Дефектоскопия

1 Производственно-техннологические дефекты.

1.1 Дефекты механической  обработки   

 Трещины отделочные возникают и поверхностном слое металла, наклепанном при отделочных операциях. Поверхностные микротрещииы в дальнейшем, при работе детали под нагрузкой, могут значительно увеличиться.   

 Прижоги, трещины шлифовочиые возникают при резком нагреве поверхностного слоя стального изделия при нарушении режима шлифования или полирования. Дефекты представляют собой или закаленные участки небольшой площади, или участки с сеткой тонких трещин на поверхности детали. Применение неподходящего для данного металла или «засаленного» круга, повышение подачи, скорости шлифования или недостаточное охлаждение детали вызывают местные перегревы поверхностного слоя закаленной стали и высокие внутренние напряжения из-за неравномерных объемных изменений при чередующихся нагревах и охлаждении.

1.2 Дефекты соединения  металлов   

 Металлургические  дефекты сварного шва появляются  в сварных соединениях вследствие  нарушения режима сварки. При сварке металл подвергается расплавлению и затвердеванию, поэтому в сварных соединениях могут быть дефекты, присущие литому металлу (раковины, поры, шлаковые включения и др.).   

 Поры и раковины в металле шва — пузыри, в основном сферической формы различной величины, заполненные водородом или окисью углерода, образуются из-за присутствия газов, поглощаемых жидким металлом.   

 Шлаковые включения в металле шва — небольшие объемы, заполненные неметаллическими веществами (окислами, шлаками). Размеры их колеблются от микроскопических до нескольких миллиметров в поперечном сечении.   

 Трещины появляются  вследствие внутренних напряжений, возникающих из-за усадки металла  при охлаждении шва Причиной  усадки металла может быть  нарушение технологии сварки  или несоответствие основного металла и электродов требованиям ТУ.   

 Непровар  — отсутствие сплавления между  основным и наплавленным металлом  в корне шва или по кромкам  из-за плохой подготовки кромок  свариваемых листов или малого  расстояния между кромками по  отношению к диаметру электрода. Например: типичной картиной непровара в вершине шва на рентгеновском снимке является непрерывная или прерывистая темная полоса в центре шва.   

 Перечисленные  выше дефекты обычно относят  к внутренним дефектам сварного  шва. К наружным (внешним) дефектам можно отнести неполное заполнение шва, вогнутость на вершине шва, избыточное усиление (увеличение толщины шва), нахлест (наплавление металла на основу), проплав, продольный канавки, подрезы, смещение кромок шва, неровности в местах смены электрода и др. В большинстве случаев внешние дефекты могут быть определены визуально.   

 Отслоение  — характерный дефект в изделиях, изготавливаемых из двухслойных  металлов. Возникает в процессе  получения двухслойных листов  или труб, а также при их обработке давлением, сваркой.   

 Производственные  дефекты существенно ухудшают  прочностные характеристики металла  и могут явиться причиной поломки  и преждевременного выхода деталей  из строя в условиях эксплуатации  при ремонте требуют замены  или восстановления. Другие изнашиваются меньше и могут длительное время эксплуатироваться без ремонта. Следовательно, детали машин в процессе эксплуатации теряют свои служебные свойства неравномерно, что вызывает на определенных этапах необходимость проведения осмотров и ремонтов, при которых определяют техническое состояние, заменяют или восстанавливают определенную номенклатуру деталей, узлов и агрегатов.   

 Под техническим  состоянием понимают степень  пригодности деталей и узлов  для надежной работы в машине  в соответствии с требованиями технических условий. В процессе эксплуатации техническое состояние не остается постоянным и с увеличением наработки под воздействием внешних факторов ухудшается, работоспособность машины из-за износов и повреждений снижается и надежность работы элементов конструкции падает.   

 Физический  износ является нормальным явлением, неизбежно сопровождающим эксплуатацию  любой машины. Величина и характер  физического износа определяются  конструкцией машины, использованными  в ней: 
материалами, технологией изготовления и условиями эксплуатации.   

 Наиболее  распространенным видом физического  износа элементов конструкций,  где имеется контакт, является  механический износ. Он происходит  в результате действия сил  трения и ударных нагрузок  в сопряженных деталях, имеющих относительное перемещение с большей или меньшей скоростью.    

 К физическому  износу относится также коррозионный  износ деталей и агрегатов,  возникающий в результате химического  или электрохимического взаимодействия  металла с внешней средой. В процессе эксплуатации коррозия может возникать вследствие атмосферных воздействий, из-за неблагоприятных контактов металла в конструкции, под воздействием рабочей жидкости в системах, под влиянием газовой среды при высоких температурах.   

 Особенно  вредно влияние коррозии при одновременном воздействии на детали переменных нагружений (коррозионная усталость). Установлено, что при этих условиях разрушение их может происходить при напряжениях, значительно меньших предела усталости. Дефекты металла могут возникать и в условиях эксплуатации как следствие физического износа и неправильного технического обслуживания машин. 
Разнообразие применяемых материалов для изготовления деталей и агрегатов машин, а также различные условия работы приводят к тому, что физический износ отдельных элементов конструкции наступает неодновременно.   

 Усталость  материала представляет собой  процесс постепенного изменения  деталями машины своей работоспособности  под воздействием переменных  по величине и направлению  нагрузок. Усталость проявляется в виде трещин, возникающих преимущественно на деталях, испытывающих при работе многократные знакопеременные циклические нагрузки. Чаще всего трещины усталости возникают в местах концентрации напряжений—галтелях, у отверстий для смазки, в местах резкого перехода, глубоких рисок и т. д. Возникновению усталостных трещин в значительной степени способствуют структурная неоднородность материала, острые углы между сопряженными элементами деталей, местные повреждения в виде забоин, царапин и т. д.   

 Например: часто  трещины усталости возникают  на лопатках газовых турбин  вследствие одновременного воздействия  значительных напряжений, высоких  температур и агрессивной среды,  приводящих к разрушению лопаток.    

 А так же  вибрационные нагрузки, возникающие при работе машин, приводят к появлению трещин усталости на валиках приводов агрегатов, лопатках осевых компрессоров, трубопроводах гидро- и пневмосистем.

2.1 Эксплуатационные дефекты.   

 В результате  неправильного технического обслуживания  машин на деталях могут появиться дефекты в виде забоин, рисок, вмятин и т. п. Такого рода дефекты, как уже указывалось, способствуют образованию трещин; усталости, а в ряде случаев являются непосредственной причиной их возникновения.   

 Как видно,  рассмотренные дефекты независимо от их происхождения вызывают ухудшение технического состояния элементов конструкции и могут привести к постепенному (износовому) или внезапному их отказу в. эксплуатации. Это существенно снижает срок службы и надежность машин. 

3. Методы неразрушающего контроля

3.1 Методы контроля проникающими веществами   

 К ним относятся  капиллярные методы и методы  течеискания. 
Капиллярные методы основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных дефектов и регистрации индикаторного рисунка. При контроле этими методами на очищенную поверхность детали наносят проникающую жидкость, которая заполняет полости поверхностных дефектов. Затем жидкость удаляют, а оставшуюся в полостях дефектов часть обнаруживают путем нанесения проявителя, который адсорбирует жидкость, образуя индикаторный рисунок. Эти методы применяют в цеховых, лабораторных и полевых условиях, при положительных и отрицательных температурах. Они позволяют обнаруживать дефекты производственно-технологического и эксплуатационного происхождения: трещины шлифовочные, термические, усталостные и др. Капиллярные методы могут быть применены для обнаружения дефектов в деталях из металлов и неметаллов простой и сложной формы.   

 Благодаря  высокой чувствительности, простоте  контроля и наглядности результатов эти методы применяют не только для обнаружения, но и для подтверждения дефектов, выявленных другими методами дефектоскопии— ультразвуковым, магнитным и др.   

 Наиболее  распространенными капиллярными  методами являются цветной, люминесцентный, люминесцентно-цветной, фильтрующихся часгиц, радиоактивных жидкостей и др.    

 Методы течеискания  основаны на регистрации индикаторных  жидкостей, проникающих в сквозные  дефекты контролируемого объекта.  Их применяют для контроля  герметичности работающих под давлением сварных сосудов, баллонов, трубопроводов гидро-, топливо-, масляных систем силовых установок и т. п. К методам течеискания относятся гидравлическая опрессовка, аммиачно-индикаторный метод, фреоновый, масс-спектрометрический, пузырьковый, с помощью гелиевого и галоидного течеискателей и т. д. Проведение течеискания с помощью радиоактивных веществ позволило значительно увеличить чувствительность метода. 

3.2 Магнитные методы   

 Основаны  на регистрации магнитных полей  рассеяния над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта. Применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях и полуфабрикатах различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов. К ним относятся магнитно-порошковый, магнитно-графический, феррозондовый, магнитно-индукционный и другие методы.    

 Магнитные  поля рассеяния над дефектами  регистрируются в магнитно-порошковом  методе с помощью ферромагнитного  порошка или суспензии, в магнитно-графическом  — с помощью ферромагнитной ленты и в фер-розондовом — с помощью чувсгвительных к магнитным полям феррозондов.   

 Магнитно-порошковый  метод нашел широкое применение  на заводах промышленности, ремонтных  предприятиях и эксплуатирующих  подразделениях.   

 Магнитно-графический  метод наибольшее применение получил для контроля сварных соединений. Он позволяет выявлять трещины, непровары, шлаковые и газовые включения и другие дефекты в стыковых сварных швах.   

 Феррозондовый  метод применяют для обнаружения  тех же дефектов, что и магнитно-порошковым методом, а также дефектов, расположенных на глубине до 20 мм. С его помощью измеряют толщину листов и стенок сосудов при двухстороннем доступе. 

4. Основные факторы,  определяющие выбор  метода контроля   

 Наиболее  эффективные результаты контроля могут быть достигнуты только при технически правильном выборе и применении методов дефектоскопии. Выбор метода НК определяется конкретными требованиями практики и зависит от: материала детали, конструкции (форма и размеры) изделий, состояния поверхности детали, характеристики дефектов (вид и размер дефекта, места его расположения), условий работы детали, условий контроля, технико-экономических показателей. Рассмотрим влияние этих факторов.

4.1 Материал детали   

 В промышленности  используют различные материалы, отличающиеся химическим составом, степенью деформации, макроструктурой, термической обработкой, плотностью и другими физическими свойствами. Наличие , в них дефектов вызывает локальное изменение свойств материала, которое может быть обнаружено с помощью различных МНК. Так, например, поверхностные и под-поверхностные дефекты в ферромагнитных сталях могут быть обнаружены намагничиванием детали и фиксацией образующихся при этом полей рассеяния с помощью магнитных методов. В то же время такие же дефекты в изделиях, изготовленных из немагнитных сплавов, например жаропрочных, нельзя выявить магнитными методами. В данном случае необходим другой метод контроля, например электромагнитный. Однако и этот метод окажется непригодным, если изделие изготовлено из пластмассы. В этом случае поверхностные дефекты можно обнаружить капиллярными методами. Ультразвуковой метод нельзя эффективно использовать для выявления внутренних дефектов в литых сплавах Однако они могут быть успешно проконтролированы с помощью рентгеновских лучей.