Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Семинар'
Насилие в отношении женщин является самым позорным нарушением прав человека. Оно выходит за пределы географических границ, культуры или благосостояния...полностью>>
'Документ'
Профессор, доктор медицинских наук, врач высшей квалификационной категории по хирургии и по организации здравоохранения и общественного здоровья. Дей...полностью>>
'Доклад'
Понять характер взаимодействий человека с разными медиа и оценить изменения в социальных практиках можно, как представляется, в ходе сравнения важней...полностью>>
'Документ'
Возмещению подлежит часть затрат по уплате процентов (лизинговых платежей), начисленных по кредитному договору (договору лизинга) и уплаченных субъек...полностью>>

Основные понятия и определения в области неразрушающего контроля

Главная > Документ
Сохрани ссылку в одной из сетей:

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В ОБЛАСТИ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Неразрушающий контроль (НК) - область науки и техники, охватывающая исследования физических принципов, разработку, совершенствование и применение методов, средств и технологий технического контроля объектов, не разрушающего и не ухудшающего их пригодность к эксплуатации.

Неразрушающие методы контроля, или дефектоскопия, – это обобщающее название методов контроля материалов (изделий), используемых для обнаружения нарушения сплошности или однородности макроструктуры, отклонений химического состава и других целей, не требующих разрушения образцов материала и/или изделия в целом.

Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией (ГОСТ, ОСТ, ТУ и т.д.). К несоответствиям относятся нарушение сплошности материалов и деталей, неоднородность состава материала: наличие включений, изменение химического состава, наличие других фаз материала, отличных от основной фазы, и др. Дефектами являются также любые отклонения параметров материалов, деталей и изделий от заданных, таких как размеры, качество обработки поверхности, влаго- и теплостойкость и ряд других физических величин.

Количественная классификация дефектов:

а – одиночные; б – групповые; в – сплошные

Классификация дефектов по положению в объекте контроля:

а – поверхностные; б – подповерхностные; в – объемные

Основные требования, предъявляемые к неразрушающим методам контроля, или дефектоскопии:

  • возможность осуществления контроля на всех стадиях изготовления, при эксплуатации и при ремонте изделий;

  • возможность контроля качества продукции по большинству заданных параметров;

  • согласованность времени, затрачиваемого на контроль, со временем работы другого технологического оборудования;

  • высокая достоверность результатов контроля;

  • возможность механизации и автоматизации контроля технологических процессов, а также управления ими с использованием сигналов, выдаваемых средствами контроля;

  • высокая надёжность дефектоскопической аппаратуры и возможность использования её в различных условиях;

  • простота методик контроля, техническая доступность средств контроля в условиях производства, ремонта и эксплуатации.

Основными областями применения НМК являются дефектоскопия особенно ответственных деталей и устройств.

Перечень объектов контроля: технических устройств, зданий и сооружений, для оценки соответствия которых требованиям безопасности целесообразно применение неразрушающего контроля:

1. Объекты котлонадзора.

2. Системы газоснабжения (газораспределения).

3. Подъемные сооружения.

4. Объекты горнорудной промышленности.

5. Объекты угольной промышленности.

6. Оборудование нефтяной и газовой промышленности.

7. Оборудование металлургической промышленности.

8. Оборудование взрывопожароопасных и химически опасных производств.

9. Объекты железнодорожного транспорта.

10. Объекты хранения и переработки зерна.

11. Здания и сооружения (строительные объекты).

12. Оборудование электроэнергетики.

Основные виды НК

Согласно ГОСТ 18353–79 виды НК выделяются с точки зрения физических явлений, на которых они основаны. Всего существует девять видов НК:

  1. оптический;

  2. проникающими веществами;

  3. тепловой;

  4. магнитный;

  5. электрический;

  6. вихретоковый;

  7. акустический;

  8. радиационный;

  9. радиоволновый.

1. Оптический вид НК

Оптический вид НК основан на наблюдении или регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с контролируемым объектом. Применяется очень широко благодаря большому разнообразию способов получения первичной информации.

1. Наружный контроль. Возможность его применения не зависит от материала объекта.

2. Контроль прозрачных объектов. Обнаружение макро- и микродефектов, структурных неоднородностей, внутренних напряжений (по вращению плоскости поляризации).

3. Использование интерференции позволяет с точностью до 0,1 длины волны контролировать сферичность, плоскостность, шероховатость, толщину изделий.

4. Дифракцию применяют для контроля диаметров тонких волокон, толщины лент, форм острых кромок.

Первичные информативные параметры:

  • амплитуда;

  • фаза;

  • степень поляризации;

  • частота или частотный спектр;

  • время прохождения света через объект;

  • геометрия преломления или отражения лучей.

Методы:

1) По характеру взаимодействия с контролируемым объектом различают методы:

  • прошедшего излучения;

  • отраженного излучения;

  • рассеянного излучения;

  • индуцированного излучения (индуцированное излучение – оптическое излучение объекта под действием внешнего воздействия, например, люминесценция).

2) По способу получения первичной информации различают:

– органолептический визуальный контроль, с помощью которого находят видимые дефекты, отклонения от заданных формы, цвета и т.д.;

– визуально-оптический контроль – проводится с применением инструментов: лупы, микроскопы, эндоскопы – для осмотра внутренних полостей; проекционные устройства – для контроля формы изделий, спроецированных в увеличенном виде на экран.

2. НК проникающими веществами

Неразрушающий контроль проникающими веществами основан на проникновении специальных веществ в полости дефектов контролируемого объекта. Применение: для обнаружения слабо видимых невооруженным глазом поверхностных дефектов (капиллярные методы) и для выявления сквозных дефектов в (методы течеискания).

Методы:

1. Капиллярные – основаны на капиллярном проникновении в полость дефекта индикаторной жидкости (керосина, скипидара), хорошо смачивающей материал изделия;

2. Течеискания – в полость дефекта пробное вещество проникает либо под действием разности давлений, либо под действием капиллярных сил. К НК проникающими веществами относится люминесцентный метод. В его основе лежит возможность видеть свет от люминесцирующих веществ, находящихся в полости дефектов. Метод обладает высокой чувствительностью и во многих случаях является единственно возможным для дефектоскопии немагнитных материалов. При помощи люминесцирующих веществ можно выявить поверхностные трещины шириной около 0,01 мм и глубиной до 0,02–0,03 мм. Если же наносить люминофор на изделие, помещенное в вакуум, то можно обнаружить и более мелкие дефекты, так как в вакууме из полости дефектов удаляется воздух, препятствующий заполнению их люминофором. Люминесцентный метод находит применение во многих отраслях производства, но особенно успешно его используют для контроля качества поверхностей закаленных и шлифованных изделий, например, режущего инструмента.

3. Тепловой вид НК.

Тепловой вид НК основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов. Применяется для объектов из любых материалов.

Первичные информативные параметры – температура или тепловой поток. Они измеряются контактными или бесконтактными способами. При бесконтактном способе передача теплоты происходит в основном за счет радиации, т.е. излучения электромагнитных волн в инфракрасной или видимой части спектра в зависимости от температуры объекта. Наиболее эффективное средство бесконтактного наблюдения, регистрации температурных полей и тепловых потоков – сканирующий термовизор.

Методы. По характеру взаимодействия поля с контролируемым объектом различают методы:

1. Пассивный или собственного излучения – на объект не воздействуют внешним источником энергии. Измеряют тепловые потоки или температурные поля работающих объектов. Неисправности проявляются в местах повышенного нагрева. Так выявляют места утечки теплоты в зданиях, участки электрических цепей и радиосхем с повышенным нагревом, находят трещины в двигателях и т.д.;

2. Активный – объект нагревают или охлаждают от внешнего источника контактным или бесконтактным способом, стационарным или импульсным источником теплоты и измеряют температуру или тепловой поток с той же или с другой стороны объекта. Это позволяет обнаруживать несплошности (трещины, пористость, инородные включения) в объектах, изменения в структуре и физико-химических свойствах материалов по изменению теплопроводности, теплоемкости, коэффициенту теплоотдачи. Таким способом выявляют участки с плохой теплопроводностью в многослойных панелях. Неплотное прилегание слоев и дефекты обнаруживают как участки повышенного или пониженного нагрева поверхности панели.

4. Магнитный вид НК.

Магнитный вид НК основан на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий. Как правило, применяется для контроля объектов из ферромагнитных материалов (обнаружение поверхностных и внутренних дефектов). Процесс намагничивания и перемагничивания ферромагнитного материала сопровождается гистерезисными явлениями.

Информативные параметры:

1) магнитная проницаемость, намагниченность, остаточная намагниченность – используются для характеристики материала ферромагнетика (например, для контроля степени закалки стали, ее прочностных характеристик и других свойств);

2) намагниченность насыщения – используется для определения наличия и количества ферритной составляющей в неферромагнитном материале (величина намагниченности насыщения тем больше, чем больше содержание феррита);

3) сила, которую необходимо приложить, чтобы оторвать пробный магнит от объекта контроля – используется для оценки потока магнитного поля (например, чтобы измерить толщину неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании);

4) напряженность магнитного поля – используется для измерения (другим способом) толщины неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании;

5) градиент напряженности магнитного поля – используется для выявления дефектов несплошности.

Методы магнитного контроля основаны на использовании магнитных полей, создаваемых путем намагничивания контролируемых изделий. К ним относятся:

1. Индукционный – информацию о магнитной проницаемости и ее изменении в зависимости от напряженности магнитного поля получают с помощью катушки индуктивности. Применяется преимущественно для обнаружения раковин, непроваров и других скрытых дефектов. Существенным недостатком индукционного метода контроля является его малая чувствительность к поверхностным дефектам типа волосовин, шлаковых включений и т.д.

2. Магнитопорошковый – основан на использовании местного изменения магнитной проницаемости, обусловленного дефектом. Информацию о наличии дефекта в поверхностном и подповерхностном слоях ферромагнитного материала получают с помощью магнитного порошка. Этим способом можно выявить как поверхностные, так и внутренние дефекты (резко выраженная структурная неоднородность, дефекты сварочного шва, крупные раковины и включения). Глубина залегания дефекта – не более 2–3 мм от поверхности, размер дефекта – от 0,5–2,5 мм. Частицы магнитного порошка располагаются вдоль линий магнитной индукции поля рассеяния. Вблизи дефекта обнаруживается градиент магнитного поля. Для надежного выявления дефект должен пересекать линии магнитной индукции поля. Чувствительность метода зависит от способа намагничивания, вида и силы тока, глубины залегания дефектов, размера ферромагнитных частиц порошка и т. д.

3. Магнитографический – вместо магнитного порошка для регистрации рассеянного магнитного поля применяют магнитную ленту (типа применяемой в магнитофонах, но более широкую). Считывание сигналов о дефектах прибором, датчиком которого служит магнитная головка. Метод позволяет обнаруживать дефекты в более толстом поверхностном слое, но при этом теряется наглядность, присущая магнитопорошковому методу.

4. Феррозондовый – датчики типа феррозондов используют для обнаружения полей рассеивания на дефектах и измерения магнитных характеристик материалов.

Развитие магнитного вида НК – по следующим направлениям:

1) изыскание способов отстройки от мешающих факторов;

2) изучение особенностей магнитных полей изделий сложной формы, содержащих дефекты;

3) разработка новых высокочувствительных преобразователей;

5. Электрический вид НК

Электрический вид НК основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом (это – электрический метод), или поля, возникающего в контролируемом объекте в результате внешнего воздействия (термоэлектрический и трибоэлектрический методы).

Первичные информативные параметры – электрические емкость или потенциал.

Методы:

1. Емкостной – применяется для контроля диэлектрических или полупроводниковых материалов. По изменению диэлектрической проницаемости, в том числе ее реактивной части (диэлектрическим потерям), контролируют химический состав пластмасс, полупроводников, наличие в них несплошностей, влажность сыпучих материалов и другие свойства.

2. Электрического потенциала – применяется для контроля проводников. Измеряя падение потенциала на некотором участке, контролируют толщину проводящего слоя, наличие несплошностей вблизи поверхности проводника. Электрический ток огибает поверхностный дефект, по увеличению падения потенциала на участке с дефектом определяют глубину несплошности;

3. Термоэлектрический – применяют для контроля химического состава материалов. Например, нагретый до заданной температуры медный электрод прижимают к поверхности изделия и по возникающей контактной разности потенциалов определяют марку стали, титана, алюминия или другого материала, из которого сделано изделие.

4. Экзоэлектронной эмиссии — с использованием эмиссии ионов с поверхности изделия под влиянием внутренних напряжений.

5. Электроискровой – по параметрам электрического пробоя измеряются характеристики исследуемой среды.

6. Электростатического порошка – с помощью наэлектризованного порошка определяются дефекты в диэлектриках.

6. Вихретоковый вид НК

Вихретоковый вид НК основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте. Практически в дефектоскопии используются вихревые токи с частотой до 1 млн Гц.

Применяется только для контроля изделий из электропроводящих материалов, в том числе цветных, немагнитных металлов (меди, латуни, алюминия и т.д.). Контролируются геометрические размеры изделий, определяются химический состав и структура материала изделия, внутренние напряжения, изменения электропроводности металлов и их магнитные свойства, обнаруживаются мельчайшие поверхностные и подповерхностные (на глубине несколько мм) дефекты.

Принцип контроля. Вихревые токи возбуждают в объекте с помощью преобразователя в виде катушки индуктивности, питаемой переменным или импульсным током. Приемным преобразователем (измерителем) служит та же или другая катушка. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят:

  • от геометрических размеров объекта;

  • от электрических и магнитных свойств материала объекта;

  • от наличия в материале несплошностей;

  • от взаимного расположения преобразователя и объекта.

Это определяет большие возможности метода как средства контроля различных свойств объекта, но в то же время затрудняет его применение, так как при контроле одного параметра другие являются мешающими. Эти параметры нужно разделить.

Первичные информативные параметры – раздельно или совместно измеренные фаза, частота и амплитуда сигнала измерительного преобразователя, контроль сигнала одновременно на нескольких частотах, амплитудно-частотный спектр.

Методы:

1. Отраженного излучения.

2. Прохождения – возбуждающая и приемная катушки располагаются или с одной стороны, или по разные стороны от контролируемого объекта.

7. Акустический вид НК.

Акустический вид НК основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. В отличие от всех ранее рассмотренных методов здесь применяют и регистрируют не электромагнитные, а упругие волны, параметры которых тесно связаны с такими свойствами материалов, как упругость, плотность, анизотропия (неравномерность свойств по различным направлениям) и др. Акустические свойства твердых материалов и воздуха настолько сильно отличаются, что акустические волны отражаются от тончайших зазоров (трещин, непроваров) шириной 10–6–10–4 мм.

Применяется ко всем материалам, достаточно хорошо проводящим акустические волны: металлам, пластмассам, керамике, бетону и т.д.

Первичные информативные параметры – например, количество сигналов в единицу времени, амплитудно-частотный спектр сигнала, локация места возникновения упругих волн, время задержки прихода отраженного импульса.

Методы

1. По используемой частоте различают:

Ультразвуковые методы – используют упругие волны ультразвукового диапазона (с частотой колебаний выше 20 кГц). Эти волны возбуждаются и принимаются, как правило, пьезопреобразователями. Учитывая сильное отражение ультразвука от тончайших воздушных зазоров, для передачи волн от пьезопреобразователя к изделию используют жидкостный контакт.

Методы, использующие звуковые частоты. Для возбуждения волн звукового диапазона кроме пьезопреобразователей применяют ударное воздействие, а для приема – микрофоны.

2. По характеру взаимодействия с объектом различают:

1) пассивные методы – регистрируются упругие волны, возникающие в самом объекте:

  • Шумовибрационный – основан на том, что шумы работающего механизма позволяют судить о его исправности и неисправности и даже о характере неисправности.

  • Вибрационный – регистрируется вибрация определенных узлов механизма и оценивается работоспособность этих узлов.

  • Акустической эмиссии – использует упругие волны ультразвукового (реже – звукового) диапазона, появляющиеся в результате перестройки структуры материала, вызываемой: движением групп дислокаций, возникновением и развитием трещин, аллотропическими превращениями в кристаллической решетке.

2) активные методы:

Ультразвуковой – основан на использовании результатов измерения интенсивности пропускаемого контролируемым образцом или отраженного им ультразвукового сигнала. Для контроля используют стоячие волны (вынужденные или свободные колебания объекта контроля или его части) и бегущие волны по схемам прохождения или отражения. Метод используется для обнаружения трещин, раковин и других нарушений сплошности, а также для выявления неоднородностей структуры, плотности и т. д. внутри или на поверхности металлических, пластмассовых и др. деталей. Наилучшие результаты – при обнаружении больших резко очерченных изменений плотности или структуры в исследуемом образце, например, при обнаружении значительных по размерам трещин или пустот, определении границ раздела материалов, существенно различающихся по плотности.

  • Эхо-метод, или метод отражения. Посланный ультразвуковой импульс отражается от нижней поверхности объекта или от дефекта, и по амплитуде и времени прихода отраженных импульсов судят о дефекте. Метод очень широко применяется для дефектоскопии металлических заготовок и сварных соединений, контроля структуры металлов, измерения толщины труб и сосудов;

  • Метод прохождения – им контролируют изделия простой формы (листы), оценивают прочность бетона, дерева и др. материалов, в которых прочность коррелирует со скоростью звука.

8. Радиационный вид НК.

Радиационный вид НК основан на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия его с контролируемым объектом. Объект «просвечивается» рентгеновским или гамма–излучением, потоками нейтронов, электронов или протонов. Теневое изображение объекта регистрируется на фотопленке (рентгенография, нейтронография и пр.) либо на специальном флюоресцирующем или телевизионном экране (рентгеноскопия) с увеличением изображения в необходимых случаях или с применением других способов улучшения наблюдаемости дефектов.

Применение. Наиболее широко используются для контроля рентгеновское и гамма–излучение (их можно использовать для контроля изделий из самых различных материалов, подбирая соответствующий частотный диапазон). Чем больше толщина изделия, тем более высокочастотное (более жесткое) излучение применяют для контроля: рентгеновское, гамма (от распада ядер атомов), жесткое тормозное (от ускорителя электронов – бетатрона, микротрона, линейного ускорителя). Предельное значение толщины стали, контролируемое с помощью жесткого тормозного излучения, – около 600 мм.

Первичный информативный параметр – плотность потока излучения: в местах утонений и дефектов плотность прошедшего потока возрастает.

Методы:

1. По характеру взаимодействия с контролируемым объектом основным способом радиационного (рентгеновского и гамма) контроля является метод прохождения. Он основан на разном поглощении ионизирующего излучения материалом изделия и дефектом.

2. В зависимости от природы ионизирующего излучения выделяют: рентгеновский, гамма, бета (поток электронов), нейтронный методы контроля. Находят применение потоки позитронов: по степени их поглощения определяют участки объекта, обедненные или обогащенные электронами.

3. По используемому приемнику излучения выделяют:

радиографический метод (приемник излучения – рентгеновская пленка),

радиометрический метод (приемник излучения – сканирующий сцинтилляционный счетчик частиц и фотонов),

радиоскопический метод (приемник излучения – флюоресцирующий экран с последующим преобразованием изображения в телевизионное).

Примечание. Рентгеновское и гамма–излучение являются наиболее коротковолновыми из всех, рассмотренных: частота рентгеновского излучения 3•1017–3•1020 Гц; частота гамма-излучения имеет частоту 3•1018–3•1021 Гц.

Основные характеристики некоторых радионуклидов, применяемых в дефектоскопии

Радионуклид

Период полураспада

Выход γ–квантов
на распад, %

Энергия
γ–кванта, МэВ

Энергия
β-частиц

27Co60

5,25 года

10-3 – 1,0

1,17 – 2,5

0,318 МэВ

55Cs137

11000 дней

100

0,661

0,52 – 1,17 МэВ

34Se75

120,4 дня

1,1 – 13

0,066 – 0,572

9. Радиоволновой вид НК.

Радиоволновой вид НК основан на регистрации изменений параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с контролируемым объектом. Обычно применяют волны сверхвысокочастотного диапазона (СВЧ) длиной
1–100 мм.

Применяется для контроля изделий из материалов, где радиоволны не очень сильно затухают: диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно), магнитодиэлектрики (ферриты), полупроводники, тонкостенные металлические объекты.

Первичные информативные параметры – амплитуда, фаза, поляризация, частота, геометрия распространения вторичных волн, время их прохождения и др.

Методы. По характеру взаимодействия с объектом контроля различают методы: прошедшего, отраженного, рассеянного излучения и резонансный.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Правила аттестации специалистов неразрушающего контроля

    Документ
    Обязательны для предприятий, организаций и граждан независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности, осуществляющих неразрушающий контроль при изготовлении,
  2. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 270800 Строительство (1)

    Основная образовательная программа
    1.1. Цель (миссия) ООП – подготовка конкурентоспособного профессионала, готового к деятельности в областях связанных с обеспечением строительства, а также способного к дальнейшему профессиональному самосовершенствованию и творческому развитию.
  3. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 110800

    Основная образовательная программа
    Федеральные законы Российской Федерации: «Об образовании» (от 10 июля 1992 года №3266-1) и «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» (от 22 августа 1996 года №125-ФЗ);
  4. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки (3)

    Основная образовательная программа
    2. Требования к результатам освоения основной образовательной программы бакалавриата по направлению подготовки бакалавров 211 «Конструирование и технология электронных средств»
  5. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки (27)

    Основная образовательная программа
    готовность уважительно и бережно относиться к историческому наследию и культурным традициям, толерантно воспринимать социальные и культурные различия; способность понимать движущие силы и закономерности исторического процесса,

Другие похожие документы..