Изучение поверхностных дефектов

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫМ МЕТОДОМ

Цель работы - ознакомиться с оборудованием и освоить технику люминесцентного контроля сварных соединений.

Общие сведения

 

Для обнаружения поверхностных дефектов используются возможности капиллярной (пенетрационной) дефектоскопии, заключающейся в изменении светоотдачи дефектных участков, т.е. изменении контрастности дефектного и неповрежденных мест. Методы капиллярной дефектоскопии используют для контроля соединений на магнитных и немагнитных материалах. Капиллярная дефектоскопия базируется на следующих явлениях: капиллярном проникновении, сорбции и диффузии, световом и цветовом контрастах. Основным при этом является заполнение дефектных полостей, открытых с поверхности, специальными свето- и цветоконтрастными индикаторными веществами.

В качестве жидкостей, смачивающих полости дефектов, используют растворы органических люминофоров и красителей. При освещении детали ультрафиолетовым светом можно четко выявить дефект по яркому свечению заполняющего его люминесцирующего раствора (люминесцентный метод).

Для надежного отыскания дефекта следует как можно больше люминофора или красителя извлечь из микрополости дефекта на поверхность. В этом состоит второй этап контроля - проявление. Проявляющие вещества способствуют наиболее полному проявлению индикаторного вещества. При люминесцентном методе используются три варианта проявления: сорбционный, диффузионный и без проявления.

Наиболее распространен сорбционный вариант. На деталь очищенную от излишков индикаторной жидкости, наносят сорбент в виде порошка ("сухой способ") или в виде суспензии ("мокрый способ"). Люминесценция индикаторного раствора, поглощенного сорбентом, дает четкую и контрастную картину расположения дефектов.

Диффузионный способ проявления использует диффузию люминесцирующего раствора в слой специального лакового покрытия, не обладающего собственной люминесценцией.

Метод контроля без проявления заключается в том, что после про-питки и очистки деталь нагревают, заменяя проявление. Индикаторная жидкость при нагревании выходит из полости дефекта, затвердевает и об-разует индикаторную полосу, люминесцирующую под действием ультрафиолетового излучения.

Чувствительность люминесцентного метода дефектоскопии зависит от ряда факторов, основными из которых являются: применяемое люминесцирующее вещество, толщина слоя этого вещества, способность проникать в полости дефектов, вид и мощность источника ультрафиолетового излучения

Цвет люминесценции зависит от состава жидкостей пенетрантов (табл. 1).

 

Таблица 1

Цвет люминесценции жидкостей – пенетрантов

№п/п	Наименование вещества	Цвет люминесценции
1 2 3   4     5   6	Керосин Минеральные масла Смесь нефтяного авиационного масла с керосином в пропорции 1:2 Трансформаторное масло в смеси с керосином (пропорции 1:2 или 1:3) с добавлением 5% антраценового масла Дефектоль Р с концентрацией 0,1% в антраценовом масле Нориоль	Голубой Голубой   Голубой     Светло-голубой   Розовый Яркий желто-зеленый

В качестве проявителя используется порошок талька или углекислого магния. Дефекты обнаруживают с помощью стационарных дефектоскопов ЛД-4, ЛДА-3 или используют переносной комплект ДМК-4 для цветной (красочной) дефектоскопии.

 

Методика выполнения работы

 

Изучить устройство люминесцентного дефектоскопа. Обследовать угловые и стыковые швы сварных соединений на дефектоскопе ЛД-4. Сделать заключение об обнаруженных дефектах.

 

Приборы и оборудование

 

При выполнении работы используют: люминесцентный дефектоскоп ЛД-4; образцы сварных соединений из стали, алюминия и других материалов; окись магния, масло, керосин.

 

Порядок выполнения работы

I. Изучить люминесцентный дефектоскоп ЗД-4 по техническому описанию и заводской инструкции.

2. Подготовить сварные образцы для контроля. Очистить от шлака и загрязнений их поверхности.

3. Нанести на поверхность швов люминесцирующие растворы. Выдержать 15-20 мин.

4. Удалить жидкость с поверхности образцов. Просушить в струе теп-лого воздуха.

5. Проявление. На сухой шов нанести слой порошка окиси магния. Извлечение люминофора из трещины.                       

6. Сварной шов рассмотреть в ультрафиолетовом свете дефектоскопа. Для качественного выявления дефектов использовать лупу. 

7.. Зарисовать форму обнаруженных дефектов.

 

  Контрольные вопросы

1. На нем основан капиллярный метод контроля?

2. Для каких материалов можно использовать люминесцентный метод?

3. Какое явление положено в основу капиллярного метода?

4. Приведите примеры индикаторных веществ, используемых для люминесцентного контроля.

5. В чем заключается второй этап контроля?

6. Объясните роль проявителя в технологическом процессе контроля.

7. Какие вы знаете варианты проявления дефектов?

8. В чем сущность сорбционного проявления?

9. От каких факторов зависит чувствительность люминесцентного метода?

 

Лабораторная работа 3

          ПРОВЕРКА ПЛОТНОСТИ СВАРНЫХ ШВОВ КЕРОСИНОМ

Цель работы - ознакомиться с методикой контроля плотности сварных швов керосином.

 

Общие сведения

Во многих конструкциях (резервуары, газгольдеры, трубопроводы и т.д.) сварные швы подвергаются проверке на плотность. Наибольшее рас-пространение при контроле плотности сварных швов получила проверка плотности швов керосином. Испытание керосином основано на способнос-ти многих жидкостей подниматься по капиллярным трубкам, какими в свар­ных швах являются сквозные поры и трещины. Керосин обладает высокой смачивающей способностью и сравнительно малой вязкостью, что обеспечивает большой эффект такого способа контроля. Большое влияние на проникновение жидкости в капилляр оказывает также ее полярность. Предпочтительнее неполярные жидкости, не образующие неподвижных адсорбционных пленок на стенках неплотности - керосин, бензин, спирт. Например, в отличие от воды (полярная жидкость) керосин под действием поверхностных сил проникает в мельчайшие (10^-3-2·10^-4) неплотности в металле. Процесс проникновения жидкости в капилляры - трещины, поры и т.п. - приближенно выражают формулой:     

,

где l - расстояние, проходимое жидкостью по трещине в течение времени t, с;

s - поверхностное натяжение, дин см^-1;

h - вязкость, Г/см;

Q - угол смачивания, град; 

 - коэффициент проникновения для керосина – 42 м с.^-1/2

По формуле можно определить расстояние, проходимое жидкостью в глубину дефекта, или необходимое время.

Испытание сварных швов керосином проводят следующим образом. После внешнего осмотра простукивают молотком или подвергают вибрации основной металл на расстоянии 30-40 мм и тщательно очищают сварное соединение от шлака, ржавчины, масла и других загрязнений. Такое простукивание, или вибрация, способствует лучшему удалению шлака и развитию несквозных дефектов в сквозные.

Затем с помощью пульверизатора сварные швы покрывают меловым рас­твором (350-400 г молотого мела или каолина на I л воды) с той стороны, которая более доступна для осмотра.

После высыхания мелового раствора другую сторону шва обильно смачивают керосином. Смачивание производят обычно путем опрыскивания поверхности шва. При контроле двух сторонних нахлесточных швов керосин впрыскивают под нахлестку через специально просверленные в верхнем листе отверстия. Затем выдерживают необходимое по расчету время 15-60 мин.

Керосин, проникая через неплотности сварных швов, выступает на покрытой мелом поверхности в виде желтых пятен, расположенных в местах дефектов. Таким образом обнаруживают несплошности минимальным диаметром порядка (15…20) х 10^-5 мм.

Дефектные места вырубывают, подваривают и контролируют вновь. Проверка швов керосином имеет ряд недостатков, наиболее существенными из которых являются следующие:  

- необходимость двухстороннего доступа к контролируемому шву, что не всегда возможно;

- проникновение керосина обнаруживается обычно через значитель-ный промежуток времени, зависящий от характера и величины неплотности.

Особенно важное значение имеет длительность испытания при поточ-ном изготовлении сварных конструкций.

Эффективность контроля непроницаемости сварных швов с помощью керосина можно повысить, применяя дополнительную продувку швов сжатым воздухом под давлением 3-4 кГс/см², разрежение атмосферного воздуха с меловой стороны шва с помощью специальных камер, вибрацию швов или их подогрев до 60...70°С. Все эти меры ускорят проникновение керосина через неплотности.

                           

Оборудование и материалы

Сварные образцы, керосин, меловой раствор, пульверизатор, секундомер.

 

 Порядок выполнения работы

1. Провести расчёт времени проникновения керосина через дефект для данного образца.                  

2. Покрыть сварной шов меловым раствором.

3. После высыхания мелового раствора другую сторону шва смочить керосином. Отметить время начала процесса и момент появления желтых пятен. 

4. Сравнить время проникновения керосина через дефект с расчетным.

 

Контрольные вопросы

1. Какие соединения подвергаются испытанию при помощи керосина?

2. Какие дефекты можно обнаружить данным методом?

3. Почему для испытаний используют керосин?

4. Можно ли для испытаний на проницаемость использовать воду?

5. Какого размера дефекты можно обнаружить керосином?

 6. При помощи какого выражения можно определить время проникновения керосина через дефект?

7. Как регистрируются дефекты?

8. Что делают с дефектными местами?

9. Как повышают эффективность контроля данным методом?

10. Какие жидкости можно использовать для контроля непроницае-мости сварных швов?

 

Лабораторная работа 4