19. Выбор методов неразрушающего контроля

Методы неразрушающего контроля не являются универсальными. Каждый из них может быть использован наиболее эффективно для обнаружения определенных дефектов.

При выборе методов неразрушающего контроля конкретных элементов конструкций необходимо учитывать следующие основные факторы: характер (вид) возможных дефектов и их расположение; возможности методов контроля; виды деятельности, при которых применяется неразрушающий контроль (изготовление, ремонт, техническое диагностирование); формы и размеры контролируемых элементов конструкций; материалы, из которых изготовлены контролируемые элементы; состояние и шероховатость контролируемых поверхностей конструкций.

В зависимости от происхождения дефекты различаются расположением, размерами, формой и средой, заполняющей их полости. Подрезы, наплывы, кратеры, прожоги и свищи являются поверхностными дефектами; непровары, шлаковые включения и расслоения - внутренними дефектами. Трещины, поры и раковины могут располагаться как на поверхности, так и внутри объекта контроля. Трещины, непровары и подрезы являются плоскостными дефектами. Они имеют протяженную форму с различными раскрытием и глубиной. В полости дефектов могут быть окислы, смазка, нагар и другие загрязнения. Для трещин, непроваров и подрезов характерны острые окончания, а для трещин также резкие очертания. Поры, раковины и часто шлаковые включения - это объемные де­фекты, имеющие округлую форму.

Перечень методов неразрушающего контроля конкретного изделия или группы изделий, характеризующихся сходными материалами, режимами эксплуатации, химическими техноло­гическими средами, устанавливается нормативно-техническими документами по технической диагностике этих объектов.

Неразрушающий контроль сварных конструкций при техническом диагностировании машин должен быть направлен на выявление трещин в сварных швах и основном металле, возникших в процессе их эксплуатации.

Визуальный и измерительный контроль позволяет выявлять наиболее часто встречающиеся поверхностные дефекты (за исключением дефектов, имеющих размеры до 0,15 мм), и он является обязательным независимо от видов деятельности, при которых применяется неразрушающий контроль.

Радиационным контролем хорошо выявляются объемные сварочные дефекты, и его целесообразно использовать при контроле сварных швов в процессе изготовления или ремонта конструкций машин.

Ультразвуковой контроль - наиболее универсальный из физических методов неразрушающего контроля. Хорошая выявляемость при ультразвуковом контроле непроваров и трещин, в том числе трещин, возникающих в процессе эксплуатации машин, позволяет широко использовать этот метод контроля как при контроле качества изготовления и ремонта конструкций, так и при оценке их технического состояния в процессе эксплуатации машин.

Магнитопорошковый контроль, как правило, применяется для (выявления поверхностных дефектов, не обнаруживаемых при визуальном контроле. Этот метод наиболее эффективен при выявлении поверхностных трещин. Магнитопорошковый контроль может быть использован как при контроле основного металла, так и при контроле сварных швов, причем при контроле сварных швов, как правило, не требуется их дополнительная обработка (обеспечение плавных переходов от наплавленного металла к основному, снятие усиления шва и пр.). Таким образом, магнитопорошковый контроль целесообразно применять при контроле сварных швов и околошовных зон в процессе изготовления или ремонта конструкций из высокопрочных низколегированных сталей, а также при оценке технического состояния конструкций в процессе эксплуатации машин.

Для некоторых элементов конструкций магнитопорошковый контроль не может быть использован, так как при контроле необходима определенная зона для намагничивания и нанесения индикаторных материалов. В этом случае его целесообразно заменить капиллярным или вихретоковым контролем. Однако в этом случае при капиллярном контроле сварных швов требуется, по крайней мере, обеспечение плавных переходов от наплавленного металла к основному и удаление грубой чешуйчатости сварных швов, а при вихретоковом контроле - снятие усиления швов.

Характерная особенность акустико-эмиссионного метода-возможность обнаружения и регистрации развивающихся дефектов, позволяющая классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности, позволяет эффективно его использовать при оценке технического состояния конструкций в процессе эксплуатации машин. Однако следует отметить, что более широкое применение акустико-эмиссионного контроля ограничивается его достаточно сложной технологией, дороговизной оборудования и очень высокими требованиями к квалификации персонала.

Влияние различных факторов на выбор неразрушающих методов контроля.

Материалы деталей оборудования химических и других потенциально опасных производств различаются составом, степенью деформации, микро- и макроструктурой, термической обработкой, плотностью и другими свойствами. Наличие в них дефектов вызывает локальное изменение свойств, которое может быть обнаружено с помощью различных методов. Поэтому в технической диагностике применяют комплексный подход к выявлению дефектов, т.е. используют одновременно несколько методов.

Поверхностные и подповерхностные дефекты в ферромагнитных сталях обнаруживают намагничиванием детали и фиксацией при этом поля рассеивания с помощью магнитных методов. Те же дефекты в изделиях, изготовленных из немагнитных сплавов, например, жаропрочных, нержавеющих, нельзя выявить магнитными методами. В этом случае применяют, например, электромагнитный метод. Однако и этот метод непригоден для изделий из пластмасс. В этом случае оказывается эффективным капиллярный метод. Ультразвуковой метод малоэффективен при выявлении внутренних дефектов в литых конструкциях и сплавах с высокой степенью анизотропии. Такие конструкции контролируют с помощью рентгеновских или гамма лучей.

Конструкция (форма и размеры) деталей также обусловливает выбор метода контроля. Если для контроля объекта простой формы можно применить почти все методы, то для контроля объектов сложной формы применение методов ограничено. Объекты, имеющие большое количество выточек, канавок, уступов, геометрических переходов, трудно контролировать такими методами, как магнитный, ультразвуковой, радиационный. Крупногабаритные объекты контролируют по частям, определяя зоны наиболее опасных участков.

Состояние поверхности изделия, под которым подразумевают ее шероховатость и наличие на ней защитных покрытий и загрязнения существенно влияет на выбор метода и подготовку поверхности к исследованиям. Грубая шероховатая поверхность исключает применение капиллярных методов, метода вихревых токов, магнитных и ультразвуковых методов в контактном варианте. Малая шероховатость расширяет возможности методов дефектоскопии. Ультразвуковой и капиллярный методы применяют при шероховатости поверхности по 5-му и более высокому классу; магнитный и вихретоковый - не менее 3-го класса. Защитные покрытия не позволяют применять оптические, магнитные и капиллярные методы. Эти методы можно применять только после удаления покрытия. Если такое удаление невозможно, применяют радиационные и ультразвуковые методы. Электромагнитным методом обнаруживают трещины на деталях, имеющих лакокрасочные и другие неметаллические покрытия толщиной до 0,5 мм и неметаллические немагнитные покрытия до 0,2 мм.

Дефекты имеют различное происхождение и отличаются по виду, размерам, месту расположения, ориентации относительно волокна металла. При выборе метода контроля следует изучить технологию объекта, характер возможных дефектов и определить условия на отбраковку объекта или его предельного состояния. По расположению дефекты могут быть внутренними, залегающими на глубине более 1 м, подповерхностными (на глубине до 1 мм) и поверхностными. Для обнаружения внутренних дефектов в стальных изделиях используют чаще радиационный и ультра­звуковые методы. Если изделия имеют сравнительно небольшую толщину, а дефекты, подлежащие выявлению, достаточно большие размеры, то лучше пользоваться радиационными методами. Если толщина изделия в направлении просвечивания больше 100-150 мм или требуется обнаружить в нем внутренние дефекты в виде трещин или тонких расслоений, то применять радиационные методы , нецелесообразно, так как лучи не проникают на такую глубину и их направление перпендикулярно направлению трещин. В таком случае наиболее приемлем ультразвуковой контроль. Поверхностные дефекты обнаружить проще, однако и в этом случае выбор метода зависит от того, где находится трещина (на гладкой поверх­ности или в месте геометрического перехода).

Условия работы объекта. Контроль объекта может производиться в рабочем режиме оборудования, режиме тестовых испытаний, в нерабочем режиме. В последнем случае контроль изделия проводят в разобранном поэлементно или в собранном виде. Отдельные съемные элементы могут быть подвергнуты контролю в лабораторных условиях. При ремонте изделия контролю подлежат все детали. При этом выявляют характерные виды их повреждения, износа, дефектов. Дефектация элементов конструкции при ремонтно-восстановительных работах и отказах служат основанием для определения их предельных параметров технического состояния. В условиях эксплуатации контролю может быть подвержено ограниченное число элементов, деталей, участков и точек, представляющих наибольшую опасность эксплуатации объекта. При этом в первую очередь стремятся выявить наличие усталостных трещин, коррозионного поражения, участков износа. Для контроля в труднодоступных местах применяют датчики и преобразователи специальной формы, смонтированные в оправках, а также различные приспособления, фиксаторы, устройства, позволяющие манипулировать датчиком на расстоянии, осветители, зеркала и т.д. Для контроля внутренних поверхностей применяют эндоскопы.

Рекомендации по выбору методов неразрушающего контроля в зависимости от различных факторов даны в таблицах.

При выборе метода контроля следует провести технико-экономический анализ диагностических работ, учитывающий их качество, трудоемкость, стоимость.

Рекомендации по выбору конкретных марок отечественных и зарубежных приборов неразрушающего контроля даны в многочисленной справочной литературе. Рынок насыщен приборами контроля и их выбор во многом зависит от задач и возможностей потребителя. Методические указания по диагностике технического состояния различных видов оборудования, как правило, не регламентируют марку измерительного прибора, ограничиваясь лишь требованиями к точности. Однако в ряде производств с целью обеспечения повышенной точности и повторяемости результатов измерений даны указания по контролю конкретными диагности­ческими средствами по конкретным методикам.