Методы выявления дефектов без разрушения деталей

В современной практике широко применяется безобразцовый (внелабораторный) контроль качества не только соединяемых де­талей (изделий), но и отдельных полуфабрикатов, конструкций и сооружений.

В практике этот метод известен как неразрушающий (без разрушения деталей) контроль качества деталей, изделий и конструкций, который широко применяется в условиях производ­ства и эксплуатации различных систем.

Это — определение вне­шних и внутренних дефектов без разрушения деталей, к которым относятся узлы и изделия в крупногабаритных машинах, соеди­ненных между собой различными видами сварки, паянием, болто­выми и резьбовыми соединениями, клепкой.

Кроме того, безоб­разцовому контролю подвергают отливки, прокат, поковку и штам­повку.

Широкое применение нашел безобразцовый контроль различных трубопроводов для других рабочих тел, как химически активных, так и нейтральных (пассивных).

Этим методом определяется химический состав различных металлов и сплавов, из которых изготовлены из­делия, несоответствие которого стандарту может приводить к де­фектам в процессе эксплуатации.

По ГОСТ 15467—79 возможные дефекты в деталях, изделиях и конструкциях из конструкционных материалов подразделяются на следующие виды:

-явные,

-скрытые,

-критические,

-значительные

- малозначительные.

Большинство дефектов можно обнаружить неразрушающим ме­тодом контроля.

Неразрушающие методы контроля по сравнению с образцовым контролем качества изделий имеют большие преиму­щества и более эффективны.

Эти методы дают экономию конструк­ционных материалов, быстрое и качественное определение дефек­тов и рекомендации к их устранению, прогнозирование и своевре­менное предотвращение аварийных ситуаций и другие преимущества.

По ГОСТ 18353—79 физические неразрушающие методы контроля качества изделий и конструкций подразделяются на следующие виды:

- акустический,

-вихревой,

-магнитный,

-оптический,

-прони­кающими веществами,

-радиоволновой,

-радиографический,

-тепло­вой

- электрический.

Кроме того, каждый из перечисленных видов контроля подразделяется с учетом взаимодействия изучаемого объек­та с физическими полями, воздействующими на эти объекты, их параметрами, а также способами получения информации.

Неразрушающие методы контроля качества деталей и обнару­жения в них дефектов проводятся по следующей технологической схеме:

-помещение исследуемого объекта в контролируемую сре­ду;

-выявление с помощью приборов дефектов (состава материа­ла, внешних параметров, погрешности форм и размеров и т.д.);

- преобразование полученных параметров в показатели, удобные для расшифровки и расшифровка полученных данных.

Методы неразрушающего контроля подразделяются на следу­ющие виды:

• внешний контроль;

• контроль технологических режимов

• физический (инструментальный) контроль.

Внешний контроль — это визуальный осмотр изделия (детали), сварного или иного соединения.

Внешний контроль иногда про­водят с помощью лупы или специального микроскопа. По внеш­нему осмотру определяют, прежде всего, качество отливки, по­ковки, проката, сварки и т.д.

В изделиях, полученных прокатом, ковкой и литьем, при внешнем осмотре выявляются следующие дефекты: расслоение, вырыв, свищи, флокены, инородные ме­таллические и неметаллические включения, кованые трещины, отпечатки литейной формы, дефекты и искажения поверхности и формы прокатанных, кованых и литых изделий, чешуйчатость, рябизна, остатки окалины, заусенцы и другие дефекты, понижа­ющие качество изделий в целом и ухудшающие их эксплуатаци­онные свойства.

При внешнем осмотре отливок обнаруживаются следующие де­фекты:

- узорчатая поверхность (мороз),

-пригар,

-шероховатость по­верхности (следы материалов земляной литьевой формы),

-вскипы,

-образованные кипением заливаемого в форму металла,

-недо­ливы,

- ужимы,

-усадочные раковины,

-трещины,

-газовые раковины,

-несоответствующие форме,

-размерам,

- несоосность.

Дефекты, обнаруженные внешним осмотром, могут быть как устранимы­ми, так и неустранимыми (брак).

В сварных соединениях, например в различных трубопроводах (нефтегазовая, химическая промышленность, жилищно-комму­нальное хозяйство и другие отрасли), внешний контроль является особенно важным. Невооруженным глазом или с помощью лупы проводят внешний осмотр сварного шва, выявляя типичные де­фекты при сварке:

- перекос соединяемых деталей со смещением кромок,

-неравномерный (ослабленный или чрезмерно усиленный) шов,

- непровар,

- трещины,

- ноздреватость,

- кратеры и др.

Часть этих дефектов связана с нарушением технологии сварки, часть — с низ­кой квалификацией сварщика, а часть — с качеством металла сва­риваемых деталей и их внутренними дефектами.

Контроль технологических режимов — это контроль соблюде­ния всех режимов производства полуфабрикатов (литья, проката, волочения, ковки, сварки, паяния, винтового и клепаного со­единений и др.).

В каждом производстве есть свои особенности технологических процессов, за которыми следят по приборам или проводят автоматический контроль или внешнее наблюдение.

В слу­чае нарушения технологии для предотвращения дефектов (брака) дается определенная команда или делаются соответствующие вы­воды. Контроль технологических режимов обеспечивает получе­ние качественных деталей, изделий и конструкций из различных материалов.

При сварке важным параметром является выбор элек­трода и величины сварочного тока, а также проведение отжига сварного шва и околошовной зоны, при литье — температура за­ливки сплава, конструкции литейной формы и технологические операции, проводимые после охлаждения отливок (отжиг, нор­мализация, механическая обработка).

Физические (инструментальные) методы контроля основаны на применении переносных электронно-вычислительных (или шкаль­ных) приборов.

Например, переносным прибором МЭИ-Т7 мож­но определить механические свойства сварного шва, крупногаба­ритного проката, отливок, емкостей без вырезки образцов, т.е. без разрушения.

Физические методы контроля позволяют определить как на­ружные, так и внутренние дефекты деталей, узлов, изделий и сооружений.

Каждый из физических методов имеет свои особенности и раз­новидности. Например, радиационный метод контроля име­ет три разновидности:

• радиографический — позволяет выявлять и документально фиксировать дефекты;

• радиоскопический — позволяет выявлять дефекты и наблю­дать за ними на экране монитора (прибора);

• радиометрический — основан на проникновении у-излучений в исследуемый узел.

В случае внутренних дефектов приборы фикси­руют и дают показания на соответствующей шкале прибора.

Акустический метод контроля основан на звуковых или ультразвуковых колебаниях контролируемых участков. Этот метод также имеет несколько разновидностей.

Для контроля качества сварных соединений применяют также метод «красок», с помощью которого выявляют дефекты, не обнаруженные при внешнем осмотре.

Контроль паяных и сварных соединений на плотность (герме­тичность) проверяют методом смачивания керосином или мето­дом статического гидравлического или пневматического (возду­хом) давления (опрессовка). При опрессовке давление создается в 1,5 — 2 раза выше рабочего давления трубопроводов.

Применяется также метод течеискания (истечения) рабочих тел в трубопрово­дах.

Наиболее широкое применение нашел метод ультразвуковой дефектоскопии, которым определяются внутренние дефекты свар­ных соединений как в основном металле, так и в металле шва, а также толщина коррозионного повреждения в трубопроводах раз­личного назначения и ответственных металлоконструкциях.

Это обычно малогабаритные приборы, работающие как от сети пере­менного тока, так и от аккумуляторной батареи (мод. 26М6, 26DLPLVS, 25I27DL и др.).

Цифровые толщиномеры, ультразвуковые дефектоскопы мо­гут быть как многорежимные с 40 и более блоками памяти, с дисплеем для проверки формы волны и внутренним коллектором данных на несколько тысяч контрольных точек, так и простые двухступенчатые низко- и высокотемпературные (до 500 °С).

Это различные модели приборов, выпускаемые фирмой Panametrics (США).

В ряде случаев находят применение видеокамеры с автомати­ческой подачей (движением), которые фиксируют и передают информацию о внутренних повреждениях (трещины, сколы, кор­розия, инородные тела и др.) на видеомагнитофон.

С помощью корреляционного акустического течеискателя мод. LC-2100 методом корреляции акустических колебаний, про­изводимых утечкой рабочей жидкости (нефть, нефтепродукты, вода и другие жидкости), наиболее эффективно определяется место­положение дефектов в трубопроводе.

Портативный течеискатель с малыми габаритами позволяет в полевых условиях определять дефекты труб, производить рас­печатку информации на портативном принтере с сохранением данных измерений, с последующей их обработкой на компью­тере.

В практику дефектоскопии вошли передвижные аварийно-ди­агностические лаборатории (на колесах) для различных трубо­проводов.

Это техника нового поколения, применяемая для диаг­ностирования и дефектоскопии трубопроводов различного назна­чения.

Передвижные лаборатории дают возможность стабильного обеспечения нефтепродуктами, водой, теплом, а также в крат­чайшие сроки позволяют устранять в сетях аварии.

Оборудование немецкой фирмы Seba dunatroniks и других фирм монтируют на шасси отечественных автомобилей ЗИЛ-33102, УАЗ-3303, ГАЗ-6611 и др.

Благодаря систематической дефектоскопии и диагностике со­стояния около 150 000 км трубопроводов в Российской Федера­ции работают в безаварийном режиме, стабильно обеспечивая про­мышленные предприятия и коммунальное хозяйство газом, теп­лом, водой.

Физические методы контроля с помощью ультразвуковых де­фектоскопов, измерительных технологий, ультразвуковых толщи­номеров и течеискателей, смонтированных на передвижных лабо­раториях, дают большой экономический эффект в различных от­раслях народного хозяйства.