Лекция N 10

Дефектоскопия – это область знаний, охватывающая теорию, методы и технические средства определения дефектов в материале контролируемых объектов, в частности в материале деталей машин и элементов металлоконструкций.

Дефектоскопия является составной частью диагностики технического состояния оборудования и его составных частей. Работы, связанные с выявлением дефектов в материале элементов оборудования, совмещаются с ремонтами и техническим обслуживаниями или выполняются самостоятельно в период технического осмотра.

Для выявления скрытых дефектов в конструкционных материалах используются различные методы неразрушающего контроля (дефектоскопии).

Известно, что дефекты в металле являются причиной изменения его физических характеристик: плотности, электропроводности, магнитной проницаемости, упругих и других свойств. Исследование этих характеристик и обнаружение с их помощью дефектов составляет физическую сущность методов неразрушающего контроля. Эти методы основаны на использовании проникающих излучений рентгеновских и гамма-лучей, магнитных и электромагнитных полей, колебаний, оптических спектров, явлений капиллярности и других.

Согласно ГОСТ 18353 методы неразрушающего контроля классифицируют по видам: акустические, магнитные, оптические, проникающими веществами, радиационные, радиоволновые, тепловые, электрические, электромагнитные. Каждый вид представляет собой условную группу методов, объединенных общностью физических характеристик.

Выбор вида дефектоскопии зависит от материала, конструкции и размеров деталей, характера выявляемых дефектов и условий дефектоскопии (в мастерских или на машине). Основными качественными показателями методов дефектоскопии являются чувствительность, разрешающая способность, достоверность результатов. Чувствительность – наименьшие размеры выявляемых дефектов; разрешающая способность – наименьшее расстояние между двумя соседними минимальными выявляемыми дефектами, измеряется в единицах длины или числом линий на 1 мм (мм -1). Достоверность результатов – вероятность пропуска дефектов или браковки годных деталей.

Акустические методы основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в исследуемом объекте. Эти методы широко применяются для контроля толщины деталей, оплошности (трещин, пористости, раковин и т. п.) и физико-механических свойств (зернистости, межкристаллитной коррозии, глубины закаленного слоя и др.) материала. Контроль выполняется на основании анализа характера распространения звуковых волн в материале детали (амплитуды, фазы, скорости, угла преломления, резонансных явлений). Метод пригоден для деталей, материал которых способен упруго сопротивляться деформациям сдвига (металлы, фарфор, оргстекло, некоторые пластмассы).

В зависимости от частоты акустические волны подразделяют на инфракрасные – с частотой до 20 Гц, звуковые (от 20 до 2∙10 4 Гц), ультразвуковые (от 2∙10 4 до 10 9 Гц) и гиперзвуковые (свыше 10 9 Гц). Ультразвуковые дефектоскопы работают с УЗК от 0,5 до 10 МГц.

К основным недостаткам ультразвуковых методов относятся необходимость достаточно высокой чистоты поверхности деталей и существенная зависимость качества контроля от квалификации оператора-дефектоскописта.

Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей рассеивания над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта. Их применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов.

При магнитопорошковом способе для обнаружения магнитного потока рассеивания используют магнитные порошки (сухой способ) или их суспензии (мокрый способ). Проявляющийся материал наносят на поверхность изделия. Под действием магнитного поля рассеивания частицы порошка концентрируются около дефекта. Форма его скоплений соответствует очертанию дефекта.

Сущность магнитографического метода заключается в намагничивании изделия при одновременной записи магнитного поля на магнитную ленту, которой покрывают деталь, и последующей расшифровке полученной информации.

Магнитные силовые линии результирующего поля направлены по винтовым линиям к поверхности изделия, что позволяет обнаруживать дефекты разной направленности.

После контроля все детали, кроме бракованных, размагничивают. Восстановление неразмагниченных деталей механической, обработкой может привести к повреждению рабочих поверхностей из-за притягивания стружки. Не следует размагничивать детали, подвергающиеся при восстановлении нагреву сварочно-наплавочными и другими способами до температуры 600…700 о С.

Степень размагниченности контролируют, осыпая детали стальным порошком. У хорошо размагниченных деталей порошок не должен удерживаться на поверхности. Для этих же целей применяют приборы, снабженные феррозондовыми полюсоискателями.

Для контроля деталей магнитопорошковым способом серийно выпускают стационарные, переносные и передвижные дефектоскопы. Последние включают в себя: источники тока, устройства для подвода тока, намагничивания деталей и для нанесения магнитного порошка или суспензии, электроизмерительную аппаратуру. Стационарные приборы характеризуются большой мощностью и производительностью. На них можно проводить все виды намагничивания.

Вихретоковые методы основаны на анализе взаимодействие внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте.

Методы вихревых токов позволяют обнаруживать поверхностные дефекты, в том числе под слоем металлических и неметаллических покрытий, контролировать размеры покрытий и деталей (диаметры шаров, труб, проволоки, толщину листов и др.), определять физико-механические свойства материалов (твердости, структуры, глубины азотирования и др.), измерять вибрации и перемещения деталей в процессе работы машины.

Дефектоскопия деталей радиационными методами основана на регистрации ослабления интенсивности радиоактивного излучения при прохождении через контролируемый, объект. Наиболее часто применяются рентгеновский и γ-контроль деталей и сварных швов. Промышленностью выпускаются как передвижные рентгеновские аппараты для работы в условиях мастерских, так и портативные для работы в полевых условиях. Регистрация результатов радиационного контроля осуществляется визуально (изображение на экранах, в том числе стереоскопическое изображение), в виде электрических сигналов, фиксацией на фотопленке или обычной бумаге (ксерорадиография).

Достоинства радиационных методов: высокое качество контроля, особенно литья, сварных швов, состояния закрытых полостей элементов машин; возможность документального подтверждения результатов контроля, не требующего дополнительной расшифровки. Существенными недостатками являются сложность аппаратуры и организации выполнения работ, связанной с обеспечением безопасного хранения и использования источников радиационного излучения.

Радиоволновые методы основаны на регистрации изменения электромагнитных колебаний, взаимодействующих с контролируемым объектом. На практике получили распространение сверхвысокочастотные (СВЧ) методы в диапазоне длин волн от 1 до 100 мм. Взаимодействие радиоволн с объектом оценивают по характеру поглощения, дифракции, отражения, преломления волны, интерференционным процессам, резонансным эффектам. Эти методы применяют для контроля качества и геометрических параметров изделий из пластмасс, стеклопластиков, термозащитных и теплоизоляционных материалов, а также для измерения вибрации.

Тепловые методы. В тепловых методах в качестве диагностируемого параметра используется тепловая энергия, распространяющаяся в объекте, излучаемая объектом, поглощаемая объектом. Температурное поле поверхности объекта является источником информации об особенностях процессов теплопередачи, которые, в свою очередь, зависят от наличия внутренних и наружных дефектов, охлаждения объекта или его части в результате истечения среды и т.п.

Контроль температурного поля осуществляют с помощью термометров, термоиндикаторов, пирометров, радиометров, инфракрасных микроскопов, тепловизоров и других средств.

Оптические методы. Оптический неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия оптического излучения с объектом. Для получения информации используют явления интерференции, дифракции, поляризации, преломления, отражения, поглощения, рассеивания света, а также изменение характеристик самого объекта исследования в результате эффектов фотопроводимости, люминесценции, фотоупругости и других.

К числу дефектов, обнаруживаемых оптическими методами, относятся нарушения сплошности, расслоения, поры, трещины, включения инородных тел, изменения структуры материалов, коррозионные раковины, отклонение геометрической формы от заданной, а также внутренние напряжения в материале.

Визуальная энтроскопия позволяет обнаружить дефекты на поверхностях объекта. Энтроскопы (видеобороскопы) для внутреннего обследования труднодоступных мест объекта включают в себя зонд из стекловолокна, с помощью которого исследователь может проникать вовнутрь объекта, и экран визуального наблюдения поверхности, а также принтер для видеозаписи исследуемой поверхности объекта. Применение оптических квантовых генераторов (лазеров) позволяет расширить границы традиционных оптических методов контроля и создать принципиально новые методы оптического контроля: голографические, акустооптические.

Капиллярный метод дефектоскопии основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей объекта, и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью преобразователя (датчика).

Капиллярные методы применяют для обнаружения дефектов в деталях простой и сложной формы. Эти методы позволяют обнаруживать дефекты производственно-технологического и эксплуатационного происхождения: трещины шлифовочные, термические, усталостные, волосовины, закаты и др. В качестве проникающих веществ используют керосин, цветные, люминесцентные и радиоактивные жидкости, а также применяют метод избирательно фильтрующихся частиц.

При использовании цветных жидкостей индикаторный рисунок получается цветным, обычно красным, который хорошо выделяется на белом фоне проявителя – цветная дефектоскопия. При использовании люминесцирующих жидкостей индикаторный рисунок становятся хорошо видимым под воздействием ультрафиолетовых лучей – люминесцентный метод. Контроль характера индикаторных рисунков осуществляется визуально-оптическим методом. При этом линии рисунка обнаруживаются сравнительно легко, так как они в десятки раз шире и контрастнее, чем дефекты.

Простейшим примером капиллярной дефектоскопии является керосиновая проба. Проникающей жидкостью служит керосин. Проявитель – мел в виде сухого порошка или водной суспензии. Керосин, просачиваясь в слой мела, вызывает его потемнение, которое обнаруживается при дневном свете.

Достоинствами капиллярной дефектоскопии являются универсальность в отношении формы, и материалов деталей, хорошая наглядность результатов, простота и низкая стоимость материалов, высокая достоверность и хорошая чувствительность. В частности, минимальные размеры обнаруживаемых трещин составляют: ширина 0,001 – 0,002 мм, глубина 0,01 – 0,03 мм. Недостатки: возможность обнаружения только поверхностных дефектов, большая длительность процесса (0,5 м – 1,5 ч) и трудоемкость (необходимость тщательной очистки), токсичность некоторых проникающих жидкостей, недостаточная надежность при отрицательных температурах.

Трещины в деталях можно обнаруживать с помощью керосиновой пробы.

Керосин обладает хорошей смачивающей способностью, глубоко проникает в сквозные дефекты диаметром более 0,1 мм. При контроле качества сварных швов на одну из поверхностей изделия наносят керосин, а на противоположную – адсорбирующее покрытие (350...450 г суспензии молотого мела на 1 л воды). Наличие сквозной трещины определяют по желтым пятнам керосина на меловой обмазке.

Для выявления сквозных пор и трещин широко используются гидравлический и пневматический методы испытаний.

При гидравлическом методе внутреннюю полость изделия заполняют рабочей жидкостью (водой), герметизируют, создают насосом избыточное давление и выдерживают деталь некоторое время. Наличие дефекта устанавливают визуально по появлению капель воды или отпотеванию наружной поверхности.

Пневматический метод нахождения сквозных дефектов более чувствителен, чем гидравлический, так как воздух легче проходит через дефект, чем жидкость. Во внутреннюю полость деталей закачивают сжатый воздух, а наружную поверхность покрывают мыльным раствором или погружают деталь в воду. О наличии дефекта судят по выделению пузырьков воздуха. Давление воздуха, закачиваемого во внутренние полости, зависит от конструктивных особенностей деталей и обычно равно 0,05 – 0,1 МПа.

Методы неразрушающего контроля не являются универсальными. Каждый из них может быть использован наиболее эффективно для обнаружения определенных дефектов. Выбор метода неразрушающего контроля определяется конкретными требованиями практики и зависит от материала, конструкции исследуемого объекта, состояния его поверхности, характеристики дефектов, подлежащих обнаружению, условий работы объекта, условий контроля и технико-экономических показателей.

Поверхностные и подповерхностные дефекты в ферромагнитных сталях обнаруживают намагничиванием детали и фиксацией при этом поля рассеивания с помощью магнитных методов. Те же дефекты в изделиях, изготовленных из немагнитных сплавов, например, жapoпpoчныx, нержавеющих, нельзя выявить магнитными методами. В этом случае применяют, например, электромагнитный метод. Однако и этот метод непригоден для изделий из пластмасс. В этом случае оказывается эффективным капиллярный метод. Ультразвуковой метод малоэффективен при выявлении внутренних дефектов в литых конструкциях и сплавах с высокой степенью анизотропии. Такие конструкции контролируют с помощью рентгеновских или гамма лучей.

Конструкция (форма и размеры) деталей также обусловливает вы-

бор метода контроля. Если для контроля объекта простой формы можно применить почти все методы, то для контроля объектов сложной формы применение методов ограничено. Объекты, имеющие большое количество выточек, канавок, уступов, геометрических переходов, трудно контролировать такими методами, как магнитный, ультразвуковой, радиационный. Крупногабаритные объекты контролируют по частям, определяя зоны наиболее опасных участков.

Состояние поверхности изделия, под которым подразумевают ее шероховатость и наличие на ней защитных покрытий и загрязнений существенно влияет на выбор метода и подготовку поверхности к исследованиям. Грубая шероховатая поверхность исключает применение капиллярных методов, метода вихревых токов, магнитных и ультразвуковых методов в контактном варианте. Малая шероховатость расширяет возможности методов дефетоскопии. Ультразвуковой и капиллярный методы применяют при шероховатости поверхности не более 2,5 мкм, магнитный и вихретоковый – не более 10 мкм. Защитные покрытия не позволяют применять оптические, магнитные и капиллярные методы. Эти методы можно применять только после удаления покрытия. Если такое удаление невозможно, применяют радиационные, и ультразвуковые методы. Электромагнитным методом обнаруживают трещины на деталях, имеющих лакокрасочные и другие неметаллические покрытия толщиной до 0,5 мм и неметаллические немагнитные покрытия до 0,2 мм.

Дефекты имеют различное происхождение и отличаются по виду, размерам, месту расположения, ориентации относительно волокна металла. При выборе метода контроля следует изучить характер возможных дефектов. По расположению дефекты могут быть внутренними, залегающими на глубине более 1 мм, подповерхностными (на глубине до 1 мм) и поверхностными. Для обнаружения внутренних дефектов в стальных изделиях используют чаще радиационный и ультразвуковые методы. Если изделия имеют сравнительно небольшую толщину, a дефекты, подлежащие выявлению, достаточно большие размеры, то лучше пользоваться радиационными методами. Если толщина изделия в направлении просвечивания больше 100-150 мм или требуется обнаружить в нем внутренние дефекты в виде трещин или тонких расслоений, то применять радиационные методы нецелесообразно, так как лучи не приникают на такую глубину и их направление перпендикулярно направлению трещин. В таком случае наиболее приемлем ультразвуковой контроль.

Дефектоскопия I Дефектоскопи́я (от лат. defectus - недостаток и...скопия)

комплекс методов и средств неразрушающего 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 химического состава или структуры, а также от заданных размеров. Дефекты изменяют физические свойства материала (плотность, электропроводность, магнитные, упругие свойства и др.). В основе существующих методов Д. лежит исследование физических 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 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. Используют также Лазер ы для контроля, например качества поверхности тонкой проволоки и др. Визуальная Д. позволяет обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плёны и др.) в металлических 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 оптических систем - десятки мкм .

Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей (См. Рентгеновские лучи), которое 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 несколькими методами. Фотографическими методами получают снимок детали на плёнке. Визуальный метод основан на наблюдении изображения детали на флуоресцирующем экране. Более эффективен этот метод при использовании электронно-оптических преобразователей (См. Электроннооптический преобразователь). При ксерографическом методе получают изображения на металлических пластинках, покрытых слоем вещества, поверхности которого сообщён электростатический заряд. На пластинах, которые могут быть использованы многократно, получают контрастные снимки. Ионизационный метод основан на измерении интенсивности электромагнитного излучения по его ионизирующему действию, например на газ. В этом случае индикатор можно устанавливать на достаточном расстоянии от изделия, что позволяет контролировать изделия, нагретые до высокой температуры.

Чувствительность методов рентгенодефектоскопии определяется отношением протяжённости 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, т.к. 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 лёгких сплавов толщиной до 250 мм . Для этого используют промышленные 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 Бетатрон е.

Гамма-дефектоскопия имеет те же физические основы, что и рентгенодефектоскопия, но используется излучение гамма-лучей, испускаемых искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия и др.). Используют энергию излучения от нескольких десятков кэв до 1-2 Мэв для просвечивания деталей большой толщины (рис. 2 ). Этот метод имеет существенные преимущества перед рентгенодефектоскопией: 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 (например, в полевых условиях). При работе с источниками рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена биологическая защита.

Радиодефектоскопия основана на проникающих свойствах радиоволн (См. Радиоволны) сантиметрового и миллиметрового диапазонов (микрорадиоволн), позволяет обнаруживать дефекты главным образом на поверхности изделий обычно из неметаллических материалов. Радиодефектоскопия металлических 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 диэлектрических покрытий и т.д. От генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, микрорадиоволны через рупорные антенны (См. Рупорная антенна) 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. Так называемое инфракрасное изображение дефекта получают в проходящем, отражённом 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 приёмником. Неоднородность строения материалов можно исследовать также методом ультрафиолетовой Д.

Магнитная Д. основана на исследовании искажений магнитного поля (См. Магнитное поле), 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 (магнитографический 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 ), магнитографическим методом контролируют главным образом 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 отдельных 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 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 нём 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 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 которых помещают изделие (проходные датчики), или которые накладывают на изделие (накладные датчики). Применение токовихревой Д. 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 загрязнённость высокоэлектропроводных металлов (меди, алюминия), определять глубину слоёв химико-термической обработки с точностью до 3%, рассортировывать некоторые материалы по маркам, измерять электропроводность неферромагнитных материалов с точностью до 1%, обнаруживать поверхностные трещины глубиной в несколько мкм при протяжённости их в несколько десятых долей мм .

Термоэлектрическая Д. основана на измерении электродвижущей силы (См. Электродвижущая сила) (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 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 (См. Электростатическое поле), 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 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), главным образом ультразвукового диапазона частот. Нарушения сплошности или однородности среды влияют на распространение упругих волн в изделии или на режим колебаний изделия. Основные методы: эхометод, теневой, резонансный, велосимметрический (собственно ультразвуковые методы), импедансный 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. 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. Чувствительность эхометода весьма высока: в оптимальных условиях контроля на частоте 2-4 Мгц можно обнаруживать дефекты, отражающая поверхность которых имеет площадь около 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 собственных резонансных частот упругих колебаний (частотой 1-10 Мгц ) при возбуждении их в изделии. Этим методом измеряют толщину стенок металлических и некоторых неметаллических изделий. При возможности измерения с одной стороны точность измерения около 1%. Кроме того, этим методом можно выявлять зоны коррозионного поражения. Резонансными дефектоскопами осуществляют контроль ручным способом и автоматизированным с записью показаний прибора.

Велосиметрический метод эходефектоскопии 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 механического 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 значительной толщины из металлических и неметаллических 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 искусственном повышении свето- и цветоконтрастности 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 специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. Для так называемого 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 так называемом цветном методе контроля пенетранты составляют на основе керосина с добавлением бензола, скипидара и специальных красителей (например, красной краски). Для контроля изделий с тёмной поверхностью применяют магнитный порошок, окрашенный люминофорами (магнитнолюминесцентный 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 технологических 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 нескольких 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 механическому, термическому или химическому воздействию.

Применение Д. в процессе производства и эксплуатации изделий даёт большой экономический эффект за счёт сокращения времени, затрачиваемого на обработку заготовок с внутренними 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., Рентгенодефектоскопия, М., 1948; Жигадло 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; Кифер И. И., Испытания ферромагнитных материалов, 2 изд., М. - Л., 1962; Гурвич А. К., Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений, К., 1963; Шрайбер Д. С., Ультразвуковая дефектоскопия, М., 1965; Неразрушающие испытания. Справочник, под ред. Р. Мак-Мастера, пер. с англ., кн. 1-2, М. - Л., 1965; Дорофеев А. Л., Электроиндуктивная (индукционная) дефектоскопия, М., 1967.

Д. С. Шрайбер .

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

II Дефектоскопи́я («Дефектоскопи́я»,)

научно-технический журнал, издаётся АН СССР в Свердловске с 1965. Создан на базе института физики металлов. Выходит 6 раз в год. «Д.» публикует оригинальные статьи об изысканиях в области теории и техники неразрушающего контроля качества материалов и изделий, о результатах лабораторных и промышленных испытаний дефектоскопов. Освещает опыт применения контрольной аппаратуры на заводах, опыт контроля строительных конструкций и материалов и др. Тираж (1972) 3,5 тыс. экземпляров. Переиздаётся на английском языке в Нью-Йорке (США).

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Дефектоскопия" в других словарях:

Дефектоскопия … Орфографический словарь-справочник - (от дефект и...скопия) обобщающее название неразрушающих методов контроля материалов (изделий); используется для обнаружения нарушений сплошности или однородности макроструктуры, отклонений химического состава и других целей. Наиболее… … Большой Энциклопедический словарь

Дефектоскопия - – метод получения информации о внутреннем состоянии диагностируемого оборудования для выявления дефектов без разрушения изделия на основе методов неразрушающего контроля. Примечание. К методам неразрушающего контроля относятся магнитный,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Дефектоскопия - (от дефект и...скопия), обобщенное название методов неразрушающего контроля, используемых для обнаружения нарушений структуры, химического состава и других дефектов в изделиях и материалах. Основные методы: рентгено, гамма дефектоскопия,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Сущ., кол во синонимов: 3 гамма дефектоскопия (1) радиодефектоскопия (1) … Словарь синонимов

дефектоскопия - Метод получения информации о внутреннем состоянии диагностируемого оборудования для выявления дефектов без разрушения изделия на основе методов неразрушающего контроля. Примечание К методам неразрушающего контроля относятся магнитный,… … Справочник технического переводчика

- (от лат. defectus недостаток и греч. skopeo рассматриваю, наблюдаю * a. flaw detection; н. Defektoskopie, zerstorungsfreie Werkstoffprufung; ф. defectoscopie, detection des defauts; и. defectoscopia, deteccion de defectos) контроль… … Геологическая энциклопедия, Е. С. Лев, Н. К. Лопырев. Ленинград, 1957 год. Речной транспорт. Издательский переплет. Сохранность хорошая. В книге рассматриваются физические методы контроля материалов и изделий без их разрушения, применительно к… , А. П. Марков. В монографии обобщены результаты исследований и разработок лабораторных и промышленных визуаскопов, автоматизированных средств дистанционной дефектоскопии сложноконтурных протяженных изделий… электронная книга

ДефектоскопияДЕФЕКТОСКОПИЯ
Комплекс методов и средств неразрушающего
контроля материалов и изделий с целью обнаружения
дефектов.
Включает в себя:
разработку методов и аппаратуру
(дефектоскопы и др.);
составление методик контроля;
обработку показаний дефектоскопов.

Визуальный метод

ВИЗУАЛЬНЫЙ МЕТОД
Наиболее простым методом Д. является визуальный –
невооружённым глазом или с помощью
оптических приборов (например, лупы).
Визуальная Д. позволяет обнаруживать только поверхностные
дефекты (трещины и др.)

Рентгенодефектоскопия

РЕНТГЕНОДЕФЕКТОСКОПИЯ
Основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит
от плотности среды и атомного номера элементов, образующих
материал среды.
Рис. 1.
Схема
рентгеновского
просвечивания:

Рентгенодефектоскопию применяют для определения раковин,
грубых трещин, в литых и сварных стальных изделиях
толщиной до 80 мм и в изделиях из лёгких сплавов до 250 мм.

Гамма-дефектоскопия

ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИЯ
Используется излучение гамма -лучей, испускаемых
искусственными радиоактивными изотопами металлов
(кобальта, иридия, европия и др.).
Источник излучения компактный, что позволяет обследовать
труднодоступные участки.

Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда
применение рентгенодефектоскопии затруднено
(например, в полевых условиях). При работе с источниками
рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена
биологическая защита.

Магнитная Дефектоскопия

МАГНИТНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ
При намагничивании изделия порошок оседает в местах
расположения дефектов (метод магнитного порошка).
Методом магнитного порошка можно обнаружить трещины и
др. дефекты на глубине до 2 мм (рис. 2).
Рис. 2. Осадок магнитного порошка
(из суспензии) на невидимых глазом
закалочных трещинах в
стальной детали.

Магнитографический метод

МАГНИТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД
Эксплуатирует принцип магнитного рассеивания, для которого
используют намагничивание дефектов.
Магнитографическим методом контролируют главным образом
сварные швы трубопроводов толщиной до 20 мм и обнаруживают
трещины и непровар.

10. Ультразвуковая Дефектоскопия

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ
Нарушения сплошности или однородности
среды влияют на распространение упругих волн в
изделии или на режим колебаний изделий.
Оборудование для настройки
Проведение контроля

11.

Практически невозможно производить достоверный
ультразвуковой контроль металлов с крупнозернистой
структурой, сварной шов (толщиной свыше 60 мм) из-за
большого рассеяния и сильного затухания ультразвука.

12. Метод магнитной памяти металла (новые направления в дефектоскопии)

МЕТОД МАГНИТНОЙ ПАМЯТИ МЕТАЛЛА
(НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ДЕФЕКТОСКОПИИ)
Основная задача метода МПМ – определение на объекте
контроля наиболее опасных участков и узлов,
характеризующихся зонами КН.

13.

Контроль методом МПМ решает одновременно две
практические задачи:
Выполняет оценку напряженно-деформированного состояния
сварного соединения.
Сокращает объем контроля традиционными методами УЗД,
рентген.

14. Электролитическая дефектоскопия

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ
Предназначен для контроля пористости, непрокрасов
и других нарушений сплошности защитных
диэлектрических покрытий металлических изделий.
Электролитически
е дефектоскоп
«Константа»

15. Применение Дефектоскопии

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

ДЕФЕКТОСКОПИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Виды дефектов деталей машин

Дефект — несоответствие изделия требованиям, определенным нормативной или технической документацией, что может быть причиной отказа. По причинам возникновения дефекты подразделяют на конструктивные, производственные и эксплуатационные.

Конструктивные дефекты обусловлены ошибками в проектировании, и их причинами могут быть неправильный выбор материала изделия и вида термической обработки, неверное определение размеров деталей и другие факторы.

Производственные дефекты образуются в результате нарушения технологического процесса изготовления или восстановления деталей.

Эксплуатационные дефекты — это дефекты, которые появляются в результате действия вредных факторов.

По месту расположения дефекты могут быть локальные (трещины, риски и т.д.); относиться ко всему объему изделия (несоответствие установленным требованиям по химическому составу материала) или к определенной поверхности (худшее качество механической обработки и т.д.); сосредотачинаться в ограниченных зонах объема или поверхности детали (зоны неполной закалки, коррозионного поражения и т.д.); быть внутренними или наружными.

По возможности исправления дефекты делятся на устраняемые и неустраняемые, при этом под устраняемым понимается дефект, исправление которого технически возможно и экономически целесообразно.

Типичными дефектами деталей являются:

Изменение размеров, геометрической формы (изгиб, скручивание, коробление, некруглость, бочкообразность, непрямолинейность, неплоскостность и др.) и состояния рабочих поверхностей; нарушение требуемой точности взаимного расположения рабочих поверхностей детали по сравнению с нормативными параметрами;

Механические и коррозионные повреждения;

Изменение физико-механических свойств материала в результате его старения;

Нарушение сплошности материала и целостности детали (трещины, изломы, разрывы и др.).

Изменение размеров и формы (нецилиндричность, неплоскостность и т.д.) поверхностей деталей происходит в результате их изнашивания. Изменение формы (деформации) чаще возникает у деталей, подверженных действию динамических нагрузок, неравномерному нагреву, а также вследствие перераспределения внутренних напряжений.

Изменение взаимного расположения (неперпендикулярность, непараллельность, несоосность) происходит из-за неравномерного износа поверхностей, остаточных деформаций деталей и перераспределения в них внутренних напряжений.

Физико-механические свойства материала деталей трансформируются в результате их нагрева в процессе работы или износа упрочненного поверхностного слоя, что вызывает снижение твердости.

Нарушения целостности (механические повреждения) деталей возникают вследствие превышения допустимых нагрузок в процессе эксплуатации, накопления усталости материала, коррозионных, эрозионных или кавитационных повреждений. В реальных условиях обычно имеет место сочетание различных дефектов.

Дефекты сборочных единиц проявляются в виде:

Потери жесткости соединения из-за ослабления резьбовых и заклепочных соединений;

Нарушения формы и условий контакта поверхностей деталей и посадок из-за увеличения зазора или снижения натяга, изменения взаимного расположения деталей в виде нарушения соосности, параллельности и перпендикулярности.

При наличии этих дефектов возрастают ударные нагрузки, шум, вибрации и нагрев механизмов машины, снижается их точность, нарушается герметичность соединений деталей.

Дефектация деталей

Дефектация предназначена для оценки технического состояния деталей и их пригодности к дальнейшей эксплуатации путем выявления дефектов деталей и их соединений, а также для изучения и анализа причин их появления. Дефектацию выполняют методами дефектоскопии после очистки, обезжиривания и мойки деталей. Под дефектоскопией понимается совокупность физико-технических и химических методов неразрушающего и разрушающего контроля материалов и изделий на отсутствие в них дефектов.

Крупные детали машин обычно дефектуют в разборочном отделении, используя необходимые переносные и передвижные приборы и оборудование. При ремонте узлов на специализированных участках дефектацию деталей выполняют там же. Остальные детали дефектуют в специальном отделении, оснащенном соответствующими инструментами, приборами и стендами.

Дефектация деталей проводится в соответствии с техническими условиями на проверку и сортировку деталей, отражающими их возможные дефекты, способы их установления и необходимые для этого технические средства. В технических условиях указываются значения допускаемых износов, размеры деталей, годных к использованию без восстановления и подлежащих восстановлению, и предельные размеры деталей для выбраковки.

Технические требования на дефектацию деталей разрабатываются заводами-изготовителями машин и их узлов. Они оформляются в виде карт, в которых по каждой детали приводят общие сведения; перечень возможных ее дефектов; способы выявления дефектов; допустимые без восстановления размеры детали и оптимальные способы устранения дефектов.

По результатам дефектации детали делят на 3 группы.

Годные детали , износ которых находится в пределах допусков, предусмотренных браковочными картами. На каждой годной детали, прошедшей контроль, ставят условный знак обычно зеленой краской или клеймо контролера. Годные детали направляют на сборку или на склад годных деталей.

Детали, подлежащие восстановлению , износ и повреждения которых могут быть устранены применяемыми на предприятии технологическими методами. Такие детали маркируют условными знаками (цифрами или краской различных цветов в зависимости от способа восстановления) и направляют в производство или на склад заготовок ремонта.

Детали, не пригодные для восстановления по технико-экономическим соображениям. Их маркируют обычно красной краской и направляют на склад как лом с указанием марки металла, из которого изготовлена деталь.

Такое распределение деталей по группам годности не является устойчивым, так как с развитием материаловедения, методов и средств восстановления, технического оснащения предприятия становится экономически выгодным восстанавливать детали, ранее относимые к непригодным.

Годность детали к эксплуатации определяют по ее остаточному ресурсу, который не должен быть меньше межремонтного. Его устанавливают на основе допускаемого износа. При этом условии, например, для соединения вал — втулка допустимый размер детали составляет:
- Для вала d доп = d н – И доп ;

— для отверстия d доп = d н + И доп ,

где d н — номинальный диаметр вала (отверстия), мм; И доп — допускаемый износ вала (отверстия), мм.

Деталь выбраковывают, если ее размер больше (для отверстия) или меньше (для вала) допускаемого.

Для установления величины допустимого износа детали следует знать ее продельный износ И пр , который определяют на основе экономического и технического критериев. Экономический критерий обусловливается предельным уменьшением экономических показателей, таких как потеря мощности, снижение производительности, увеличение расхода топлива, смазки и т.д., а технический характеризуется резким увеличением темпов изнашивания, которое может привести к аварии. При износе И = И пр размер детали считается предельным, по нему устанавливают предельное состояние детали.

Таким образом, величина допустимого износа должна удовлетворять условию:

И доп = И пр – И м , где И м — величина износа детали за межремонтный срок службы.

Результаты дефектации деталей заносят в ведомость дефектов, на основании которой определяют потребность в новых деталях и объем ремонтных работ для отобранных деталей. Статистическая обработка дефектовочных ведомостей позволяет определить по каждой детали машины соотношение деталей, подлежащих восстановлению, годных деталей и деталей, подлежащих замене новыми. Эти соотношения определяются тремя коэффициентами: коэффициентом ремонта η р =n р /n, коэффициентом годности η г = n г/ n и коэффициентом сменности η с = n з /n, где n р — число одноименных деталей, требующих восстановления; n г — число одноименных годных деталей; n з — число одноименных негодных (заменяемых) деталей; n — общее число одноименных деталей в обследованных машинах.

Численные значения этих коэффициентов рекомендуется определять методами математической статистики. С их помощью, исходя из технических условий на выбраковку деталей, устанавливают с определенной вероятностью процент деталей, подлежащих восстановлению, процент годных деталей и деталей, подлежащих выбраковке, что имеет важное практическое значение для организации и материального обеспечения ремонтного производства.

Для дефектации деталей используются следующие основные методы:

— наружный осмотр (внешнее состояние детали, наличие деформаций, трещин, задиров, выкрашиваний, сколов и др. поверхностных дефектов);

— контроль формы и размеров деталей бесшкальными (поверочными) мерительными средствами (линейки, калибры, уровни, шаблоны и т.п.);

— контроль универсальными измерительными инструментами (линейки, штангенинструменты, микрометры, индикаторные приборы и др.) и специальными контрольными устройствами для измерения линейных и угловых размеров, определения формы и взаимного расположения поверхностей деталей.

— контроль при помощи технических средств, позволяющих выявлять скрытые дефекты деталей средствами неразрушающего контроля, а также негерметичность отдельных деталей и их соединений и др.

Методы неразрушающего контроля основаны на взаимодействии разнообразных физических полей или веществ с контролируемым объектом. Например, для выявления трещин и других дефектов используются неразрушающие методы: магнитно-порошковый, электромагнитный, ультразвуковой, звуковой, течеискания (для сквозных трещин). Они осуществляются с помощью соответствующих средств дефектоскопического контроля, к которым относятся: дефектоскопы, дефектоскопические материалы, вспомогательные приборы, приспособления, контрольные образцы и т.д.

Методы дефектоскопии выбирают исходя из конструкции и технического состояния изделия, вида дефектов и имеющихся средств контроля. Основные методы рассмотрены ниже.

Определение дефектов наружным осмотром

Наружным осмотром, включая визуально-оптические методы, проверяют общее техническое состояние детали и выявляют поверхностные дефекты, например, трещины, вмятины, выбоины, задиры, коробление корпусных деталей, деформации изгиба и кручения валов, раковины, коррозионные, эрозионные и другие поражения поверхностей.

Вначале проверяют наличие дефектов, выбраковка по которым может быть однозначной. Корпусные детали из стального литья окончательно бракуют, если у них обнаружены сквозные трещины, изгибы и изломы, нарушающие прочность и влияющие на монтажные размеры.

Оси и валы не подлежат восстановлению при наличии трещин, изломов или остаточных деформаций от скручивания. Допускаются остаточные деформации от изгиба в пределах, предусмотренных браковочными картами.

Зубчатые колеса не подлежат восстановлению при наличии поломанных зубьев, трещин, питтинга на большом числе зубьев, отслоения поверхностного слоя на рабочей поверхности цементированных зубьев.

Подшипники качения бракуют при наличии трещин, выкрашиваний, чешуйчатости и отслаиваний на поверхности беговых дорожек колец, шариков или роликов, при повреждении буртиков внутреннего кольца, при наличии на кольцах цветов побежалости, а также радиального зазора, превышающего допускаемое значение.

Узлы и детали электрооборудования бракуются, если не отвечают требованиям, предъявляемым к ним инструкциями по электро- и взрывобезопасности. Электродвигатели всех типов независимо от технического состояния подлежат проверке для определения их пригодности к дальнейшей эксплуатации или ремонту.

Пружинные кольца, пружины, стопорные шайбы бракуют при наличии трещин и остаточных деформаций.

Болты, гайки, шпильки, пробки бракуют при изнашивании и срыве более двух ниток резьбы на рабочей части. Бракуются деформированные шпонки всех видов.

Не используются повторно прокладки из неметаллических материалов.

Прокладки металлические бракуют при поломках, а изогнутые исправляют правкой.

Визуальный контроль является субъективным и позволяет обнаруживать достаточно крупные поверхностные дефекты, например трещины с раскрытием более 0,1 мм. Для обнаружения более мелких трещин применяют визуально-оптический контроль с помощью специальных приборов. Он характеризуется высокой производительностью, применением сравнительно несложных приборов, достаточно высокой разрешающей способностью. Например, при 20—30-кратном увеличении обнаруживаются трещины с раскрытием 0,02 мм. Приборы с большей кратностью увеличения применяют реже, так как с ее возрастанием уменьшаются поле зрения, глубина резкости, производительность и надежность контроля.

Для обнаружения дефектов с расстояния 250 мм и менее применяются монокулярные и бинокулярные лупы (Польди — ЛП, складные — ЛАЗ; измерительные — ЛИЗ; штативные — ЛГИ, ЛИГИ, ЛПШ и др.) и микроскопы отсчетные типа МИР и бинокулярные типа БМИ и др.).

Для обнаружения поверхностных дефектов в отверстиях и закрытых полостях деталей служат эндоскопы, перископические дефектоскопы и др. приборы. Контроль с помощью линзового эндоскопа (рис. 3.16) осуществляется через смонтированную в корпусе 1 специальную оптическую систему 2,4—6, обеспечивающую передачу изображения с помощью телевизионной трубки 8 на видеоконтрольное устройство 9.

Рис. 3.16. Схема эндоскопа: 1 — корпус; 2 — призма; 3 — контролируемая деталь;

4 — объектив; 5 — передающая система; 6 — окуляр; 7—объектив; 8 — передающая

телевизионная трубка; 9 — видеоконтрольное устройство

Перспективными являются конструкции эндоскопов с оптоволоконными световодами, позволяющими передавать изображения без искажения на значительные расстояния.

Скрытые дефекты определяют рассмотренными ниже методами неразрушающего контроля (магнитный, ультразвуковой и др.).

Методы магнитной дефектоскопии

Общие сведения. Магнитные методы дефектоскопии предназначены для контроля деталей, изготовленных только из ферромагнитных материалов (сталь, чугун). Сущность этих методов заключается в обнаружении неоднородности магнитного потока, вызываемой несплошностью материала контролируемой детали при наличии в ней трещин, раковин и других дефектов. Если через такую деталь пропускать магнитный поток, то из-за дефектов магнитная проницаемость материала будет неодинаковой, что вызывает изменение магнитного потока по величине и направлению. Магнитные силовые линии не проходят через трещины и другие полые дефекты, а огибают их, что вызывает искажение магнитного поля над дефектами. Задача любого из рассматриваемых методов дефектоскопии состоит в обнаружении на поверхности детали с помощью определенного индикатора зон с искажением магнитного поля. В зависимости от способа обнаружения и индикации изменения магнитного потока различают следующие методы магнитной дефектоскопии: магнитопорошковый, магнитографический, магнитоаккустический, индукционный и др.

Методы магнитной дефектоскопии применяют преимущественно при массовом контроле однотипных деталей. Общий их недостаток состоит в невозможности определения характера обнаруженного дефекта. При необходимости решения этой задачи, рассмотренные методы дополняют другими, например, рентгеновским или лучевым методами дефектоскопии.

Магнитопорошковый метод . Он отличатся тем, что в качестве индикатора искажения магнитного потока используется ферромагнитный порошок. Для выявления дефектов контролируемую деталь после ее намагничивания или в присутствии намагничивающего поля покрывают слоем ферромагнитного порошка в сухом виде или в виде суспензии. В качестве магнитного порошка обычно применяют оксиды железа, измельченные до размеров зерна 1—10 мкм и превращенные в ферромагнитную модификацию нагревом до 600—700 °С с последующим охлаждением. Допускается применять в качестве магнитного порошка железную окалину, образующуюся при ковке и прокатке, а также стальные опилки, получаемые при шлифовании стальных изделий. Их рекомендуется измельчать в шаровых мельницах и просеивать через сито, превращая в ферромагнитную пудру.

Магнитные суспензии готовятся на основе смеси масла и керосина в соотношении 1:1 при добавлении 50—60 г магнитного порошка на 1 литр этой смеси. Для удобства приготовления суспензии используют магнитную пасту, содержащую кроме магнитного порошка антикоррозионные и другие добавки. Допускается применение также водных суспензий, например, с содержанием в 1 л воды 5—6 г мыла, 1 г жидкого стекла и 50—100 г магнитного порошка. При контроле деталей со светлой поверхностью используют черный порошок, с темной поверхностью — красный, светлый (с добавлением алюминиевой пудры) или люминесцентный, содержащий люминофор. При применении сухого порошка чувствительность метода выше, поэтому его обычно используют при выявлении подповерхностных дефектов.

Под действием магнитного поля частицы порошка располагаются по направлению силовых линий, концентрируясь в виде утолщения (валика) над местами расположения скрытых дефектов. Данный метод получил наибольшее применение, так как позволяет проводить контроль деталей различной конфигурации и размеров и обнаружить поверхностные нарушения сплошности материала с шириной раскрытия у поверхности 0,001 мм и другие дефекты (раковины, пустоты) размером до 1 мм, находящиеся на глубине до 15 мм. Важным достоинством метода является возможность точного установления расположения концов трещин и обнаружения дефектов под слоем немагнитного покрытия. Например, усталостные трещины устойчиво обнаруживаются под слоем краски толщиной 0,3—0,5 мм. При толщине покрытия до 0,1 мм применяют магнитные суспензии, а при большей толщине — сухой магнитный порошок.

Технология дефектоскопии магнитопорошковым методом предусматривает выполнение следующих основных этапов: подготовка поверхности детали, ее намагничивание, нанесение на контролируемую поверхность магнитного порошка или суспензии, осмотр и размагничивание детали.

Подготовка детали к контролю включает в себя очистку ее поверхности от масла, грязи, ржавчины и зашлифовку при необходимости наждачной бумагой рисок и царапин. Чем меньше высота шероховатости контролируемой поверхности, тем выше чувствительность метода. Например, при шероховатости поверхности Ra 2,5 мкм выявляются трещины, минимальная ширина которых составляет 2 мкм, а при Rz 40—25 мкм. Чувствительность метода дефектоскопии зависит также от магнитных характеристик материала контролируемого изделия, его формы и размеров, напряженности намагничивающего поля, ориентации дефекта относительно направления магнитного потока, характеристик применяемого порошка, способа его нанесения (в сухом виде или суспензия) и других факторов. Их влияние можно установить только опытным путем.

Намагничивание деталей осуществляют различными методами, так как дефекты могут быть обнаружены только при определенной ориентации относительно направления магнитных силовых линий. Наибольшее искажение магнитного поля и, следовательно, максимальная чувствительность метода контроля имеют место, если дефект расположен перпендикулярно этому направлению. Поэтому в зависимости от предполагаемой ориентации дефектов применяют циркулярное, полюсное или комбинированное намагничивание.

Для намагничивания используют постоянные магниты, а также постоянный ток (для выявления внутренних дефектов) и переменный ток (для выявления поверхностных дефектов). Ток для намагничивания получают от сварочных трансформаторов или аккумуляторов. Намагничивают детали последовательно 2-3 раза с продолжительностью по 1,5-2 с.

При циркуляционном (поперечном) методе намагничивания (рис. 3.17,а,б) магнитные линии замыкаются в самой детали, и она не имеет явно выраженных полюсов. Такое намагничивание создается также при пропускании переменного или постоянного током большой силы (до 1000—4000 А) по проводнику, проходящему через отверстие контролируемой детали (рис. 3.17,а), так называемое тороидное намагничивание, или по самой детали (рис. 3.17, б). Циркулярное намагничивание обеспечивает выявление дефектов, расположенных вдоль или под острым углом к оси детали.

Рис. 3.17. Методы намагничивания деталей: а. б — циркуляционное; в, г — полюсное; д, е — комбинированное

При полюсном (продольном) намагничивании (рис. 3.17,в, г) деталь приобретает явно выраженные полюса. Для этого ее намагничивают постоянным магнитом или электромагнитом со стальным сердечником, при этом намагничиваемая деталь является замыкающим звеном магнитопровода (рис. 3.17, в). Такой способ намагничивания применяется для обнаружения поперечных трещин в деталях типа дисков, шестерен, пластин, колец и т.п. Можно также помещать деталь в соленоид (рис. 3.17, г) или прокладывать по ней проводник. Эта схема полюсного намагничивания удобна для выявления дефектов, расположенных в поперечном направлении, у деталей типа валов и осей.

При комбинированном методе (рис. 3.17, д, е) одновременно применяются полюсное и циркуляционное намагничивание, что позволяет обнаруживать произвольно ориентированные дефекты. Такой метод применяется для дефектации сложных по конфигурации деталей типа шатунов, кронштейнов и др. В этом случае продольное намагничивание детали создается направленным вдоль нее магнитным потоком, а поперечное — за счет пропускания по этой детали постоянного или переменного тока, который создает круговой магнитный поток.

После контроля детали промывают в чистом трансформаторном масле и размагничивают, употребляя следующие способы: медленным перемещением намагниченной детали через катушку, питаемую переменным током обычной частоты; пропусканием переменного тока через размагничиваемую деталь; изменением направления постоянного тока, пропускаемого через деталь или катушку, с одновременным постепенным снижением силы тока. Деталь считается размагниченной, если к ней металлический порошок не пристает.

Магнитопорошковый способ дефектоскопии широко распространен благодаря сравнительной простоте выполнения, наглядности и надежности результатов контроля. Его недостатки: невозможность дефектации деталей из неферромагнитных материалов, непрерывный расход порошка при работе и необходимость размагничивания детали после проведения дефектации.

Магнитографический метод дефектоскопии основан на том, что в качестве индикатора искажения магнитного поля служит ферромагнитная пленка, которую после намагничивания детали плотно прижимают к контролируемому месту. Затем с нее устройствами типов ПНУ, ДМ, ПК осуществляют запись на магнитную пленку. Запись считывают магнитографическими дефектоскопами типов МД-8 и др.

Магнитоиндукционный метод дефектоскопии основан на обнаружении искажения магнитного поля с помощью индикатора (искателя) индукционного типа. Прибор состоит из гальванометра, к клеммам которого присоединены две катушки с противоположно намотанными витками. При медленном перемещении катушек над намагниченной деталью в результате пересечения магнитных силовых линий витками катушек в них индуктируется ЭДС. Показания прибора изменяются при прохождении над дефектом, искажающим магнитное поле детали, что позволяет установить его месторасположение.

Магнитоакустический метод дефектоскопии отличается от рассмотренного выше тем, что вместо гальванометра индикатором наличия дефектов в детали служит звуковой прибор.

Электромагнитная дефектоскопия . Электромагнитный метод контроля основан на измерении взаимодействия электромагнитного поля вихревых токов, наводимых в поверхностном слое контролируемой детали, с переменным электромагнитным полем катушки преобразователя. Он позволяет выявить у деталей из токопроводящих материалов поверхностные и подповерхностные дефекты (трещины, пустоты, неметаллические включения, межкристаллическую коррозию и др.) шириной 0,1—0,2 мм и протяженностью более 1 мм, расположенные на расстоянии до 1 мм от поверхности детали.

По назначению электромагнитные преобразователи бывают трех типов: накладные, проходные и комбинированные. При контроле приборы накладного типа располагаются над проверяемой деталью, а при применении прибора проходного типа контролируемую деталь пропускают через него.

На рис. 3.18 изображен накладной электромагнитный преобразователь.

В корпусе 2 размещена обмотка возбуждения с подводом питания через кабель 6, а в нижней части преобразователя — индуктивная катушка 8 с ферритовым сердечником 1. Последний служит для концентрации магнитного потока в зоне контроля детали 10, уменьшения износа при скольжении преобразователя по контролируемой поверхности и фиксации величины зазора между обмоткой и контролируемой поверхностью.

Под воздействием переменного электромагнитного поля катушки индуктивности в поверхностном слое изделия наводятся вихревые токи, формирующие свое переменное электромагнитное поле, которое взаимодействует с полем возбуждения.

При наличии в контролируемой детали трещины или других дефектов изменяются интенсивность и характер распределения электромагнитного поля вихревых токов, что вызывает изменение результирующего электромагнитного поля, которое регистрируется с помощью электрической схемы прибора.

Индикация наличия дефекта может быть: стрелочной, световой, звуковой, цифровой, на электронно-лучевой трубке.

При контроле деталей сложной формы используют дефектоскопы со сменными преобразователями. При выборе преобразователя из имеющихся в комплекте необходимо учитывать форму контролируемой поверхности, параметры зоны контроля, радиус кривизны, доступность и т.д. Наиболее типичные зоны контроля: галтели, плоские поверхности, участки поверхности двойной кривизны, ребра жесткости, пазы, участки вокруг отверстий, цилиндрические поверхности (отверстия, валы, оси), угловые соединения, резьбовые соединения и др.

Электромагнитный метод имеет следующие преимущества:

— высокая разрешающая способность при обнаружении поверхностных дефектов (особенно усталостных трещин);

— портативность и автономность аппаратуры;

— простота конструкции преобразователей;

— высокая производительность и простота методики контроля;

— возможность неконтактных измерений через слой краски;

— возможность автоматизации контроля.

Рис. 3.18. Схема накладного электромагнитного статического преобразователя: 1,3 — втулки; 2 — корпус; 4 — пружина; 5— крышка; 6 —кабель; 7 — ферритовый сердечник; 8 — обмотка; 9 — трещина; 10 — контролируемая деталь

Дефектоскопия, основанная на свойствах электромагнитных волн

Для определения внутренних дефектов деталей из металлических и неметаллических материалов применяются методы, основанные на свойствах электромагнитных волн (рентгеновские и гамма-лучи) проникать через твердые непрозрачные тела и поглощаться ими в зависимости от сфуктуры и сплошности материала детали. Это выражается в том, что лучи, прошедшие через материал с дефектами в виде различных нарушений сплошности (раковины, трещины и т.п.), сохраняют более высокую интенсивность, чем прошедшие через материал без дефектов. На фотопленке, помещенной за проверяемой деталью, дефектные места проявляются более темными. Этим способом можно выявлять дефекты, находящиеся на глубине до 500 мм. Предельная толщина проверяемых изделий зависит от напряжения. Так, для контроля деталей толщиной 60 мм требуется напряжение 200 кВ.

Изображение дефектов методами рентгенодефектоскопии можно получить как на пленке, так и на экране. Первый метод, называемый рентгено- и гаммаскопией, применяют для выявления дефектов в деталях из легких сплавов, а второй (рентгено- и гаммаграфирование) — для черных и цветных металлов. Метод рентгенографии обладает тем недостатком, что им можно пользоваться в основном в лабораторных условиях, так как требуется громоздкое оборудование.

Гамма-дефектоскопию можно использовать в любых условиях для обнаружения скрытых дефектов в деталях. Применяют два метода гамма-дефектоскопии — фотографический и ионизационный. Первый более распространен благодаря наглядности и объективности результатов контроля. Второй метод менее чувствителен к выявлению дефектов и определению характера дефектов, но менее трудоемкий.

Источником излучения при гамма-дефектоскопии служат радиоактивные изотопы кобальта-60, иридия-192, тантала-182, цезия-137 и др., ампулы с которыми хранят и переносят в специальных контейнерах. Для контроля стальной детали толщиной 50 мм с помощью радиоактивного источника с кобальтом-60 требуется экспозиция 2—3 ч.

Аппарат (рис. 3.20) укрепляют на штативе с возможностью перемещения в любом направлении для наведения пучка гамма-лучей на определенное место контролируемой детали. Перемещение ампулы с радиоактивным изотопом осуществляется с расстояния 3 м при помощи канатика 4, прикрепленного к рукоятке управления 5. Она позволяет фиксировать канатик и соответственно ампулу в трех положениях: А — нерабочее положение; Б — рабочее положение для получения направленного пучка лучей; В — положение при снятой пробке при просвечивании открытой ампулой.

Свинцовый контейнер 1 с находящейся в нем ампулой вместе с канатиком при помощи специальной штанги длиной 1,5 м может выниматься из защитного чугунного кожуха 2, залитого свинцом 3, и переноситься для контроля детали в труднодоступных местах.

При применении гамма-дефектоскопии требуется строгое соблюдение установленных требований к безопасному расстоянию до источника излучения и длительности работы с ним в течение смены.

Дефектоскопия, основанная на свойствах звуковых волк

На свойствах звуковых волн основаны звуковой и ультразвуковой методы дефектоскопии.

При звуковом методе деталь обстукивают и по звуку определяют наличие в ней дефектов. Если дефекты отсутствуют, то деталь издает чистый и звонкий звук, а при наличии, например, трещины издается дребезжащий звук. Этим способом определяют, в частности, у биметаллических подшипников скольжения плотность сцепления антифрикционного слоя с основным металлом. Звуковым методом нельзя определить дефекты на большой глубине, и для пользования им необходим профессиональный опыт.

Ультразвуковая дефектоскопия основана на том, что высокочастотные звуковые волны (0,5—10 МГц) в однородных твердых телах, особенно в металлах, распространяются направленно и без существенного затухания, а ни границе твердая среда — воздух почти полностью отражаются. Для возбуждения ультразвуковых колебаний в различных материалах наибольшее распространение получили пьезоэлектрические преобразователи. В качеств излучателей (приемников) колебаний используют пластины из титаната бария, у которого пьезоэффект почти в 500 раз выше, чем у применявшегося ранее кварца.

Ультразвуком можно обнаружить в металле, пластмассах и других материалах пустоты, трещины, пороки литья и дефекты на глубине от нескольких миллиметров до 10 м. Для этого служат ультразвуковые дефектоскопы: импульсные, просвечивания, резонансные и др. Из них в промышленности наиболее широко распространены импульсные дефектоскопы, основанные на методе звуковой тени и импульсном эхометоде (метод ультразвуковой локации).

Метод звуковой тени основан на улавливании звуковой тени за дефектом (рис. 3.21). При этом методе ультразвуковые колебания поступают в деталь 4 с одной стороны, а принимаются с другой.

От генератора 6 электрические импульсы ультразвуковой частоты поступают к пьезоэлектрическому излучателю 5, преобразующему их в ультразвуковые колебания. Импульсы проходят через деталь 4, и если она не имеет дефекта, то улавливаются пьезоприемником 3. В нем ультразвуковые колебания трансформируются в электрические импульсы, которые через усилитель 2 поступают в измерительный прибор 1 (рис. 3.21, а).

Посланные излучателем колебания при наличии в детали дефекта 7 (рис. 3.21, б) отразятся от него и не попадут на приемник 3, так как он будет расположен в зоне звуковой тени. В этом случае показание индикатора 1 отсутствует. Перемещая синхронно излучатель и приемник, можно установить границы дефекта. Метод звуковой тени используют при контроле деталей небольшой толщины. Необходимость двухстороннего доступа к контролируемой детали ограничивает область его применения.

Импульсный эхометод в этом отношении является более универсальным благодаря тому, что излучатель и приемник ультразвуковых колебаний смонтированы в щупе в виде одного устройства и работают последовательно: вслед за посылкой сигнала устройство автоматически переключается на режим приема отраженных сигналов.

Рис. 3.21. Схемы ультразвукового контроля деталей теневым методом (а — без де фекта; б — с дефектом): 1 — индикатор; 2 — усилитель; 3 — пьезоприемник; 4 — деталь; 5 — излучатель; 6 — генератор; 7 — дефект

На рис. 3.22 приведена схема импульсного ультразвукового дефектоскопа.

Рис. 3.22. Схема импульсного ультразвукового дефектоскопа: 1 — деталь; 2— излучатель-приемник; 3 — генератор импульсов; 4 — усилитель сигналов; 5 — электроннолучевая трубка; 6, 7 — отклоняющие пластины; 8 — блок питания; 9 — развертывающее устройство

К контролируемой детали 1 подводят щуп, в котором смонтирован излучатель-приемник 2. Если дефекта в детали нет, то ультразвуковой импульс, отразившись от поверхности детали, возвращается обратно и возбуждает электрический сигнал в приемнике. На экране электронно-лучевой трубки 5 в этом случае наблюдаются два всплеска: слева — импульс а (зондирующий сигнал), отраженный от обращенной к щупу поверхности детали; справа — отраженный от противоположной стороны детали импульс в (донный сигнал).

Если в детали имеется дефект, то импульс отражается также и от его поверхности, поэтому на экране трубки появляется промежуточный всплеск б. Сопоставляя расстояния между импульсами на экране трубки и толщину детали, можно определить глубину залегания дефекта. Чем больше дефект, тем больше акустической энергии от него отразится, тем больше будет амплитуда всплеска б. Относительный размер дефекта можно определить по этой амплитуде.

Ультразвуковые дефектоскопы обычно работают на частотах 0,8—2,5 МГц, обладают высокой чувствительностью при обнаружении не только наружных, но и внутренних дефектов в деталях. Дефектоскопы оснащаются плоскими и призматическими щупами, позволяющими направлять ультразвуковые колебания и проверять наличие дефектов под разными углами к поверхности детали.

Достоинства импульсного метода: односторонний доступ к детали; возможность определения размеров и расположения дефекта по глубине; высокая чувствительность.

Недостаток — наличие «мертвой» зоны, которая представляет собой неконтролируемый поверхностный слой, в пределах которого на экране электронно-лучевой трубки отраженный от дефекта импульс совпадает с зондирующим импульсом.

К общим преимуществам ультразвуковой дефектоскопии следует отнести то, что контролируемая деталь не получает никаких повреждений и ее не надо приводить в исходное состояние, как при магнитной дефектоскопии; обнаруженные дефекты наблюдаются и легко фиксируются; безопасность выполнения контроля.

Дефектоскопия, основанная на капиллярных свойствах жидкостей

Капиллярные методы дефектоскопии базируются на свойстве жидкостей проникать в невидимые невооруженным глазом поверхностные нарушения сплошности. Это позволяет с помощью дополнительных материалов и технических средств выявлять дефекты путем формирования на контролируемой поверхности контрастных рисунков, копирующих месторасположение и форму дефектов.

Выявление невидимой трещины (рис. 3.23), имеющей ширину раскрытия а, осуществляется путем проявления и увеличения индикаторного следа от нее до размера А и создания высокого оптического контраста между поверхностью детали и проявляемым на ней рисунком.

Метод позволяет обнаружить поверхностные трещины раскрытием 0,001 мм, глубиной 0,01 мм и длиной более 0,1 мм. Капиллярные методы используются для выявления поверхностных и сквозных трещин в магнитных и немагнитных материалах.

Достоинства капиллярных методов:

— высокая чувствительность и разрешающая способность;

— наглядность результатов контроля и возможность определения направления, протяженности и размеров дефекта;

— возможность контроля изделий из любых материалов;

— высокая вероятность обнаружения дефектов.

Недостатки этих методов: высокая трудоемкость и длительность процесса (0,5—1,5 ч на одно измерение), а также громоздкость применяемого оборудования. Различают следующие методы капиллярной дефектоскопии (по характеру следов проникающих жидкостей и особенностям их обнаружения): яркостный (ахроматический), цветной (хроматический), люминесцентный, люминесцентно-цветной.

Рис. 3.23. Схема выявления дефектов капилярным методом: 1 — контролируемая деталь; 2 — проявляющее вещество; 3 — след пенетранта; 4 — трещина с остатками пенетранта; /—III — соответственно: источник ультрафиолетового излучения, источник света при цветном контроле, объектив

Простейшими методами дефектоскопии данного типа являются керосиновая, масляная и цветная пробы, где в качестве проникающей жидкости используют соответственно керосин, жидкие минеральные масла или их смесь, а в качестве проявителя применяют мел или каолин. Пробы можно отнести к яркостным методам капиллярной дефектоскопии.

В результате проявления проникающей жидкости над трещиной возникает определенный индикаторный след, который четко выявляется на светлом фоне проявителя.

Метод керосиновой пробы заключается в следующем. Деталь погружают в керосин или смачивают им контролируемую поверхность. После выдержки в течение 1—2 мин ее насухо протирают или сушат и покрывают мелом. Керосин выступает из трещин, и они темными линиями обозначаются на меловой обмазке. Для ускорения процесса дефектации рекомендуется постукивать по детали. Этот метод очень прост, не требует специального оборудования и поэтому широко используется, особенно при проверке крупногабаритных деталей и металлоконструкций. Однако с помощью такого метода невозможно выявить трещины шириной менее 0,03—0,05 мм. Аналогично выполняется масляная проба, при которой деталь помещают в масло, нагретое до 50—60 °С.

Общим недостатком рассмотренных методов является относительно слабая контрастность. В этом отношении преимуществами обладает цветная проба . На очищенную контролируемую поверхность наносят смесь керосина, трансформаторного масла и яркого красителя (пигмента). После 5—10-минутной выдержки поверхность промывают водой, покрывают тонким слоем каолина и сушат теплым воздухом. Имеющиеся в детали трещины выявляются в виде красных линий на белом фоне каолинового покрытия.

Разновидностью цветной пробы является метод красок , который основан на способности красок к взаимной диффузии. Для обнаружения- трещин поверхность детали обезжиривают бензином и покрывают красной краской, которую через 5—6 мин смывают растворителем. После этого поверхность детали покрывают белой краской. Красная краска выступает из трещины и окрашивает белое покрытие, обозначая границы трещины. Для обнаружения трещин этим методом применяются дефектоскопы ДМК-1, ДМК-2. Метод красок позволяет обнаруживать трещины шириной не менее 0,01—0,03 мм и глубиной до 0,01—0,04 мм.

Люминесцентный метод дефектоскопии основан на способности некоторых веществ (люминофоров) светиться под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Для выявления трещин на поверхность детали 1 (рис. 3.24) наносят люминофор 5. После выдержки 5—6 мин люминофор с поверхности удаляют, затем наносят слой талька с целью извлечения люминофора из трещины. Впитанное тальком флюоресцирующее вещество ярко светится в ультрафиолетовых лучах. Контроль деталей на отсутствие трещин этим методом производят на специальных люминесцентных дефектоскопах.

В качестве источника ультрафиолетовых лучей применяют ртутно-кварцевые лампы. В качестве люминофоров используют твердые или жидкие вещества. Из твердых чаще всего применяются проявляющие порошки окиси магния, углекислого магния или их смесь. Порошки втираются в полость возможного дефекта, где и остаются. Предпочтительным является применение жидких люминофоров, так как они легче проникают в трещины.

Рис. 3.24. Схема люминесцентной дефектоскопии: 1 — деталь с дефектом; 2 — световой фильтр; 3 — ртутно-кварцевая лампа; 4 — излучение; 5 — люминофор

В качестве люминофоров используют антраценовое масло в смеси с керосином (80 %) и трансформаторным маслом (15 %). Эта смесь дает светло-голубое свечение. Используются также дефектоль или нориол, представляющий собой продукт перегонки нефти. Эти вещества дают зелено-желтое свечение.

В последнее время используется в качестве люминофора раствор поликонденсированных ароматических углеводородов в керосино-газойлевой фракции нефти — шубикол.

Люминесцентный метод позволяет выявить только поверхностные дефекты. Он применяется для обнаружения трещин в деталях из любых материалов, включая немагнитные, для которых невозможно использовать более эффективные методы магнитной дефектоскопии.

Технология дефектоскопии рассмотренными методами включает следующие общие основные этапы:

— подготовку объекта к контролю;

— обработку контролируемой поверхности дефектоскопическими материалами;

— проявление дефектов;

— обнаружение, измерение дефектов и расшифровку результатов контроля;

— очистку объекта от материалов, применяемых при контроле.

Контроль герметичности

Под герметичностью понимается свойство изделия противостоять проникновению через него жидкости или газа. Контроль герметичности основан на регистрации или наблюдении проникновения пробных веществ (жидкостей или газов) через стенки деталей или их соединения. Он применяется для выявления сквозных дефектов различными методами (в зависимости от используемых при контроле пробных веществ и способов регистрации или наблюдения их прохождения через дефекты в изделии). Количественно герметичность характеризуется падением давления воздуха или газа в единицу времени или расходом жидкости, вытекающей через дефекты контролируемой детали.

Наибольшее применение получил компрессионный метод контроля герметичности, состоящий в проведении воздушных или гидравлических испытаний изделия. Он заключается в создании перепада давления между внутренней и наружной поверхностями контролируемого изделия и регистрации прохождения газа или жидкости через дефекты в нем. На практике применяют следующие варианты реализации этого метода и обнаружения имеющихся дефектов.

Погружение в воду изделия, заполненного под давлением воздухом, что дает возможность определить его негерметичность и расположение дефектов по выделению пузырьков газа. Герметичность некоторых полых изделий контролируют также погружением в воду и контролем за поступлением вовнутрь воды через дефекты в стенках.

Способ обмыливания — в контролируемое изделие под давлением подают воздух. Наружную поверхность изделия покрывают мыльной пеной, на которой при прохождении газа образуются и достаточно долго сохраняются пузырьки газа, которые свидетельствует о наличии трещины.

Манометрический способ , при котором после достижения в контролируемой детали заданного давления пробного газа подачу его отключают и далее давление контролируют манометром. При наличии в детали трещины давление падает. Манометрический способ контроля часто совмещают со способом обмыливания.

Гидравлический метод , основанный на создании внутри контролируемой детали давления воды или специальной пробной жидкости. В первом случае трещины выявляют визуально по появлению воды на поверхности детали. Во втором — используют люминесцентно-гидравлический способ, который основан на применении в качестве пробной жидкости водного раствора солей флуоресцеина, светящихся зеленым светом при облучении ультрафиолетовыми лучами. Поэтому после опрессовки детали указанным раствором по зеленому свечению на наружной поверхности выявляют имеющиеся в ней дефекты.

Фиксация дефектов с использованием ткани или фильтровальной бумаги. Этот метод применяют при контроле недоступных для осмотра участков детали.

Для обнаружения мельчайших неровностей применяется проверка герметичности с помощью течеискателей (галоидных, гелиевых, ультразвуковых). Галоидный течеискатель состоит из щупа и измерительного блока. Датчиком является диод с платиновыми электродами. При попадании между ними газа, содержащего галоиды (фреон, четыреххлористый углерод и др.), резко увеличивается ионный ток, что фиксируется измерительным блоком. Прибор обладает высокой чувствительностью. На этом основан метод контроля герметичности: изделие заполняют содержащим галоиды газом и, обследуя щупом поверхность изделия и места соединений деталей, выявляют имеющиеся дефекты. По такому же принципу работают гелиевые течеискатели. Отличие заключается в том, что в изделии создается вакуум, и оно обдувается гелием, который через дефекты проникает в него и улавливается течеискателем. Принцип работы ультразвуковых течеискателей основан на том, что при прохождении газа через трещины или неплотности возникают ультразвуковые колебания, которые улавливаются прибором и генерируются в электрический сигнал. Достоинством этого метода является возможность контролировать герметичность изделий, работающих под давлением газа, не выводя их из эксплуатации.

Контроль формы, размеров и положения рабочих поверхностей детали

Геометрические параметры дефектуемых деталей определяют для установления правильности их геометрической формы, отклонения фактических размеров от номинальных, определения величин износа и зазоров в подвижных и неподвижных соединениях. Для контроля с требуемой точностью применяют соответствующие проверочные и измерительные приспособления, инструменты и приборы.

Проверочными инструментами и приспособлениями можно установить только наличие погрешностей в размерах и форме дефектуемых деталей и оценить их годность по данным параметрам. Для этого применяются различные калибры, шаблоны, проверочные линейки и плиты. Абсолютные же значения размеров деталей и их отклонений определяют измерительными инструментами и приборами. Например, для контроля размеров валов и отверстий из проверочных инструментов служат соответственно предельные калибры-скобы и калибры-пробки, а из измерительных — универсальные штанген- и микрометрические инструменты.

В зависимости от формы контролируемых поверхностей и требуемой точности измерения для дефектации деталей применяются следующие универсальные измерительные приборы:

— штангенциркули для измерения наружных и внутренних размеров деталей;

— штангензубомеры — для измерения толщины зубьев цилиндрических зубчатых колес;

— штангенглубиномеры — для измерения глубины отверстий и высоты выемок;

— гладкие микрометры — для измерения наружных размеров деталей и резьбовые микрометры —для измерения резьб;

— индикаторные нутромеры с комплектом сменных измерительных вставок — для измерения внутренних размеров;

— индикаторы часового типа, которые крепятся на стойке или штативе — для измерения линейных размеров, отклонения формы или биения вращающихся деталей.

Отклонение от крутости измеряют кругломерами; от плоскостности — с помощью контрольных линеек, плит и щупов, по положению отдельных точек; от прямолинейности в плоскости — с помощью поверочных линеек, уровней и оптико-механических приборов.

Рассмотрим некоторые типовые методы контроля универсальными средствами.

Контроль цилиндрических поверхностей деталей. При износе деталей проверяют размеры и форму цилиндрических поверхностей. Для определения этих параметров измеряют диаметр поверхности в нескольких сечениях в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. По результатам измерений определяют отклонение размеров от номинальных значений, а также конусность, бочкообразность и корсетность поверхности.

Проверка прямолинейности осуществляется с помощью контрольной линейки, которая является эталоном прямолинейности. Линейку устанавливают на две одинаковые мерные плитки и пластинчатым щупом измеряют зазор между ней и контролируемой поверхностью. Разность в величине зазора определяет непрямолинейность поверхности. Более точный контроль прямолинейности достигается оптическими приборами, так как в этом случае эталоном прямолинейности является луч света.

Плоскостность поверхности контролируют по прилеганию к ней проверочной плиты. Для этого плиту покрывают краской (берлинской лазурью), накладывают ее на контролируемую поверхность и перемещают по ней в разных направлениях. По числу пятен краски, оставшихся на контролируемой поверхности, судят о ее плоскостности: чем больше число пятен, тем меньше отклонение контролируемой поверхности от эталонной плоской поверхности проверочной плиты. Обычно подсчитывают число пятен на площади 25x25 мм. Минимальное число пятен указывается в технических требованиях к детали. Этим способом проверяется плоскостность рабочих поверхностей фланцев, разъемов корпусных деталей и т.д.

Замер зазоров . Если имеется свободный доступ к сопряженным поверхностям, то зазор между ними замеряется пластинчатым щупом. Если такого доступа нет, то зазор измеряют с помощью свинцовых оттисков. Для этого между сопрягаемыми поверхностями укладывают свинцовые проволочки диаметром, большим предполагаемого зазора (обычно 1—1,5 мм), и механизм собирают. Проволочки расплющиваются и, измеряя их толщину после разборки механизма, определяют величину зазора.

Дефектоскопия – это область знаний, охватывающая теорию, методы и технические средства определения дефектов в материале контролируемых объектов, в частности в материале деталей машин и элементов металлоконструкций.

Дефектоскопия является составной частью диагностики технического состояния оборудования и его составных частей. Работы, связанные с выявлением дефектов в материале элементов оборудования, совмещаются с ремонтами и техническим обслуживанием или выполняются самостоятельно в период технического осмотра. Для выявления скрытых дефектов в конструкционных материалах используются различные методы неразрушающего контроля (дефектоскопии).

Известно, что дефекты в металле являются причиной изменения его физических характеристик: плотности, электропроводности, магнитной проницаемости, упругих и других свойств. Исследование этих характеристик и обнаружение с их помощью дефектов составляет физическую сущность методов неразрушающего контроля. Эти методы основаны на использовании проникающих излучений рентгеновских и гамма-лучей, магнитных и электромагнитных полей, колебаний, оптических спектров, явлений капиллярности и других.

Согласно ГОСТ 18353 методы неразрушающего контроля классифицируют по видам: акустические, магнитные, оптические, проникающими веществами, радиационные, радиоволновые, тепловые, электрические, электромагнитные. Каждый вид представляет собой условную группу методов, объединенных общностью физических характеристик.

Выбор вида дефектоскопии зависит от материала, конструкции и размеров деталей, характера выявляемых дефектов и условий дефектоскопии (в мастерских или на машине). Основными качественными показателями методов дефектоскопии являются чувствительность, разрешающая способность, достоверность результатов. Чувствительность – наименьшие размеры выявляемых дефектов; разрешающая способность – наименьшее расстояние между двумя соседними минимальными выявляемыми дефектами, измеряется в единицах длины или числом линий на 1 мм (мм –1). Достоверность результатов – вероятность пропуска дефектов или браковки годных деталей.

Акустические методы основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в исследуемом объекте. Эти методы широко применяются для контроля толщины деталей, сплошности (трещин, пористости, раковин и т.п.) и физико-механических свойств (зернистости, межкристаллитной коррозии, глубины закаленного слоя и др.) материала. Контроль выполняется на основании анализа характера распространения звуковых волн в материале детали (амплитуды, фазы, скорости, угла преломления, резонансных явлений). Метод пригоден для деталей, материал которых способен упруго сопротивляться деформациям сдвига (металлы, фарфор, оргстекло, некоторые пластмассы).

Акустические методы подразделяют на активные, основанные на излучении и приеме волн (теневой, резонансный, эхо-импульсный, велосимметрический методы), и пассивные, основанные на приеме колебаний волн исследуемого объекта (акустической эмиссии, виброшумодиагностические методы).

На ремонтных предприятиях нефтегазовой отрасли широко применяют ультразвуковую дефектоскопию. Сущность ее заключается в способности ультразвуковых колебаний приникать вглубь материала контролируемого изделия и отражаться от дефектов, являющихся нарушением сплошности материала.

Ультразвуковыми колебаниями принято называть упругие механические колебания с частотой более 20 кГц. Для излучения и приема ультразвуковых колебаний обычно используют пьезоэлектрические преобразователи-пластинки, изготовленные из монокристаллов кварца, сульфата лития и других материалов.

При внесении пьезоэлемента в электрическое поле в нем возникают упругие деформации, величина и направление которых зависят от параметров электрического поля. Указанный процесс является строго обратимым, т.е. если на пьезоэлемент действует переменное напряжение, изменяющееся по определенному закону, то и возникающее электрическое напряжение подчиняется этому же закону. Подобное явление называется пьезоэлектри-ческим эффектом.

Ультразвуковые колебания распространяются в виде узких направленных пучков. Они могут отражаться, преломляться и фокусироваться. При падении на границу раздела двух фаз, обладающих различным акустическим сопротивлением, в том числе нарушенной сплошности материала (трещин, раковин, расслоений и др.), часть ультразвуковых колебаний отражается, причем угол падения равен углу отражения, а остальная часть УЗК проходит во вторую среду, преломляясь в ней. Направленность УЗК и способность их отражаться от границы раздела двух сред используются для выявления в материалах трещин, расслоений, пор, газовых и шлаковых включений и измерения толщины деталей.

Ультразвуковая дефектоскопия осуществляется тремя основными методами: теневым, резонансным и эхо-методом.

Теневой метод основан на появлении за дефектом «звуковой тени» при прохождении ультразвука через деталь, помещенную между излучателем колебаний и приемным устройством. На рис. 7.8 изображена схема дефектоскопа, работающего по принципу теневого метода. Высокочастотные электрические колеба-

Рис. 7.8. Схема ультразвукового дефектоскопа, работающего по теневому методу:

а – без дефекта; б – с дефектом; 1 – генератор; 2 – преобразователь пьезоэлектрический; 3 – контролируемая деталь; 4 – ультразвуковые колебания; 5 – преобразователь приемный пьезоэлектрический; 6 – дефект; 7 – прибор регистрирующий

ния, вырабатываемые генератором 1 , подаются на пьезоэлектрический преобразователь 2 , в котором преобразуются в механические колебания ультразвуковой частоты. При плотном соприкосновении преобразователя 2 3 колебания (волны) 4 распространяются вглубь материала детали, достигают при отсутствии дефекта приемного пьезоэлектрического преобразователя 5 и регистрируются прибором 7 . Если на пути ультразвуковых колебаний встречается дефект 6 , то они отражаются от него и не попадают на приемный преобразователь 5 , т.е. за дефектом образуется «звуковая тень». При этом на регистрирующем приборе 7 отсутствуют показания, что свидетельствует о наличии дефекта.

Применяются также временной теневой и зеркально-теневой методы.

Временной теневой метод основан на запаздывании импульса, вызванного огибанием дефекта.

Зеркально-теневой метод основан на ослаблении сигнала, отраженного от противоположной поверхности изделия (донный эффект).

Резонансный метод основан на возникновении стоячих волн в материале контролируемой детали при совпадении частоты колебаний, создаваемых в детали внешним источником, с частотой собственных колебаний детали. Резонансным методом выявляют коррозионные раковины, расслоения в металле и другие повреждения.

Наибольшее применение для контроля материала деталей получил импульсный эхо-метод , основанный на принципе посылки в материал контролируемой детали ультразвуковых колебаний и приеме отраженных волн.

На рис. 7.9 приведена блок-схема импульсного эхо-дефек-тоскопа. Импульсы электромагнитных колебаний определен- ной частоты, вырабатываемые импульсным генератором 6 , поступают на пьезоэлектрический преобразователь 3 искательной головки, который под их действием деформируется и излучает упругие механические колебания ультразвуковой частоты. При соприкосновении пьезоэлектрического преобразователя 3 с поверхностью контролируемой детали 1 через слой контактной смазки ультразвуковые колебания распространяются внутрь материала детали и, достигнув противоположной стороны детали или дефекта 8 , отражаются от них. Отраженные импульсы поступают на приемный пьезоэлектрический преобразователь 2 , находящийся в той же искательной головке, где вновь преобразуются в электрические сигналы, которые, пройдя через усилитель 4 , поступают на электронно-лучевую трубку 5 . Одновременно с пуском импульсного генератора 6 включается генератор основной развертки 7 , который предназначен для получения на экране электронно-лучевой трубки горизонтальной развертки луча во времени.

Таким образом, на экране электронно-лучевой трубки фиксируются колебания основной развертки, слившиеся в одну сплошную горизонтальную линию, и пики эхо-сигналов – от поверхности входа в исследуемый материал (начальный импульс), от дефекта и от противоположной поверхности детали (донный импульс). Расстояния l 1 и l 2 , на которых расположены импульс дефекта и донный импульс по отношению к начальному импульсу соответствуют глубине залегания дефекта и толщине изделия. По амплитуде эхо-сигнала, отраженного от дефекта, судят о размере дефекта.

Окончательное заключение о координатах, форме и размерах дефекта, например, трещины, дается после его прозвучивания по нормали к поверхностям детали и под различными углами к ним (рис. 7.10). Амплитуда эхо-сигнала будет наибольшей, когда импульсы ультразвуковых колебаний направлены по нормали к поверхности дефекта (поз. а ). По мере увеличения угла a между нормалью к поверхности дефекта и направлением импульсов ультразвуковых колебаний амплитуда эхо-сигнала уменьшается (поз. b ) и примет нулевое значение, когда направление импульсов и трещины совпадут (поз. с ). Если отражающая поверхность дефекта достаточно велика, то по форме огибающей эхо-сигнала, наблюдаемого на экране электронно-лучевой трубки, можно судить о расположении трещины в материале.

Искательные головки (рис. 7.11) разделяют на три типа: прямые, наклонные и раздельно-совмещенные. Первые предназначены для ввода в изделие продольных звуковых волн, перпендикулярных к поверхности изделия, вторые – для ввода в изделие комбинаций УЗК с преобладанием (в зависимости от поставленной цели) поверхностных, продольных или поперечных волн и третьи – для ввода пучка продольных волн под определенным углом к плоскости, перпендикулярной к поверхности детали.

Тип волны зависит от угла ввода, который может изменяться. Применение таких головок дает возможность обнаруживать не только внутренние дефекты, но и наружные, например, усталостные трещины различного характера.

Основным элементом всех искательных головок служит пье-зопластина. Ее толщина равна половине длины волны излучаемых ультразвуковых колебаний.

Перед выполнением дефектоскопии поверхности детали, по которым производится контроль, должны быть очищены от загрязнений. Чтобы обеспечить надежный акустический контакт искательной головки с поверхностью детали без воздушных промежутков, на поверхность детали, контактирующую с искательной головкой, наносят слой масла. Чем больше криволинейность поверхности и выше температура, тем более вязкие масла следует применять в качестве контактной жидкости.

Дефектоскопию цилиндрических и конических, наружных и внутренних резьб бурильных и эксплуатационных труб и

Современные ультразвуковые дефектоскопы обладают высокой чувствительностью и точностью до 2 %.

К основным недостаткам ультразвуковых методов относятся необходимость достаточно высокой чистоты поверхности деталей и существенная зависимость качества контроля от квалификации оператора-дефектоскописта.

Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей рассеивания над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта. Их применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов.

Магнитный поток, встречая на своем пути дефект с низкой магнитной проницаемостью по сравнению с ферромагнитным материалом детали, огибает его. Часть магнитных силовых линий выходит за пределы детали (рис. 7.15), образуя поле рассеива-

ния. Наличие последнего, а следовательно и дефекта, обнаруживают различными методами (магнитопорошковый, магнитографический и феррозондовый).

При магнитопорошковом способе для обнаружения магнитного потока рассеивания используют магнитные порошки (сухой способ) или их суспензии (мокрый способ). Проявляющийся материал наносят на поверхность изделия. Под действием магнитного поля рассеивания частицы порошка концентрируются около дефекта. Форма их скоплений соответствует очертанию дефекта (рис. 7.16).

Сущность магнитографического метода заключается в намагничивании изделия при одновременной записи магнитного поля на магнитную ленту, которой покрывают деталь, и последующей расшифровке полученной информации.

Для обнаружения дефектов феррозондовым способом применяют феррозондовые преобразователи.

При контроле деталей, поступающих в ремонт, наиболее распространен магнитопорошковый способ. Технология определения дефекта состоит из следующих операций: очистки детали от загрязнений; подготовки суспензии (мокрым способом); намагничивания контролируемой детали; осмотра поверхности детали с целью выявления мест, покрытых отложениями порошка; размагничивания детали.

Намагниченность деталей должна быть достаточной для создания около дефекта магнитного поля рассеивания, способного притягивать и удерживать частицы порошка. Через детали пропускают электрический ток или помещают их в магнитное поле соленоида. Различают три способа намагничивания: полюсное, циркулярное и комбинированное.

Полюсным намагничиванием создают продольное магнитное поле (вдоль детали). Деталь помещают между полюсами электромагнита (постоянного магнита) или в магнитное поле соленоида. Это намагничивание применяют для выявления дефектов, расположенных перпендикулярно к продольной оси детали или под углом к ней не более 20–25°.

Циркулярным намагничиванием создают магнитное поле, магнитные силовые линии которого расположены в виде замкнутых концентрических окружностей. Через деталь пропускают электрический ток. При необходимости обнаружения дефекта на внутренней цилиндрической поверхности ток пропускают через стержень или кабель из немагнитного материала (медь, латунь, алюминий), помещенный в отверстие детали. Это намагничивание служит для нахождения дефектов, расположенных вдоль продольной оси детали или под небольшим углом к ней.

Комбинированное намагничивание заключается в одновременном воздействии на деталь двух взаимно перпендикулярных магнитных полей. В результате их сложения образуется результирующее магнитное поле, величина и направление которого зависят от вектора магнитной напряженности каждого из слагаемых. Для получения комбинированного магнитного поля обычно через деталь пропускают электрический ток, создавая в ней циркулярное магнитное поле, и одновременно помещают в соленоид (или электромагнит), создавая продольное магнитное поле.

Магнитные силовые линии результирующего поля направлены по винтовым линиям к поверхности изделия, что позволяет обнаруживать дефекты разной направленности.

Вихретоковые методы основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте.

Контроль методами вихревых токов базируется на зависимостях параметров (амплитуды, фазы, переходных характеристик и др.) вихревых токов, возбуждаемых в детали, от ее формы, размеров, сплошности и физико-механических свойств материала. Возбудителями вихревых токов могут служить переменное поле тока в проводе, движущиеся магниты, волны радиоизлучения. Для контроля деталь или ее часть помешается в переменный магнитный поток F 0 напряженностью Н 0 (рис. 7.17). Под действием магнитного потока в детали возбуждаются вихревые токи плотностью d, создающие вторичный встречный магнитный поток F в напряженностью Н в. Исследуя параметры потока F в при известных параметрах первичного потока F 0 , можно судить о качественных показателях деталей.

Методы вихревых токов позволяют обнаруживать поверхностные дефекты, в том числе под слоем металлических и неметаллических покрытий, контролировать размеры покрытий и деталей (диаметры шаров, труб, проволоки, толщину листов и др.), определять физико-механические свойства материалов (твердость, структуру, глубину азотирования и др.), измерять вибрации

Рис.7.17. Схема контроля методом вихревых токов

и перемещения деталей в процессе работы машины. Не всегда требуется непосредственный контакт датчика с исследуемой деталью, возможен контроль при одностороннем доступе (измерение толщины листов коробчатых конструкций и т.п.). Методы пригодны для контроля деталей из немагнитных металлов (по значению электропроводности). Важным преимуществом этих методов является автономность и портативность приборов, любой вид индикации, хорошая приспособленность к автоматизации. Контроль методами вихревых токов отличается хорошей точностью, а в случае выявления поверхностных трещин обеспечивает очень высокую чувствительность: минимальная ширина раскрытия трещины 0,0005–0,001 мм, глубина 0,15–0,2 мм. Для выявления трещин отечественной промышленностью выпускаются портативные дефектоскопы. Их чувствительность несколько ниже.

Недостатками рассматриваемых методов являются сравнительная сложность оборудования, необходимость в высокой квалификации персонала для обслуживания, использования и анализа результатов контроля. Приборы контроля, выпускаемые промышленностью, являются узкоспециализированными по видам контроля и материалам, что сдерживает их широкое применение.

Дефектоскопия деталей радиационными методами

Дефектоскопия деталей радиационными методами основана на регистрации ослабления интенсивности радиоактивного излучения при прохождении через контролируемый объект. Схема просвечивания детали радиационными лучами представлена на рис. 7.18. Наиболее часто применяются рентгеновский и g-контроль деталей и сварных швов. Промышленностью выпускаются как передвижные рентгеновские аппараты для работы в условиях мастерских, так и портативные для работы в полевых условиях. Для работы вблизи взрыво- и пожароопасных объектов, при отсутствии на месте работ электроэнергии или при ограниченном доступе к объекту контроля (например, при работе на машинах) вместо рентгеновских используются гамма-дефектоскопы. Некоторые дефектоскопы снабжаются шлангом-ампулопроводом для подачи источника излучения из радиационной головки в труднодоступные места на расстояние до 12 м.

Регистрация результатов радиационного контроля осуществляется визуально (изображение на экранах, в том числе стереоскопическое изображение) в виде электрических сигналов, фиксацией на фотопленке или обычной бумаге (ксерорадио-графия).

Достоинства радиационных методов – высокое качество контроля, особенно литья, сварных швов, состояния закрытых полостей элементов машин; возможность документального подтверждения результатов контроля, не требующего дополнительной расшифровки. Существенными недостатками являются сложность аппаратуры и организации выполнения работ, связанной с обеспечением безопасного хранения и использования источников радиационного излучения.

Радиоволновые методы основаны на регистрации изменения электромагнитных колебаний, взаимодействующих с контролируемым объектом. На практике получили распространение сверхвысокочастотные (СВЧ) методы в диапазоне длин волн от 1 до 100 мм. Взаимодействие радиоволн с объектом оценивают по характеру поглощения, дифракции, отражения, преломления волны, интерференционным процессам, резонансным эффектам. Эти методы применяют для контроля качества и геометрических параметров изделий из пластмасс, стеклопластиков, термозащитных и теплоизоляционных материалов, а также для измерения вибрации.

Тепловые методы. В тепловых методах в качестве диагностируемого параметра используется тепловая энергия, распространяющаяся в объекте, излучаемая объектом, поглощаемая объектом. Температурное поле поверхности объекта является источником информации об особенностях процессов теплопередачи, которые, в свою очередь, зависят от наличия внутренних и наружных дефектов, охлаждения объекта или его части в результате истечения среды и т.п.

Различают пассивные и активные методы теплового контроля. При пассивном контроле анализ тепловых полей производят в процессе их естественного возникновения. При активном – нагрев производят внешним источником тепловой энергии.

Контроль температурного поля осуществляют с помощью термометров, термоиндикаторов, пирометров, радиометров, инфракрасных микроскопов, тепловизоров и других средств.

Тепловизионная аппаратура, получившая в настоящее время широкое применение в диагностике, основана на сканировании поверхности объекта лучом инфракрасного спектра, приеме, усилении и развертке отраженного луча. В технической диагностике приборы термовидения с дистанционным обследованием объекта применяют:

при контроле качества изоляции, футеровки;

при контроле напряженного состояния металла.

Оптические методы. Оптический неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия оптического излучения с объектом. Для получения информации используют явления интерференции, дифракции, поляризации, преломления, отражения, поглощения, рассеивания света, а также изменение характеристик самого объекта исследования в результате эффектов фотопроводимости, люминесценции, фотоупругости и других.

Оптическое излучение или свет – электромагнитное излучение с длиной волн от 10 –5 до 103 мкм, в котором принято вы-делять ультрафиолетовую (от 10 –3 до 0,38 мкм), видимую (от 0,38 до 0,78 мкм) и инфракрасную (от 0,78 до 103 мкм) области спектра.

К числу дефектов, обнаруживаемых оптическими методами, относятся нарушения сплошности, расслоения, поры, трещины, включения инородных тел, изменения структуры материалов, коррозионные раковины, отклонение геометрической формы от заданной, а также внутренние напряжения в материале.

Применение переносных микроскопов дает возможность исследовать состояние и структуру поверхности материалов при увеличении. В сочетании со стробоскопом оптические методы позволяют исследовать подвижные детали.

Визуальная энтроскопия позволяет обнаружить дефекты на поверхностях объекта. Энтроскопы для внутреннего обследования труднодоступных мест объекта включают зонд из стекловолокна, с помощью которого исследователь может проникать внутрь объекта, и экран визуального наблюдения поверхности, а также принтер для видеозаписи исследуемой поверхности объекта. Применение оптических квантовых генераторов (лазеров) позволяет расширить границы традиционных оптических методов контроля и создать принципиально новые методы оптического контроля: голографические, акустооптические.

Капиллярный метод дефектоскопии основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей объекта и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью преобразователя (датчика).

Капиллярные методы применяют для обнаружения дефектов в деталях простой и сложной формы. Эти методы позволяют обнаруживать дефекты производственно-технологического и эксплуатационного происхождения – трещины шлифовочные, термические, усталостные, волосовины, закаты и др. В качестве проникающих веществ используют керосин, цветные, люминесцентные и радиоактивные жидкости, а также применяют метод избирательно фильтрующихся частиц.

Схема контроля деталей капиллярными методами приведена на рис. 7.19. Очищенная от грязи и специальных покрытий (краска, гальванические покрытия и др.) деталь 1 покрывается проникающей жидкостью 2 (рис. 7.19, а ). Ускорение заполнения жидкостью дефектов достигается в зависимости от ее свойств подогревом (жидкости или детали), созданием вакуума или компрессии, упругим деформированием или воздействием ультразвуком. Затем жидкость с поверхности удаляют протиркой ветошью, промывкой или продувкой (рис. 7.19, б ) и в зону контроля кистью или краскораспылителем наносят равномерный слой проявителя. Он поглощает оставшуюся в полостях дефектов жидкость, образуя индикаторный рисунок дефектов (рис. 7.19, в ), а также создает фон, улучшающий видимость рисунка.

При использовании цветных жидкостей индикаторный рисунок получается цветным, обычно красным, который хорошо выделяется на белом фоне проявителя – цветная дефектоскопия. При использовании люминесцирующих жидкостей индикаторный рисунок становится хорошо видимым под воздействием ультрафиолетовых лучей – люминесцентный метод. Контроль характера индикаторных рисунков осуществляется визуально-оптическим методом. При этом линии рисунка обнаруживаются сравнительно легко, так как они в десятки раз шире и контрастнее, чем дефекты.

Простейшим примером капиллярной дефектоскопии является керосиновая проба. Проникающей жидкостью служит керосин. Проявитель – мел в виде сухого порошка или водной суспензии. Керосин, просачиваясь в слой мела, вызывает его потемнение, которое обнаруживается при дневном свете.

Достоинствами капиллярной дефектоскопии являются универсальность в отношении формы и материалов деталей, хорошая наглядность результатов, простота и низкая стоимость материалов, высокая достоверность и хорошая чувствительность. В частности, минимальные размеры обнаруживаемых трещин составляют: ширина 0,001–0,002 мм, глубина 0,01–0,03 мм. Недостатки: возможность обнаружения только поверхностных дефектов, большая длительность процесса и трудоемкость (необходимость тщательной очистки), токсичность некоторых проникающих жидкостей, недостаточная надежность при отрицательных температурах.

В ремонтном производстве при использовании люминесцентного метода дефектоскопии применяют проникающие жидкости различного состава. Их наносят с помощью пульверизатора, окунанием в раствор илимягкой кистью. После выдержки детали в течение нескольких минут (не более 5) излишки жидкости удаляют, протирая поверхность ветошью, или промывают струей холодной воды под давлением 0,2 МПа с последующей сушкой.

Далее приступают к выявлению дефекта. Чаще всего применяют самопроявляющийся способ, при котором после пропитки и очистки деталь нагревают, что способствует быстрому выходу проникающей жидкости из дефекта и растеканию ее по краям трещины. Затем деталь помещают в дефектоскоп и облучают ультрафиолетовыми лучами. Источником ультрафиолетовых лучей служат ртутно-кварцевые лампы, свет от которых пропускают через светофильтры. Промышленность выпускает переносные и стационарные дефектоскопы.

Трещины в деталях можно обнаруживать с помощью керосиновой пробы. Керосин обладает хорошей смачивающей способностью, глубоко проникает в сквозные дефекты диаметром более 0,1 мм. При контроле качества сварных швов на одну из поверхностей изделия наносят керосин, а на противоположную – адсорбирующее покрытие (350–450 г суспензии молотого мела на 1 л воды). Наличие сквозной трещины определяют по желтым пятнам керосина на меловой обмазке.

Для выявления сквозных пор и трещин широко используются гидравлический и пневматический методы испытаний.

При гидравлическом методе внутреннюю полость изделия заполняют рабочей жидкостью (водой), герметизируют, создают насосом избыточное давление и выдерживают деталь некоторое время. Наличие дефекта устанавливают визуально по появлению капель воды или отпотеванию наружной поверхности.

Пневматический метод нахождения сквозных дефектов более чувствителен, чем гидравлический, так как воздух легче проходит через дефект, чем жидкость. Во внутреннюю полость деталей закачивают сжатый воздух, а наружную поверхность покрывают мыльным раствором или погружают деталь в воду. О наличии дефекта судят по выделению пузырьков воздуха. Давление воздуха, закачиваемого во внутренние полости, зависит от конструктивных особенностей деталей и обычно равно 0,05– 0,1 МПа.

Методы неразрушающего контроля не являются универсальными. Каждый из них может быть использован наиболее эффективно для обнаружения определенных дефектов. Выбор метода неразрушающего контроля определяется конкретными требованиями практики и зависит от материала, конструкции исследуемого объекта, состояния его поверхности, характеристики дефектов, подлежащих обнаружению, условий работы объекта, условий контроля и технико-экономических показателей.

Неразрушающие методы контроля

Материал объекта

Форма объекта

Шероховатость

Место расположения дефекта

Условия контроля

Металл маг-нитный

Металл не-магнитный

Неметалл

Простая (плита, лист, труба)

Сложная

R а > 5 мкм

R а < 5 мкм

На поверх-ностном слое

В подповерх-ностном слое

В глубине металла

Под слоем защитного покрытия

В условиях производст-ва

В условиях эксплуата-ции

При ремонте

Теневой Резонансный Эхо-импульсный Велосимметрический Акустической эмиссии Импедансный Свободных колебаний

+ + + – + + +

+ + + – + + +

+ + + + – + +

+ + + + + + +

– – + – – – –

+ – + – – – +

+ + + + + + +

+ – + – + – –

+ + + + + – –

+ + + – + + +

– – + – – – –

+ + + + + + +

– – + + + + –

– – + + – – –

Магнитопорошковый Магнитографический Феррозондовый

+ + +

– – –

– – –

+ + +

– – –

– + –

+ – +

+ + +

+ + +

– – +

– – –

+ + +

+ + –

+ + +

Оптический

+

+

+

+

+

+

+

+

–

–

–

+

+

+

Цветной Люминесцентный Тенеисканием

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

– – +

+ + +

+ + –

– – –

– – –

– – –

+ + +

+ – +

+ + +

Рентгенографический Гамма-графический

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

Радиоволновый

–

–

+

+

–

–

+

+

+

+

–

+

–

–

Тепловой

+

+

+

+

–

–

+

+

+

+

–

+

–

–

Электрический

+

+

+

+

–

–

+

+

+

–

+

+

–

–

Вихретоковый

+

+

–

+

+

–

+

+

+

–

+

+

+

+

Похожая информация.

Налоги и платежи