Неразрушающий контроль (НК) – процесс, типы и области применения [Часть 2]

Неразрушающим контролем (сокращенно - НК) называется проверка надежности как целого объекта, так и его составляющих. При НК используются особые методы, позволяющие провести работы без разборки или выведения из эксплуатации. Базой для методов и средств контроля, сохраняющих целостность объектов и их эксплуатационные характеристики, служит исследование физических принципов.

В первой части данной статьи мы рассмотрели, разницу между неразрушающем и разрушающем контролем, а также подробно изучили такие методы неразрушающего контроля как визуальный контроль и ультразвуковой контроль.

В этой части мы рассмотрим такие методы неразрушающего контроля как испытания с использованием жидкого пенетранта, радиографический контроль, магнитопорошковая дефектоскопия и метод вихревых токов.

Испытания с использованием жидкого пенетранта - еще один популярный метод неразрушающего контроля, используемый для выявления дефектов на уровне поверхности.

В этом методе жидкость низкой вязкости (пенетрант) попадает в поверхностные дефекты, такие как трещины, изломы и пустоты. Затем излишки жидкости вытираются, и образец оставляется в покое на некоторое время (время выдержки зависит от пенетранта).

Затем наносят проявитель, который позволяет пенетранту двигаться к поверхности. Образец снова оставляют в покое на определенное время (время выдержки проявителя).

Теперь инспектор проводит осмотр поверхности. Если краситель виден, его можно осмотреть невооруженным глазом. В случае флуоресцентных красителей для осмотра необходима темнота.

С помощью этого метода можно обнаружить поверхностные разрывы, такие как трещины, пористость, швы, нахлесты и утечки.

Преимущества испытаний с использованием жидких пенетрантов:

• Работает со многими материалами. Свойства материала, такие как магнетизм, проводимость и сделан ли материал из металла или нет, не имеют значения.;
• Можно обнаружить мельчайшие дефекты.;
• Подходит для сложных геометрических форм деталей.;
• Низкая стоимость;
• Можно тестировать большие площади;
• Портативный;
• Прост в использовании.

Недостатки испытаний с использованием жидких пенетрантов:

• Глубина дефектов неизвестна;
• Риск воздействия токсичных паров;
• Невозможно определить подповерхностные дефекты;
• Не работает с пористыми материалами;
• Требует много времени, обычно требуется более 30 минут;
• Грязная работа, необходима предварительная и последующая очистка;
• Предполагает работу с химикатами и поэтому не так безопасна, как другие методы. Утилизация химикатов также может стать проблемой.

При рентгенографических испытаниях используется излучение для выявления внутренних дефектов в деталях. Рентгеновские лучи хорошо работают с тонкими материалами, в то время как гамма-излучение лучше подходит для толстых материалов.

Образец помещается между источником излучения и носителем записи. Когда излучение падает на деталь, фиксируется количество излучения, которое выходит из детали в разных местах. В качестве носителя записи используется физическая радиографическая пленка или цифровой детектор.

Тест позволяет нам получить информацию о форме и размере внутренних дефектов путем изменения угла воздействия излучения.

Мы можем использовать радиографическое испытание для точного определения таких дефектов, как трещины, утоньшение, коррозия, пустоты, недостаточное сплавление, пористость, избыточное проникновение корня и нахлесты.

Преимущества рентгенографического контроля:

• Возможность тестирования сложных структур;
• Документация является постоянной;
• Работает с целым рядом материалов;
• Требуется минимальная подготовка поверхности ;
• Может регистрировать поверхностные и подповерхностные дефекты;
• Возможна переносимость для тестирования гамма-излучением;
• Меньше неправильной интерпретации результатов по сравнению с другими методами.

Недостатки радиографического тестирования:

• Дороговизна процесса;
• Требуется двусторонний доступ к образцу;
• Не так эффективен для плоских и поверхностных дефектов;
• Высокое напряжение и излучение могут быть вредны для персонала;
• Необходим квалифицированный персонал для выполнения и точной интерпретации результатов.

Магнитопорошковая дефектоскопия также является довольно популярным методом неразрушающего контроля благодаря быстроте выполнения, при котором не требуется подготовка поверхности.

При магнитопорошковой дефектоскопии деталь помещается между постоянными магнитами или электромагнитами. Напряженность поля является важным фактором, так как более сильное поле дает лучшие результаты.

Когда проверяемая деталь помещается в поле, через образец начинает протекать магнитный ток. Если дефект отсутствует, получается непрерывное поле магнитного потока.

Но если оно наталкивается на дефект, магнитное поле изгибается, и часть его вытекает наружу. Эта утечка также известна как поле магнитного рассеяния.

Для выявления дефектов через эти места утечки используются магнитные частицы. Эти частицы наносятся на испытуемый образец, и они притягиваются к этим местам утечки из-за неравномерной плотности магнитного потока.

Мы можем использовать либо магнитные частицы, которые не видны невооруженным глазом, либо флуоресцентные частицы для лучшей видимости.

Ширина полоски магнитных частиц больше, чем ширина дефекта. В результате она может выявить мельчайшие дефекты с шириной отверстия до 0,001 мм и глубиной до 0,01 мм.

С помощью этого метода мы можем обнаружить такие дефекты, как трещины, поры, нахлесты, включения, швы, расслоения, усадки, чешуйки, дефекты сварки, разрывы при механической обработке, а также трещины, связанные с эксплуатацией или усталостные трещины.

Преимущества магнитопорошковой дефектоскопии:

• Простота в использовании;
• Портативная установка;
• Высокая чувствительность;
• Немедленные результаты;
• Обычно процесс не дорог;
• Может работать через тонкие поверхностные покрытия;
• Также подходят детали со сложной геометрией;
• Визуальная индикация формы и размера дефекта;
• Может хорошо обнаруживать дефекты поверхности. Также в некоторой степени работает с подповерхностными дефектами;

Недостатки магнитопорошковой дефектоскопии:

• Одновременно можно тестировать только небольшие участки;
• Не работает с немагнитными материалами;
• Если поле слишком сильное можно сжечь магнитную частицу;
• Покрытия толщиной более 0,1 мм необходимо удалить для тестирования;
• Размагничивание испытуемых образцов необходимо, но может быть сложным;
• Может работать только с подповерхностными дефектами глубиной до 3 мм;

Как и магнитопорошковая дефектоскопии, метод вихревых токов является еще одним методом электромагнитного тестирования. Он работает по принципу электромагнитной индукции.

Когда ток проходит через любой токопроводящий проводник (первичный проводник), он генерирует магнитное поле (первичное поле).

Когда мы помещаем второй проводник (испытуемый образец) в это магнитное поле, первичное магнитное поле индуцирует противоположный электрический ток в этом проводнике.

Этот ток известен как вихревой ток, и он пропорционален изменению магнитного поля при повышении и понижении переменного тока в первичной обмотке в течение каждого цикла.

Колеблющийся вихревой ток создает свое собственное магнитное поле (вторичное поле), которое противостоит первичному полю и влияет на напряжение и ток, протекающие по первичному проводнику.

По мере изменения магнитной проницаемости и электропроводности испытуемого образца из-за дефектов изменяется величина вихревого тока. Эти изменения могут быть зарегистрированы с помощью первичной или вторичной катушки и проанализированы для получения дополнительной информации о дефекте.

Существуют также другие методы тестирования, аналогичные вихретоковому. Электроиндуктивный метод дефектоскопии с замером поля в удалённой точке, например, находит применение при обнаружении дефектов в стальных трубах. Основное различие между этими методами заключается в расстоянии между катушками.

С помощью вихретокового тестирования мы можем обнаружить такие дефекты, как трещины, коррозия, провалы, отсутствие плавления, магнитные включения, пористость и износ.

Преимущества вихретокового тестирования:

• Скорость;
• Портативность;
• Немедленные результаты;
• Минимальная подготовка деталей;
• Может быть бесконтактным процессом;
• Работает со сложной геометрией деталей;
• Возможность автоматизации для однородных деталей;
• Может обнаруживать поверхностные и подповерхностные дефекты размером до 0,5 мм;
• Многоцелевой. Он также может измерять толщину покрытия и материала, идентифицировать материалы и условия их термообработки;

Недостатки вихретокового тестирования:

• Глубина проникновения зависит от многих факторов;
• Не удается обнаружить дефекты, параллельные поверхности детали;
• Работает только с электропроводящими материалами;
• Требуется высококвалифицированный персонал для точной интерпретации результатов;

Это некоторые из наиболее популярных методов неразрушающего контроля, используемых сегодня в отрасли. Помимо них, существует множество других методов неразрушающего контроля для очень специфических применений. Некоторые из них включают тестирование на акустическую эмиссию, тепловое / инфракрасное тестирование, анализ вибрации, тестирование на герметичность (например, масс-спектрометрическое тестирование), тестирование отбойным молотком, лазерное тестирование и так далее.

Неразрушающий контроль имеет широкий спектр практических применений. Но мы можем разделить их все на одну из двух следующих категорий: контроль качества и мониторинг состояния.

Мы можем использовать неразрушающий контроль для проведения оценки качества изготовленных деталей, чтобы определить, соответствуют ли они желаемым спецификациям. Мы также можем использовать его для оценки состояния деталей, которые уже находятся в эксплуатации, и того, безопасны ли они для дальнейшего использования.

Некоторые распространенные промышленные области применения неразрушающего контроля:

Строительная механика

Неразрушающий контроль позволяет проверить структурную механику широкого спектра изделий и конструкций. Он требует минимального вмешательства и способен проводить как обычные, так и специальные проверки, не усугубляя проблем, присутствующих в конструкции. Мы также можем использовать его для проверки деталей, которые не так доступны.

Когда дело доходит до применения в гражданском строительстве, неразрушающий контроль позволяет проверять фундаменты конструкций, памятники культурного наследия, мосты, здания и т.д.

В машиностроении мы используем неразрушающий контроль для контроля нагруженных механизмов, таких как валы, турбомашины, аккумуляторы и т.д.

Методы, используемые в этой области, включают ультразвуковое тестирование, рентгенографическое тестирование, визуальное тестирование, тестирование акустической эмиссии, наземное лазерное сканирование, фотограмметрию, тахеометрию, инфракрасную термографию и т.д.

Сварка

Методы неразрушающего контроля позволяют идентифицировать различные дефекты, возникающие в процессе сварки. В предыдущих разделах мы перечислили множество дефектов сварки, которые мы можем надежно проверить с помощью неразрушающего контроля.

Вкратце, мы можем использовать неразрушающий контроль для выявления как внешних, так и внутренних дефектов сварки.

Внешние дефекты включают трещины, пористость, подрез, недостаточное заполнение, брызги, перекрытия, прожог и чрезмерное проникновение. Внутренние дефекты включают внутренние трещины, включения шлака, включения вольфрама, внутреннюю пористость, внутренние продувочные отверстия, недостаточное проникновение и отсутствие плавления.

Медицинская промышленность

Методы неразрушающего контроля уже несколько лет производят революцию в медицинской промышленности. Они помогают точно диагностировать и лечить как на кожном, так и на внутреннем уровне.

Некоторые известные технологии неразрушающего контроля, которые стали общепринятыми в медицинской промышленности, - это ультразвуковая визуализация, рентгенографическое тестирование и эхокардиография.

Производители также используют методы неразрушающего контроля для проверки медицинских имплантатов на наличие мелких дефектов. Такое тестирование предотвращает последующие сбои, когда компоненты уже используются.

Неразрушающий контроль быстро становится основным методом испытаний для выявления дефектов практически во всех областях. Сегодня неразрушающий контроль находит применение в таких отраслях, как аэрокосмическая, военная, медицинская, ядерная, морская, энергетика, производство и т.д.

Растущая популярность побудила к дальнейшим исследованиям, и существующие процессы с каждым годом становятся все лучше и лучше.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Гидроабразивная резка - объяснение процесса, преимущества и материалы [Часть 1]»‎ и «‎Электроэрозионная обработка - типы, область применения, плюсы и минусы [Часть 1]»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!