МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ СКРЫТЫХ ДЕФЕКТОВ

Виды и методы неразрушающего контроля. Визуальный контроль по­зволяет определить видимые нару­шения целостности детали. Визуаль­но-оптический контроль обладает ря­дом очевидных преимуществ перед визуальным контролем. Гибкая волоконная оптика с манипулятором позволяет осмотреть значительно большие зоны, недоступные для от­крытого обзора. Однако многие опас­ные дефекты, проявляющиеся в про­цессе эксплуатации, визуально-опти­ческими методами в большинстве своем не обнаруживаются. К таким дефектам относятся в первую оче­редь усталостные трещины неболь­ших размеров, коррозионные пора­жения, структурные превращения материала, связанные с процессами естественного и искусственного ста­рения и т. д.

В этих случаях используются физи­ческие методы неразрушающего контроля (НК). В настоящее время изве­стны следующие основные виды не­разрушающего контроля: акустиче­ский, магнитный, радиационный, ка­пиллярный и вихретоковый. Их крат­кая характеристика приведена в табл. 2.3.

Каждый из видов неразрушающего контроля имеет несколько разновид­ностей. Так, среди акустических ме­тодов можно выделить группу ульт­развуковых методов, импедансный, свободных колебаний, велосимметрический и т. д. Капиллярный метод подразделяется на цветной и люми­несцентный, радиационный метод — на рентгено - и гамма-методы.

Общей особенностью методов не­разрушающего контроля является то, что непосредственно измеряемы­ми этими методами являются физи­ческие параметры такие, как элект­ропроводность, поглощение рентге­новских лучей, характер отражения и поглощения рентгеновских лучей, ха­рактер отражения и поглощения уль­тразвуковых колебаний в исследуе­мых изделиях и т. д. По изменению значений этих параметров в ряде слу­чаев можно судить об изменении свойств материала, имеющих весьма важное значение для эксплуатацион­ной надежности изделий. Так, резкое изменение магнитного потока на по­верхности намагниченной стальной детали свидетельствует о наличии в данном месте трещины; появление дополнительного отражения ультра­звуковых колебаний при прозвучивании детали сигнализирует о наруше­нии однородности материала(напри­мер, расслоений, трещин и др.); по из­менению электропроводности мате­риала часто можно судить и об изме­нении его прочностных свойств и т. п. Не во всех случаях можно дать точ­ную количественную оценку обнару­женного дефекта, так как связь меж­ду физическими параметрами и па­раметрами, подлежащими определе­нию в процессе контроля (например, размер трещины, степень понижения прочностных свойств и др.), как пра­вило, не бывает однозначной, а имеет статистический характер с различ­ной степенью корреляции. Поэтому физические методы неразрушающе­го контроля в большинстве случаев являются скорее качественными и реже — количественными.

Различные методы неразрушаю­щего контроля не заменяют, а лишь дополняют друг друга. Каждый из них имеет свою, характерную для данного метода, область применения. Одни методы дают возможность об­наруживать мелкие поверхностные дефекты типа трещин, но непригодны для обнаружения внутренних дефек­тов, другие удобны для обнаружения коррозионных поражений и т. д. Поэ­тому в некоторых случаях, особенно для контроля наиболее ответствен­ных участков деталей бывает целесо­образно применять несколько разных методов, что обеспечивает более пол­ную проверку качества соответству­ющих деталей.

Необходимо иметь в виду, что воз­можность использования методов не­разрушающего контроля зависит от выполнения ряда требований. Одним из основных требований является обеспечение свободного доступа к контролируемому участку поверхно­сти:

При оценке эффективности ис­пользования того или иного метода контроля важнейшим параметром является чувствительность, которая оценивается размерами минималь­ных, надежно обнаруживаемых дан­ным методом дефектов. Необходимо учитывать, что физические методы являются чувствительными не только к дефектам, подлежащим обнаруже­нию, но и к различным, так называе­мым мешающим факторам, т. е. та­ким параметрам контролируемых де­талей, изменения которых даже в до­пустимых техническими условиями пределах оказывают заметное влия­ние на результаты контроля физиче­скими методами. Так, при контроле ультразвуковым методом отражение ультразвукового луча может быть не только от нарушений сплошности, но и от неоднородности структуры, на-

пример, крупных зерен; допускаемые включения (" аустенитная полосча­тость" ) могут вызывать такую же картину осаждения магнитного по­рошка при магнитной дефектоско­пии, как и поверхностные трещины и т. д. Поэтому повышать чувствитель­ность в результате повышения коэф­фициента усиления приборов или ис­пользования ужесточенных режимов контроля, например, за счет приме­нения более проникающих жидко­стей при капиллярной дефектоско­пии следует не беспредельно, а лишь до тех пор, пока сигналы от дефек­тов — " полезные" сигналы — можно надежно отличить от сигналов, вызы­ваемых мешающими факторами.

Далеко не всегда необходимо поль­зоваться максимальной чувствитель­ностью, которую может обеспечить данный метод с использованием кон­кретной аппаратуры. Чувствитель­ность необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы могли быть надежно выявлены лишь те дефекты материа­ла, которые и являются дефектами изделия, т. е. делают данное изделие (деталь) непригодным для эксплуа­тации (что должно быть оговорено в соответствующей нормативно-техни­ческой документации). Один и тот же дефект материала в одних случаях может считаться допустимым, в дру­гих является основанием для браков­ки деталей, так как по условиям экс­плуатации деталь с таким дефектом становится ненадежной.

Таким образом, говоря о чувстви­тельности метода, следует различить максимальную и реально устанавли­ваемую чувствительность. Макси­мальная чувствительность метода оценивается размерами минималь­ного дефекта, который может быть.надежно, с заметным превышением " полезного" сигнала над сигналом от мешающих факторов (шумов) выяв­лен в деталях данного типа, в конк­ретных условиях контроля, при ис­пользовании определенной аппара­туры.

Реально устанавливаемая чувст­вительность или чувствительность метода оценивается минимальными размерами 'дефектов (или их анало­гов на специальных образцах), кото­рые должны бытъ надежно с задан­ной степенью вероятности (напри­мер, 95 %) обнаружены в соответст­вии с нормативными документами на конкретную деталь конкретными ме­тодами и аппаратурой.

Часто, когда речь идет об особо на­груженных ответственных деталях, применяют выражение " никакие дефекты не допускаются". Это означа­ет, что для контроля таких деталей должна устанавливаться чувстви­тельность, соответствующая макси­мальной чувствительности данного метода и не должны пропускаться ни­какие достаточно надежно обнару­женные дефекты.

Максимальная чувствительность одного и того же метода может суще­ственно меняться в зависимости от конкретных условий контроля. Оче­видно, что в условиях эксплуатации эта чувствительность как правило, меньше, чем в лабораторных услови­ях, когда используется стационарная аппаратура и для контроля созданы оптимальные условия работы.

Выбор того или иного метода конт­роля должен основываться не только на требованиях технической доку­ментации.

Сама сущность методов предопре­деляет целесообразность их примене­ния во всех случаях, когда нельзя од­нозначно судить о качестве того или иного объекта.

Акустические методы неразруша­ющего контроля. Эти методы основа­ны на регистрации параметров упру­гих волн, возбуждаемых или возника­ющих в контролируемом объекте. Ис­пользовать особенности прохожде­ния акустических (ультразвуковых) колебаний через среду для определе­ния ее свойств впервые удалось со­ветскому исследователю С. Я. Соко­лову в 1928 г. Он же сконструировал первый промышленный дефекто­скоп.

По характеру взаимодействия фи­зических полей с контролируемым

объектом акустический вид НК делят на методы прошедшего излучения, отраженного излучения (эхо-метод), резонансный, импедансный, свобод­ных колебаний и акустико-эмиссионный.

Для целей НК в настоящее время, используют упругие колебания час­тотой от нескольких десятков до мил­лионов герц. При частоте колебаний, например, 10⁹ Гц в твердых телах возбуждаются волны длиной около 1 мкм, что и определяет высокое раз­решение метода. Акустический конт­роль применяют для обнаружения несплошностей (трещин, пор, рако­вин, расслоений и т. п.), структурно­го анализа (определение размеров зе­рен, наличия примесей и неоднородностей и т. д.), измерения толщин при одностороннем доступе к деталям, определения уровня жидкости в сосу­дах и для решения многих других де­фектоскопических и измерительных задач. По универсальности это один из лучших методов НК, который мо­жет применяться для исследования как твердых, так и жидких тел.

Чаще всего для контроля деталей и узлов используют ультразвуковой вид акустического НК. Излучение и прием ультразвуковых колебаний (УЗК) осуществляют при помощи пьезоэлектрических преобразовате­лей— специальных пластинок из кварца, сульфата лития, титаната бария и т. п. Пьезоэлектрический преобразователь является основным элементом искателя (рис. 2.6) — уст­ройства, предназначенного для излу­чения и (или) приема акустических колебаний и входящего в комплект ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковые колебания (УЗК), генерируемые пьезопреобразователем, представляют собой импульс, или, точнее, волновой пакет, основная частота которого соответствует соб­ственной частоте колебаний пласти­ны. Для контроля объектов применя­ют несколько видов ультразвуковых волн: продольные, поперечные и по­верхностные.

Продольными называют такие волны, в процессе прохождения которых через некоторую среду частицы сре­ды смещаются в направлении движе­ния волн. Эти волны иногда называют также волнами расширения или сжа­тия, или невращающимися волнами. В поперечных, или сдвиговых, волнах частицы среды колеблются в плоско­сти, перпендикулярной к направле­нию распространения волн.

Рис. 2.6. Конструкция нормального (а), раздельно-совмещенного (б) и наклонного (в) искателей: 1 — протектор; 2 — корпус; 3 — штепсельный разъем; 4 — экран; 5 — демпфер; 6 — пьезопластина. Стрелками обозначают направление ультразвукового сигнала

При определенных условиях УЗК с достаточно большой амплитудой мо­гут распространяться по поверхно­сти материала (так называемые вол­ны Рэлея, Лэмба, Лява). Перемещение частиц в этом случае происходит в про­дольном и поперечном направлениях. Колебания происходят в плоскости на­правления распространения волн и нормали к поверхности тела.

Потеря энергии при прохождении УЗК через вещество обусловлена че­тырьмя основными процессами: теп­лопроводностью, внутренним трени­ем, упругим гистерезисом и рассея­нием. Потери зависят главным обра­зом от частоты ультразвуковых коле­баний, структуры материала, а так­же геометрических особенностей де­тали.

При акустическом контроле чрез­вычайно важен ввод УЗК в контроли­руемое изделие с минимальными по­терями энергии колебаний в месте контакта преобразователя с де­талью. Это достигается вводом УЗК

через тонкий слой жидкости (напри­мер, масла для деталей простой конфигурации), или через слой им­мерсионной жидкости, а также при­менением специальных искателей (рис. 2.7).

При больших скоростях и вибраци­ях контролируемого объекта начина­ют использоваться бесконтактные преобразователи, основанные на воз­душной акустической связи преобра­зователей с объектом контроля, тер­моакустическом эффекте, эффектах электрического и электромагнитного полей.

Чтобы обеспечить ультразвуковой контроль деталей сложной конфигу­рации, необходимо фиксировать нор­мальные или наклонные искатели в строго определенном месте контакт­ной поверхности. Для этого рекомен­дуется изготавливать специальные фиксирующие приспособления, обес­печивающие ввод УЗК в тело детали в строго определенном направлении с учетом геометрических особенностей контрольного участка и характера искомого дефекта (рис. 2.8).

В некоторых случаях при отсутст­вии доступа к участкам возникнове­ния дефектов бывает целесообразно использовать побочные поверхности деталей, которые могут способство­вать преломлению падающих на них колебаний в необходимом по отноше­нию к дефекту направлении. Влияние формы импульса и его частоты на распределение отражений от дефек­та и рассеянной энергии носит весьма сложный характер. Однако для полу­чения достаточного по амплитуде от­ражения от дефекта колебания долж­ны иметь длину волны по крайней ме­ре одного порядка с размерами де­фекта. Следовательно, для обнару­жения небольших дефектов частоту следует увеличивать.

Рис. 2.7. Схема искателя с локальной ванной: 1 — пьезоэлемент; 2 — корпус; 3 — иммерсионная жидкость; 4 — эластичная мембрана; 5 — изделие

Рис. 2.8. Положение прямого (а) и наклонного (б) искателей при ультразвуковом контроле барабанов:

1 — ограничитель; 2 — искатель; 3 — трещина

При контроле деталей использует­ся ряд методов акустической дефек­тоскопии. При контроле по методу прошедшего излучения (теневом) УЗК, как правило, вводятся с одной стороны, а принимаются с другой (рис. 2.9, а), а в зеркальном варианте (рис. 2.9, б) вводятся и принимаются с одной стороны, так как УЗК, встре­тившие на пути дефект в виде не­сплошности, отражаются в обратном направлении, что приводит к умень­шению амплитуды либо изменению базы УЗК, воспринимаемых прием­ным элементом искателя. В общем случае для контроля УЗК могут излу­чаться в непрерывном или импульс­ном режиме.

Развитие теневого метода связано с возможностями визуализации вол­нового поля для получения изобра­жения контролируемого участка де­талей, изготовленных из оптически непрозрачных материалов.

Метод отраженного излучения (эхо-метод) получил в настоящее время наибольшее распространение. При испытаниях по этому методу в изделие через связывающую среду вводится направленный импульс УЗК- Ультразвуковые волны отража­ются от противоположной поверхно­сти изделия, и отраженный сигнал (эхо-сигнал, или " донный" импульс) воспринимается преобразователем (рис. 2.10).

Излучающий преобразователь можно одновременно использовать в качестве приемника сигналов. Нали­чие в изделии дефекта (несплошно­сти) сопровождается возникновени­ем отраженного сигнала. Интервал между вводом в изделие начального импульса и приемом отраженного сигнала измеряется и наблюдается на экране дефектоскопа. Об очерта­ниях дефекта можно судить на осно­вании положения и амплитуды отра­женного от него импульса.

Рис. 2.9. Методы акустического контроля объекта А

Резонансный метод основан на ре­гистрации параметров резонансных колебаний, возбуждаемых в контро­лируемом объекте. Метод позволяет, определяя резонансные частоты сис­темы, измерить толщину изделий в контролируемой зоне, обнаружить некоторые дефекты в этой зоне. При контроле резонансным методом для возбуждения преобразователя ис­пользуют настраиваемый генератор переменной частоты. Если изделие имеет толщину, соответствующую резонансным частотам в пределах диа­пазона настройки 'генератора, то в момент прохождения резонансных частот изделие будет вибрировать в резонанс с искателем, что приведет к увеличению энергии, выделяемой преобразователем. Это увеличение энергии можно измерить. Резонанс при подобных испытаниях наступает в том случае, если толщина изделия равна целому числу полуволн упру­гой акустической волны. Наибольшее практическое применение резонанс­ный метод нашел при контроле пая­ных, клеевых и клеемеханических со­единений.

рис. 2.10. Схема акустического контроля объек­та А по методу отраженного излучения: 1 — начальный импульс; 2 — импульс от дефекта; 3 — донный импульс; 4 — многократно отраженные им­пульсы; τ — временной интервал

В последнее время получает рас­пространение метод акустической эмиссии. Первые работы в области применения явлений акустической эмиссии для контроля твердых тел относятся к 60-м годам. В настоящее время этот метод привлекает внима­ние исследователей и практиков и яв­ляется одним из наиболее динамично развивающихся. Метод успешно при­меняется для контроля сосудов высокого давления, тонкостенных оболо­чек и т. д. Соответствующая аппара­тура начинает использоваться Дли контроля и управления нёк6тдръ1ми технологическими процессами.

Интерес к методу акустической эмиссии обусловлен прежде всего тем, что он позволяет определить на­личие, величину и месторасположе­ние развивающихся микротрещин, причем дистанционно со значитель­ным быстродействием.

Акустическая эмиссия — это явле­ние распространения в твердом теле волн упругой деформации вследст­вие освобождения энергии при пла­стической деформации или разруше­нии (изломе) локального объема. Акустическая эмиссия в металле представляет собой волны упругой деформации небольшой амплитуды, создаваемые дискретными (разрыв­ными, прерывистыми) движениями, которые сопутствуют неупругой де­формаций и развитию трещины. Вол­ны упругой деформации, являющие­ся результатом деформации или раз­вития источников разрушения, обна­руживаются как небольшие смеще­ния на поверхности контролируемого объекта. Явления акустической эмиссии возникают и при внешнем трении сопряженных поверхностей, а также при технологической обработ­ке поверхностного слоя деталей.

Обнаружение волн акустической эмиссии осуществляется непосредст­венно присоединением пассивных пьезоэлектрических датчиков к по­верхности, преобразования и считы­вания быстрых электрических им­пульсов, вызванных смещением чув­ствительного элемента датчика в ви­де ряда одиночных импульсов или ко­личества энергии. Принятые импуль­сы или сигналы имеют сравнительно высокую частоту в пределах 100 кГц до 1 МГц и более.

Вследствие относительно высокого коэффициента усиления (вплоть до 10⁶ — 10⁷), требуемого для определе­ния акустической эмиссии (10⁴ — 10⁵ одиночных импульсов за 1 с^-1), возни­кает возможность анализа механизмов разрушения на атомном уровне. Энергия сигналов акустической эмиссии мала.

Можно отметить следующие зави­симости параметров акустической эмиссии:

при возникновении участков пла­стической деформации объемом V_р

N=dV_p

где N — общее число импульсов акустический эмиссии; d — константа;

при возникновении и скачкообраз­ном развитии в образце трещины

N=dk^q

где k — коэффициент интенсивности напряже­ний в устье трещины; d и q — константы.

Уравнения подтверждают, что ме­тод акустической эмиссии можно применять не только для обнаруже­ния, но и для слежения за образовав­шейся микротрещиной, а также для оценки момента ее субкритического роста. Причем, если сигналы акусти­ческой эмиссии принимаются одно­временно двумя или несколькими датчиками в результате измерения разности во времени прихода волн на­пряжений, можно определить коор­динаты источника акустической эмиссии.

Аппаратура для неразрушающего контроля эмиссионным методом со­держит чувствительные высокоча­стотные преобразователи, фильтры для устранения фоновых посторон­них шумов, усилители с высоким ко­эффициентом усиления и малым уровнем собственных шумов, выход­ные устройства (регистраторы, счет­но-решающие устройства и т. п.).

Магнитные методы неразрушаю­щего контроля. Эти методы основаны на принципе " магнитного рассея­ния". Основные виды магнитных ме­тодов НК: магнитопорошковый, магниторезисторный (магнитоферрозондовый), магнитографический. В усло­виях авторемонтного производства наибольшее применение получил магнитопорошковый метод.

Магнитопорошковый метод (метод магнитных частиц) основан на обнаружении магнитных полей рассеяния при помощи ферромагнитных порош­ков. Он широко используется на авто­ремонтных предприятиях для обна­ружения дефектов в виде нарушения сплошности на ферромагнитных де­талях как выходящих на поверхность (видимых), так и лежащих на неболь­шой глубине под поверхностью (до 3 мм в зависимости от характера де­фекта, режима и способа контроля). Магнитопорошковым методом наи­более просто определяют закалоч­ные, термические, шлифовочные, усталостные и усадочные трещины, неметаллические включения, ковочные дефекты и т. п. в виде нарушения сплошности с шириной раскрытия 0, 001—0, 03 мм и глубиной 0, 01 — 0, 04 мм. При контроле используют как обычные, или окрашенные, фер­ромагнитные порошки, так и магни­толюминесцентные — для контроля деталей, имеющих темную, а также блестящую поверхность.

Магнитопорошковый метод вклю­чает в себя три основных этапа: на­магничивание материала, нанесение магнитных частиц и размагничива­ние. Магнитные частицы (индикатор­ная среда) могут использоваться ли­бо взвешенными в воздухе (сухими), либо взвешенными в жидкости. Взвесь порошка в жидкости называ­ется магнитной суспензией и исполь­зуется чаще.

Если дефект поверхностный или расположен близко к поверхности, то на его месте при намагничивании воз­никает пара магнитных полюсов, удерживающих на поверхности нане­сенные магнитные частицы (поро­шок). В результате образуется изо­бражение контура дефекта, опреде­ляющее его расположение и протя­женность. Состояние поверхности контролируемого изделия сущест­венно влияет на обнаружение дефек­тов Магнитопорошковым методом (особенно это относится к подповерх­ностным дефектам). Поверхность должна быть чистой, сухой и свобод­ной от коррозии.

Магнитопорошковый метод допускает контроль деталей после окси­дирования, окраски или нанесения металлического покрытия (цинкова­ние, кадмирование, хромирование). Если толщина покрытия более 30 м к м, при контроле могут быть вы­явлены только грубые дефекты. По­верхностные дефекты, как правило, вызывают образование порошковых рисунков с резкими очертаниями, подповерхностным дефектам обычно соответствуют рисунки с менее рез­кими очертаниями.

Напряженность поля рассеяния от дефектов определяется различными факторами: величиной намагничива­ния, магнитной проницаемостью ма­териала и формой изделия, формой, размером, расположением и ориен­тацией дефектов.

После магнитного контроля необ­ходимо снять остаточное намагничи­вание (магнитное поле может вы­звать ошибки в показаниях компаса и других чувствительных электриче­ских приборов, а также интенсифици­ровать процессы поверхностного раз­рушения контактирующих деталей). Для этого изделие подвергают дейст­вию переменного магнитного Поля, непрерывно уменьшающегося по ве­личине.

Применяют три способа намагни­чивания детали.

1. Циркулярное намагничивание (рис. 2.11, а), когда через деталь или

проводник, на который надета испы­туемая деталь, пропускают ток. При этом создается магнитное циркуляр­ное поле, плоскость которого перпен­дикулярна направлению тока, проте­кающего по детали или проводнику. Метод удобен при контроле деталей малого диаметра и большой длине с продольными дефектами.

2. Продольное намагничивание (рис. 2.11, б), когда деталь помещают между полюсами электромагнита или в поле соленоида. Метод эффек­тивен при контроле деталей из магнитотвердых материалов с коэрцитив­ной силой около 795 А/м.

3. Комбинированное намагничива­ние (продольное и циркулярное), что позволяет контролировать детали с любой ориентацией дефектов.

Применяют также намагничива­ние в приложенном магнитном поле (рис. 2.И, в), когда контроль осуще­ствляется без вынесения детали из поля электромагнита. Этот метод пригоден для контроля магнитомягких материалов. Для намагничива­ния используется постоянный, пере­менный, однополупериодный вы­прямленный и импульсный токи, при­чем интенсивность магнитного поля зависит от значения тока. Напряже­ние источника тока должно быть низ­ким в целях безопасности работы и сведения к минимуму возможности повреждения изделия.

Рис. 2.11. Способы намагничивания деталей:

а — циркулярное: 1 — магнитные силовые линии; 2 — продольная трещина (обнаруживается); 3 — трещина под углом 45° (обнаруживается); 4 — поперечная трещина (не обнаруживается);

6 — продольное; 1 — поперечная трещина (обнаруживается); 2 — магнитные силовые линии; 3 — соленоид; 4 — трещина под углом 45° (обнаруживается); 5 — продольная трещина (не обнаруживается);

а — приложенным магнитным полем: / — наконечник; 2 — переходный фланец; 3 — магнит; 4 — соединитель­ная штанга; 5 — контролируемая цапфа

Постоянный ток создает магнитное поле, глубоко проникающее в ме­талл. Действие магнитного поля, со­здаваемого высокочастотным пере­менным током, ограничено в силу по­верхностного эффекта лишь наруж­ными слоями металла. Поэтому пере­менный ток находит наибольшее при­менение при выявлении поверхност­ных дефектов.

Напряженность намагничивающе­го поля подбирают такой, чтобы она соответствовала магнитным свойст­вам и размерам исследуемой детали. При циркулярном намагничивании напряженность на поверхности дета­лей различных конфигураций обычно составляет 75 — 130 Э, при продоль­ном намагничивании 140 — 200 Э, а при контроле в приложенном поле 20 — 40 Э.

Чаще всего используют циркуляр­ное намагничивание. При этом режи­мы намагничивания можно рассчи­тывать по следующим формулам:

при циркулярном намагничивании деталей цилиндрической формы ток в амперах

/ = HD_Д / 4 = 0, 25 HD_Д.

где Н — напряженность магнитного поля на поверхности детали, Э; D_Д— диаметр детали, мм; 0, 25 — переводной коэффициент;

при циркулярном намагничивании крупных деталей кольцевой или ци­линдрической формы с применением гибкой тороидной обмотки ток в ам­перах

/ = HD_к / 4ω = (0, 25/ ω ) HD_к.= (0, 25

где Н — число витков обмотки; D_к — диаметр кольца, мм;

при циркулярном намагничивании деталей, имеющих вид тонких пла­стин или дисков, ток в амперах

I=HB/2π =0.16HB

где В — ширина пластин или диаметр диска, мм.

Индикаторная среда, используе­мая при " сухом" методе контроля, представляет собой размельченный ферромагнитный порошок, обладаю­щий высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивностью. При приготовлении окрашенных магнит­ных порошков рекомендуется приме­нять мелкие железные порошки ПЖ10М —ПЖ50М. После нанесе­ния на поверхность лишний порошок удаляют слабой струей воздуха.

При " влажном" методе контроля индикаторной средой служат тонко ­размельченные частицы черной или красной окиси железа, взвешенные в легких маслах (или в керосино-масляных смесях) или в воде. В воду до­бавляют бихромат калия (  5 г/л), кальцинированную соду(  10 г/л)и эмульгатор ОП-7 или ОП-10( 5 г/л), Эту суспензию наносят на поверх­ность контролируемого изделия набрызгиванием либо погружением.

Иногда вместо обычного магнитно­го порошка используют магнитно-люминесцентные или флуоресцирующие порошки. Применение флуорес­цирующих магнитных порошков об­легчает контроль изделий и обеспечи­вает более высокую чувствитель­ность, особенно при выявлении под­поверхностных дефектов. Приготовленный магнитный порошок или суспензия подвергается контролю по специальной методике. Важным показателем качества магнитной суспензии является концентрация магнитного порошка (10 — 30 г/л).

Для проведения контроля деталей методом магнитного порошка могу! применяться различные дефектоскопы. Все они, как правило, содержа! устройства: для закрепления объекта испытания (или устройств для намагничивания), для намагничивания различных типов, для нанесения индикаторной среды (ванны для окунания, насосы, вместимости и т. д.), для размагничивания и обзора поверхности.

Например, в ремонтном производстве широко используют магнитные дефектоскопы типа УМДЭ различной мощности. Дефектоскопы этой серии позволяют осуществлять полный цикл магнитного контроля. Электронно-ионное управление дефектоскопов УМДЭ обеспечивает включение и выключение тока, главное его регулирование (намагничивающий ток может достигать 1700 А при максимальной напряженности магнит­ного поля до 7000 Э), выпрямление тока и ограничение времени его дей­ствия, гарантирует стабильность ос­таточной намагниченности.

Детали можно проверять, намаг­ничивая их раздельно, или комбини­рованно. Возможен контроль в приложенном магнитном поле и на оста­точной намагниченности. Имеются приборы для измерения тока при циркулярном намагничивании и из­мерения напряженности при про­дольном намагничивании в соленои­де. После контроля детали размагни­чивают автоматически в контактном устройстве дефектоскопов.

Основанная на визуальном наблю­дении за концентрацией частиц маг­нитного порошка магнитопорошковая дефектоскопия имеет ряд недо­статков. К ним относятся: субъектив­ность, влияние конфигурации детали на результаты контроля и др.

Радиационные методы неразруша­ющего контроля. Эти методы основа­ны на регистрации и анализе прони­кающего ионизирующего излучения после взаимодействия с контролиру­емым объектом. По характеру взаи­модействия физических полей с конт­ролируемым объектом радиацион­ные методы НК классифицируют на методы прошедшего излучения, рас­сеянного излучения, активационного анализа, характеристического излу­чения и автоэмиссионный; по способу получения первичной информации — на сцинтилляционный, ионизацион­ный (радиометрический), вторичных электронов, радиографический и радиоскопический методы.

При помощи радиационных мето­дов выявляют: поверхностные и глу­бинные трещины, ориентированные вдоль направления луча; раковины; рыхлоты; ликвационные зоны; неме­таллические и шлаковые включения.

Чувствительность радиационных видов неразрушающего контроля ха­рактеризуется чувствительностью в

направлении просвечивания (контра­стная чувствительность), и в направ­лении, перпендикулярном к просвечиванию (разрешающая ' способ­ность, детальная чувствительность). В среднем радиационными методами выявляют дефекты протяженностью в направлении просвечивания от 2 (стали) до 10 % (легкие сплавы) от толщины изделия при ширине 0, 025 мм.

При использовании радиометриче­ского метода выявляемость дефекта характеризуют чувствительностью по площади или по объему дефекта (объемная чувствительность). Наи­высшая чувствительность радиомет­рического метода при контроле изде­лий большой толщины составляет 0, 3 — 0, 5 %, что соответствует объемной чувствительности 0, 3 — 0, 7 см³.

Для оценки чувствительности ра­диационного контроля широко используют эталоны чувствительности, чаще всего стандартные эталоны — пластинки с канавками. В.зависимо­сти от ионизирующего излучения, ис­пользуемого при контроле, наиболь­шее применение в технике на шли рент­геновский и гамма-метод.

В рентгеновском методе для инди­кации внутренних дефектов в матери­алах и изделиях, их местонахожде­ния, формы и размеров используют рентгеновское тормозное, или харак­теристическое излучение, которым просвечивается объект контроля.

При ионизационном (радиометри­ческом) методе контроля объект про­свечивают узким пучком излучений, который последовательно перемеща­ется по контролируемым участкам (рис. 2.12). Излучение, прошедшее че­рез контролируемый участок, преоб­разуется детектором, на выходе кото­рого возникает электрический сиг­нал, пропорциональный интенсивно­сти излучения. Электрический сиг­нал через усилитель поступает на ре­гистрирующее устройство. Радио­метрический метод обладает высо­кой производительностью и может быть легко автоматизирован. Однако при помощи этого метода трудно судить о характере и форме дефектов, а также невозможно определить глу­бину их залегания.

В гаммадефектоскопии в качест­ве средства испытания использует­ся излучение радиоактивных изотопов.

Источник излучения выбирается в зависимости от материала объекта контроля и его толщины (табл. 2.4).

Основные разновидности метода (гаммаграфия, радиометрический и флуороскопический) аналогичны ме­тодам рентгенодефектоскопии. При нейтронном методе в качестве сред­ства испытаний используется нейт­ронное излучение. Обладая большой проникающей способностью нейт­ронное излучение позволяет просве­чивать большие толщины исследуе­мых материалов. Методы нейтронной дефектоскопии находятся пока в ста­дии разработки. В отдельную разно­видность выделились методы радиа­ционной толщинометрии. Для этой цели используют рентгеновское, γ и β -излучения.

Выбор оборудования для радиаци­онного контроля определяется: плот­ностью и толщиной материала конт­ролируемого изделия, скоростью проведения контроля, конфигура­цией контролируемой детали или из­делия, технологическими особенно­стями контроля.

Промышленность выпускает об­ширную номенклатуру средств ради­ационного контроля, имеющих самые различные характеристики. К наибо­лее универсальным относятся рент­геновские аппараты РАП 150/300 (стационарный), РИ-10Ф, РУП-100-10(передвижной), РИ-10ФП (полевой рентгеновский флюорограф) и др. В автоматическом рентгеновском флюорографе РИ-10ФП в качестве рент­геновского преобразователя исполь­зуется монокристаллический экран. Изображение контролируемого уча­стка автоматически регистрируется фотокамерой. Для γ -дефектоскопии используют аппараты типа РИД, ГУП, Гаммарид и др. Для просмотра промышленных рентгеновских негативов, рекомендуется использовать негатоскопы (например, ОД-10Н).

                                                                       1 — источник излучения; 2 и 4 — коллиматоры; 3 — контролируемый объект; 5 — сцинтилляционный чув­ствительный элемент; 6 — фотоумножитель; 7 — уси­литель; 8 — регистрирующее устройство
Рис. 2.12. Схема радиометрического метода контроля:

Значительные успехи достигну­ты в области создания рентгенотелевизионных интроскопов—приборов " внутривидения". В электронно-оп­тических рентгеновских интроскопах используется преобразование рент­геновского излучения, прошедшего через контролируемый объект, в оп­тическое изображение, наблюдаемое на выходном экране. В рентгенотелевизионных интроскопах это изобра­жение передается на телевизионный экран.

Дефектоскопическая чувствитель­ность таких приборов составляет обычно от 0, 7 до 4 % (в зависимости от толщины контролируемого материа­ла и его марки), разрешение около 0, 5 пар линий/мм, диаметр поля контро­ля от 40 до 200 мм.

Безопасность труда при радиаци­онной дефектоскопии должна отве­чать сложному комплексу требова­ний. Она включает в себя защиту оттока высокого напряжения, газов, ог­ня, ионизирующих излучений, в том числе от рассеянного излучения.

Таблица 2.4. Источники излучения в зави­симости от материала детали

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: