Дефектоскопия это область знаний, охватывающая теорию, методы и технические средства определения дефектов в материале контролируемых объектов, в частности в материале деталей машин и элементов металлоконструкций.
Вследствие несовершенства технологии изготовления или в результате эксплуатации в тяжёлых условиях в изделиях появляются различные дефекты - нарушения сплошности или однородности материала, отклонения от заданного химического состава или структуры, а также от заданных размеров. Дефекты изменяют физические свойства материала (плотность, электропровоность, магнитные, упругие свойства и др.). В основе существующих методов Дефектоскопия лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей и др.
Наиболее простым методом Дефектоскопия является визуальный - невооружённым глазом или с помощью оптических приборов (например, лупы). Для осмотра внутренних поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют специальные трубки с призмами и миниатюрными осветителями (диоптрийные трубки) и телевизионные трубки. Используют также лазеры для контроля, например качества поверхности тонкой проволоки и др. Визуальная Дефектоскопия позволяет обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плёны и др.) в металлических изделиях и внутренние дефекты в изделиях из стекла или прозрачных для видимого света пластмасс. Минимальный размер дефектов, обнаруживаемых невооружённым глазом, составляет 0,1-0,2 мм, а при использовании оптических систем - десятки мкм.
Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины или включения инородного материала, приводит к тому, что проходящие через материал лучи (рис. 1 ) ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала.
Рис. 1. Схема рентгеновского просвечивания: 1 - источник рентгеновского излучения; 2 - пучок рентгеновских лучей; 3 - деталь; 4 - внутренний дефект в детали; 5 - невидимое глазом рентгеновское изображение за деталью; 6 - регистратор рентгеновского изображения.
Гамма-дефектоскопия(радиоационная) имеет те же физические основы, что и рентгенодефектоскопия, но используется излучение гамма-лучей, испускаемых искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия и др.). Используют энергию излучения от нескольких десятков кэв до 1-2 Мэв для просвечивания деталей большой толщины. Этот метод имеет существенные преимущества перед рентгенодефектоскопией: аппаратура для гамма-дефектоскопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда применение рентгенодефектоскопии затруднено (например, в полевых условиях). При работе с источниками рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена биологическая защита.
Радиодефектоскопия основана на проникающих свойствах радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов (микрорадиоволн), позволяет обнаруживать дефекты главным образом на поверхности изделий обычно из неметаллических материалов. Радиодефектоскопия металлических изделий из-за малой проникающей способности микрорадиоволн ограничена (см. Скин-эффект). Этим методом определяют дефекты в стальных листах, прутках, проволоке в процессе их изготовления, а также измеряют их толщину или диаметр, толщину диэлектрических покрытий и т.д. От генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, микрорадиоволны черезрупорные антенны проникают в изделие и, пройдя усилитель принятых сигналов, регистрируются приёмным устройством.
Инфракрасная Дефектоскопия использует инфракрасные (тепловые) лучи (см. Инфракрасное излучение) для обнаружения непрозрачных для видимого света включений. Так называемое инфракрасное изображение дефекта получают в проходящем, отражённом или собственном излучении исследуемого изделия. Этим методом контролируют изделия, нагревающиеся в процессе работы. Дефектные участки в изделии изменяют тепловой поток. Поток инфракрасного излучения пропускают через изделие и регистрируют его распределение теплочувствительным приёмником. Неоднородность строения материалов можно исследовать также методом ультрафиолетовой Дефектоскопии
Магнитная Дефектоскопия основана на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов. Индикатором может служить магнитный порошок (закись-окись железа)или его суспензия в масле с дисперсностью частиц 5-10 мкм. При намагничивании изделия порошок оседает в местах расположения дефектов (метод магнитного порошка). Поле рассеяния можно фиксировать на магнитной ленте, которую накладывают на исследуемый участок намагниченного изделия (магнитографический метод). Используют также малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменения импульса тока, регистрирующиеся на экране осциллоскопа (феррозондовый метод).
Электроиндуктивная (токовихревая) Дефектоскопия основана на возбуждении вихревых токов переменныммагнитным полем датчика дефектоскопа. Вихревые токи создают своё поле, противоположное по знаку возбуждающему. В результате взаимодействия этих полей изменяется полное сопротивление катушки датчика, что и отмечает индикатор. Показания индикатора зависят от электропроводности и магнитной проницаемости металла, размеров изделия, а также изменений электропроводности из-за структурных неоднородностей или нарушений сплошности металла.
Термоэлектрическая Дефектоскопия основана на измерении электродвижущей силы (термоэдс), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных материалов. Если один из этих материалов принять за эталон, то при заданной разности температур горячего и холодного контактов величина и знак термоэдс будут определяться химическим составом второго материала. Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда требуется определить марку материала, из которого состоит полуфабрикат или элемент конструкции (в том числе и в готовой конструкции).
Электростатическая Дефектоскопия
основана на использовании электростатического поля, в которое помещают изделие. Для обнаружения поверхностных трещин в изделиях из неэлектропроводных материалов (фарфора, стекла, пластмасс), а также из металлов, покрытых теми же материалами, изделие опыляют тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником (порошковый метод). При этом частицы мела получают положительный заряд. В результате неоднородности электростатического поля частицы мела скапливаются у краёв трещин. Этот метод применяют также для контроля изделий из изоляционных материалов. Перед опылением их необходимо смочить ионогенной жидкостью.
Рис. 5. Блок-схема ультразвукового эходефектоскопа: 1 - генератор электрических импульсов; 2 - пьезоэлектрический преобразователь (искательная головка); 3 - приёмно-усилительный тракт; 4 - хронизатор; 5 - генератор развёртки; 6 - электроннолучевая трубка; Н - начальный сигнал; Д - донный эхосигнал; ДФ - эхосигнал от дефекта.
Ультразвуковая Дефектоскопия
основана на использовании упругих колебаний (см. Упругие волны), главным образом ультразвукового диапазона частот. Нарушения сплошности или однородности среды влияют на распространение упругих волн в изделии или на режим колебаний изделия. Основные методы: эхометод, теневой, резонансный, велосимметрический (собственно ультразвуковые методы), импедансный и метод свободных колебаний (акустические методы).(рис. 5)
Резонансный метод основан на определении собственных резонансных частот упругих колебаний (частотой 1-10Мгц) при возбуждении их в изделии. Этим методом измеряют толщину стенок металлических и некоторых неметаллических изделий. При возможности измерения с одной стороны точность измерения около 1%. Кроме того, этим методом можно выявлять зоны коррозионного поражения. Резонансными дефектоскопами осуществляют контроль ручным способом и автоматизированным с записью показаний прибора.
Велосиметрический метод эходефектоскопии основан на измерении изменения скорости распространения упругих волн в зоне расположения дефектов в многослойных конструкциях, используется для обнаружения зон нарушения сцепления между слоями металла.
Импедансный метод основан на измерении механического сопротивления (импеданса) изделия датчиком, сканирующим поверхность и возбуждающим в изделии упругие колебания звуковой частоты. Этим методом можно выявлять дефекты в клеевых, паяных и др. соединениях, между тонкой обшивкой и элементами жёсткости или заполнителями в многослойных конструкциях. Обнаруживаемые дефекты площадью от 15 мм 2 и более отмечаются сигнализатором и могут записываться автоматически.
Метод свободных колебаний (см. Собственные колебания) основан на анализе спектра свободных колебаний контролируемого изделия, возбуждённого ударом; применяется для обнаружения зон нарушения соединений между элементами в многослойных клеёных конструкциях значительной толщины из металлических и неметаллических материалов.
Ультразвуковая Дефектоскопия , использующая несколько переменных параметров (частотный диапазон, типы волн, режимы излучения, способы осуществления контакта и др.), является одним из наиболее универсальных методов неразрушающего контроля.
Капиллярная Дефектоскопия основана на искусственном повышении свето- и цветоконтрастности дефектного участка относительно неповреждённого. Методы капиллярной Дефектоскопия позволяют обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и др. несплошности материала, образующиеся при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Полости поверхностных трещин заполняют специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. Для так называемого люминесцентного метода пенетранты составляют на основе люминофоров (керосин, нориол и др.). На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т.п.), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах. При так называемом цветном методе контроля пенетранты составляют на основе керосина с добавлением бензола, скипидара и специальных красителей (например, красной краски). Для контроля изделий с тёмной поверхностью применяютмагнитный порошок, окрашенный люминофорами (магнитнолюминесцентный метод), что облегчает наблюдение тонких трещин.
ДефектоскопияДЕФЕКТОСКОПИЯ
Комплекс методов и средств неразрушающего
контроля материалов и изделий с целью обнаружения
дефектов.
Включает в себя:
разработку методов и аппаратуру
(дефектоскопы и др.);
составление методик контроля;
обработку показаний дефектоскопов.
Визуальный метод
ВИЗУАЛЬНЫЙ МЕТОДНаиболее простым методом Д. является визуальный –
невооружённым глазом или с помощью
оптических приборов (например, лупы).
Визуальная Д. позволяет обнаруживать только поверхностные
дефекты (трещины и др.)
Рентгенодефектоскопия
РЕНТГЕНОДЕФЕКТОСКОПИЯОснована на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит
от плотности среды и атомного номера элементов, образующих
материал среды.
Рис. 1.
Схема
рентгеновского
просвечивания: Рентгенодефектоскопию применяют для определения раковин,
грубых трещин, в литых и сварных стальных изделиях
толщиной до 80 мм и в изделиях из лёгких сплавов до 250 мм.
Гамма-дефектоскопия
ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИЯИспользуется излучение гамма -лучей, испускаемых
искусственными радиоактивными изотопами металлов
(кобальта, иридия, европия и др.).
Источник излучения компактный, что позволяет обследовать
труднодоступные участки. Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда
применение рентгенодефектоскопии затруднено
(например, в полевых условиях). При работе с источниками
рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена
биологическая защита.
Магнитная Дефектоскопия
МАГНИТНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯПри намагничивании изделия порошок оседает в местах
расположения дефектов (метод магнитного порошка).
Методом магнитного порошка можно обнаружить трещины и
др. дефекты на глубине до 2 мм (рис. 2).
Рис. 2. Осадок магнитного порошка
(из суспензии) на невидимых глазом
закалочных трещинах в
стальной детали.
Магнитографический метод
МАГНИТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОДЭксплуатирует принцип магнитного рассеивания, для которого
используют намагничивание дефектов.
Магнитографическим методом контролируют главным образом
сварные швы трубопроводов толщиной до 20 мм и обнаруживают
трещины и непровар.
10. Ультразвуковая Дефектоскопия
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯНарушения сплошности или однородности
среды влияют на распространение упругих волн в
изделии или на режим колебаний изделий.
Оборудование для настройки
Проведение контроля
11.
Практически невозможно производить достоверныйультразвуковой контроль металлов с крупнозернистой
структурой, сварной шов (толщиной свыше 60 мм) из-за
большого рассеяния и сильного затухания ультразвука.
12. Метод магнитной памяти металла (новые направления в дефектоскопии)
МЕТОД МАГНИТНОЙ ПАМЯТИ МЕТАЛЛА(НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ДЕФЕКТОСКОПИИ)
Основная задача метода МПМ – определение на объекте
контроля наиболее опасных участков и узлов,
характеризующихся зонами КН.
13.
Контроль методом МПМ решает одновременно двепрактические задачи:
Выполняет оценку напряженно-деформированного состояния
сварного соединения.
Сокращает объем контроля традиционными методами УЗД,
рентген.
14. Электролитическая дефектоскопия
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯПредназначен для контроля пористости, непрокрасов
и других нарушений сплошности защитных
диэлектрических покрытий металлических изделий.
Электролитически
е дефектоскоп
«Константа»
15. Применение Дефектоскопии
ПРИМЕНЕНИЕ ДЕФЕКТОСКОПИИПрименение Д. в процессе производства и
эксплуатации изделий даёт большой эконом.
эффект за счёт сокращения времени,
затрачиваемого на обработку заготовок с
внутренними дефектами, экономии металла и др.
Кроме того, Д. играет значительную роль в
предотвращении разрушений конструкций,
способствуя увеличению их надёжности и
долговечности.
Дефектоскопия представляет собой современный способ диагностики, который позволяет выявить дефекты сварки и внутренних структур материалов без их разрушения. Этот способ диагностики используется при проверке качества швов сварки и для определения прочности металлических элементов. Поговорим поподробнее о различных методах дефектоскопии.
Для чего необходимо проводить такую диагностику
При выполнении сварочных работ не всегда удается обеспечить качественное соединение, что приводит к ухудшению прочности выполненных металлических элементов. Чтобы определить наличие таких дефектов используют специальное оборудование, способное выявлять отклонения структуры или же состав исследуемого материала. Дефектоскопия исследует физические свойства материалов, воздействуя на них инфракрасным и рентгеновским излучением, радиоволнами и ультразвуковыми колебаниями. Проводиться такое исследование может как визуально, так и с помощью специальных оптических приборов. Современное оборудование позволяет определять малейшее отклонения в физической структуре материала и выявлять даже микроскопические дефекты, которые способны повлиять на прочность соединения.
Дефектоскопия методы контроля
- Фотографический — это распространенный способ определения дефектов состояния, когда выполняют съемку на пленку или цифровые носители, с последующим увеличением и определением наличия возможных дефектов. Следует сказать, что такой способ диагностики был распространён ранее, однако сегодня он постепенно вытесняется современными технологиями дефектоскопии.
- Инфракрасная технология позволяет обнаружить дефекты сварки, которые невидимы при визуальном осмотре. Данная технология подразумевает использование специального инфракрасного излучения, что в свою очередь обеспечивает качественное определение микротрещин, вздутий и нарушений однородности.
- Магнитный способ диагностики позволяет обнаруживать трещины путем выявления искажения магнитного поля. Подобная технология в последние годы получила широкое распространение, что объясняется ее эффективностью и простотой в использовании.
- Ультразвуковая дефектоскопия позволяет определить наличие внутренних дефектов сварки, поэтому данные технологии широко используются в металлургическом производстве, машиностроение и строительстве.
- Имперансный способ диагностики измеряет механическое сопротивление изделий, на основании чего производится выявление внутренних дефектов, отклонений химического состава, наличие пористости и нарушение однородности.
Эффективный метод ультразвуковой дефектоскопии
Следует сказать, что различные способы дефектоскопии имеют свои преимущества и недостатки. Важно правильно подобрать оптимальную технологию для каждого конкретного сварного соединения, что и позволит обеспечить максимальную точность определения имеющихся дефектов металлических сплавов и сварочных швов.
В последние годы наибольшее распространение получила ультразвуковая технология дефектоскопии, которая отличается универсальностью в использовании и позволяет точно определять имеющиеся неоднородности структуры. Отметим компактность оборудования для ультразвуковой дефектоскопии, простоту выполняемых работ и производительность такой диагностики. В настоящее время существуют специальные установки для ультразвуковой дефектоскопии, которые позволяют обнаруживать дефекты площадью в один квадратный миллиметр.
При помощи такого многофункционального современного оборудования можно определить не только имеющиеся повреждения и дефекты, но и контролировать толщину материала вплоть до нескольких миллиметров толщины. Это позволяет существенно расширить сферу использования такого оборудования для дефектоскопии, функционал которого в последние годы существенно расширился.
Использование такого исследования в производственном процессе и последующее наблюдение за эксплуатирующимися металлическими сварными изделиями позволяет обеспечить сокращение временных и денежных затрат на контроль качества изготовленных материалов и максимально точно определять состояние различных металлических деталей во время их эксплуатации.
Физические неразрушающие методы получили широкое распространение для дефектоскопии строительных конструкций и соединений. Их применяют и при освидетельствовании и контроле продукции для выявления скрытых дефектов.
Наиболее широкое применение получили следующие методы дефектоскопии: ультразвуковые, рентгеновские, радиационные, магнитные и электромагнитные, капиллярные, радиоволновые, тепловые и оптические.
В ультразвуковых методах дефектоскопии используется свойство ультразвуковых колебаний распространяться в однородной среде и отражаться на границе двух сред или на участке нарушения сплошности. Ультразвуковые методы применяются для дефектоскопии железобетонных и металлических конструкций с целью обнаружения внутренних трещин, пустот, крупных пор, инородных включений и расслоений; используются для контроля сварных соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, алюминия и его сплавов, а также пластмасс. Среди методов ультразвуковой дефектоскопии наиболее распространены теневой и импульсный эхо-метод.
Теневой метод основан на ослаблении ультразвукового импульс при наличии дефекта, образующего ультразвуковую тень, внутри конструкции. При сквозном прозвучивании элемента на экране электронно-лучевой трубки изменяется фаза колебаний и уменьшается величина сигнала, поступающего в приемную головку (рис. 4.1 а, б).
Импульсный эхо-метод заключается в посылке и отражении ультразвуковых импульсов от границы изделия или дефекта (рис. 4.1,в , г). Испытательные головки совмещенного типа выполняют поочередно функцию излучателя иприемника ультразвука. В момент посылки импульса на экране электронно-лучевой трубки возникает начальный сигнал - всплеск импульса в левом углу. Донный эхо-сигнал сдвинут вправо относительно начального на время прохождения и отражения импульса от нижней грани элемента. Если на пути импульса встретится дефект, сигнал от него отражается раньше. Высота всплеска и его расположение между начальным и донным сигналами характеризуют размеры и глубину залегания дефекта.
Рис. 4.1. Схема ультразвуковой дефектоскопии:
а - теневым методом при отсутствии дефекта; б - при наличии дефекта;
в - эхо-методом при отсутствии дефекта; г - при наличии дефекта;
Н - начальный сигнал;П - сигнал, поступающий в приемную головку;
Д - донный эхо-сигнал; Дф - сигнал от дефекта
Для ультразвуковой дефектоскопии строительных конструкций применяются и другие методы: резонансный, ударной волны, бегущей волны и свободных колебаний.
Рентгеновские и радиационные методы просвечивания контролируемых элементов рентгеновскими или гамма-лучами (рис. 4.2) и регистрации неравномерности ослабления лучей фотографическими, визуальными или ионизационными способами позволяют определить не только размеры и глубину залегания дефектов, но и их характер по степени почернения рентгеновской пленки, по визуальному сравнению контрастности изображения с эталоном чувствительности или интенсивности излучения, измеряемого ионизационным счетчиком.
Рентгеновские и радиационные методы применяются для дефектоскопии сварных соединений из металлов и пластмасс. Они позволяют выявить непровары, раковины, поры, трещины, шлаковые и газовые включения, изучить структуру металла и, определить тип кристаллической решетки.
Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей, образующихся в зоне дефекта ферромагнитных элементов после их намагничивания (рис. 4.3). Эти методы наиболее часто применяются для контроля качества сварных швов металлических конструкций. Среди магнитных методов наибольшее распространение получили: магнитопорошковый, магнитографический, магнитоферрозондовый, индукционный и магнитополупроводниковый. Для сортировки металла по маркам и выявления внутренних дефектов разработан высокочувствительный электромагнитный метод с возбуждением вихревых токов.
Рис. 4.2. Схема рентгеновской или радиационной дефектоскопии:
1- источник излучения; 2 - диафрагма; 3 - лучи;4 - контролируемый
элемент; 5 - дефект; 6 - рентгеновская пленка; 7 - изображение дефекта на пленке
Рис. 4.3. Магнитный поток в дефектном сварном шве:
1- контролируемый элемент; 2 - сварной шов;
3 - дефект; 4 - магнитные линии; 5 - электромагнит
Капиллярные методы дефектоскопии связаны с проникновением индикаторной жидкости в поверхностные дефекты сварных конструкций из металлов и пластмасс.Эти методы можно разделить на три вида: 1) цветной с применением индикаторной жидкости, дающей красный рисунок дефекта на белом фоне проявителя; 2) люминесцентный с применением люминесцентной жидкости, высвечивающейся под действием ультрафиолетовых лучей; 3) люминесцентно-цветной, позволяющий выявлять дефекты при дневном свете и в ультрафиолетовом свете без применения оптических приборов.
В качестве индикаторных жидкостей применяются различные люминофоры, например Люм-6 или раствор, состоящий из керосина (объемная доля 50 %), бензина (25 %), трансформаторного масла (25 %), анилинового или другого красителя (0,03 %). Удобнее применять жидкости в аэрозольной упаковке. Методика капиллярной дефектоскопии включает: обезжиривание контролируемой поверхности; нанесение индикаторной жидкости с последующим удалением ее излишков; нанесение проявляющей жидкости или сухого проявителя; расшифровки результатов контроля.
Радиоволновые методы дефектоскопии основаны на применении радиоволн сверхвысокой частоты - СВЧ диапазона. Эти методы применяются для контроля качества изделий малой толщины из пластмасс, древесины и бетона.
Радиоволновый контроль осуществляется методами отраженного излучения (эхо-метод) или прошедшего излучения (теневой метод) и позволяет фиксировать в изделии наиболее мелкие дефекты и характер их развития во времени по изменению фазы, амплитуды или особенностям поляризации радиоволн.
Тепловые методы контроля базируются на изменении характера тепловых контрастов при наличии в элементе дефектов. Измерение излучаемого или отражаемого тепла производят инфракрасными радиометрами. Тепловые изображения изучаемого объекта могут быть преобразованы и в видимые при использовании для этого жидкокристаллических соединений, что позволяет применять тепловые методы для качественной оценки контролируемых изделий.
Оптические методы, основанные на регистрации светового или инфракрасного излучения, обладают меньшей чувствительностью по сравнению с радиоволновыми. Однако появление лазеров позволило использовать их для высокоточных измерений.
Голография- это метод получения изображения объекта, основанный на интерференции когерентных волн. Когерентными называют волны одинаковой длины, разность фаз которых не изменяется во времени.
Методами голографии можно зафиксировать как амплитуду, так и фазу колебания, а затем воспроизвести их в любой момент времени в виде голограммы. Для этого луч лазера направляют на исследуемый элемент. Рассеиваемый лазером свет попадает на фотографическую пленку. На нее же отражается и часть световых волн непрозрачным зеркалом (рис. 4.4). За счет наложения световых волн на фотопленке возникает интерференционная картина элемента, остающаяся неизменной, если его положение не меняется. Если полученную голограмму осветить лучом лазера такой же частоты, которая была принята при первоначальном наблюдении, получим восстановленное голографическое изображение элемента. Наложение на исследуемый элемент силового, ультразвукового, теплового или радиоволнового поля приводит к изменению интерференционной картины на голограмме.
Методами голографии можно измерять деформации элемента и фиксировать мельчайшие структурные изменения в материалах. При сопоставлении эталонных голограмм бездефектных изделий с полученными для контролируемых элементов с большой точностью обнаруживаются имеющиеся дефекты.
Рис. 4.4. Схемы:
а - получение галограммы; б - воспроизведение галограммы;
1- лазер; 2 - исследуемый элемент; 3 - зеркало;
4 - голограмма; 5 - воспроизведение элемента; 6 - наблюдатель
ЛЕКЦИЯ 5. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
Неразрушающие методы контроля позволяют проверять качество поковок и деталей (на отсутствие наружных и внутренних дефектов) без нарушения их целостности и могут быть использованы в сплошном контроле. К таким методам контроля относятся рентгено- и гамма-дефектоскопия, а также ультразвуковая, магнитная, капиллярная и другие виды дефектоскопии.
Рентгенодефектоскопия
Рентгенодефектоскопия основана на способности рентгеновского излучения проходить через толщу материала и поглощаться последним в различной степени в зависимости от его плотности. Излучение, источником которого является рентгеновская трубка, направляют через контролируемую поковку на чувствительную фотопластинку или светящийся экран. Если в поковке имеется дефектное место (например, трещина), излучение, проходящее через него, поглощается слабее, а фотопленка засвечивается сильнее. Регулируя интенсивность рентгеновского излучения, получают изображение в виде ровного светлого фона в бездефектных местах поковки и отличительного темного участка - в месте нахождения дефекта.
Выпускаемые промышленностью рентгеновские установки позволяют просвечивать стальные поковки толщиной до 120 мм, а поковки из легких сплавов - до 250 мм.
Гамма-дефектоскопия
Контроль поковок гамма-дефектоскопией аналогичен контролю рент- генодефектоскопией. На определенном расстоянии от исследуемого объекта устанавливают источник гамма-излучения, например капсулу с радиоактивным кобальтом-60, а с противоположной стороны объекта - устройство для регистрации интенсивности излучения. На индикаторе интенсивности (фотопленке) проявляются дефектные участки, имеющиеся внутри заготовки или поковки. Толщина контролируемых заготовок (поковок, деталей) достигает 300 .. .500 мм.
Во избежание облучения при использовании в качестве методов контроля рентгено- и гамма- дефектоскопии необходимо строго соблюдать требования безопасности и быть предельно осторожным.
Рис. 9.7. Установка для ультразукового контроля металла: 1 - осциллограф, 2, 3, 4 - световые импульсы, 5 - блок, 6 -головка, 7 - поковка, 8 - дефект
Ультразвуковая дефектоскопия
Ультразвуковая дефектоскопия является наиболее распространенным методом контроля, позволяющим проверять поковки толщиной до 1 м. Установка для ультразвукового контроля эхо-методом (рис. 9.7) состоит из искательной головки 6 и блока 5, в котором размещены генератор ультразвуковых электрических колебаний (частота свыше 20 кГц) и осциллограф 1. Головка 6 представляет собой пьезоэлектрический преобразователь электрических колебаний в механические.
С помощью искательной головки на исследуемый участок поковки 7 направляют импульс ультразвуковых колебаний, который отразится сначала от поверхности поковки, затем (с некоторым опозданием) - от дефекта 8 и еще позже - от донной поверхности объекта. Отраженный импульс (эхо) вызывает колебание пьезокристалла искательной головки, который преобразует механические колебания в электрические.
Электрический сигнал усиливается в приемнике и регистрируется на экране осциллографа 1: расстояние между импульсами 2,3 и 4 определяет глубину нахождения дефекта, а форма кривых - величину и характер последнего.
Магнитная дефектоскопия
Наиболее распространенным видом магнитной дефектоскопии является магнитно-порошковый метод, применяемый для контроля магнитных сплавов железа, никеля и кобальта. Стальную деталь намагничивают электромагнитом, а затем покрывают суспензией из керосина и магнитного порошка. В местах наличия дефекта частицы магнитного порошка скапливаются, копируя форму и размеры не только поверхностных трещин, но и дефектов, расположенных на глубине до 6мм.
Магнитно-порошковый метод позволяет выявить крупные и очень мелкие дефекты шириной 0,001 ...0,03 и глубиной до 0,01 ... 0,04 мм.
Капиллярная дефектоскопия основана на свойстве жидкостей под действием капиллярных сил заполнять полости поверхностных дефектов (трещин). Используемые для контроля жидкости либо обладают способностью люминесцировать под действием ультрафиолетового излучения (люминесцентная дефектоскопия), либо имеют окраску, четко выделяющуюся на общем фоне поверхности. Например, при люминесцентной дефектоскопии поковки погружают в раствор минерального масла в керосине, промывают, просушивают, а затем опыляют порошком оксида магния. Если осматривать невооруженным глазом такую поверхность при свете ртутной лампы, на фоне темно-фиолетовой поверхности поковки ясно видны ярко-белые трещины. Метод позволяет определять наличие трещин шириной от 1 до 400 мкм.