МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ ГБОУ СПО «Первомайский политехнический техникум» Реферат Методы неразрушающего контроля Выполнил: студент 2 курса группы 11-7 ТМ Игнатов Павел Руководитель: преподаватель спец. дисциплин Фадеева Ю.В. Оглавление Введение 3 Глава 1. Визуально-измерительный контроль……………………………… 4 Глава 2. Капиллярная дефектоскопия………………………………………… 5 Глава 3. Магнитный метод……………………………………………………. 8 Глава 4. Рентгеновский контроль……………………………………………… 10 Глава 5. Ультразвуковой метод контроля……………………………………. 13 Заключение…………………………………………………………………….. 16 Приложение…………………………………………………………………… Список литературы……………………………………………………………. 17 Введение Задачи повышения качества и надежности отдельных конструкций и объектов в целом требуют систематической работы над совершенствованием методов и средств неразрушающего контроля и технической диагностики. При хранении и эксплуатации в изделиях на отдельных участках могут появляться усталостные трещины, трещины термической усталости и др. Исследование и разработка методов контроля трещин в материалах- актуальная задача металловедения, позволяющая на начальных стадиях производства установить и устранить брак, предотвратить аварии, определить качество выполняемых работ, повысить безопасность эксплуатации опасных производственных объектов. К настоящему времени накоплен значительный опыт проведения неразрушающего контроля, однако возможности его применения далеко не исчерпаны. Неразрушающим контролем (НК) называется контроль, после проведения которого, детали и объект контроля (ОК) в целом остаются пригодными для дальнейшего применения по прямому назначению. Цель работы - выявить наиболее универсальный метод неразрушающего контроля материалов и сварных швов. Для того чтобы достичь поставленной цели необходимо решить следующие задачи:1.изучить соответствующую литературу; 2. определить наиболее распространенные методы неразрушающего контроля; Глава 1. Визуально-измерительный контроль Визуально-измерительный контроль считается весьма эффективным и удобным способом выявления самых различных дефектов. Именно с визуального осмотра обычно начинаются все мероприятия по неразрушающему контролю. Данный вид контроля проводится с использованием простейших инструментов (рис.1) (лупа, линейки, мел, фонарик, шаблоны и т.д.). Визуальный метод контроля в частности доказал свою высочайшую эффективность при контроле качества основного металла, сварных швов, соединений и наплавок – как в процессе подготовки и проведения сварки, так и при исправлении выявленных дефектов. Рисунок 1- Инструменты, используемые для визуального контроля Внешнему осмотру подвергают свариваемые материалы для выявления (определения отсутствия) вмятин, заусенцев, окалины, ржавчины и т. п. Проверяют качество подготовки кромок под сварку и сборку заготовок. При осмотре готовых изделий невооруженным глазом или с помощью лупы выявляют прежде всего, дефекты швов в виде трещин (рис.2), подрезов, пор, свищей, прожогов, наплывов, непроваров в нижней части швов. Рисунок 2- Дефект шва, выявленный лупой Многие из этих дефектов, как правило, недопустимы и подлежат исправлению. При осмотре выявляют также дефекты формы швов, распределение чешуек и общий характер распределения металла в усилении шва. Неравномерность чешуек, разная ширина и высота шва указывают на колебание мощности дуги, частые обрывы и неустойчивость горения дуги в процессе сварки. В таком шве возможны непровары, поры, шлаки и другие дефекты. Сварные швы часто сравнивают по внешнему виду со специальными эталонами. Геометрические параметры швов измеряют с помощью шаблонов или измерительных инструментов. Тщательный внешний осмотр - обычно весьма простая операция, тем не менее, может служить высокоэффективным средством предупреждения и обнаружения дефектов. Только после проведения визуального контроля и исправления недопустимых дефектов сварные соединения подвергают контролю другими физическими методами (рентгеновский контроль, ультразвуковой контроль и т.д.) для выявления внутренних дефектов. И действительно, визуальный контроль - это единственный неразрушающий метод контроля, который может выполняться и часто выполняется без какоголибо оборудования и проводится с использованием простейших измерительных средств. Визуальный контроль во многих случаях достаточно информативен и является наиболее дешевым и оперативным методом контроля. Некоторые технические средства визуального и измерительного контроля Однако визуальный и измерительный контроль является таким же современным видом контроля, как радиационный и ультразвуковой. Как и любой вид дефектоскопии проводят только квалифицированные специалисты. Для эффективного выявления дефектов специалисты по любому виду визуального измерительного контроля должны уметь выбрать подход, разработать методику проведения испытания и создать необходимые приспособления. Кроме того, эти специалисты должны соответствующим образом подготовить технический персонал для проведения требуемого испытания и обработки его результатов. Глава 2. Капиллярная дефектоскопия Капиллярная дефектоскопия – является одним из основных методов неразрушающего контроля и предназначена для обнаружения поверхностных и сквозных дефектов в объектах контроля, определения их расположения, протяженности (для протяженных дефектов типа непроваров, трещин) и их ориентации на поверхности. Капиллярный метод неразрушающего контроля (ГОСТ 18442-80) основан на капиллярном проникновении внутрь дефекта индикаторных жидкостей, хорошо смачивающих материал объекта – поверхность контроля и последующей регистрации индикаторных следов (благодаря чему так же носит название цветная дефектоскопия). В соответствии с техническими требованиями в большинстве случаев необходимо выявлять настолько малые дефекты, что заметить их при визуальном осмотре невооруженным глазом практически невозможно. В то же время, применение оптических приборов, например лупы или микроскопа, не позволяет выявить поверхностные дефекты из-за недостаточной контрастности изображения дефекта на фоне металла и малого поля зрения при больших увеличениях. В таких случаях наиболее применим - капиллярный метод контроля. Капиллярная дефектоскопия позволяет контролировать объекты любых размеров и форм, изготовленные из различных материалов: черных и цветных металлов, сплавов, пластмасс, стекла, керамики и т.п. Капиллярный контроль широко востребован при дефектоскопии сварных швов. При контроле красящий пенетрант наносится на контролируемую поверхность и благодаря своим особым качествам под действием капиллярных сил проникает в мельчайшие дефекты, имеющие выход на поверхность объекта контроля. Проявитель, наносимый на поверхность объекта контроля через некоторое время после осторожного удаления с поверхности пенетранта, Имеющиеся дефекты видны достаточно контрастно. Индикаторные следы в виде линий указывают на трещины или царапины, отдельные точки - на поры. Процесс капиллярного контроля состоит из 5 этапов: 1 –предварительная очистка поверхности. Чтобы краситель мог проникнуть в дефекты на поверхности, ее предварительно следует очистить водой или органическим очистителем. Все загрязняющие вещества (масла, ржавчина, и т.п.) любые покрытия (ЛКП, металлизация) должны быть удалены с контролируемого участка. После этого поверхность высушивается, чтобы внутри дефекта не оставалось воды или очистителя. 2 – нанесение пенетранта. Пенетрант, обычно красного цвета, наносится на поверхность путем распыления, кистью или погружением объекта контроля в ванну, для хорошей пропитки и полного покрытия пенетрантом. Как правило, при температуре 5…50°С, на время 5…30 мин. 3 - удаление излишков пенетранта. Избыток пенетранта удаляется протиркой салфеткой, промыванием водой, или тем же очистителем, что и на стадии предварительной очистки. При этом пенетрант должен быть удален только с поверхности контроля, но никак не из полости дефекта. Затем поверхность высушивается салфеткой без ворса или струей воздуха. 4 – нанесение проявителя. После просушки сразу же на поверхность контроля тонким ровным слоем наносится проявитель (обычно белого цвета). Выявление имеющихся дефектов начинается непосредственно после окончания процесса проявки. При контроле выявляются и регистрируются индикаторные следы. Интенсивность окраски которых, говорит о глубине и ширине раскрытия дефекта, чем бледнее окраска, тем дефект мельче. Интенсивную окраску имеют глубокие трещины. После проведения контроля проявитель удаляется водой или очистителем. К недостаткам капиллярного контроля следует отнести его высокую трудоемкость при отсутствии механизации, большую длительность процесса контроля (от 0.5 до 1.5 ч), а также сложность механизации и автоматизации процесса контроля; снижение достоверности результатов при отрицательных температурах; субъективность контроля - зависимость достоверности результатов от профессионализма оператора; ограниченный срок хранения дефектоскопических материалов, зависимость их свойств от условий хранения (рис.3). Рисунок 3- Выявление дефекта посредством цветной дефектоскопии Глава 3. Магнитный метод Магнитный метод контроля основан на изменении направления линий магнитного потока около места расположения дефекта, который они огибают вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта по сравнению с целым металлом. По способу определения места залегания дефекта существуют два индукционный. При сухом способе порошок закиси-окиси железа (окалины) с частицами размером 5—10 мкм наносят на поверхность шва с помощью сита или распылителя. При эмульсионном способе шов покрывают жидкой смесью (эмульсией) из указанного порошка, разведенного в керосине или трансформаторном масле. Затем изделие намагничивают с помощью постоянного или переменного сварочного тока до 200 А от преобразователя или трансформатора. Ток пропускают по обмотке, имеющей несколько витков, окружающих изделие. Под действием возникающего в изделии магнитного поля частицы железного порошка располагаются гуще около места с дефектом: непроваром, трещинами. Поскольку этим способом выявляются только дефекты, расположенные перпендикулярно направлению магнитных линий, то каждый участок нужно проверять дважды: один раз намагничивая его поперек, а второй — вдоль шва. Рисунок 4- Эмульсионный порошковый магнитный метод контроля Магнитным методом можно выявить в сварных швах изделий из стали и чугуна с толщиной стенки от 6 до 25 мм мелкие внутренние трещины и непровары на глубине до 5—6 мм. Дефекты на большей глубине, а также поры и шлаковые включения этим методом не определяются. Магнитный метод (так же, как ультразвуковой) служит для предварительного определения наличия дефектов и места их залегания в сварных швах, затем эти участки просвечивают для установления размеров дефекта. Магнитографический метод разработан и внедрен институтом ВНИИСТ для контроля сварных швов стальных трубопроводов. Он является усовершенствованной разновидностью магнитного метода. Обнаруженные дефекты отмечаются на ферромагнитной ленте, подобной применяемой для звукозаписывающих установок. Вследствие неоднородности металла шва в месте расположения дефекта изменяется его магнитная проницаемость, поэтому меняется степень намагничивания ленты на этом участке. воспроизведения магнитной записи, а получаемые импульсы передавать на осциллограф, то по величине и форме отклонения луча на экране осциллографа можно судить о величине и характере дефекта шва. Магнитографический метод контроля достаточно прост и точен, им можно проверять швы, находящиеся в различных пространственных положениях, он безвреден для обслуживающего персонала. Этот метод может применяться для проверки стали толщиной не более 12 мм. На рис. 5 схематически показан этот способ контроля. Магнитографический метод контроля обладает следующими достоинствами: 1) имеет высокую чувствительность и позволяет обнаружить внутренние пороки шва при толщине металла до 12 мм; 2) дает качественную и количественную характеристику выявленных дефектов по форме и размерам импульсов тока, наблюдаемых на экране осциллографа; 3) отличается высокой производительностью (скорость магнитной записи составляет 5—6 м в минуту), дешевизной и простотой. Рисунок 5- Магнитографический метод контроля: а-запись:1-испытуемый образец, 2-электромагнит, 3ферромагнитная лента, 4- источник постоянного тока; б- воспроизведение: 1- катушка с лентой, 2-приемная головка, 3- усилитель, 4- осциллограф; в- характер кривых на экране осциллографа Магнитопорошковый контроль нашел очень широкое применение на железнодорожном транспорте, в авиации, судостроении, химическом машиностроении, автомобилестроении, нефтедобывающей и газодобывающей отраслях (контроль трубопроводов). Магнитно порошковый контроль имеет очень высокую производительность, чувствительность, также удобную наглядность результатов контроля. При грамотном использовании данного метода могут быть обнаружены дефекты в даже начальной стадии их появления. Глава 4. Рентгеновский контроль Рентгеновский контроль применяют для выявления в сварных соединениях трещин, непроваров, пор, шлаковых, вольфрамовых, окисных и других включений. Данный вид применим при контроле технологических трубопроводов, металлоконструкций, технологического оборудования, композитных материалов в различных отраслях промышленности и строительного комплекса. Рентгеновский контроль применяют также для выявления прожогов, подрезов, оценки величины выпуклости и вогнутости корня шва, недопустимых для внешнего осмотра. Рентгеновский метод контроля основан на способности рентгеновских лучей проникать через металл и воздействовать на светочувствительную рентгеновскую пленку, расположенную с обратной стороны сварного шва. В местах, где имеются дефекты сплошности контролируемого материала (непровары, поры, трещины, шлаковые включения и др.) поглощение лучей будет меньше и они будут более активно воздействовать на чувствительный слой рентгеновской пленки (рис.6). Рисунок 6 – Просвечивание сварного шва рентгеновскими лучами: 1 – рентгеновская трубка;2 – ампула с радиоактивным веществом в защитном свинцовом кожухе; 3 – рентгеновские лучи; 5 – сварной шов; 6 – кассета с рентгеновской пленкой. После проведения рентгенографирования радиографические пленки проявляются, после чего производится их расшифровка с помощью негатоскопа с целью описания и регистрации выявленных дефектов (рис.7). Рисунок 7 - Рентгенографическое изображение стыковых сварных швов с дефектами При радиографическом контроле используются радиографические пленки, соответствующие требованиям технических условий на них. Тип радиографической пленки устанавливается технической документацией на контроль или приемку сварных соединений. Тип радиоактивного источника, напряжение на рентгеновской трубке, а также расстояние от источника излучения до изделия должны устанавливаться в зависимости от толщины просвечиваемого материала в соответствии с технической документацией на контроль или приемку сварных соединений. В качестве усиливающих экранов при радиографическом контроле используются металлические и флуоресцирующие экраны, тип которых устанавливается технической документацией на контроль или приемку сварных соединений. Основные возможности рентгеновского контроля: - возможность обнаружить такие дефекты, которые невозможно выявить любым другим методом - например, непропаев, раковин и других; - возможность точной локализации обнаруженных дефектов, что дает возможность быстрого ремонта; - возможность оценки величины выпуклости и вогнутости валиков усиления сварного шва. Проведение дефектоскопии с применением рентгеновского просвечивания металлов является наиболее достоверным способом контроля сварных соединений и основного металла, позволяющим наглядно определять вид и характер выявленных дефектов, достаточно точно определять их современные аппаратно-программные комплексы позволяют осуществлять автоматизированную расшифровку рентгеновских снимков К существенным недостаткам радиографического контроля следует отнести его рентгеновское излучение, являющееся ионизирующим, которое оказывает воздействие на живые организмы, и может являться причиной лучевой болезни и рака. По этой причине при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты, а организации, осуществляющие ренгенографический контроль в обязательном порядке должны иметь Лицензию на проведение работ, связанных с использованием Источников ионизирующего излучения (ИИИ) и Санитарно-Эпидемиологическое Заключение (СЭЗ)выданные Федеральной службой Роспотребнадзора. Кроме того, к недостаткам радиографического контроля следует отнести тот факт, что при контроле не выявляются несплошности и включения: с размером в направлении просвечивания менее удвоенной чувствительности контроля; если их изображения на снимках совпадают с изображениями посторонних деталей, острых углов или резких перепадов толщин просвечиваемого металла; трещины и непровары, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания. Глава 5. Ультразвуковой метод контроля Метод ультразвуковой дефектоскопии металлов и других материалов впервые был разработан и практически осуществлен в Советском Союзе в 1928—1930 гг. проф. С. Я. Соколовым. Ультразвуковые волны представляют собой упругие колебания материальной среды, частота которых лежит за пределами слышимости в диапазоне от 20 кгц (волны низкой частоты) до 500 Мгц (волны высокой частоты). Ультразвуковые волны способны проникать в материальные среды на большую глубину, преломляясь и отражаясь при попадании на границу двух материалов с различной звуковой проницаемостью. Именно эта способность ультразвуковых волн используется в ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений. Ультразвуковые колебания могут распространяться в самых различных средах — воздухе, газах, дереве, металле, жидкостях. Существуют в основном два метода ультразвуковой дефектоскопии: теневой и эхо-импульсный (метод отраженных колебаний.) Схемы проведения ультразвуковой дефектоскопии Рисунок 8а - теневым; б - эхо импульсным методом; 1 - щуп-излучатель; 2 - исследуемая деталь; 3 - щуп приемник; 4 – дефект При теневом методе (рис. 8, а) ультразвуковые волны, идущие через сварной шов от источника ультразвуковых колебаний (щупа-излучателя), при встрече с дефектом не проникают через него, так как граница дефекта является границей двух разнородных сред (металл — шлак или металл — газ). За дефектом образуется область так называемой «звуковой тени». Интенсивность ультразвуковых колебаний, принятых щупом-приемником, резко падает, а изменение величины импульсов на экране электронно-лучевой трубки дефектоскопа указывает на наличие дефектов. Этот метод имеет ограниченное применение, так как необходим двусторонний доступ к шву, а в ряде случаев требуется снимать усиление шва. При эхо-импульсном методе (рис. 8,б) щуп-излучатель посылает через сварной шов импульсы ультразвуковых волн, которые при встрече с дефектом отражаются от него и улавливаются щупом-приемником. Эти импульсы фиксируются на экране электроннолучевой трубки дефектоскопа в виде пиков, свидетельствующих о наличии дефекта. Измеряя время от момента посылки импульса до приема обратного сигнала, можно определить и глубину залегания дефектов. Основное достоинство этого метода состоит в том, что контроль можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятия усиления или предварительной обработки шва. Этот метод получил наибольшее применение при ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. К главным преимуществам ультразвукового контроля качества металлов и сварных соединений относятся: безопасность для человека (в отличие, к примеру, от рентгеновской дефектоскопии; высокая мобильность вследствие применения портативных ультразвуковых дефектоскопов; возможность проведения ультразвукового контроля (в отдельных случаях) на действующем объекте, т.е. на время проведения УЗК не требуется выведения контролируемой детали/объекта из эксплуатации (рис.9). при проведении УЗК исследуемый объект не повреждается. Рисунок 9- Проведение ультразвукового контроля К основным недостаткам УЗК относятся: при ультразвуковой дефектоскопии невозможно дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта, т.к. размер дефекта определяется его отражательной способностью и поэтому по результатам контроля дается эквивалентный размер дефекта (например: имеющиеся в изделии два реальные дефекта одного размера и формы, расположенные на одной глубине, но один из которых заполнен воздухом, а другой шлаком будут давать отраженные импульсы различной амплитуды и, соответственно оценены как дефекты, имеющие различные размеры). Следует отметить, что, некоторые дефекты в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля практически невозможно выявить ультразвуковым методом. Кроме того, затруднителен контроль деталей небольшой размера и толщины, а также деталей, имеющих сложную форму с криволинейными и сферическими поверхностями малого радиуса. Кроме того, при проведении ультразвукового контроля в отличие от радиографического, как правило, невозможно однозначно охарактеризовать дефект (шлаковое включение, пора, вольфрамовое включение и др.); трудности при ультразвуковом контроле металлов с крупнозернистой подготовка поверхности контроля к контролю, для ввода ультразвуковых волн в металл, а именно: очистка поверхности контроля от загрязнений, отслаивающейся окалины, ржавчины, брызг расплавленного металла и др. и создание необходимой шероховатости поверхности не хуже Rz 40 и волнистости не более 0,015, т.к. даже небольшой воздушный зазор между пьезоэлектропреобразователем (ПЭП) пьезоэлектропреобразователи для проведения ультразвукового контроля) и изделием может стать неодолимой преградой для распространения ультразвуковых волн; необходимость нанесения на контролируемый участок изделия после его зачистки непосредственно перед выполнением контроля контактных жидкостей (специальные гели, глицерин, машинное масло, и др.) для обеспечения стабильного акустического контакта; Заключение В ходе изучения литературы определили наиболее распространенные методы неразрушающего контроля: визуальный, магнитный, рентгеновский и ультразвуковой. Каждый метод имеет свои особенности. Так визуальный контроль - это единственный неразрушающий метод контроля, который может выполняться и часто выполняется без какого-либо оборудования и проводится с использованием простейших измерительных средств. С визуального осмотра обычно начинаются все мероприятия по неразрушающему контролю. Однако визуальный контроль не может быть использован для выявления внутренних дефектов, как и метод цветной дефектоскопии. Магнитный метод (так же, как ультразвуковой) служит для предварительного определения наличия дефектов и места их залегания в сварных швах, затем эти участки просвечивают для установления размеров дефекта. Дефекты на большей глубине, а также поры и шлаковые включения этим методом не определяются. Также невозможно определить трещины у не ферромагнитных материалов. других. Однако существенным недостаткам рентгеновского контроля следует отнести его рентгеновское излучение. Кроме того, к недостаткам следует отнести тот факт, что при контроле не выявляются несплошности и включения: с размером в направлении просвечивания менее удвоенной чувствительности контроля; если их изображения на снимках совпадают с изображениями посторонних деталей, острых углов или резких перепадов толщин просвечиваемого металла; трещины и непровары, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания. Ультразвуковой контроль, возможно проводить для разнообразных материалов, как металлов, так и неметаллов. Кроме того УЗК можно проводить на действующем объекте. Однако ультразвуковая дефектоскопия не может дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта. Практически невозможно производить достоверный ультразвуковой контроль металлов с крупнозернистой структурой, таких как чугун или аустенитный сварной шов. Исходя из этого, можно сделать вывод, что универсального метода неразрушающего контроля нет. Каждый метод незаменим в определенных условиях и зависит от поставленных задач. Но главное, что в наше высокотехнологичное время умение предвидеть проблемы до их появления, один из главных постулатов, т.е. очевидное положение, гарантирующее нашу безопасность. Эти и иные методы контроля позволяют избежать проблемы не только дня сегодняшнего, но и дня завтрашнего. Список литературы 1.Ахмеджанов Р. А. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля: конспект лекций / Р. А. Ахмеджанов, С. В. Вебер, Н. В. Ма-карочкина; Омский гос. ун-т путей сообщения.– Омск, 2004. –80 с. 2.Ахмеджанов, Р. А. Физические основы магнитного неразрушающего контроля: конспект лекций / Р. А. Ахмеджанов; Омский гос. ун-т путей сообщения.– Омск, 2004.–69 с. 3.Герасимов В. Г. Неразрушающий контроль : в 5 кн. Кн. 3: Электромагнитный контроль: практ. пособие / В. Г. Герасимов, А. Д. Покровский, В. В. Сухоруков. М.: Высш. шк., 1992.–312 с. 4.Ершов С. Г. Современные автоматизированные установки магнитопорошкового контроля концов и торцов труб / С. Г. Ершов // В мире неразрушающего контроля. – 2004. – № 3 (25). – С. 32–34. 5.Михайлов, С.П. Физические основы магнитографической дефектоскопии / С.П. Михайлов, В.Е. Щербинин. – М. : Наука, 1992. – 240 с. 6.Феррозондовый метод неразрушающего контроля деталей вагонов : руковод. документ: РД 32.149-200: утв. Департ-ом вагон. хоз-ва, Департ-ом пассажир. сообщ. – М., 2001. 7.Шелихов, Г. С. Магнитная дефектоскопия деталей и узлов: практ. пособие / Г. С. Шелихов ; Науч.-техн. центр «Эксперт». – М., 1995. – 224 с. 8.Щербинин, В. Е. Магнитный контроль качества металлов / В. Е. Щербинин, Э. С. Горкунов / УрОРАН. – Екатеринбург, 1996. –263 с. 9. Щербинский, В.Г. Ультразвуковой контроль сварных соединений / В.Г. Щербинский, Н.П. Алешин. – М. : Изд-во МГТУ им. Баумана, 2000. – 496 с.
