Донбасский государственный технический университет

Кафедра обработки металлов давлением и металловедения

В.М.Ершов

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Учебное пособие

Алчевск, 2010

Содержание

Введение………………………………………………………………………………….. 4

1.Характеристика дефектов металлических заготовок и изделий………. ……………5 2.Классификация методов неразрушающего контроля заготовок

и изделий……………………………………………………………………………….12

3.Радиационная дефектоскопия………………………...................................................13

3.1.Физические основы метода рентгеновской и гамма-

-дефектоскопии……………………………………………………………………14

3.2.Фотографический метод радиационной дефектоскопии…………………..16

3.3.Метод счетчиков в радиационной дефектоскопии……………………… 19

3.4.Визуально-телевизионный метод дефектоскопии……………………… 20

3.5.Аппаратура радиационной дефектоскопии…………………………………21

4.Ультразвуковая дефектоскопия …………………………………………………… 25

4.1.Физические основы ультразвуковой дефектоскопии……… …………... 25

4.2.Преобразователи…………………………………………………………….. 27

4.3.Теневой метод ультразвуковой дефектоскопии………………………… 29

4.4.Эхо-метод ультразвуковой дефектоскопии………………….. ……………31

4.5.Резонансный метод дефектоскопии……………………………………….. 33

4.6.Ультазвуковые дефектоскопы……………………………………………… 34

5.Магнитная дефектоскопия…………………………………………… …………… 36

5.1.Характеристика магнитных свойств материалов………………………. 36

5.2.Магнитный анализ механических свойств металлов………………………38

5.3.Магнитно-порошковый метод дефектоскопии………………………...40

5.4.Феррозондовый метод магнитной дефектоскопии…………. …………… 42

5.5.Магнитографический метод анализа…………………… …… ……………43

5.6.Магнито-люминисцентный метод………………………. …………………43

6.Вихретоковый метод дефектоскопии………………………………….. ………… 44

6.1.Физические основы вихретокового метода………………………………..44

6.2.Характеристика средств контроля поверхностных

трещин вихретоковым методом……………………………………………… 46

6.3.Приборы для контроля вихретоковым методом………………… ……… 47

7.Капиллярная дефектоскопия…………………………………………… ………….. 50

7.1.Физические основы метода капиллярной дефектоскопии…… …………..50

7.2.Люминисцентные методы капиллярной дефектоскопии ………….. 51

7.3.Красочный метод капиллярной дефектоскопии………………………… 53

7.4.Приборы люминесцентного контроля……………………………………... 54

8.Электрические методы неразрушающего контроля………………………………..55

8.1.Метод электросопротивления……………………………………………… 55

8.2.Метод падения электрического потенциала……………………………… 56

8.3.Искровой метод дефектоскопии…………………………………………… 56

8.4.Термоэлектрический метод контроля…………………………………….. 57

8.5 Трибоэлектрический метод НК……………………………………… …….60

9.Специальные методы неразрушающего контроля…………………… ……………61

9.1.Оптические методы неразрушающего контроля…………………………...61

9.2.Тепловые методы дефектоскопии…………………………………………...62

9.3.Радиоволновая дефектоскопия…………………………………………… .64

10 Выбор метода неразрушающего контроля изделий……………………………….65

Перечень лабораторно-практических работ…………………………………………. 69

Рекомендуемая литература…………………………………………………………… 69

Введение

В настоящее время динамика промышленного развития передовых стран характеризуется не только ростом объемов производства и ассортиментом выпускаемой продукции, но и показателями ее качества. Причем оценке качества продукции в настоящее время уделяется первостепенное внимание. Это связано с тем, что по данным ряда конференций Европейской организации по контролю качества, примерно 10% национального продукта любой страны теряется из-за низкого качества материалов и изделий.

Согласно ГОСТ 15467-70,термин « качество продукции» – это совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Высококачественный объект должен отличаться постоянством химического состава, макро- и микроструктуры, электрических и магнитных характеристик материала, неизменными геометрическими размерами, повышенными механическими, антикоррозионными и другими свойствами.

Для повышения качества изделий предприятия вынуждены постоянно увеличивать объем операций контроля и численности контролирующего персонала. Так, например, на ряде предприятий черной металлургии на операциях измерения, контроля и сортировки готового проката занято до 40% всего производственного персонала. А трудоемкость контрольных операций в сварочном производстве в 4 раза превышает трудоемкость основного производственного процесса сварки. В электронной промышленности удельный вес контрольно-испытательных операций составляет 10-15% всего производственного цикла.

Наибольшее внимание у производственников сейчас уделяется неразрушающему контролю качества изделий и заготовок, позволяющему полностью автоматизировать многие производственные процессы и, тем самым, повысить производительность труда.

Неразрушающий контроль качества материалов и изделий базируется на анализе процессов взаимодействия физических полей с контролируемым объектом. Причем здесь используются все виды электромагнитного излучения, акустические волны и электростатические поля.

В настоящем пособии будут рассмотрены физические основы разнообразных методов неразрушающего контроля материалов и изделий, методология их применения в производственных процессах и аппаратурное обеспечение контроля.

1.Характеристика дефектов металлических заготовок и изделий.

Слово «дефект» в переводе с латинского языка обозначает «недостаток, изъян», т.е. локальное нарушение качества материала в изделии. Выявление дефектов в объектах контроля называется словом «дефектоскопия», где второй слог этого слова в переводе с греческого обозначает «рассматривание, наблюдение». Таким образом, дефектоскопия занимается проблемой обнаружения дефектов в изделиях на разных этапах технологических процессов их производства.

Рассмотрим основные типы дефектов металлических заготовок и изделий. Прежде всего, все дефекты подразделяются на внутренние и наружные. Внутренние дефекты располагаются на определенном расстоянии от поверхности изделия и недоступны для визуального (зрительного) наблюдения. Наружные же дефекты располагаются в поверхностном слое объекта контроля и часто заметны визуально.

Внутренние дефекты (Рис.1а) часто представляют собой внутренние полости, не заполненные материалом изделия. Это могут быть усадочные раковины (Рис. 1, а2), газовые пузыри (Рис. 1, а4), рыхлости (Рис. 1, а3), как скопление небольших усадочных раковин и полостей (Рис. 1, а1), заполненных шлаком или смесью окислов.

Наружные дефекты (Рис. 1, б) чаще всего являются трещинами, т.е. разрывами сплошности материала поверхностного слоя. Они характеризуются: глубиной полости разрыва (t), которая может быть в пределах от 0.001 до нескольких мм; шириной раскрытия наружных краев дефекта (в) в пределах от 0.0001 до 5мм и протяженностью (l) до нескольких мм.

Рис. 1

Вид дефектов и их количество в реальном изделии зависит от особенностей технологических процессов его получения и обработки. Любое изделие начинает свой «жизненный путь» с так называемой заготовки, т.е. с куска металла, полученного определенным способом. Наиболее часто заготовки для деталей машин, устройств и приборов получают методами литейного производства, обработки давлением, резанием и сваркой. Каждый из этих технологических процессов обработки может сопровождаться появлением разнообразных дефектов.