Методы неразрушающего контроля структуры стали

                         Рис. 7. Поиск сквозных дефектов в стенке баллона

                                      газоаналитическим методом

 

Газогидравлический метод в обиходе иногда называют «пузырьковым» (рис. 8). Герметически закрытый объект наполняют воздухом под давлением и погружают в прозрачную жидкость (дюкеры – подводные переходы

различных трубопроводов  через водоемы – заведомо погружены в нее).

В точке, где имеется сквозной дефект, образуется утечка воздуха  в жидкость,

в результате в этом месте  в жидкости возникает цепочка  восходящих пузырьков. В быту этот метод  хорошо знаком велосипедистам – именно так они обнаруживают мелкие проколы в камерах колес.

                                     Рис. 8. Поиск сквозных дефектов

в стенке баллона газогидравлическим методом

 

 

Вакуумно-жидкостный метод (рис. 9) широко применяется при контроле герметичности днищ и стенок резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Средствами контроля являются электрический вакуумный насос, вакуумный манометр и вакуум-камера, представляющая собой лист толстого оргстекла со штуцером, обнесенный по контуру толстой полосой пористой резины. Насос, манометр и камера соединены между собой резиновыми шлангами. В качестве индикаторного средства используется жидкое мыло или обыкновенный косметический шампунь. Контролируемый участок объекта обильно покрывают слоем мыла, накрывают вакуум-камерой и откачивают из-под нее воздух. Степень вакуума должна быть не менее –0,75 кгс/см2.

Если под камерой имеется  сквозной дефект, то под действием  внешнего атмосферного давления наружный воздух устремляется сквозь него в  полость

камеры, и над дефектом возникает вспенивание мыльного слоя, которое оператор хорошо видит  сквозь прозрачную крышку камеры

Рис. 9. Поиск сквозных дефектов

в днище резервуара вакуумно-жидкостным методом

 

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 цехозых, лабораторных и полевых условиях, при положительных и отрицательных температурах. Они позволяют обнаруживать дефекты производственно-технологического и эксплуатационного происхождения: трещины шлифовочные, термические, усталостные, волосовины, закаты 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 л для подтверждения дефектов, выявленных другими методами дефектоскопии— ультразвуковым, магнитным, вихревых токов и др.

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

Радиационные методы

Основаны на взаимодействии проникающих излучений с контролируемым объектом. Их применяют для контроля качества сварных и паяных швов, литья, качества сборочных работ, состояния закрытых полостей агрегатов и т. д. Проникающие излучения (рентгеновское, потока нейтронов, γ- и β-лучей), проходя через толщу материала детали и взаимодействуя с его атомами, несут различную информацию о внутреннем строении вещества и наличии скрытых дефектов внутри контролируемых объектов.

Наиболее распространенными  радиационными методами являются рентгенография, рентгеноскопия и гамма-контроль, которые  нашли применение на предприятиях металлургии  и машиностроения. В качестве источников проникающих излучений применяют рентгеновские аппараты, бетатроны, линейные ускорители и микротроны, гамма-дефектоскопы и др.

Схема рентгенографического метода показана на рис. 10. Источником излучения является специальный генерирующий аппарат, располагаемый

по одну сторону от объекта, а на другой стороне крепится рентгеновская фотопленка, упакованная в гибкую светонепроницаемую кассету. Аппарат управляется дистанционно (ДУ) с помощью реле времени, которым задается время просвечивания (экспозиции).

Рис. 10. Схема рентгенографического метода

Гаммаграфический метод (рис. 11) отличается от рентгенографического тем, что здесь применяются негенерирующие (т.е. непрерывно самоизлучающие) мощные естественные источники гамма-излучения – элементы из радиоактивных металлов (уран, стронций, иридий, кобальт), помещенные в специальные переносные свинцовые колбы с дистанционно управляемым затвором.

Этот метод характеризуется большей мощностью излучения, чем рентгенографический, и поэтому позволяет осуществлять контроль более толстых стальных объектов – до 40 мм (рентгенографический – до 25 мм). Он не требует электропитания, но лаборатории, применяющие его, должны быть обязательно обеспечены специальным хранилищем для источников излучения и специальным автомобилем для их перевозки.

Рис. 11. Схема гаммаграфического метода

В отличие от рентгенографического и гаммаграфического рентгеноскопический метод (рис. 12) – стационарный, так как в этом случае мощный рентгеновский аппарат, преобразователь изображения и контролируемый объект должны быть помещены в специальной камере (бункере). Толстые стены камеры выполнены из бетона со свинцовым наполнителем (дробь), помещение снабжено датчиками присутствия, а входная дверь – датчиком закрытия: система не будет работать, если дверь камеры открыта или в камере находятся люди. Из трех рассматриваемых здесь методов рентгеноскопический – самый мощный, он позволяет просвечивать стальные изделия толщиной до 80 мм. Получаемое изображение преобразуется в телевизионное и по кабелю передается на монитор, расположенный в удаленном от рентгенкамеры помещении оператора.

Рис. 12. Схема рентгеноскопического метода

Радиоволновые методы

Основаны на регистрации  изменения параметров электромагнитных колебаний, взаимодействующих с  контролируемым объектом. Их применяют  для контроля качества и геометрических размеров изделий из диэлектрических  материалов (стеклопластики и пластмассы, резина, термозащитные и теплоизоляционные материалы, фибра), вибраций, толщины металлического листа и т. п. В качестве источников энергии служат магнетроны, клистроны, лампы обратной волны, преобразователи частоты, твердотельные генераторы, диоды Ганна и т. п.

Эти методы еще не нашли должного применения в промышленности, хотя и являются весьма перспективными. Так, с их помощью можно обнаруживать непроклеи, расслоения (площадью от 10 мм² и более), воздушные включения, трещины (от 10 мкм и более), неоднородности по плотности, напряжения, измерять геометрические размеры и т. п.

Тепловые методы

Основаны на регистрации  тепловых полей, температуры или  теплового контраста контролируемого  объекта. Их применяют для измерения  температур, получения информации о  тепловом режиме объекта, определения  и анализа температурных полей, дефектов типа нарушения сплошности (расслоения, трещины и т.п.), выявления дефектов пайки многослойных соединений из металлов и неметаллов, склейки металл — металл, металл — неметалл и т. п. Контроль осуществляется с помощью термометров, термоиндикаторов, пирометров, инфракрасных микроскопов и радиометров и т. д.

Эти методы также  пока применяют ограниченно, в основном в приборостроении для контроля радиоэлектронной аппаратуры. В пленочных проводниках и резисторах выявляют микротрещины, утонения, плохую адгезию, плохой контакт; в микросхемах — плохой контакт, нарушения теплового контакта, короткие замыкания, перегрев; в пленочных конденсаторах — токи утечки; в микродиодах и микротранзисторах — перегрев, неудовлетворительные контакты.

Электрические методы

Основаны на регистрации  электростатических полей и электрических  параметров контролируемого объекта. Их применяют для выявления раковин и других дефектов в отливках, расслоений в металлических листах, различных дефектов в сварных и паяных швах, трещин в металлических изделиях, растрескиваний в эмалевых покрытиях и органическом стекле и т. д. Кроме того, эти методы применяют для сортировки деталей, измерения толщин пленочных покрытий, проверки химического состава и определения степени термообработки металлических изделий. Наиболее распространенными из этих методов являются измерение электрического сопротивления, трибоэлектрический, термоэлектрический и др.

Электромагнитный (вихревых токов) метод

Основан на регистрации изменения взаимодействия собственного электромагнитного поля катушки с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых этой катушкой в контролируемом объекте. Применяется для обнаружения поверхностных дефектов в магнитных и немагнитных деталях и полуфабрикатах. Метод позволяет выявлять нарушения сплошности, в основном трещин, на различных по конфигурации деталях, в том числе имеющих покрытия. На основе метода вихревых токов разработаны приборы для измерения толщины листов и покрытий, диаметра проволоки и прутков. Применяют на заводах и ремонтных предприятиях. В условиях эксплуатации применяют для профилактического контроля лопаток турбин газотурбинных двигателей, сварных и литых узлов элементов конструкций и др.

Приведенный краткий  обзор позволяет сделать вывод, что для контроля металлов и металлоизделий имеется достаточный арсенал  методов и средств неразрушающего контроля.

Следует отметить, что методы НК не являются универсальными. Каждый из них может быть использован  наиболее эффективно для обнаружения  определенных дефектов. Так, например, с помощью радиационных методов  можно выявлять внутренние дефекты  в виде пустот и пор в деталях, изготовленных из различных материалов, однако нельзя обнаружить весьма опасные  тонкие усталостные трещины. Для  этой цели требуется применить другой, чувствительный к поверхностным  трещинам метод, например капиллярный, магнитный или вихревых токов. Поэтому  для контроля деталей ответственного назначения применяют два или  несколько различных методов.

Применение комплексного контроля изделий в условиях производства и эксплуатации позволит повысить качество и надежность техники. Систематическое  проведение НК на различных этапах технологического процесса и статистическая обработка результатов этих испытаний  позволят устанавливать и устранять  причины брака. При этом контроль становится активным методом корректировки  технологического процесса.

 

 

 

 

Список  литературы

 

1. Н. И. Кашубский, А. А. Сельский, А. Ю. Смолин, А. А. Кузнецов, В. И. Афанасов – Методы неразрушающего контроля.

2. Клюев В.В – Контроль  и диагностика.

3. http://www.autowelding.ru