Магнитопорошковый контроль Магнитные методы контроля.

МЕТОД РАДИОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ( РК ) Радиографический метод контроля сварных соединений предусматривает использование рентгеновского гамма-излучения и радиографической пленки для выявления раз¬личных дефектов (ГОСТ 3242-79). Данный метод, обладая определенными достоинствами и недостаткам, нашел широкое применение в промышленности. Рентгеновские лучи и гамма-лучи обладают ценными свойствами: способны проходить через непрозрачные предметы (металлы); действуют на фотопленку (рентгеновскую пленку); способны вызвать свечение (флюоресценцию) некоторых химических элементов, что используется при применении усиливающих экранов во время просвечивания сварных швов.  Источником рентгеновских лучей служит рентгеновская трубка. Пучок лучей направляется на сварное соединение перпендикулярно оси шва. С другой стороны шва устанавливают светонепроницаемую кассету, в которой находятся рентгеновская пленка и два экрана, усиливающие изображение. Дефектные места шва - газовые поры, шлаковые включения, трещины и другие - в меньшей степени снижают интенсивность проникающих лучей, чем сплошной металл. Степень засвечивания пленки будет больше в местах расположения дефектов.  Схема просвечивания рентгеновскими лучами : 1 - рентгеновская трубка; 2 - кассета; 3 - фотопленка; 4 - экраны.  Время просвечивания (экспозиция) зависит от толщины проверяемого металла, фокусного расстояния, интенсивности излучения и чувствительности пленки. После просвечивания пленку проявляют, как это обычно делается в фотографии. На полученном негативе будут видны отдельные, более темные участки, по которым можно судить о наличии и размерах дефектов в сварном шве или околошовной зоне.  При просвечивании рядом со швом (параллельно ему), со стороны источника излучения, устанавливают дефектометр, который служит для определения глубины залегания и величины обнаруженного дефекта. Дефектометр - это пластинка, изготовленная из того же материала, что и просвечиваемый металл. Толщина пластинки должна быть равна усилению шва.  Дефектометры бывают канавочные, проволочные, пластинчатые.  Чувствительность контроля (наименьший диаметр выявляемой на снимке проволоки проволочного эталона, наименьшая глубина выявляемой на снимке канавки канавочного эталона, наименьшая толщина пластинчатого эталона, при которой на снимке выявляется отверстие с диаметром равным удвоенной толщине эталона) не должна превышать значений установленных технической документацией. Перед просвечиванием шов должен быть очищен от шлака, брызг металла, окалины и других загрязнений. Наружные дефекты (подрезы, наружные поры, незаплавленные кратеры и др.) должны быть исправлены. Просвечивание швов с видимыми дефектами категори¬чески запрещается, поскольку на рентгеновской пленке должны фиксироваться только скрытые дефекты.  a) Схемы просвечивания сварных соединений трубопроводов 1 - источник излучения; 2 - контролируемый участок; 3 - кассета с пленкой; а, б, в, г, д, - контроль через одну стенку; е, ж, з, и, к - контроль через две стенки.  b) Схемы контроля стыковых, нахлесточных, угловых и тавровых содинений.  1 - источник излучения; 2 - контролируемый участок; 3 - кассета с пленкой.  Просвечивание гамма-лучами (гамма-дефектоскопия) аналогично просвечиванию рентгеновскими лучами. Гамма-лучи возникают в результате самопроизвольного распада естественных радиоактивных элементов (урана, радия, тория) или искусственных радиоактивных веществ, полученных под воздействием ядерных частиц (нейтронов). В промышленности широко используются искусственные радиоактивные изотопы (кобальт-60, цезий-137, тулий-170, иридий-192). Радиоактивный изотоп кобальт-60 может безотказно использоваться пять с лишним лет, а цезий-137—более 30 лет. В этом заключается одно из преимуществ гаммаграфирования по сравнению с рентгенографированнем. Гамма-лучи действуют во всех направлениях с одинаковой силой, а потому позволяют просвечивать кольцевые швы или одновременно несколько деталей, расположенных по кругу, за одну экспозицию.  К существенным недостаткам гаммаграфирования следует отнести длительное время экспозиции и меньшую чувствительность к выявлению дефектов в сварных швах толщиной до 50 мм. Кроме того, контейнер с ампулой радиоактивного вещества требует особого помещения для хранения, при работе с ним необходимы тщательные меры предосторожности во избежание облучения, что часто бывает трудно выполнить. Поскольку большие дозы облучения приводят к лучевой болезни, доза облучения фиксируется специальным прибором - дозиметром, который на время работы дефектоскописта прикрепляется к его куртке радиационная безопасность обеспечивается строгим соблюдением «Основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/80», «Норм радиационной безопасности НРБУ-97», «Правил безопасности при транспортировании радиоактивных веществ», «Санитарных правил при проведении рентгеновской дефектоскопии» №2191-80.  Радиографическим контролем выявляются согласно ГОСТ 7512-92 следующие внутренние дефекты сварных соединений: трещины, непровары, поры, металлические и неметаллические включения и некоторые наружные дефекты, которые недоступны для внешнего осмотра (увеличение или уменьшение размеров шва и др.). Радиографический контроль не обеспечивает выявления некоторых дефектов: непроваров и трещин с раскрытием менее 0,1 мм при толщине контролируемого соединения до 40 мм, а при толщине более 40 мм с раскрытием менее 0,25% и др. Поэтому при наличии течей в сосудах и емкостях для их выявления необходимо применять и другие методы проверки на плотность.  . Радиоскопический метод радиационного вида неразрушающего контроля (ГОСТ 18353-79) основан на регистрации ионизирующих излучений на флуоресцирующем экране или с помощью электронно-оптического преобразователя.  Требования к контролю регламентированы ГОСТ 7512-75.  Преимущество данного метода - возможность механизации процесса контроля. Метод предназначен для дистанционного визуального обнаружения, фоторегистрации и фиксации расположения внутренних дефектов в сварных соединениях, отливках и других изделиях. В процессе контроля изделие перемещают с определенной скоростью относительно экрана, преобразующего прошедшее через контролируемое изделие рентгеновское излучение в оптическое изображение. Это изображение передается телевизионной системой для воспро¬изведения его на экране.  МЕТОД УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ( УЗД ) Данный метод относится к акустическому виду неразрушающего контроля (ГОСТ 3242- 79), применяется при толщине металла шва не менее 4 мм. Он основан на использовании ультразвуковых волн, представляющих собой упругие колебания материальной среды с частотой выше 0,5-0,25 МГц (выше той, которую способны воспринимать слуховые органы человека). В этом методе контроля (ГОСТ 14782-86) используется способность ультразвуко¬вых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своем пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т. д.), они отра¬жаются от границы раздела металл-дефект и могут быть зафиксированы при помощи специального ультразвукового дефектоскопа.  Для дефектоскопии сварных швов наиболее широко применяются поперечные (колебание частиц среды происходит перпендикулярно направлению распространения волны) и продольные (колебание частиц среды происходит вдоль направления распространения волны) ультразвуковые волны.  Различают три основных метода ультразвуковой дефектоскопии: теневой, зеркально- теневой и эхо-метод. Для контроля сварных соединений наиболее широкое применение получил эхо-метод, при котором признаком обнаружения дефекта является прием искателем эхо-импульса от самого дефекта.  В УЗД применяют пьезоэлектрический способ получения УЗВ, заключающийся в преобразовании некоторыми естественными или искусственными пьезокристаллами механических колебаний в электрические (прямой пьезоэффект) и электрических в механические (обратный пьезоэффект).  С помощью пьезоэлектрического щупа ультразвукового дефектоскопа, помещенного на поверхность сварного соединения, в металл посылают направленные ультразвуковые колебания. Ультразвук вво¬дят в изделие отдельными импульсами под углом 40°, 50°, 65°, 70°, 73° к поверхности металла. При встрече с дефектом возникает отраженная ультразвуковая волна, которая воспринимается либо другим щупом (приемным в случае двух-щуповой схемы), либо тем же (по дающим при одно-щуповой схеме) во время паузы между импульсами. Отраженный ультразвуковой сигнал преобразуется в электрический, усиливается и подается на трубку осциллографа, где фиксируется наличие дефекта в соединении в виде пика на экране.  Для ввода ультразвука в металл пространство между излучающей плоскостью искателя и поверхностью металла заполняют контактирующей средой - минеральным маслом или водой (эмульсией). В зависимости от толщины слоя контактирующей среды различают контактный и иммерсионный способы обеспечения акустического контакта.  Основные параметры контроля эталонируют согласно ГОСТ 14782-86 при помощи комплекта стандартных образцов КОУ 2: СО-1; СО-2; СО-3 (обязательные образцы); СО-4 (рекомендуемый). Мерой эквивалентной площади выявленной несплошности является амплитуда отраженного от нее сигнала. Оценку эквивалентной площади осуществляют либо прямым сравнением с площадью эквивалентных отражателей, либо с помощью специальных диаграмм.  Для контроля используют дефектоскопы УД2-12; УСН-52 - дефектоскоп с процессором, который позволяет получать твердую копию сигналов; Р - skan - компьютеризированный дефектоскоп, он производит одновременную подачу эхо-импульсов с разных позиций. Это дает более полную и точную картину состояния исследуемого металла.  Ультразвуковой контроль предназначен для выявления в сварных швах и околошовной зоне трещин, непроваров, несплавлений, пор, шлаковых включений и других дефектов без расшифровки их характера, но указанием координат, условных размеров и числа обнаруженных дефектов.  УЗК более надежно, чем просвечивание выявляет плоскостные дефекты (трещины, непровары кромок) ориентированные параллельно оси шва.  Наружные дефекты должны быть исправлены до проведения УЗК.  Поверхность шва и околошовной зоны на ширине 60-120 мм в обе стороны от шва должна быть зачищена механическим способом. Шероховатость поверхности подготовленной под УЗК должна быть не более Ra 6,3 (Rz-40).  МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Магнитные методы контроля основаны на принципе использования магнитного рассеяния, возникающего над дефектом при намагничивании контролируемого изделия. Например, если сварной шов не имеет дефектов, то магнитные силовые линии по сечению шва распределяются равномерно. При наличии дефекта в шве вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта магнитный силовой поток будет огибать дефект, создавая магнитные потоки рассеяния.    Прохождение магнитного силового потока по сварочному шву:  а - без дефекта; б - с дефектом  В соответствии с ГОСТ 18353-79 в зависимости от способа регистрации потоков рассеяния различают три магнитных метода контроля: магнитопорошковый, индукционный, магнитографический.  Наиболее распространен магнитопорошковый метод или магнитопорошковая дефектоскопия (МПД).  Магнитопорошковый метод заключается в том, что на поверхность контролируемого металла равномерным слоем наносят порошок (сухой метод) или эмульсию (мокрый метод), намагничивают металл и визуально фиксируют наличие дефектов. Порошок или эмульсия, попадая в магнитный поток рассеяния, вызванного дефектом, принимают форму дефекта.  В качестве магнитного порошка при сухом методе применяют измельченный порошок закиси - окиси железа.  Во многих случаях в качестве порошка используют железную окалину, которую предварительно измельчают в шаровой мельнице и просеивают через тонкое сито.  При мокром способе применяют так называемую магнитную суспензию - смесь какой- либо жидкости (керосин, трансформаторное масло) с магнитным порошком, мельчайшие частицы которого равномерно распределены по ее объему. Операцию контроля начинают с того, что контролируемый участок сварного соединения поливают или опрыскивают суспензией. Дефекты обнаруживают по скоплениям магнитного порошка. Один и тот же участок проверяют дважды. После проверки качества всех сварных швов изделие размагничивают. МПД предназначен для выявления тонких поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности металла - дефектов, распространяющихся вглубь изделий. Такими дефектами могут быть трещины, волосовины, надрывы, флокены, непровары, поры. Дефекты типа расслоений, закатов, плоскости которых параллельны контролируемой поверхности и не выходят на нее, МПД не выявляются.  Чувствительность МПД определяется магнитными характеристиками материала контролируемого изделия, шероховатостью поверхности контроля, ориентацией намагничиваю¬щих полей по отношению к плоскости дефекта, качеством дефектоскопических средств и освещенностью контролируемой поверхности.