Основные методы дефекации деталей

Основные методы дефекации делалей

Капиллярные методы: пробы керосиновая, масляная, пара

финовая, содовая, цветная, люминесцентная — определение только поверхностных или подповерхностных дефектов с выходом на поверхность у деталей из черных и цветных металлов, керамики, изделий порошковой металлургии, стекла, а также некоторых пластических и синтетических материалов; обнаружение трещин шириной раскрытия 0,01—0,03 мм и глубиной 0,03—0,04 мм и выше. Ввиду меньшей чувствительности капиллярных методов по сравнению с магнитными их следует применять главным образом для контроля деталей, изготовленных из немагнитных материалов.

Испытания фильтрующимися частицами  — метод используют главным образом  для контроля пористых материалов (керамики, огнеупоров, абразивных кругов, бетонов). Процесс определения дефектов заключается в нанесении жидкой суспензии с частицами (цветными или люминесцентными) на пористый материал, в котором предполагаются дефекты, открытые с поверхности. В месте нахождения дефекта поглощается жидкости больше, чем в зоне без дефекта. В промышленности используют преимущественно флуоресцентные частицы. Если трещина существует, то она отчетливо появляется сразу после нанесения жидкости. Жидкость, используемая для контроля, чаще всего представляет собой легкую фракцию нефти. Этот материал является наиболее подходящим с точки зрения стоимости, безопасности и скорости высыхания. Кроме того, применяют суспензии, приготовленные на воде, гликолях тяжелой фракции нефти .

Магнитные методы:

магнитный порошковый контроль —  позволяет обнаруживать поверхностные дефекты (усталостные, шлифовочные, закалочные, ковочные и штамповочные трещины, волосовины, флокены, надрывы, расслоения) деталей из ферромагнитных металлов и сплавов (железо, никель, кобальт, углеродистые, низколегированные и некоторые легированные стали). Обнаружение трещин шириной . раскрытия от

0,005 мм и протяженностью в глубь металла 0,01 мм и выше. Глубина контроля 5—6 мм;

магнитографический метод —  контроль трещин, непроваров, шлаковых и газовых включений сварных швов, изготовленных из ферромагнитных металлов при толщине металла 1 —16 мм;

контроль магнитными феррозондами — контроль ферромагнитных и неферромагнитных металлов и сплавов. Метод позволяет обнаруживать дефекты на глубине до 30 мм, измерять толщины при двустороннем доступе, контролировать степень размагничивания судов, выявлять ферромагнитные примеси;

магнитная структуроскопия — контроль химического состава, структуры механических и физических свойств, структурной анизотропии изделий из ферромагнитных материалов;

магнитная толщинометрия — контроль толщин изделий из ферромагнитных материалов, контроль покрытий из магнитных и немагнитных материалов при одностороннем доступе. Чувствительность метода примерно 4—6% измеряемой толщины;

магнитно-люминесцетный метод — область применения та же, что и при магнитном порошковом методе, но возможен контроль изделий с темной поверхностью. Обнаружение трещин шириной раскрытия 0,0001 мм и протяженностью в глубь металла 0,005 мм.

Контроль вихревыми токами —  контроль изделий из цветных и черных металлов, ферромагнитных и неферромагнитных. Кроме обнаружения дефектов, метод позволяет определять химический состав, твердость, прочность, проводимость, места с пониженной твердостью, толщину стенок и покрытий, степень декарбидизации и диффузии, несплошность покрытий, скорость коррозии. Обнаружение дефектов на глубине 1—2 мм под поверхностью.

Метод электросопротивления — самая  широкая область применения — определение наличия трещин, их глубины, а также толщины листов, стенок труб при одностороннем доступе, наличие расслоений. Чувствительность зависит от калибровки приборов, краевых эффектов материала изделия, его однородности, шероховатости поверхности.

Трибоэлектрический метод —  контроль изделий из ферромаг

нитных и неферромагнитных материалов, а также неэлектропроводящих неметаллов. Обнаружение трещин шириной до 0,1 мкм,

определение химического состава  материала, сортировка материала помаркам, контроль спаев стекла с металлом, контроль эмалированных изделий. Метод основан на возбуждении электрических зарядов при трении двух разнородных материалов. Трибоэлектрическая разность потенциалов, определяемая с помощью микровольтметра,зависит от пары используемых материалов. Приборы для сортировки, основанные на этом методе, имеют небольшие натирающие механизмы. Эталонный образец перемещают по гладкой и чистой поверхности контролируемого образца. Полученные таким образом напряжения сравнивают с напряжениями, возникающими при контроле уже известных материалов. Здесь также возможен нулевой метод, так как трение двух одинаковых веществ не создает электризации.

Метод теплопроводности — контроль качества сварки, особенно точечной, обнаружение  трещин и других дефектов с выходом  на поверхность. Применяется для  изделий из любых металлов и сплавов.

Электростатический порошковый контроль изделий из эмали, стекла, пластмасс, а также покрытий на металлах. Обнаружение  трещиц шириной раскрытия 2 мкм и выше.

Термоэлектрический метод —  контроль изделий из ферромагнитных и неферромагнитных металлов. Обнаружение поверхностных дефектов (в основном трещин), определение химического состава материала, сортировка материала по маркам, определение толщины покрытий.

Контроль проникающим излучением: рентгеновскими лучами,

гамма-лучами, бета-лучами, нейтронами — контроль изделий из любых металлов и сплавов. Определение дефектов поковок, отливок, сварных соединений самой сложной конфигурации (раковин, рыхлот, ликваций, неметаллических включений, трещин). Чувствительность контроля во многом зависит от расположения дефектов по отношению к направлению излучения. Диапазон контролируемых толщин — 3—250 мм, при использовании бетатронов — до 500 мм. Метод позволяет также определять толщины при одностороннем доступе и разностенность деталей с закрытыми полостями.

Акустические методы контроля:

ультразвуком — для контроля изделий из любых металлов и сплавов, пластмасс, керамики, бетона. Диапазон контролируемых толщин 3—1000 мм. Метод  дает возможность определять дефекты литья, поковок, сварных швов, готовых изделий и пр., измерять толщины при одностороннем доступе, определять скорость роста усталостных трещин и эксцентриситет высверленных отверстий; исследовать скорость коррозии, структурные превращения в металлах в зависимости от термообработки; метод собственных колебаний — для контроля изделий из любых материалов, обладающих упругими свойствами, а следовательно, собственной резонансной частотой. Метод позволяет контролировать длину, ширину, толщину, диаметр, модуль упругости, плотность, коэффициент Пуассона, трещины, модуль сдвига, температурную зависимость;

акустическая дефектация механизмов — для упрощения и дополнения технического контроля, быстрого установления дефектных узлов и деталей механизмов, определения возможности их восстановления или необходимости замены. Возможен акустический подбор заменяемых деталей.

Метод хрупких покрытий — определение  направления и вели чины упругих  деформаций в металле, по которым  вычисляют напряжения.

Рентгеновские методы дефекации

Радиационные методы контроля основаны на регистрации и анализе  ионизирующего излучения при  его взаимодействии с контролируемым изделием. Наиболее часто применяются  методы контроля прошедшим излучением, основанные на различном поглощении ионизирующих излучений при прохождении через дефект и бездефектный участок сварного соединения (рис. 178). Интенсивность прошедшего излучения будет больше на участках меньшей толщины или меньшей плотности, в частности в местах дефектов - несплошностей или неметаллических включений.

Методы радиационного  контроля классифицируются прежде всего по виду (и источнику) ионизирующего излучения и по виду детектора ионизирующего изучения.

Ионизирующим называют изучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов. Так как ионизирующее излучение, состоящее из заряженных частиц, имеет малую проникающую способность, то для радиационного контроля сварных соединений обычно используют излучение фотонов или нейтронов. Наиболее широко используется рентгеновское излучение (Х-лучи). Это фотонное излучение с длиной волны 6*10^-13...1*10^-9 м. Имея ту же природу, что и видимый свет, но меньшую длину волны (у видимого света 4...7 * 10^-7 м), рентгеновское излучение обладает высокой проникающей способностью и может проходить через достаточно большие толщины конструкционных материалов. При взаимодействии с материалом контролируемого изделия интенсивность рентгеновского излучения уменьшается, что и используется при контроле. Рентгеновское излучение обеспечивает наибольшую чувствительность контроля.

Получают рентгеновское  излучение в рентгеновских трубках. Испускаемые с накаленного катода электроны под действием высокого напряжения разгоняются в герметичном  баллоне, из которого откачан воздух, и попадают на анод. При торможении электронов на аноде их энергия выделяется в виде фотонов различной длины  волны, в том числе и рентгеновских. Чем больше ускоряющее напряжение, тем больше энергия образующихся фотонов и их проникающая способность.

Схема радиационного контроля прошедшим излучением:  
1 - источник излучения; 2 - изделие; 3 - дефект; 4 - детектор (пленка); 5 - плотность излучения

Существуют различные  схемы и большое количество марок  рентгеновских аппаратов, как стационарных, так и переносных. В последнее  время все большее распространение  получают малогабаритные импульсные аппараты, позволяющие при малой мощности за счет малого времени импульса       (1...3 мкс) при сравнительно большом токе (100...200 А) просвечивать достаточно большие толщины.

Другим распространенным видом ионизирующего излучения, используемым при контроле сварных  соединений, является γ-излучение.

Это фотонное излучение с  длиной волны 1*10^-13...4*10^-12м, возникающее при распаде радиоактивных изотопов, источником γ-излучения при радиационном контроле обычно являются радиоактивные изотопы тулия, иридия, цезия, кобальта: 170Тu, 192Ir, 137Cs, 60Со и др. Источники γ-излучения компактны и не требуют больших затрат электроэнергии (только на освещение и, возможно, на перемещение радиоактивного изотопа в рабочее положение и обратно). Однако γ-излучение более опасно для человека и, в отличие от рентгеновского, не может быть выключено. Проникающая способность γ-излучения выше, чем рентгеновского, поэтому могут просвечиваться изделия большей толщины, но чувствительность контроля при этом ниже, различие между дефектными и бездефектными участками менее заметно. Поэтому область применения γ-дефектоскопии - контроль изделий большой толщины (малые дефекты в этом случае менее опасны), контроль в монтажных и полевых условиях, в частности - трубопроводов и крупногабаритных резервуаров, просвечивание изделий сложной формы, если разместить рентгеновский аппарат нельзя.

Гораздо реже (при контроле изделий еще большей толщины) используется тормозное излучение  высоких энергий (1...100 МэВ, в то время  как энергия рентгеновских фотонов  не превышает 0,5 МэВ) с длиной волны 1*10^-16...1*10^-12 м, обладающее еще большей проникающей способностью. Такое излучение получают при бомбардировке мишеней электронами, ускоренными в линейных или циклических ускорителях: микротронах, бетатронах. Поэтому контроль с использованием тормозного излучения высоких энергий называют бетатронной дефектоскопией. О возможностях этого метода можно судить по таким данным: излучение с энергией 35 МэВ позволяет просвечивать сплавы на основе железа толщиной до 450 мм или сплавы на основе алюминия толщиной до 1800 мм.

Для контроля изделий из тяжелых элементов, для контроля наличия соединений водорода, бора, лития и других легких элементов  в капсулах из тяжелых элементов, а также при контроле радиоактивных  изделий используют нейтронное излучение, которое получают в ядерных реакторах  либо с использованием радиоизотопных источников.

В зависимости от методов  детектирования (обнаружения и регистрации) ионизирующего изучения различают  радиографию, при которой фиксирование изображения внутренней структуры изделия происходит на пленке или бумаге, радиоскопию (изображение наблюдается на экране) и радиометрию (регистрируются электрические сигналы). Радиография получила наибольшее распространение с связи с простотой, наглядностью и документальным подтверждением результатов контроля. При радиографическом контроле для регистрации интенсивности прошедшего через металл излучения применяют радиографическую пленку или фотобумагу (метод прямой экспозиции), металлические активируемые экраны или заряженные полупроводниковые пластины (метод переноса изображения). Более распространен метод прямой экспозиции. При нем могут использоваться все рассмотренные виды ионизирующих излучений. Оптическая плотность почернения радиографической пленки или фотобумаги зависит от дозы ионизирующего излучения, она больше на местах, перекрытых менее плотными участками контролируемого объекта. Поэтому такие дефекты, как поры, трещины, непровары, а также шлаковые включения, будут выглядеть на радиографической пленке в виде темных пятен соответствующей формы. Включения более плотные, чем основной металл (например, вольфрамовые при сварке алюминия неплавящимся электродом), будут на радиограммах иметь вид светлых пятен. Для лучшего выявления дефекта направление излучения должно по возможности совпадать с направлением его максимального размера.

Просвечивание стыковых швов (рис. 179) обычно проводят перпендикулярно  поверхности либо по направлению  разделки кромок, так как возможно образование дефектов по линии сплавления. При контроле угловых швов направление  просвечивания выбирают по биссектрисе  угла либо по направлению разделки кромок. При контроле сварных соединений труб и коробчатых конструкций наилучшим  вариантом является размещение источника  излучения внутри изделия, так как  в этом случае, во-первых, появляется возможность панорамного просвечивания  за одну экспозицию, а во-вторых, стенки изделия ослабляют поток ионизирующего  излучения в окружающую среду. При  невозможности помещения источника  излучения внутри просвечивание  проводят снаружи, в том числе  через две стенки под углом  к оси шва во избежание наложения  изображений швов друг на друга (рис. 179, в). Лишь около 1 % фотонов ионизирующего  излучения, проходящих через пленку, взаимодействуют с ней. Поэтому  для повышения чувствительности контроля и ускорения просвечивания  используют усиливающие флуоресцентные или металлические экраны из фольги тяжелых металлов (чаще свинца), наклеенной на гибкий пластик.