверхности на наличие дефектов производится дважды: через 5 минут и через 20 минут.

При первом осмотре выявляются дефекты небольшой глубины и достаточно большого раскрытия. При втором осмотре выявляются дефекты глубокие, с малым раскрытием.

Чувствительность метода зависит от шероховатости поверхности и применяемых дефектоскопических материалов. Могут быть выявлены дефекты с минимальным раскрытием 0,0001-0,001 мм и глубиной 0,02 мм.

Например, набор средств капиллярного контроля в аэрозольной упаковке, широко применяемый в промышленности, состоит из:

- цветного пенетранта (цвет красны) БИКОТЕСТ RP20, аэрозоль, 400 мл;

- высокочувствительного проявителя БИКОТЕСТ D30A, аэрозоль 400 мл;

- быстро испаряющий очиститель БИКОТЕСТ С10, аэрозоль, 400 мл.

Эксплуатационные качества материалов необходимо проверить по контрольным образцам.