Дефектоскопия

4.2 Конструкция (форма  и размеры) изделий   

 Металлоизделия  в металлургии и машиностроении  имеют самые различные размеры  и форму: от крупногабаритных (слитки, поковки, штамповки и  др.) массой в сотни килограмм  до небольших изделии (болты,  винты, заклепки и др.) массой в несколько десятков грамм. Заготовки имеют простую форму (параллелепипеды, цилиндры, диски, кубы и т.п.), готовые детали—сложную (ступенчатые валы, сварные и паяные соединения, изделия, ограниченные кривыми поверхностями, и т.п.). Методы контроля выбирают в зависимости от размеров и формы изделия. Если для контроля изделия простой формы можно применить почти все МНК, то для контроля деталей сложной формы применимость методов ограничена. Чем сложнее конфигурация изделия, тем меньше методов для ее контроля. Детали, имеющие большое число выточек, канавок, переходов от одного радиуса кривизны к другому, уступов и т.д., очень трудно, а иногда невозможно контролировать такими методами, как магнитный, ультразвуковой и радиационный.   

 Крупногабаритные изделия контролируют, как правило, по частям. При этом важно правильно определить зоны контроля, знание которых облегчает разработку методики проверки опасных участков детали.   

 Мелкие массовые  детали—шарики, ролики, болты, шпильки  и т.п. целесообразно контролировать методами, которые легко поддаются автоматизации или механизации, например электромагнитными.

4.3 Состояние поверхности  детали   

 Под состоянием  поверхности понимается степень  ее шероховатости и наличие  защитных покрытий. Грубая шероховатая поверхность детали исключает применение капиллярных методов, вихревых токов, магнитных и ультразвукового в контактном варианте. Малая шероховатость расширяет возможности методов дефектоскопии. Операции контроля — неотъемлемые звенья технологического процесса. Поэтому там, где это нужно, следует предусматривать операции по уменьшению шероховатости поверхности контролируемого изделия (особенно на промежуточных стадиях изготовления детали, когда заготовка имеет припуски на обработку).   

 Защитные  покрытия не позволяют применить оптические, магнитные и капиллярные методы контроля. Эти методы можно применить только после удаления защитных покрытий. Если же удалить покрытие нельзя или нецелесообразно, то для обнаружения внутренних дефектов используют радиационные и ультразвуковые методы, а для поверхностных—ультразвуковой, электромагнитный и магнитно-порошковый. Так, например, магнитно-порошковым методом обнаруживают трещины на стальных деталях, имеющих хромовое покрытие толщиной до 0,2 мм. Электромагнитным методом обнаруживают трещины на деталях, имеющих лакокрасочное, эмалевое и другие неметаллические покрытия толщиной до 0,5 мм и металлические немагнитные—до 0,2 мм.

4.4 Характеристика дефектов (вид  и размер дефекта,  место его расположения)   

 Дефекты могут иметь самое различное происхождение и отличаться по виду, размерам, месту расположения, ориентировке относительно волокна металла и т.д. Прежде чем выбрать метод контроля, следует изучить технологию изготовления изделия, характер возможных дефектов и технические условия на браковку.    

 Дефекты по  расположению относительно поверхности  детали могут быть внутренними,  залегающими на глубине более  1 мм, подповерхностными, залегающими  на глубине менее 1 мм, и поверхностными.    

 Установив  вид и место расположения предполагаемого дефекта, выбирают метод контроля, для чего оценивают технические возможности МНК и отбирают наиболее подходящий.   

 Так, например, для обнаружения внутренних дефектов  в стальных изделиях используют  радиационные и ультразвуковые  методы. Если изделия имеют сравнительно небольшую толщину, а дефекты, подлежащие выявлению (например, раковины),—достаточно большие размеры, то лучше воспользоваться радиационными методами. При этом можно точно определить и зафиксировать на пленке размеры и местоположение дефекта. Если толщина изделия в направлении просвечивания более 100—150 мм или требуется обнаружить в нем внутренние дефекты в виде трещин или тонких расслоений,. то применять радиационные методы нецелесообразно, так как они «не пробивают» толщину металла более 150 мм, а кроме того, обнаруживать трещины и расслоение радиационными методами неэффективно из-за низкой чувствительности. В данном случае наиболее подходящим является ультразвуковой контроль.   

 Поверхностные  дефекты обнаружить проще, чем внутренние, так как для этого имеется больше и технических возможностей (число методов). Однако и в данном случае следует выбирать и применять методы контроля в зависимости от того, где расположена трещина: на гладкой плоской или кривой поверхности, в галтельном переходе или в резьбе и т. д.

4.5 Условия работы  детали   

 Детали и  узлы многих машин работают  в условиях повышенных статических,  динамических и вибрационных  нагрузок.. Некоторые элементы конструкции  испытывают периодические перегрузки  работают в агрессивной среде и подвергаются коррозионному и эрозионному воздействию. Все это приводит к возникновению дефектов в элементах конструкций, которые могут явиться причиной усталостного их разрушения.    

 Поэтому важно  знать условия работы машины  для определения критических мест на деталях и выбора метода контроля, обеспечивающего надежное выявление дефектов в опасных участках.

4.6 Условия контроля   

 Контроль  продукции металлургических и  машиностроительных предприятий  проводят как в заводских условиях, так и в эксплуатации. На заводе-изготовителе изделия контролируют с целью выявления дефектов металлургического или производственно-технологического происхождения; для этого применяют пооперационный контроль с использованием инструментальных средств, позволяющих отбраковывать дефектные детали на ранней стадии изготовления. Контролировать однотипные заготовки или детали простой формы на промежуточной стадии их изготовления, когда внешняя поверхность хорошо обработана и не имеет защитных покрытий, значительно проще, чем готовых изделий, имеющих сложную форму, защитные покрытия и собранных в отдельные узлы. Поэтому на заводах имеются широкие возможности организации участков для проведения массового контроля заготовок и деталей с применением типовой контрольно-измерительной и дефектоскопической аппаратуры.   

 На ремонтных  заводах, целью контроля является  выявление дефектов, связанных с  продолжительностью и условиями  работы деталей и агрегатов:  механических повреждений, деформаций, износов, усталостных трещин, коррозии и т.д.   

 При ремонте  контролю подвергают разнообразные  по размерам, форме и материалам  детали и узлы машин, причем  контролируют их обычно в одном  цехе. Детали, бывшие в эксплуатации, имеют антикоррозионные защитные  покрытия; на некоторых деталях в результате воздействия высоких температур образовались нагар или окисные пленки, в результате износа — риски и надиры, при работе в агрессивных средах—коррозионное поражение. Некоторые детали, соединенные тугой посадкой, сваркой или заклепками, при ремонте не разбирают и их контролируют в собранном виде.   

 Такие условия  усложняют контроль и требуют  более широкого и гибкого применения  контрольно-измерительной аппаратуры  и различных методов НК, использования  универсальных дефектоскопов с  различными устройствами и приспособлениями, а также введения операций по подготовке деталей к контролю (очистки от нагара, удаления защитных покрытий, зачистки рисок, забоин и др.).   

 В условиях  эксплуатации целью контроля  является обнаружение дефектов, возникающих на деталях в процессе работы, в основном усталостных трещин и коррозионного поражения. В этом случае контролируют небольшую номенклатуру деталей и агрегатов. Однако их поверхность защищена покрытием, поражена коррозией, загрязнена или покрыта нагаром и имеет механические повреждения. Контролировать изделия в условиях эксплуатации сложнее, так как объекты контроля, как правило, не демонтируются, находятся в конструкции и доступ к ним в ряде случаев затруднен. Для контроля деталей, расположенных в труднодоступных местах, необходимы преобразователи и датчики, посаженные на удлинительные ручки, зажимные и сканирующие устройства, фиксаторы, осветители, поворотные зеркала, механические отсчетные устройства и т.д. Все это нужно учитывать при выборе метода контроля.

4.7 Технико-экономические показатели   

 При выборе  метода контроля по этому фактору  в первую очередь учитывают  технические возможности метода: оценивают его чувствительность, разрешающую способность, достоверность  результатов контроля и надежность  аппаратуры. Затем оценивают его техническую доступность для применения в конкретных условиях: 
сложность аппаратуры и возможность обеспечения ею, сложность технологии контроля и дефицитность применяемых при этом материалов и т.д. В ряде случаев при выборе метода решающим фактором является его производительность. Чем проще метод, объективнее результаты контроля, выше производительность и ниже трудоемкость работ при контроле и дешевле применяемая аппаратура, тем предпочтительнее метод.   

 При оценке  производительности метода следует иметь в виду и трудовые затраты, необходимые для выполнения подготовительных работ при контроле, особенно в условиях эксплуатации. Преимущество имеет тот метод, который может быть и труднее по применению, по аппаратуре, но для его осуществления не требуется полной или частичной разборки агрегата или машины, так как последняя увеличивает сроки и трудоемкость работ и приносит значительные убытки за счет вынужденного простоя машин.

4.8 Эффективность контроля   

 Как видно,  выбор методов и технических средств контроля представляет собой сложную техническую задачу. Однако решение ее еще не обеспечивает эффективности-НК. Высокая эффективность контроля может быть обес-печена при условии правильного выбора методик и инструкций контроля, технических средств (дефектоскопов и дефектоскопических материалов); исправности дефектоскопической аппаратуры и качества применяемых материалов; достаточной квалификации контролеров дефектоскопистов; правильной организации работ.   

 Следует отметить, что эффективность НК существенно зависит от лица, проводящего контроль, его эрудиции, практических навыков, личных качеств.  

5. Сравнение методов  дефектоскопии.   

 Для проверки  детали на отсутствие любых  дефектов потребовалось бы использование  многих методов дефектоскопии. Трудоемкость контроля при этом превысила бы во много раз трудоемкость изготовления детали. Поэтому перед тем как приступить к разработке методики дефектоскопии, следует тщательно изучить технологию изготовления детали и определить, какие в ней могут возникнуть несплошности. Для этой работы следует привлекать технологов и конструкторов.    

 В период  отладки дефектоскопии необходимо  подвергать часть деталей исследованию  с разрушением, чтобы убедиться  в правильности контроля. Такому  исследованию следует подвергать как забракованные, так и годные детали. Можно разрезать детали, забракованные по механической обработке.   

 Капиллярные  и магнитные методы служат  для обнаружения поверхностных  несплошностей. В отличие от  магнитных, капиллярными методами  можно контролировать детали из любых материалов, если несплошности не заполнены инородным твердым веществом. Выбор одного из этих методов для контроля поверхностных дефектов в ферромагнитных материалах определяется главным образом массовостью выпуска деталей. Если объем контроля столь невелик, что им занято не более одного-двух человек, то в большинстве случаев применение капиллярных методов целесообразно, так как эти методы наиболее универсальны. При большом объеме контроля значительными преимуществами обладает магнитный метод дефектоскопии, как более простой и менее трудоемкий. Магнитным методом можно также контролировать несплошности, находящиеся вблизи поверхности (на глубине нескольких миллиметров).   

 Если методы  контроля поверхностных дефектов  в основном удовлетворяют требованиям производства, то методы контроля внутренних несплошностей значительно отстают от потребностей промышленности.   

 Для выявления  внутренних несплошностей применяют  методы просвечивания и прозвучивания  ультразвуком. Принципиально эти  методы могут быть использованы и для выявления поверхностных дефектов, однако применение просвечивания для обнаружения поверхностных дефектов в большинстве случаев нецелесообразно из-за большей трудоемкости. Ультразвуковые методы применяют только в тех случаях, когда доступ к контролируемой поверхности затруднен.   

 Трещины,  возникающие в процессе эксплуатации. обычно выходят на поверхность  и поэтому могут быть выявлены  магнитными или капиллярными  методами. Однако для такого контроля  часто приходится разбирать машину. В этих случаях целесообразно применять ультразвук. Между ультразвуковым эхо-методом и рентгенографией много общего. Оба они требуют высокой квалифи кации дефектоскописта, который для решения вопроса о годности той или иной детали должен обладать опытом, выработанным при контроле аналогичных деталей.   

 Метод просвечивания  наиболее чувствителен к пустотам, ориентированным перпендикулярно  поверхности контролируемой детали (параллельно направлению лучей). С помощью ультразвука легче  выявляются пустоты, вытянутые параллельно поверхности детали (чувствительность метода во многих случаях мало изменяется с изменением толщины детали). При просвечивании может быть определен размер проекции дефекта на рентгеновскую пленку и даже природа несплошности (по ее конфигурации), однако определение глубины залегания и толщины несплошности вдоль направления просвечивания вызывает затруднения. При помощи ультразвука легко установить местоположение несплошности, но значительно сложнее определить ее размеры. Определить характер такой несплошности и ее размер по направлению хода луча почти нерозможно.