Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись та проаналізувати основні методи контролю герметичності зварних з’єднань.

2. Отримати у викладача вхідні дані для проведення розрахунку (Таблиця 3.1).

3. Згідно з отриманих вхідних даних провести розрахунок чутливості пневмогідравлічного методу контроль герметичності зварних з’єднань.

4 Згідно з отриманих вхідних даних провести розрахунок мінімального діаметру течі, яку можна виявити пневматичним методом (піноутворювальний розчин - водний розчин мила - 50 г/л - з додаванням 5 г гліцерину на 1 л розчину).

5. Зробити висновки за результатами розрахунків та по лабораторній роботі.

Таблиця 3.1 – Вхідні дані для розрахунку

Варіант №	n	P1, атм	P2, атм	d, мм	t, хв
1	12	1	1,5	1	10,5
	25	0,5	3,4	2,2	2,1
2	10	3	5,5	2,1	2,3
	2	2	3,1	1,3	1,1
3	34	0	6,9	1,4	1,0
	8	2,1	4,9	2,4	0,5
4	17	1,1	4,2	1,2	1,3
	54	1	5,6	1,6	12,5
5	33	0	3,7	2,9	2,9
	22	2,1	3,8	2,3	2,5

6. Результати вимірювань занести в протокол, оформити звіт по практичній роботі.

Запитання до самоконтролю

3.1 Яка методика виявлення течій бульбашковим пневматичним способом?

3.2 Техніка виконання пневмогідравлічних випробувань.

3.3 Які переваги й вади пневматичних і гідравлічних методів контролю?

3.4 У чому полягає суть галогенного способу контролю та які його різновиди?

3.5 Техніка виконання галогенного контролю.

3.6 Cуть та різновиди гідравлічних методів течошукання.

3.7 Техніка виконання гідравлічних випробувань.

3.8 Cуть і раціональні сфери контролю виробів гасовою пробою.

3.9 Техніка виконання контролю якості гасом.

Практична робота № 4 набуття практичних навичок з вибору оптимального методу неруйнівного контролю в залежності від умов та об’єкту контролю

Мета роботи: Оволодіння вміннями правильного вибору методів неруйнівного контролю залежно від об’єкту контролю, умов його експлуатування та параметрів, які необхідно контролювати.

Завдання заняття: обґрунтувати вибір методів неруйнівного контролю, які можна застосувати для контролю заданих параметрів об’єкту дослідження залежно від виду обладнання та матеріалу, з якого воно виготовлене.

Тривалість: 4 год.

Основні теоретичні положення

Загальні відомості. Центральною ідею забезпечення технологічної безпеки конструкцій та машин у нафтогазовому комплексі є забезпе-чення їх якості шляхом її контролювання.

Якість продукції – це сукупність властивостей продукції, що надають їй здатності задовольняти споживача відповідно до призначення.

Контроль якості продукції – це перевірка відповідності показників якості до вимог, встановлених у стандартах, тех-нічних вимогах, договорах на постачання та інших норма-тивних документах.

При цьому, контроль якості вирішує два основних зав-дання:

1) виявлення дефектів з метою усунення браку (забез-печення експлуатаційної безпеки) з готової продукції;

2) відпрацювання технологічного процесу виробником продукції з метою зниження рівня браку (забезпечення експлуатаційної безпеки).

Залежно від характеру впливу на продукцію, що підлягає контролю, види контролю якості поділяються на руйнівні та неруйнівні.

Руйнівний контроль призводить до часткової або повної втрати споживчих властивостей продукції.

Основними видами руйнівного контролю якості є:

а) контроль механічних властивостей (механічні випро-бування);

б) металографічні дослідження;

в) контроль хімічного складу.

Неруйнівний контроль не пошкоджує придатність про-дукції до застосування. Він ґрунтується на використанні різних фізичних полів, випромінювань і речовин для одержання інформації про якість продукції, що контролюється.

З точки зору, проектування та експлуатації об’єктів наф-тогазового комплексу найбільш економічно ефективними та технічно доцільними є методи неруйнівного контролю.

Класифікація методів неруйнівного контролю (НК) наведена за ГОСТ 18353-79 і ДСТУ 2865-94 у таблиці 4.1. За таб-лицею видно, що за 25 років кількість методів неруйнівного контролю збільшилась. Зокрема, окремо регламентовані такі методи контролю як візуальний та органолептичний. Нові досягнення у науці дали створити передумови для впро-вадження в промисловість таких спеціалізованих та складних методів, як електрогазодинамічний та фотографування у полях високої напруги.

Кожний вид НК здійснюють методами, що класифікуються за:

- характером взаємодії фізичних полів або речовин з кон-трольованим об'єктом;

- первинним інформативним параметрам;

- способом одержання первинної інформації.

До засобів неруйнівного контролю (ЗНК) відносять кон-трольно-вимірювальну апаратуру, в якій використовують про-никаючі поля, випромінювання і речовини для одержання інформації про якість досліджуваних матеріалів і об'єктів.

Таблиця 1. 2 – Класифікація методів неруйнівного контролю

ч/ ч	ДСТУ 2865-94	ГОСТ 18353-79
1	Акустичний	регламентується
2	Вихрострумовий	регламентується
3	Радіохвильовий	регламентується
4	Радіаційний	регламентується
5	Електричний	регламентується
6	Тепловий	регламентується
7	Оптичний	регламентується
8	Газорозрядна візуаліза-ція та фотографування у полях високої напруги	НЕ регламентується
9	Органолептичний	НЕ регламентується
10	Візуальний	НЕ регламентується
11	Електрогазодинамічний контроль	НЕ регламентується
12	Магнітний	регламентується
13	Проникаючими речовинами	регламентується

За видами контрольованих параметрів ЗНК розділяють на прилади-дефектоскопи (прилади або установки), призна-чені для виявлення дефектів типу порушень суцільності (трі-щин, раковин, розшарувань і т. п.); для контролю геометрич-них характеристик (зовнішні і внутрішні діаметри, товщина стінки, покрить, шарів, ступінь зносу, ширина і довжина виро-бу і т. д.); для вимірювання фізико-механічних і фізико-хіміч-них характеристик (електричних, магнітних і структурних па-раметрів, відхилень від заданого хімічного складу, вимірю-вання твердості, пластичності, коерцитивної сили, контролю якості зміцнених шарів, вмісту і розподілу феритної фази і т. п.); технічної діагностики для прогнозу виникнення різного роду дефектів, у тому числі порушень суцільності, зміни розмірів і фізико-механічних властивостей виробів на період експлуатації виробів.

Згідно з ДСТУ 2865-94 „Контроль неруйнівний. Терміни та визначення” передбачені наступні види контролю:

1) акустичний НК – ґрунтується на застосуванні пруж-них коливань, що збуджуються чи виникають в об’єкті контролю (ОК);

2) вихрострумовий НК – ґрунтується на аналізі взаємодії зовнішнього електромагнітного поля з електромагнітним по-лем вихрових струмів, що наводяться в об’єкті цим полем;

3) радіохвильовий НК – ґрунтується на аналізі взаємодії електромагнітного випромінювання радіохвильового діапазо-ну з ОК;

4) радіаційний НК – ґрунтується на аналізі іонізуючого випромінювання після взаємодії з ОК;

5) електричний НК – ґрунтується на реєстрації пара-метрів електричного поля, що взаємодіє з ОК чи виникає в ОК внаслідок зовнішнього впливу;

6) тепловий НК – ґрунтується на реєстрації темпера-турних полів ОК;

7) оптичний НК – ґрунтується на аналізі взаємодії оп-тичного випромінювання з ОК;

8) газорозрядна візуалізація та фотографування в полях високої напруги – ґрунтується на візуалізації внутрішньої структури контрольованого об’єкта в полях високої напруги;

9) органолептичний НК – первинна інформація сприй-мається органами чуттів людини (зору, слуху, нюху, смаку, дотику) і не має кількісного вираження;

10) візуальний контроль – органолептичний контроль, що здійснюється органами зору;

11) електрогазодинамічний контроль – ґрунтується на реєстрації амплітуди прогину покриття, що виникає під дією повітряних ударних хвиль, перетворюваних в електричний сигнал електростатичним чи ємнісним методами;

12) магнітний НК – ґрунтується на реєстрації магнітних полів розсіювання, що виникають над дефектами, або на визначенні магнітних властивостей ОК;

13) НК проникаючими речовинами – ґрунтується на про-никненні речовин у порожнини дефектів ОК.

Зіставлення видів неруйнівного контролю. Проводити зіставлення методів неруйнівного контролю між собою необхідно з урахуванням наступних обставин. Багато з них застосовуються для контролю тільки визначених типів матеріалів: радіохвильовий і електроємнісний – для неметалічних матеріалів, які погано проводять струм; вихрострумовий, електропотенціальний – для хороших провідників струму, магнітний – для феромагнетиків, акустичний – для матеріалів, що володіють невеликим загасанням звуку відповідної частоти. Далі варто мати на увазі різну область застосування модифікацій методів: визначення геометричних розмірів, дослідження хімічної будови і структури, пошук порушень суцільності. Тому зіставлення різних методів контролю можна проводити тільки в тих умовах, коли можливе застосування декількох методів. Проведемо зіставлення для дефектоскопічного контролю металевих феромагнітних матеріалів типу сталі, коли застосуються більшість із розглянутих методів.

Порівняння можна проводити за глибиною розташування дефектів, які цими методами виявляються. Контроль течошуканням розрахований на виявлення тільки наскрізних дефектів. Візуальний і капілярний методи контролю дають можливість знаходити тільки дефекти, що виходять на поверхню (у тому числі ненаскрізні). Магнітний і вихрострумовий методи дають можливість знаходити як поверхневі, так і підповерхневі (залягають на глибині в декілька мм) дефекти. Радіаційний і акустичний методи, в принципі, можуть знаходити дефекти як поверхневі, так і внутрішні, але переважно їх використовують для виявлення внутрішніх.

З погляду небезпеки для обслуговуючого персоналу ви-діляються радіаційні методи. Певну токсичність мають мето-ди капілярні і течешукання із використанням деяких типів речовин і ультрафіолетових освітлювачів. Для решти методів помітного впливу на здоров'я обслуговуючого персоналу не встановлено.

З погляду можливостей автоматизації контролю най-сприятливішими є вихрострумовий вид контролю, магнітні методи з ферозондовими, індукційними і схожими типами перетворювачів, радіаційний радіометричний метод і деякі види теплових методів. Головні їх переваги полягають у відсутності необхідності прямого контакту перетворювача з виробом і представленні інформації про дефекти у вигляді показів приладів. Перерахованим методам поступається ультразвуковий метод, для якого необхідний акустичний контакт перетворювачів з виробом, наприклад через шар води. Складність автоматизації інших методів полягає в не-обхідності візуального оброблення інформації про дефекти.

Щодо вартості проведення контролю до найдорожчих відносять методи радіографічні і течешукання. Це пов'язано з тривалістю операцій контролю, а також необхідністю капі-тальних витрат на устаткування і приміщення. Низька про-дуктивність також у капілярного контролю. Якщо порівню-вати, наприклад, витрати на проведення радіаційного і ультразвукового контролю зварних з'єднань завтовшки 10-20 мм, то для ультразвукового контролю вони будуть в 3-5 разів менше. Перевага зростатиме зі збільшенням товщини зварних з'єднань.

Специфічні особливості кожного методу роблять необ-хідним застосування всіх розглянутих видів контролю для вирішення низки завдань. Крім того, для контролю від-повідальної продукції виникає необхідність у використову-ванні декількох взаємно доповнюючих і дублюючих методів. Наприклад, тонкостінні труби для електростанцій проходять вихрострумовий, ультразвуковий та візуальний контроль.

Основні чинники, які впливають на вибір методів

дефектоскопічного контролю. У виборі методу або комплексу методів для дефектоскопічного контролю конкретних деталей або вузлів необхідно враховувати, окрім специфічних особливостей і технічних можливостей кожного методу, наступні основні чинники: характер (вигляд) дефекту і його розташування, умови роботи деталей і критерії відбракуваня, матеріал виробу, стан і чистоту обробки поверхні, форму і розмір виробу, зони контролю, доступність виробу і зони контролю, умови контролю.

Місце розташування можливих дефектів на деталі. Дефекти розділяють на поверхневі, підповерхневі (заляга-ють на невеликій глибині - до 0,5-1 мм) і внутрішні (заляга-ють на глибині більше 1 мм).

Для виявлення поверхневих дефектів застосовуються всі методи, але у ряді випадків найбільш ефективні з них магніто-порошковий і капілярні. Для виявлення підповерхневих дефек-тів ефективні ультразвуковий, вихрострумовий, магнітопорош-ковий, а внутрішніх - тільки ультразвуковий і методи про-свічування іонізуючими випромінюваннями.

Умови роботи деталі: характер зовнішніх навантажень (статичні, динамічні, вібраційні), можливі перевантаження, зовнішнє середовище, в якому працює деталь, можливість ерозійно-корозійного пошкодження, температурні умови і ін.

Критерії відбракування визначають кількісні критерії і грають важливу роль у виборі методів, що забезпечують виявлення тільки небезпечних дефектів.

Фізичні властивості матеріалу деталей - це важливий чинник, що визначає значною мірою вибір методу НК. Так, для застосування магнітопорошкового методу матеріал деталі повинен бути феромагнітним і однорідним за магнітними влас-тивостями структури: не повинно бути, наприклад, карбіду, аустенітних включень, різких переходів від однієї структури до іншої, що розрізняються магнітними властивостями. Для вихрострумового контролю матеріал повинен бути електро-провідним, однорідним за структурою і ізотропним за магніт-ними властивостями. Для ультразвукового контролю на трі-щини матеріал також повинен бути однорідним, дрібнозер-нистим за структурою, повинен володіти властивостями пруж-ності і малим коефіцієнтом загасання ультразвукових коли-вань, а для капілярних методів – повинен бути непористим і стійким до дії органічних розчинників.

Застосування методів просвічування іонізуючими випро-мінюваннями обмежується лише здатністю матеріалу погли-нати дане випромінювання і товщиною матеріалу.

Наближене зіставлення методів неруйнівного контролю та відповідні вимоги до характеристик матеріалів наведене в таблиці 1.3.

Таблиця 1. 3 – Методи неруйнівного контролю та важливі характеристики матеріалів

Метод	Характеристика
Проникаючими речовинами	Дефекти повинні виходити на поверхню
Магнітопорошковий	Матеріал повинен бути маг-нітним
Вихрострумовий	Матеріал повинен бути електропровідним або магнітним
Радіографія або рентгенівська комп’ютерна томографія	Зміни товщини, густини та/або сполучення деталей
Оптичний	Виявлення внутрішніх де-фектів в прозорих об’єктах та поверхневих на поверхні непрозорих

Форма і розміри контрольованих деталей. Деякі методи (магнітний, капілярний, просвічування рентгенівським і -випроміненням) можуть застосовуватися для контролю більшості деталей різної форми і розмірів. Деталі простої форми можна перевіряти всіма методами, тоді як застосування деяких методів для контролю деталей складної форми обмежений, наприклад ультразвукового – через труднощі із розшифровкою результатів контролю і наявності мертвих зон – неконтрольованих ділянок по товщині об’єкта контролю; капілярного – через складність виконання окремих операцій, особливо операцій підготовки деталей до контролю і вида-лення з поверхні проникаючої рідини.

Зони контролю. Контролю безпосередньо на виробі під-дають окремі зони. Визначення зон контролю є важливим чинником у виборі методу, оскільки знання їх полегшує розроблення методики і виявлення дефектів. Проте, слід зазначити, що в останні роки у світі спостерігається тенденція до забезпечення контролю 100% поверхні і об’єму об’єктів.

Стан і чистота оброблення контрольованої поверхні. Чутливість методів, особливо магнітопорошкових і капілярних, залежить від чистоти оброблення контрольованої поверхні і наявності на ній захисних покриттів.

Умови контролю і наявність підходів до об'єкта кон-тролю. Контроль деталей може проводитися в лабораторії, цеху або польових умовах. Контроль деталей, вузлів (у зібраному вигляді) можна проводити без розбирання вузла (за наявності вільного доступу) або з частковим розбиранням (для забезпечення доступу).

Рекомендації щодо вибору методів неруйнівного контролю. Для вибору методу або комплексу методів НК повинні бути визначені вид дефектів, що підлягають виявленню, об'єкти (зони) контролю, їх характеристики і умови контролю, а також повинен бути заданий критерії на відбракування. За цими даними визначають можливі методи, що дають змогу вирішити поставлене завдання. Потім, - беручи до уваги кри-терії на відбракування, чутливість і специфіку методів, ви-бирають методи і засоби НК для застосування. За рівної чутливості перевага віддається тому методу, який простіший та доступніший в конкретних умовах застосування, в якого вища достовірність результатів контролю і продуктивність.

На практиці в деяких випадках можуть зустрітися завдання, для вирішення яких застосування того або іншого широко поширеного методу або навіть комплексу методів НК може виявитися недостатньо ефективним. У цих випадках науково-дослідні інститути і заводи промисловості розробляють нові спеціальні методи, засоби і методики НК.