книги из ГПНТБ / Неразрушающие методы контроля металлов на тепловых электростанциях

ряд Других мсталЛой и сгілавой, злектропроводимбсть которых на­ ходится в указанных пределах. Прибор надежно определяет трещи­

лируемую поверхность. Прибором можно контролировать титановые сплавы, сплавы на никелевой основе, а также ряд нержавеющих

ет техническую характеристику, близкую к характеристике ДНМ-500.

При ремонте энергетического оборудования для обнаружения

коррозионных трещин в бандажных кольцах турбогенераторов се­

деляется по стрелочному индикатору и по звуковому сигналу в науш­ нике головного телефона. Максимальный зазор между датчиком и

контролируемой деталью должен быть 0,2 мм. Питание осуществ­

ляется от аккумуляторной батареи напряжением 7,5—8,75 в, масса прибора 0,75 кг.

Для контроля качества изделий цилиндрической формы ‘приме­

няются электроиндуктивные дефектоскопы типа ЭМИД, имеющие

датчики проходного типа. Электромагнитный индуктивный дефекто­

скоп ЭМИД-8 предназначен для неразрушающего контроля изделий

из ферромагнитных и некоторых неферромагнитных металлов и

метр контролируемых изделий к внутреннему диаметру датчика. Оценка качества деталей производится по изображению на экране электронно-лучевой трубки.

Заводом «Электроточприбор» (г. Кишинев) выпускается вих­

ретоковый дефектоскоп «Вихрь», предназначенный для обнаружения

70

поверхностных и подповерхностных дефектов в виде трещин, волосо­

вин,t закатов, посторонних включений и других нарушении сплошно­

сти в изделиях из цветных и черных металлов и сплавов при помо­

щи, накладных и проходных датчиков. Прибор работает на рабочих

частотах 20—200 кгц, размер выявляемых дефектов не менее: глу­

бина 0,1 мм, длина 1,0 мм. Размеры прибора 376 X 430 X'194 мм,

масса 10 кг.

Предприятием Харьковэнергоремонт выпускается прибор ВД-2.

предназначенный для обнаружения поверхностных трещин в любых

металлических деталях, имеющих чистоту поверхности не ниже V 4: лопатках и ступицах дисковых турбин, бандажных кольцах и др.

Питание прибора осуществляется от батареи КБС-Л-0,5 с напря­

жением 3,7 в, размеры 180 X 95 X 70 мм, масса 1,0 кг.

19. КАПИЛЛЯРНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НЕСПЛОШНОСТЕЙ

Поверхностные дефекты малых размеров (трещины,

поры, волосовины, закаты и др.) обладают свойствами капиллярных трубок.

Смачивающие жидкости сравнительно легко прони­ кают в несплошности, выходящие на поверхность матери­

алов. Проникающая способность жидкости тем выше,

чем ниже ее вязкость, чем лучше смачиваемость, чем

больше поверхностное натяжение и меньше ширина

раскрытия несплошности.

Проникающие жидкости, применяемые в дефектоско­

пии, должны быть нелетучими, не изменять длительное время своей концентрации, не быть ядовитыми и не

должны вступать в химическую реакцию с материалом

изделия.

Капиллярные методы дефектоскопии высокопроизво­

дительны, просты в выполнении и надежны при выяв­

лении даже незначительных по размерам дефектов. Ка­ пиллярные методы делятся на два вида: люминесцент­ ный и цветной. Так как методы капиллярной дефекто­

скопии основаны на свойстве смачивающих жидкостей проникать в поверхностные несплошности, то эти мето­

ды имеют еще и другое название — контроль методами

проникающих жидкостей.

При люминесцентной дефектоскопии выявление де­

фектов производится с помощью люминесцирующих про­

никающих жидкостей. Явление люминесценции харак­

терно для жидких растворов ряда органических соеди­ нений (родамин, нориол и др.) и некоторых кристаллов.

Сущность люминесценции состоит в следующем. Под воздей­

ствием внешнего облучения молекулы люминесцентного вещества

получают избыточную энергию и дереходят в возбужденное состоя­

71

ние. Возбужденные молекулы за миллиардные доли секунды теряю г

приобретенную избыточную энергию, которая передается окружаю­ щим частицам вещества в виде тепла или сопровождается излуче­

нием, которое называется люминесценцией. Процесс люминесценции

наблюдается при облучении люминесцентного вещества видимым или ультрафиолетовым светом. Для целен люминесцентной дефекто­

скопии подбирают вещества, способные давать под’ воздействием

ультрафиолетового облучения видимый свет. При этом необходимо,

чтобы видимое свечение приходилось на желто-зеленую область

спектра, что соответствует максимальной чувствительности глаза.

Технологический процесс люминесцентной дефекто­ скопии состоит из следующих операций:

ром; удаление индикаторного раствора с поверхности из­

делия с целью сохранения его только в полостях де­

фектов; проявление дефектов с помощью освещения (преиму­

щественно ультрафиолетового) ;

осмотр поверхности изделия и оценка его качества.

Операция подготовки изделия к дефектоскопии долж­ на обеспечить очистку контролируемой поверхности от покрытий, закрывающих капиллярный несплошности, а также от масла и влаги, препятствующих проникнове­

нию индикаторной жидкости в эти несплошности. Тща­

тельное удаление масла необходимо и по той причине,

что некоторые сорта масел, обладая люминесценцией, вызывают появление ложных дефектов во время прове­ дения контроля. Обезжиривание производят пропарива­ нием и промывкой растворителями (авиабензин, ацетон и др.). Удаление остатков влаги с поверхности произво­ дят просушиванием при легком нагреве или обдувании

теплым воздухом. Твердые загрязнения (лаковые покры­

тия, краски, нагары) удаляют струей пара или химиче­

ской обработкой. Окалину и ржавчину удаляют механи­

ческим путем. Следует иметь в виду, что материалы,

имеющие твердость HRc<⅛ очищать с помощью дро­

беструйной очистки и металлических щеток не рекомен­

дуется, так как это может привести к закрытию дефек­

тов. Грубой обработки следует избегать. Чрезмерная ше­

роховатость поверхности или царапины могут быть при­

чиной появления «ложных дефектов». Температура ис­

следуемой поверхности и индикаторной жидкости в про­

цессе контроля должна лежать в пределах 15—50 °С.

72

В качестве индикаторных жидкостей (пенетрантов)

в люминесцентной дефектоскопии широко применяются следующие смеси:

. 64,5% керосина, 25% нориола, 10% бензина, 0,5% эмульгатора ОП-10, ОП-7, ОГІ-4;

84,5% керосина, 15% авиационного масла, 0,5%

эмульгатора ОП-Ю, ОП-7; 50% керосина, 25% 'бензина, 24,97% светлого мине­

рального масла (трансформаторного, вазелинового, ве­ лосита); 0,03% дефектоля зелено-золотистого.

Люминесцентные жидкости, в состав которых входит

пориол и дефектоль зелено-золотистый, люминесцируют

желто-зеленым светом. Поэтому применение этих сме­ сей предпочтительнее. Широкое применение в люмине­

сцентной дефектоскопии нашли также специальные жид­

кости типа ЛЖ (ЛЖ-1; ЛЖ-2; ЛЖ-3; ЛЖ-4 и др.).

Индикаторную жидкость наносят на контролируемую

поверхность методом погружения (для мелких деталей),

напылением или с помощью мягкой кисточки. После вы­ держки в течение не менее 30 мин, необходимых для

проникновения пенетранта в несплошности, его остатки удаляют с поверхности. Смываемые водой и эмульгиро­ ванные пенетранты удаляют промывкой струей воды, на­

гретой до температуры 35—45 oC или при помощи губки.

Применение более горячей воды может привести к ча­

стичному вымыванию пенетранта из полости мелких де-’

фектов. Наличие в составе пенетрантов эмульгаторов (ОП-4, ОП-7, ОП-Ю и др.) облегчает процесс смывания.

Удаление остатков пенетранта растворителями лучше

производить в два приема: сначала сухой хлопковой тряпкой (марлей), затем промывкой соответствующим

растворителем и вытиранием поверхности сухой либо смоченной растворителем чистой тряпкой. Неполное удаление остатков пенетранта с поверхности контроли­ руемого изделия затрудняет обнаружение дефектов.

Для возбуждения люминесценции при проведении

контроля используют ультрафиолетовые лучи ртутно­ кварцевых ламп высокого давления (ПРК-2; ПРК-4;

ПРК-7) и сверхвысокого давления (СВД-120, СВД-120А;

ДРШ-100; ДРГМ-500-3). В практике промышленной де­ фектоскопии широкое применение нашли светильники ультрафиолетового света (УФС): ЛЮМ-1-ЛИВТ, УН-1,

УЛ-1, УМ-1, УФО-4 и др. Обычно ртутно-кварцевые лам­

пы дают интенсивный видимый свет совместно с ультра-

73

фиолетовым. Поэтому лампы 'Помещают в закрытые ме­ таллические футляры-рефлекторы, которые позволяют по­

лучить пучок лучей, расходящийся под малым углом. Обычно рефлектор представляет собой параболоид вра-

а)

Рис. 37. Схематическое изображение процесса капиллярной дефекто­

метод капиллярной дефектоскопии принято называть лю­

минесцентным методом в чистом виде (рис. 37).

Люминесцентный метод дефектоскопии часто приме­

няется и в другом варианте. При этом методе после

удаления индикаторного раствора изделие подсушивают, поверхность его посыпают специальным порошком (сор­

бентом) и выдерживают некоторое время. Индикаторная

жидкость смачивает порошок, и он прочно слипается

71

с поверхностью в местах дефектов. Путем обдувания

струей воздуха поверхность освобождают от излишне­

го порошка, облучают УФС и осматривают. Раствор по­ глощенный сорбентом, люминесцирует и дает картину

расположения дефектов. Получается четкое, контраст­ ное изображение дефектов. В качестве сорбентов приме­

няют порошки окислов магния, тальк, мел, каолин тонко­

го помола и др.

Осмотр контролируемых изделий в УФС производит­

ся в затемненных помещениях. При этом внимательно

осматривается поверхность изделия/фиксируются дефек­

ты и оценивается их качество в соответствии с действу­

ющими ТУ.

Цветной метод дефектоскопии — разновидность ка­

пиллярного метода, при котором выявление дефектов

производится с помощью ярко окрашенных проникаю­

щих жидкостей. Технологически процесс цветной дефек­ тоскопии состоит из следующих операций:

очистка деталей (удаление масел, грязи, окалины,

нагаров и др.) ; нанесение проникающей жидкости;

пропитка изделий индикаторной жидкостью;

удаление избыточной индикаторной жидкости с по­ верхности изделия;

нанесение па поверхность изделия проявляющих ма­ териалов — абсорбирующего порошка или белых краси­

телей.

Индикаторная жидкость под действием проявителя выходит на поверхность изделия, указывая места распо­

ложения дефектов; после этого осматривают и оцени­ вают качество изделия и удаляют проявитель.

По сравнению с люминесцентным методом цветная дефектоскопия более проста в выполнении: при этом не требуется источников УФС; контроль проводится визу­

ально при дневном свете.

Подготовка поверхности контролируемого изделия

производится так же, как для люминесцентной дефекто­

скопии. В качестве проникающих цветных растворов

(пенетрантов) применяются смеси:

79% керосина, 20% бензола, 1% судана-І\^; 94% бензола, 5% трансформаторного масла, 1% су-

дана-ІѴ; 79% керосина, 10% трансформаторного масла, 10%

скипидара, 1%' судана-ІѴ или судана-Ш;

75

Необходимость удаления проявителя увеличивает

трудоемкость контроля цветными методами. Поэтому

известный интерес представляют самопроявляющие ка­

пиллярные методы контроля. Суть метода заключается

в следующем: деталь пропитывают специальным пене-, трантом, выдерживают, очищают от излишков и подвер­ гают нагреву до температуры IOOoC в течение 5 мин,

вследствие чего происходит проявление дефектов.

К капиллярным методам дефектоскопии принадле­

жит метод испытания изделий и сварных соединений

керосином. Данный метод позволяет определять

сквозные песплошности в сварных соединениях. При­

менение керосина для испытаний основано на его

высокой проникающей способности. Технологически ме­

тод прост в выполнении. Для обнаружения несплошно­ стей сварных соединений их покрывают меловой суспен­

зией со стороны, доступной для осмотра. После высыха­

ния меловой краски обратная сторона швов смачивается керосином и выдерживается 15—60 мин в зависимости

от толщины стенки изделия. Керосин, проникая сквозь

дефекты, выступает на окрашенной мелом стороне в ви­

де жирных пятен и полос, указывающих на наличие

сквозных несплошностей. Испытанию на непроницае­ мость керосином подвергаются обычно сосуды, предназ­

наченные для хранения жидкостей (цистерны и др.).

20. РАДИАЦИОННАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ

При монтаже и ремонте энергетического оборудова­ ния применяются следующие методы радиационной де­

фектоскопии:

метод радиографии; метод ксерорадиографии.

Метод радиографии основан на регистрации интен­

сивности рентгеновского и гамма-излучения, прошедшего

через изделие, на специальную фотографическую пленку

(рентгеновскую). Метод радиографии обладает высокой

чувствительностью, легко выполним как в стационарных,

так и в полевых условиях и в настоящее время приме­ няется наиболее широко.

Метод ксерорадиографии основан на получении изо­ бражения на специальных пластинках, предварительно

заряженных электрическим зарядом. Под действием из­

лучения электрический заряд пластинок уменьшается

пропорционально интенсивности падающих лучей. Ta-

77

ким образом, на пластинках, помещенных за контроли­ руемым изделием, образуется скрытое электростатиче­

ское изображение. Проявление проводится с помощью сухих красящих порошков. Метод ксерорадиографии от­ носится к числу наиболее перспективных методов про­

мышленной дефектоскопии просвечиванием. В настоя­

щее время применение его ограничено вследствие высо­

кой стоимости пластин и недостаточно разработанной

методики контроля.

Для промышленной радиографии применяется гамма-

излучение искусственных радиоактивных изотопов и рентгеновское излучение.

Гамма-излучение — электромагнитное излучение ядерного про­

исхождения, возникающее в результате перехода возбужденных ядер атомов в устойчивое состояние. Ядра атомов тяжелых элемен­

тов содержат большое число протонов и нейтронов, что приводит

к увеличению размеров, ядра и вызывает уменьшение сил ядерного

притяжения между ними. При значительном избытке нейтронов ядра некоторых тяжелых элементов (уран, торий, радий и др.) становятся

неустойчивыми. Переход таких ядер в устойчивое состояние сопро­ вождается излучением альфа и бета-частиц, нейтронов и гамма-лу­

чей, т. е. радиоактивным излучением. Такое неустойчивое (возбуж­

денное) ^состояние может быть создано искусственно в ядрах более

ем и возникает в результате торможения быстрых электронов, вы­

летающих из катода, при столкновении их с атомами металла анода

(мишени) в рентгеновской трубке или в вакуумной камере бета­

трона.

В качестве источников излучения, применяемых при просвечи­ вании изделий, чаще всего используются рентгеновские трубки и

радиоактивные изотопы.

Источники излучения для гаммаграфии изготавливают из ра­ диоактивных изотопов с высокой удельной активностью и достаточ­ но продолжительным периодом полураспада. Диаметр активной ча­

сти источника при просвечивании выступает как фокусное -пятно.

Основными радиационными характеристиками источников, применяе­

мых в гаммаграфии, являются:

■спектральный состав излучения источников '(энергии квантов, из­

лучаемых данным источником и их процентное содержание в общем

потоке излучения источника);

активность источника (радиационный выход).

Радиационные характеристики источников излучений определяют их дефектоскопические характеристики: диа­

пазон просвечиваемых толщин, чувствительность метода

и время экспозиции при просвечивании.

Основные характеристики некоторых радиоактивных

источников, 'применяемых в радиографии, приводятся

в табл. 3.

78

Таблица З

Характеристики радиоактивных источников

В зависимости от энергии гамма-квантов источники излучения разделяют на три группы: источники с жест­ ким излучением с энергией около 1 Мэв (Со-60), источ­

ники с излучением средней жесткости с энергией 0,3— 0,7 Мэв (Cs-137, Іг-192) и источники с мягким излу­ чением с энергией ниже 0,3 Мэв (Tm-170).

Источником рентгеновских лучей служит трубка рент­ геновского аппарата (рис. 38) или вакуумная камера бе­ татрона.

C увеличением анодного напряжения излучение ста­ новится более жестким, т. е. легче проникает через ве­

щество. Интенсивность излучения также возрастает по

всему спектру. Зависимость интенсивности излучения Y

от анодного напряжения и силы тока выражается фор­

мулой

пряжение.

Из формулы видно, что интенсивность излучения пря­ мо пропорциональна анодному току и квадрату анодного

напряжения. Увеличение или уменьшение анодного тока

при неизменном напряжении приводит соответственно

79