10.1. 6. Объекты контроля

Капиллярным методом контролируют изделия из металлов (преимущественно неферромагнитных), неметаллических материа­лов и композитных изделий любой конфигурации.

Изделия из фер­ромагнитных материалов контролируют обычно магнитопорошковым методом, который более чувствителен, хотя для контроля фер­ромагнитных материалов также иногда применяют капиллярный метод, если имеются трудности с намагничиванием материала или сложная конфигурация поверхности изделия создает большие гра­диенты магнитного поля, затрудняющие выявление дефектов. Конт­роль капиллярным методом проводят до ультразвукового или магнитопорошкового контроля, иначе (в последнем случае) необходи­мо размагнитить ОК.

Капиллярным методом обнаруживают только выходящие на поверхность дефекты, полость которых не заполнена окислами или другими веществами. Чтобы пенетрант не вымывался из дефекта, глубина его должна быть значительно больше ширины раскрытия. К таким дефектам относятся трещины, непровары сварных швов, глубокие поры.

Подавляющее большинство дефектов, обнаруживаемых при контроле капил­лярным методом, может выявляться при обычном визуальном осмотре, особен­но если изделие предварительно протравить (дефекты при этом чернеют) и применить средства увеличения. Однако преимущество капиллярных методов состоит в том, что при их применении угол зрения на дефект возрастает в 10...20 раз (за счет того, что ширина индикаций больше, чем дефектов), а яркостный контраст—на 30 ...50 %. Благодаря этому нет необходимости в тщательном осмотре поверхности и время контроля многократно уменьшается.

Капиллярные методы находят широкое применение в энергети­ке, авиации, ракетной технике, судостроении, химической промыш­ленности. Ими контролируют основной металл и сварные соеди­нения из сталей аустенитного класса (нержавеющих), титана, алю­миния, магния и других цветных металлов.

С чувствительностью по классу 1 контролируют лопатки турбореактивных двигателей, уплотнительные поверхности клапанов и их гнезд, металлические уплотнительные прокладки фланцев и др.

По классу 2 проверяют корпуса и антикоррозионные наплавки реакторов, основной металл и сварные соединения трубопроводов, детали подшипников.

По классу 3 проверяют крепеж ряда объектов, по классу 4—толсто­стенное литье.

Общее время, необходимое для контроля относительно неболь­шого объекта типа турбинной лопатки, 0,5 ...1,4 ч в зависимости от применяемых дефектоскопических материалов и требований по чувствительности.

Затраты времени в минутах распределяются следующим образом: подготовка к контролю 5...20, пропитка 10... 30, .удаление избытка пенетранта 3...5, проявление 5...25, осмотр 2... 5, окончательная очистка 0... 5. Обычно выдержку при пропитке или проявлении одного изделия совмещают с контролем другого изделия, в результате чего среднее время контроля изделия сокра­щается в 5... 10 раз.

Перспективы развития. Важное направление развития КМК—его автоматизация.

Тема 10.2. Методы течеискания

Течеискание, как и капиллярный контроль, относится к виду контроля

качества изделий проникающими веществами (ГОСТ 18353-79). Течеискание – это вид испытаний на герметичность, основанный на регистрации веществ, проникающих через течи.

Герметичность – это свойство изделия и его элементов, исключающее проникновение через них газообразных и (или) жидких веществ.

Абсолютно герметичных конструкций не бывает, поэтому конструкцию называют герметичной, если проникновение газа или жидкости через нее настолько мало, что им можно пренебречь в рабочих условиях.

В технике применяется также термин непроницаемость – способность конструкции не пропускать воду или другие жидкости.

По количественной характеристике герметичности определяются надёжность и долговечность устройства. Для этого расчётным путём устанавливают вероятный промежуток времени, в течение которого при заданных условиях эксплуатации (перепаде давления, температуры, нагрузки и т. п.) сквозь отдельные элементы или через всю оболочку проникает жидкость или газ, способные вывести из строя герметизируемый объект.

Контроль герметичности – одна из серьезных технических, экономических и экологических проблем многих отраслей производства.

1. Общие правила испытаний на герметичность.

1.1. Контроль герметичности основан на регистрации жидких и газообразных веществ, проникающих через сквозные микродефекты – визуально, с помощью различных физико-химических средств или приборами – течеискателями.

1.2. Испытания на герметичность проводят с целью определения суммарной утечки газа из изделия или его составных частей, а также с целью выявления сквозных микродефектов для:

- устранения протечек жидких и газообразных веществ;

- ликвидации микродефектов, снижающих прочность конструкции;

- устранения микродефектов металла (пор, трещин), являющихся очагами зарождения язвенной коррозии.

1.3. Герметичность - условие работоспособности многих систем, аппаратов и приборов. Требования к степени герметичности оболочки (допустимый обмен) определяются исходя из условий обеспечения нормального течения рабочего процесса, для которого осуществляется герметизация. Степень герметизации оболочки характеризуется количеством вещества, перетекающего через неё в единицу времени. Поток воздуха (газа) через сквозной микродефект (течь) определяют формулой:

В = V ∆P / t (10.2)

где V – контролируемый объем, ∆P – изменение величины давления, t – продолжительность процесса испытания или времени эксплуатации.

Измеряется для жидкости в л/сек или г/сек, а для газов и паров - в г/сек или в л-мм рт. ст./сек. [10]

1.4. Требования, предъявляемые к герметичности изделий, агрегатов и их составных частей, должны устанавливаться в зависимости от условий применения данной конструкции и должны обеспечивать работоспособность изделия в течение заданного периода эксплуатации.

1.5. Метод и (или) параметры испытаний на герметичность должны быть указаны в документации на изделие.

1.6 Метод испытаний на герметичность необходимо выбирать в зависимости от назначения изделия или его составной части, его конструктивно-технологических особенностей, величины суммарной утечки, а также технико-экономических характеристик испытаний.

1.7. Метод должен характеризоваться чувствительностью, т.е. пределами индикации (регистрации, выявления) течей и параметрами (среда, давление, продолжительность выдержки) испытаний на герметичность.

1.8. Метод должен обеспечивать проведение испытаний на герметичность в условиях, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по технике безопасности и промышленной санитарии.

1.9 Испытания на герметичность должны включаться в технологический процесс изготовления (в том числе сборки) изделия и его составной части таким образом, чтобы предшествующие операции не приводили к случайному перекрытию течей [6].

1.10 Изделие или его составная часть должны испытываться на герметичность, как правило, в два этапа:

- этап основных испытаний – для выявления мест сквозных дефектов замера суммарной утечки пробной среды,

- этап контрольных испытаний – для контроля качества устранения выявленных ранее сквозных дефектов и подтверждения соответствия суммарной утечки норме герметичности, установленной проектантом.

Этап контрольных испытаний может не проводиться, если в процессе основных испытаний не будет выявлено сквозных дефектов, а суммарная утечка не превысит норму, установленную проектантом.

2. Критерии герметичности.

2.1. Герметичность конструкции определяется двумя критериями:

- общей (суммарной) герметичностью,

- местной герметичностью.

2.2. Общая герметичность определяется суммарным количеством вещества, истекающего из конструкции (или натекающего в конструкцию) через все сквозные дефекты герметичной оболочки.

2.3. Местная герметичность определяется наличием проникающего через сквозной микродефект вещества (газа, жидкости) в данном, конкретном месте конструкции.

Методы местной герметичности являются качественными и показывают только наличие или отсутствие пробного вещества и место расположения сквозного микродефекта.

2.4. Связь между общей и местной герметичностью данной конструкции выражается следующим соотношением:

_i=n

Q = Σ = q_{i ,} (10.3)

ⁱ⁼¹

где Q – суммарное количество вещества, истекающего из конструкции через все сквозные дефекты,

q – количество вещества, вытекающее через единичный сквозной дефект,

n – общее количество дефектов в данной конструкции,

i – порядковый номер сквозного дефекта.

2.5. Необходимость контроля местной герметичности заключается в выявлении и устранении всех сквозных микродефектов с натеканием, превышающем чувствительность принятого метода.

2.6 Необходимость контроля общей герметичности заключается в получении гарантий того, что при испытании на герметичность не пропущена случайно крупная течь, а также выявлены (методами местной герметичности) и устранены все сквозные дефекты с натеканием, превышающим чувствительность принятого метода испытаний, а допустимая суммарная утечка определяется натеканием через сквозные микродефекты меньшего размера, чем дефекты, которые позволяет выявить чувствительность использованного метода испытаний местной герметичности [11].

3. Технические требования к конструкциям, подлежащим испытаниям на герметичность.

3.1. Контроль герметичности является одной из технологических операций, условия проведения которой необходимо учитывать при проектировании изделия и разработке общего технологического процесса изготовления и сборки.

3.2. Конструкция изделий, подлежащих контролю герметичности газообразными пробными средами, должна обеспечивать:

- возможность создания в них вакуума или избыточного давления пробного газа,

- возможность подсоединения их к вакуумной системе или к системе подачи пробного газа посредством фланцевых или резьбовых соединений,

- возможность подготовки изделия к контролю в соответствии с требованиями к его герметичности,

- доступность контролируемой поверхности изделия для выявления и исправления дефектов.

3.3. Конструкция изделий, подлежащих контролю герметичности с помощью жидких пробных сред должна обеспечивать:

- возможность создания в них давления пробной жидкости,

- возможность подсоединения их к системе подачи пробной жидкости посредством штуцеров, фланцев или других соединений,

- доступность контролируемых участков для очистки и непосредственного осмотра в видимом или ультрафиолетовом свете.

3.4. Из конструкций, подвергаемых испытаниям на герметичность, должен быть обеспечен слив жидкой среды после промывки или гидравлических испытаний на герметичность.

3.5. Конструкции, подлежащие контролю герметичности жидким капиллярным методом, должны обеспечивать доступность к контролируемым участкам с наружной и внутренней сторон.

3.6. При проведении прочностных испытаний и испытаний герметичности гидравлическим способом необходимо по возможности, контроль герметичности совмещать с прочностными испытаниями [11].

4. Методы испытаний на герметичность

4.1. Методы контроля общей герметичности.

4.1.1. Контроль общей (суммарной) герметичности осуществляется следующими способами:

- по изменению перепада давления пробного газа за период испытаний,

- по изменению количества вещества, замеряемого с помощью прецизионного взвешивания,

- по изменению объема газа, замеряемого с помощью масс-спектрометрического течеискателя (способы гелиевой камеры и накопления) с помощью радиоактивного течеискателя или различных видов газового анализа.

- по изменению высоты гидростатического столба жидкости при испытании наливом замкнутой емкости,

- объемного замещения (метод заключается в измерении скорости газовоздушного потока из полости постоянного давления (в заведомо герметичной емкости) в испытываемую емкость.

4.1.2 Чувствительность методов общей герметичности определяется точностью инструментов или приборов, с помощью которых измеряется общая (суммарная) утечка или натекание рабочего вещества из (в) испытываемого объема.

4.1.3 Кроме утечки (натекания) через сквозные дефекты, общая герметичность зависит от следующих факторов:

• диффузии газа через детали герметичного контура;

• газоотделения с поверхности материалов деталей, находящихся внутри герметичного контура (при глубоком ваккумировании);

• изменения температуры пробоя или рабочей и окружающей среды;

• изменения барометрического давления.

Перечисленные факторы должны учитываться при необходимости производить прецизионные измерения, т. е. с погрешностью на два - три порядка ниже, чем у обычно используемых приборов или инструментов. [11]