Выбор методов неразрушающего контроля.
Методы неразрушающего контроля не являются универсальными. Каждый из них мо- жет 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 по-
верхности, характеристики дефектов, подлежащих обнаружению, условий работы объек- та, условий контроля и технико-экономических показателей.
Как было сказано выше, используемые в настоящее время методы неразрушающего контроля имеют определенные достоинства и недостатки.
Так, визуально-измерительный метод позволяют осматривать большие поверхности изделий из различных материалов, имеющих разнообразную форму, проводить кон- троль в труднодоступных местах. Однако, вероятность обнаружения дефектов зависит от субъективных факторов (остроты зрения, усталости, опыта работы и пр.). Цветной метод неразрушающего контроля используется для контроля деталей из немагнитных материалов, позволяют осматривать детали, различные по размерам и форме, получать высокую достоверность результатов контроля. В то же время для использования столь трудоемкого метода ручного контроля необходимо удалять с поверхности защитные по- крытия, смазки, окалины и другие загрязнения. Магнитно-порошковый метод, применяе- мый для контроля изделий из магнитных материалов, обладает аналогичными достоин- ствами и недостатками. Токовихревой метод, с помощью которого контролируют изде- лия из электропроводных материалов, позволяет выявлять трещины без удаления за- щитных покрытий, в том числе микротрещины; его легко можно автоматизировать. Но чувствительность данного метода зависит от размеров датчика, которые ограничены возможностями технологии его изготовления, в связи с чем она (чувствительность) по степени вероятности обнаружения трещин хуже магнитного и цветного; отсутствует на- глядность результатов контроля. Ультразвуковой метод используется для контроля из- делий из магнитных и немагнитных материалов обладает: высокой чувствительностью, возможностью выявления поверхностных и внутренних дефектов при одностороннем доступе к проверяемому объекту, высокой производительностью и низкой стоимостью контроля.
Перечень методов неразрушающего контроля конкретного изделия или группы изде- лий, характеризующихся сходными материалами, режимами эксплуатации, химическими технологическими средами, устанавливается нормативно-техническими документами по технической диагностике этих объектов.
Следует при этом отметить, что на выбор метода контроля, используемого в конкрет- ной системе контроля, влияет различные факторы, кратко рассмотренные ниже.
Материалы различаются составом, степенью деформации, микро- и макрострукту- рой, термической обработкой, плотностью и другими свойствами. Наличие в них дефек- тов вызывает локальное изменение свойств, которое может быть обнаружено с помо- щью различных методов. Поэтому в технической диагностике применяют комплексный подход при выборе системы контроля для выявления дефектов, используя одновремен- но несколько методов.
Для примера, поверхностные дефекты и подповерхностные дефекты в ферромагнит- ных сталях обнаруживают намагничиванием детали и фиксацией при этом поля рассеи- вания с помощью магнитных методов. Те же дефекты в изделиях, изготовленных из не- магнитных сплавов, например жаропрочных, 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 кон- струкции контролируют с помощью рентгеновских или гамма-лучей.
Конструкция (форма и размеры) деталейтакже обусловливает выбор метода кон- троля. Если для контроля объекта простой формы почти все методы, то для контроля объектов применение методов ограничено. Объекты, имеющие большое количество вы- точек, канавок, уступов, переходов, трудно контролировать такими магнитный, ультра- звуковой, радиационный. Крупногабаритные объекты контролируют по частям, опреде- ляя зоны наиболее опасных участков.
Состояние поверхности изделия, под которым подразумевают ее шероховатость и наличие на ней защитных покрытий и загрязнений существенно влияет на выбор ме-
тода и подготовку поверхности к исследованиям. Грубая шероховатая поверхность ис- ключает применение капиллярных методов, метода вихревых токов, магнитных и ульт- развуковых методов в контактном варианте. Малая шероховатость расширяет возмож- ности методов дефектоскопии. Ультразвуковой и капиллярный методы применяют при шероховатости поверхности не более Rz40; магнитный и вихретоковый — до Rz80. За- щитные покрытия не позволяют применять оптические, магнитные и капиллярные мето- ды. Эти методы можно применять только после удаления покрытия. Если такое удале- ние невозможно, применяют радиационные и ультразвуковые методы. Электромагнит- ным методом обнаруживают трещины на деталях, имеющих лакокрасочные и другие не- металлические покрытия толщиной до 0,5 мм и неметаллические немагнитные покрытия до 0,2 мм.
Тип дефекта.Для обнаружения внутренних дефектов стальных изделиях использу- ют чаще радиационный и ультразвуковой методы. Если изделия имеют сравнительно небольшую толщину, а дефекты, подлежащие выявлению, достаточно, имеют большие размеры, то лучше пользоваться радиационными методами. Если толщина изделия в направлении просвечивания больше 100-150 мм или требуется обнаружить в нем внут- ренние дефекты в виде трещин или тонких расслоений, то применять радиационные методы нецелесообразно, так как лучи не проникают на такую глубину и их направление перпендикулярно направлению трещин. В таком случае наиболее приемлем ультразву- ковой контроль. Поверхностные дефекты обнаружить проще, однако и в этом случае вы- бор метода зависит от того, где находится трещина (на гладкой поверхности или в месте геометрического перехода).
Условия работы объекта. Контроль объекта может производиться в рабочем ре- жиме оборудования, режиме тестовых испытаний, в нерабочем режиме. В последнем случае контроль изделия проводят в разобранном поэлементно или в собранном виде. Отдельные съемные элементы могут быть подвергнуты контролю в лабораторных усло- виях. При ремонте изделия контролю подлежат все детали. При этом выявляют харак- терные виды их повреждения, износа, дефектов. Дефектация элементов конструкции при ремонтно-восстановительных работах и отказах служат основанием для определе- ния их предельных параметров технического состояния. В условиях эксплуатации кон- тролю может быть подвержено ограниченное число элементов, деталей, участков и то- чек, представляющих наибольшую опасность эксплуатации объекта. При этом в первую очередь стремятся выявить наличие усталостных трещин, коррозионного поражения, участков износа. Для контроля в труднодоступных местах применяют датчики и преобра- зователи специальной формы, смонтированные в оправках, а также различные приспо- собления, фиксаторы, устройства, позволяющие манипулировать датчиком на расстоя- нии, осветители, зеркала и т.д. Для контроля внутренних поверхностей применяют эндо- скопы.
В таблице 1.1 приведены виды дефектов металла и рекомендуемые для их выявле- ния методы неразрушающего контроля. Оценка выявляемости каждого дефекта дана по пятибалльной шкале.
При выборе метода контроля следует провести технико-экономический анализ диаг- ностических работ, учитывающий их качество, трудоемкость, стоимость.
Рекомендации по выбору конкретных марок отечественных и зарубежных приборов неразрушающего контроля даны в многочисленной справочной литературе. Рынок на- сыщен приборами контроля и их выбор во многом зависит от задач и возможностей по- требителя. Методические указания по диагностике технического состояния различных видов оборудования, как правило, не регламентируют марку измерительного прибора, ограничиваясь лишь точности. Однако в ряде производств с целью обеспечения повы- шенной точности и повторяемости результатов измерений даны указания по контролю конкретными диагностическими средствами по конкретным методикам.
Таблица 1.1.
Оценка выявляемости дефектов в металле различными методами неразрушающего контроля*
| Вид дефекта | Метод контроля | |||||
| Визуальный | Радиографический | Магнитный | Капиллярный | Вихретоковый | Ультразвуковой | |
| Включения неметаллические (шлаковые, флюсовые) | ||||||
| Вмятины | ||||||
| Волосовины | ||||||
| Закаты | ||||||
| Заковы | ||||||
| Коррозия: - атмосферная - атмосферная межкристаллитная - поверхностная газовая - высокотемпературная межкристаллитная - высокотемпературная поверхностная | ||||||
| Ликвация | ||||||
| Непровар | ||||||
| Неслитины | ||||||
| Несоответствие заданной структуре | ||||||
| Несоответствие толщины закаленного слоя | ||||||
| Несоответствие толщины цементированного, азоти- рованного, оксидированного и других слоев | ||||||
| Несоответствие толщины гальванического покрытия | ||||||
| Обезуглероживание | ||||||
| Окислы, плены, корочки | ||||||
| Перегрев | ||||||
| Пережог | ||||||
| Плены | ||||||
| Механические повреждения поверхности | ||||||
| Газовая пористость | ||||||
| Прижоги | ||||||
| Пузыри газовые | ||||||
| Разнотолщинность (листов) | ||||||
| Разностенность в поперечном сечении (труб, про- филей) | ||||||
| Разрывы внутренние | ||||||
| Раковины усадочные | ||||||
| Расслоения | ||||||
| Растрескивание коррозионное под напряжением | ||||||
| Растрескивание при хранении | ||||||
| Рванины | ||||||
| Риски | ||||||
| Рыхлоты |
Продолжение табл.1.1.
| Трещины: | ||||||
| - водородные | ||||||
| - горячие | ||||||
| - контактные | ||||||
| - отслаивания | ||||||
| - поверхностные, внутренние | ||||||
| - ползучести (сетка «крипп») | ||||||
| - рихтовочные | ||||||
| - сварочные термические (в т.ч. закалочные) | ||||||
| - термической усталости | ||||||
| - усталостные | ||||||
| - холодные | ||||||
| - шлифовочные | ||||||
| Микротрещины закалочные | ||||||
| Утяжены | ||||||
| Флокены |
*Примечание: Оценка дана по пятибалльной системе: 5-отличная; 4-хорошая; 3-удовлетворительная; 2- неудовлетворительная; 1,0 - нерекомендуемый метод.