ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

Е. В. Сударикова

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ В ПРОИЗВОДСТВЕ

Часть 1

Учебное пособие

Санкт-Петербург 2007

УДК 620.17(075) ББК 30.607я7 С89

Рецензенты:

кафедра измерительных технологий и компьютерной томографии Государственного университета ИТМО; кандидат технических наук, доцент О. Б. Шалагинова

Утверждено редакционно-издательским советов университета в качестве учебного пособия

Сударикова Е. В.

С89 Неразрушающий контроль в производстве: учеб. пособие. Ч. 1.; ГУАП. — СПб., 2007. — 137 с.: ил. ISBN 5-8088-0232-6 (Ч. 1)

Рассмотрены общие вопросы неразрушающего контроля: поня­тия качества и его контроля, классификация и краткая характерис­тика методов и средств контроля, их стандартизация и метрологи­ческое обеспечение, организация службы контроля. Изложены при­чины возникновения дефектов продукции на разных стадиях ее су­ществования и указаны применяющиеся на практике методы их об­наружения, дан анализ влияния дефектов на работоспособность де­талей. Приведены рекомендации по выбору метода неразрушающе-го контроля для решения конкретной задачи.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 200102 «Приборы и методы контроля качества и диагностики».

УДК 620.17(075)

ББК 30.607я7

ISBN 5-8088-0232-6 (Ч. 1)

© ГУАП, 2007

Содержание

Введение 4

1. Роль и место операций неразрушающего контроля в системе техни- ческого контроля в промышленности 8

1. Качество продукции 8

2. Номенклатура показателей качества продукции и методы их определения 14

1. Номенклатура показателей качества 14

2. Методы определения показателей качества продукции . 26

3. Технический контроль. Контроль качества продукции. Основ­ные понятия 27

4. Общие методы контроля 35

5. Испытания продукции 39

6. Виды неразрушающего контроля 50

7. Выбор метода неразрушающего контроля 66

8. Средства и устройства контроля качества продукции 92

2. Организация и проведение неразрушающего контроля 97

1. Организационная структура службы контроля 97

2. Стандартизация и метрологическое обеспечение 100

средств и методов контроля 100

2.3. Дефекты продукции и их обнаружение 105

1. Конструктивные дефекты 106

2. Производственные дефекты 107

и их обнаружение 107

2.3.3. Дефекты, возникающие при хранении и эксплуатации,

и их обнаружение 120

4. Влияние дефектов на работоспособность деталей 130

5. Общие термины и определения 134

Библиографический список 137

ВВЕДЕНИЕ

Контроль качества существует с незапамятных времен, в Древнем Риме, например, при покупке сандалий и горшков придирчиво ос­матривалось каждое изделие. Лопнувший в дальней дороге ремешок сандалии или вытекшая в очаг похлебка - это, конечно, неприятно. Развитие цивилизации стало приносить большие неприятности и че­ловеческие жертвы, в их числе:

• разрушения плотин (первое разрушение было зафиксировано в Багдаде в 942 г., плотина называлась Нар-Иза, через 300 лет она разрушилась снова, причины неизвестны),

• разрушения мостов (происходили из-за коррозионного и устало­стного повреждения главных тросов, на которых подвешен мост, из-за трещин в сварных швах, в результате раскачки под действием аэро­динамических сил, вследствие вибрации, из-за перегрузки и т.д.),

• разрушение строительных конструкций (фундаменты зданий, разрушение кровли и т. д.),

• железнодорожные катастрофы (особенно если они сопровожда­лись взрывом перевозимых воспламеняющихся жидкостей),

• разрушения туннелей (вследствие оседания почвы, заливания просочившейся водой),

• аварии на шахтах,

• авиакатастрофы,

• землетрясения.

За последние десятки лет появились новые технически сложные крупномасштабные объекты - атомные электростанции, терминалы со сжиженным газом, морские буровые установки, большие хими­ческие комбинаты, крупные авиалайнеры, магистральные трубопро­воды. Появление этих объектов привело, с одной стороны, к эконо­мическим выгодам, а с другой - к большим негативным последстви­ям в случае выхода их из строя. Аварии на этих объектах - настоя­щие катастрофы.

Число крупных аварий и катастроф во всем мире ежегодно увели­чивается. Катастрофы сопровождаются человеческими жертвами, финансовыми потерями, а нередко - еще и политическими и юриди­ческими последствиями. Развитые страны ежегодно теряют (в том числе в авариях и катастрофах) 10 % своего национального дохода из-за низкого качества выпускаемой продукции. Потери только от дефектов усталости металла в США составляют более 100 млрд дол. в год, а от коррозии - более 200 млрд дол. в год. Убытки от низкого качества материалов и изделий в России значительно выше.

Основные причины роста числа аварий и катастроф:

1. критический уровень износа оборудования;

2. нарушения производственной и технологической дисципли­ны;

3. ослабление роли государственных органов контроля и управле­ния;

4) недостаточный уровень правовой и экологической культуры. Обычно к авариям приводят ошибки трех типов.

1. Технические ошибки. Они могут быть обусловлены:

- неправильным проектированием (неверно определены исходные нагрузки, ошибки в расчетах, неправильный выбор материалов

и т.д.);

• неправильным изготовлением (заменили материалы, не выдер­жали размеры, нарушили заданные режимы обработки, использова­ли в сборке бракованную деталь и т. п.), - т. е. элементы изделия или конструкции не соответствуют верному проекту;

• неправильной эксплуатацией (например, эксплуатация при на­грузках больше допустимых: через мост, рассчитанный на макси­мальный грузопоток 50 тонн, из-за закрытия соседнего моста пусти­ли грузопоток 65 тонн).

2. Организационные ошибки. Вызваны тем, что руководитель про­екта не предусмотрел организационные меры, предотвращающие пе­речисленные технические ошибки.

3. Недостаток квалификации, в результате чего руководитель или ответственное лицо не были достаточно хорошо обучены для того, чтобы избежать технических и организационных ошибок.

Человечество не может отказаться от атомной энергетики, воз­душных перевозок, химической промышленности и прочих дости­жений цивилизации, но оно может предотвратить аварии и катаст­рофы или уменьшить их последствия путем эффективного использо­вания неразрушающего контроля (НК).

Качество любой продукции закладывается при ее проектирова­нии и затем обеспечивается при ее изготовлении. Отклонения от ус­тановленного технологического процесса изготовления и сборки ве­дут к ухудшению качества. С течением времени в процессе эксплуа­тации в объектах начинают происходить изменения, меняющие их потребительские свойства. Объекты становятся менее надежны. По­этому возникает серьезная необходимость непрерывного контроля протекающих в объектах внутренних процессов, характеризующих прочностные свойства и степень надежности к любому моменту вре­мени. А так как деталь или машина - не лист чертежной бумаги, а объемное тело (к тому же непрозрачное), то разработка способов по-

лучения наиболее полной информации о внутренних свойствах, ка­честве и происходящих в деталях процессах стала одной из актуаль­нейших задач сегодняшнего дня.

Неразрушающий контроль как наука сформировался в 40-50-х гг. прошлого века, хотя и до этого были известны и применялись такие методы контроля, как рентгеновский, ультразвуковой, магнитный и некоторые другие. Контроль обозначает проверку соответствия па­раметров объекта установленным техническим требованиям. Нераз-рушающие методы контроля не должны нарушать пригодность объек­та к применению.

Как осуществить НК? Достаточно просто: надо выбрать такое из­лучение, для которого объект прозрачен (очевидный пример - тело че­ловека в рентгеновском излучении). Металлы, в свою очередь, про­зрачны для гамма-излучения и для ультразвуковых колебаний, и имен­но ультразвук находит широчайшее применение при НК. Нужно пра­вильно выбрать частоту и мощность излучения, создать подходящие генераторы и преобразователи, а также правильно расшифровать по­лученные данные. А это уже не только техника, но и серьезная наука.

Неразрушающий контроль как наука занимается изучением вза­имодействия излучений и полей различной физической природы с материалами для обнаружения и оценки нарушения структуры с це­лью разработки новых методов и средств контроля.

На этапе производства НК позволяет осуществлять непрерыв­ный контроль - от операции к операции - за правильностью измене­ния свойств заготовок и деталей и их сборкой, а затем проверить ка­чество готового изделия. На этапе эксплуатации НК позволяет реа­лизовать в объектах непрерывный контроль внутренних процессов, характеризующих прочностные свойства и степень надежности это­го объекта к любому моменту времени.

Естественно, что достаточно полную объективную информацию о контролируемом объекте нельзя получить, регистрируя только эф­фекты взаимодействия с объектом контроля поля одной природы (ча­стоты). Можно утверждать, что нет ни одного безошибочного метода контроля. Например, использование рентгеновского излучения при контроле сварных швов не гарантирует выявления трещин, несплав­лений и т. п. Поэтому должны применяться комбинированные, раз­ные по принципу взаимодействия с веществом методы контроля, ко­торые могут исключить недостатки исследования, взаимно допол­нить друг друга и обеспечить получение достаточной информации о качестве промышленной продукции.

Любое повышение качества достигается за счет необходимого до­полнительного увеличения расходов. Возникает проблема определе-

ния оптимального уровня расходов, при котором технология и про­изводство остаются рентабельными. Применение НК удорожает про­дукцию при выпуске и эксплуатации, однако его использование на всех стадиях изготовления, поверки и эксплуатации существенно повышает надежность изделий и объектов, обеспечивая в конце кон­цов громадный в масштабе страны экономический выигрыш.

Как наука НК активно развивается. Развитие происходит по сле­дующим основным направлениям:

1. интеллектуализация методов и средств контроля;

2. разработка единой системы контроля качества технических объектов и окружающей среды;

3. совершенствование диагностических технологий;

4) организационное обеспечение НК на международном уровне. Это развитие НК отражается в ряде научных журналов, таких,

как «Дефектоскопия» - Екатеринбург, «Контроль и диагностика» -Москва, «Мир неразрушающего контроля» - Санкт-Петербург и дру­гих.