Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет України ―Київський політехнічний інститут

Національна академія наук України

Інститут фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського

М.Л.Казакевич, В.А. Порєв, В.М.Казакевич, Д.А.Прокопець

фізико-хімічні методи та прилади неруйнівного контролю

Науково-методичний посібник

50 – річчю приладобудівного факультету Національного технічного університету України ―Київський політехнічний інститут‖

85 – річчю Інституту фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського Національної академії наук України

присвячується

Київ

2012

фізико-хімічні методи та прилади неруйнівного контролю

Науково-методичний посібник

з дисципліни «Прилади неруйнівного контролю»

для напряму підготовки (спеціальності) 6.051003

приладобудування

Розробники:

доцент кафедри НАЄПС, кандидат хімічних наук, с.н.с. Казакевич М.Л.

Завідувач кафедри НАЄПС, доктор технічних наук, професор В.А. Порєв

Заступник директора ДП Колоран Казакевич В.М.

Укладач: інженер ДП Колоран Прокопець Д.А.

Затверджено на засіданні кафедри

(протокол № ___ від «___» ______________ 2012р.)

Затверджено на засіданні науково-технічної ради ДП Колоран Інституту фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського (протокол № 2/2012 від 17.09.2012р.)

Завідувач кафедри НАЄПС Директор ДП Колоран ІФХ НАН України

____________ В.А. Порєв ____________ М.Л. Казакевич

Київ – 2012

УДК 502.2.502.3

П 00

Рецензенти:

доктор хімічних наук, професор Соловйов С.О.

доктор технічних наук, професор Маслов В.П.

Рекомендовано до видання Вченою радою приладобудівного факультету Національного технічного університету України ―Київський політехнічний інститут‖ (протокол № від 2012р.) та Науково-технічною радою ДП Колоран Інституту фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського (протокол № 2/2012 від 17.09.2012р.)

М.Л.Казакевич, В.А.Порєв, В.М.Казакевич, Д.А.Прокопець

фізико-хімічні методи та прилади неруйнівного контролю. Науково-методичний посібник /Під заг. ред. Казакевича М.Л., Порєва В.А.— Київ:, 2012- 93 с.

Науково-методичний посібник представляє узагальнення матеріалів з навчальної дисципліни «Прилади неруйнівного контролю». Представлено огляд та аналіз основних аналітичних приладів та систем контролю, орієнтованих на вирішення задач атомної енергетики, авіабудування та інших важливих галузей промисловості. У комплекті переліку контрольних завдань та їх еталонних рішень наведено приклади, наближені до практичного застосування аналітичних приладів та систем неруйнівного контролю у повсякденній реалізації та використанні у сучасних виробничих процесах, що є визначальним для актуальності цієї науково-методичної розробки. Книга розрахована на студентів та аспірантів приладобудівних спеціальностей, а також буде цікавою для інженерів та наукових працівників, які займаються проблемами аналітичних вимірювань, розробкою та експлуатацією засобів неруйнівного контролю.

УДК 502.2.502.3

 М.Л.Казакевич, В.А.Порєв, В.М.Казакевич, Д.А.Прокопець 2012

Зміст

ВСТУП………………………………………………………………

РОЗДІЛ 1. Зміст навчальної програми дисципліни «Прилади неруйнівного контролю»..................................................................................

1. Загальні поняття ..................................................................

2. Аналіз методів неруйнівного контролю............................

РОЗДІЛ 2. Прилади неруйнівного контролю: комплект контрольних завдань та відповідей

1. Комплект контрольних завдань з навчальної дисципліни.

2. Еталонні рішення (відповіді).

3. Критерії оцінки робіт

РОЗДІЛ 3. Огляд основних приладів контролю

Перелік посилань та довідкової літератури

ВСТУП

Неруйнівний контроль (НК) є важливим елементом системи промислової безпеки, що виконують з метою експертизи виробничих об’єктів. Згідно ГОСТ 16504-81 під НК розуміють перевірку відповідності об’єкта технічним вимогам без порушення придатності об’єкту до застосування.

Розвиток хімічної, нафтогазопереробної, вугільної, металургійної галузей промисловості, транспортних засобів, а також поява нових технологій, пов'язаних з переробкою газів, рідин і твердих речовин в складних умовах (високі температури, вологість, тиск, радіація), призводить до потреби, по-перше, у створенні нових технологічних можливостей контролю їх безпечного функціонування, а по-друге, у аналітичних приладах, які відрізняються надзвичайними властивостями та технічною різноманітністю до використання. Вірогідність техногенних аварій при експлуатації супертанкерів, нафто- та газоводів, розташованих в тому числі на морському дні, літаків великої вантажопід’ємністі, атомних електростанцій та т.п. у значній мірі залежить від наявності та ефективної організації системи НК, а в першу чергу від створення досконалого парку приладів НК, що базується на досягненнях сучасної фізики, хімії, матеріалознавства, електроніки та обчислювальної техніки.

Крім того важливим є створення наукової та виробничої інфраструктури, на базі якої можливо розвивати методи та засоби НК. На сьогодні у складі Українського товариства неруйнівного контролю та технічної діагностики (УТНКТД), створеного у 1990 році, зареєстровано близько 200 підприємств й організацій – колективних членів цього товариства. Серед них декілька створені у Національній академії наук України, з метою розробки та впровадження наукоємних технологій неруйнівного контролю, зокрема Державне підприємство Колоран Інституту фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського НАН України. Основним напрямком діяльності його є НК поверхневих дефектів за допомогою методу проникаючих речовин, магніто-порошкового методу та інш. Головною особливістью діяльності ДП Колоран є створення екологічно-безпечних засобів виявлення поверхневих дефектів, з яких починається руйнація конструкцій. Моніторинг та своєчасне усунення причин аварійних ситуацій дає можливість знизити технічні ризики. З цією метою на підприємстві розроблено низку багатофункціональних пенетрантів для діагностування замкнених ємностей різного призначення (авіаційні паливні баки, контейнери для зберігання відпрацьованого ядерного палива, газо- та нафтосховища тощо). Для виробництва пенетрантів синтезовано барвники з лікарської сировини, хімічна природа яких дозволяє створювати безпечні для навколишнього середовища засоби НК. Водна технологія капілярного контролю з використанням таких барвників введена в “Уніфіковану методику контроля атомного енергообладнання ПНАЭ Г-7-018”. Разом з Інститутом електрозварювання ім Є.О.Патона НАН України у ДП Колоран розроблено нові інноваційні технології контролю герметичності, течешукачі та матеріали, які дозволяють виявляти наскрізні дефекти трубопроводів, теплообмінних апаратів та інших герметичних об”єктів.

Зрозуміло, що ефективні методи і засоби діагностики залежатимуть від парку сучасних приладів, що здійснюють аналітичні вимірювання як для забезпечення заданих параметрів технологічного процесу, так і для своєчасного виявлення дефектів при неруйнівному контролі.

Вказані прилади повинні мати високі метрологічні характеристики та характеризуватись широким діапазоном призначень та великим розмаїттям технічних і споживчих характеристик. Отже, задачі створення ефективних методів та технічних засобів для дефектоскопії завжди залишатимуться актуальними. В даній роботі вперше зроблено спробу узагальнити та систематизувати використання аналітичних приладів та систем, орієнтованих на вирішення завдань неруйнівного контролю, техничної діагностики та екології, які широко використовуються у технічної сфери України.

У науково-методичному посібнику, який розраховано на студентів технічних вузів та інженерів, розміщено короткий опис методів НК та приладів для їх застосування, а також збірник екзаменаційних питань та відповідей з курсу «Прилади неруйнівного контролю», за змістом наближений до конкретних проблем, які постають під час експлуатації вище наведених технічних обєктів.

Розділ 1. Зміст навчальної програми дисципліни «Прилади неруйнівного контролю» та основні завдання курсу

Дисципліна (кредитний модуль) «Прилади неруйнівного контролю» належить до циклу дисциплін професійної та практичної підготовки студентів кафедри “Наукових, аналітичних та екологічних приладів та систем“ приладобудівного факультету Національного технічного університету України ―Київський політехнічний інститут.

Дана дисципліна є важливим елементом сукупності знань та вмінь, що формують профіль фахівця напряму «приладобудування» та спеціальності «Наукові, аналітичні та економічні прилади та системи».

1. Загальні поняття

Технічний розвиток суспільства визначається не тільки наявністю досконалих технологій отримання нових речовин, матеріалів та виробів, але й застосуванням інформаційно-вимірювальних методів і засобів неруйнівного контролю, який дає можливості найбільш об’єктивної експертизи промислових об'єктів. Для сучасного виробництва є характерним постійне підвищення вимог до характеристик апаратури для контролю, відповідного підвищення вимог до якості виробів. Це в свою чергу обумовлює необхідність систематичного контролю параметрів засобів вимірювань в тому числі при проведенні неруйнівного контролю.

Наразі для України актуальною є, також, проблема впровадження міжнародних стандартів і систем забезпечення якості контролю, міжнародно визнаних процедур та сертифікації лабораторій, підприємств і окремих приладів (зауважимо, що у даній розробці наведено тільки сертифіковані методи та прилади).

Отже дисципліна «Прилади неруйнівного контролю» у науково-технічному розвитку системи контролю якості має універсальне застосування й обов’язкова для вивчення кожним спеціалістом виробництва, науково-технічним працівником у галузі приладобудування. Курс «Прилади неруйнівного контролю» є спеціальною дисципліною, яку вивчають студенти інженерних факультетів. Він тісно пов’язаний, зокрема, з навчальними дисциплінами «Теорія вимірювальних пристроїв», «Електронні вимірювання», «Взаємозамінність», «Технічне креслення» та забезпечує належний рівень вивчення студентом таких дисциплін як «Конструювання НАЕПС» «Метрологічне забезпечення аналітичних вимірювань» тощо.

Міждисциплінарні зв”язки навчальної дисципліни

Методи неруйнівного контролю

Технології контролю

Технічне креслення

Матеріалознавство

Прилади неруйнівного контролю

Знання та вміння, отримані при вивченні даної навчальної дисципліни, будуть використані під час виконання курсових проектів, бакалаврських та дипломних проектів.

Основними завданнями курсу являються:

• знання основних методів неруйнівного контролю;

• знання необхідних для розуміння принципів роботи приладів;

• ознайомлення з типовими конструкціями деталей і механізмів приладів для неруйнівного контролю;

• аналіз методів та приладів неруйнівного контролю, в залежності від функцій та сфери використання;

• вміння особи, яка проектує або використовує прилад та забезпечує неруйнівний контроль знати основи технологій контролю, взаємозамінності методів, основ матеріалознавства та економіки.

Зміст навчального матеріалу:

Назви тем

Прилади неруйнівного контролю (загальний огляд)

Оптичний(візуальний) метод неруйнівного контролю та прилади для застосування

Капілярний(проникаючими речовинами) метод неруйнівного контрою та прилади для застосування

Магнітні методи неруйнівного контролю та прилади для застосування

Віхрострумовий метод неруйнівного контролю та прилади для застосування

Акустичні методи неруйнівного контролю та прилади для застосування

Неруйнівний метод контролю за допомогою іонізуючого випромінювання (радіаційний)

Електричний метод неруйнівного контролю та прилади для застосування

Радіохвильовий метод неруйнівного контролю та прилади для застосування

Тепловий метод неруйнівного контролю та прилади для застосування

Течешукання

Порівняння методів і засобів контролю:функції та характеристики