Презентация по метрологии на тему "Неразрушающие методы контроля"

• 1 слайд

  Неразрушающие методы контроля
  

• 2 слайд

  Исходя из физических явлений, на которых основан неразрушающий контроль (НК), принято выделять девять его основных видов:
  акустический;
  вихретоковый;
  магнитный;
  электрический;
  радиоволновой;
  тепловой;
  оптический;
  радиационный;
  с применением проникающих веществ.
  
  

• 3 слайд

  Преимущества неразрушающих методов контроля
  Испытания проводятся непосредственно на изделиях, которые будут применяться в рабочих условиях.
  Испытания можно проводить на целой детали или на всех ее опасных участках.
  Могут быть проведены испытания различными методами неразрушающего контроля, что позволяет определить различные свойства материала или детали в рабочих условиях.
  Неразрушающие методы контроля можно применять без прекращения работы агрегата.
  Неразрушающие методы контроля позволяют применять повторный контроль данных деталей в течение любого периода времени, что дает возможность определить повреждения в процессе эксплуатации.
  Детали не выходят из строя при контроле.
  При неразрушающих методах испытаний требуется небольшая или совсем не требуется предварительная обработка образцов. В ряде случаев контроль может быть автоматизирован.
  Большинство неразрушающих методов контроля кратковременны и требуют меньших затрат человекочасов.
  

• 4 слайд

  Недостатки неразрушающих методов контроля
  Испытания обычно включают в себя косвенные измерения, не имеющие непосредственного значения при эксплуатации..
  Испытания обычно качественные и редко – количественные. Обычно они не дают возможности измерения разрушающих нагрузок и срока службы до разрушения. Но они могут обнаружить дефект или проследить процесс разрушения.
  Обычно требуются исследования на специальных образцах и исследование рабочих условий для интерпретации результатов испытаний.
  

• 5 слайд

  Акустический метод
  Основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Чаще всего используют упругие волны ультразвукового диапазона (с частотой колебаний выше 20 кГц). Этот метод также называют ультразвуковым. Главная отличительная особенность данного метода состоит в том, что в нем 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. Этот вид контроля применим ко всем материалам, достаточно хорошо проводящим акустические волны: металлам, пластмассам, керамике, бетону и т.д. Колебания в исследуемый объект вводятся в импульсном или непрерывном режимах с помощью пьезоэлектрического преобразователя сухим контактным, контактным через жидкую среду или бесконтактным способом через воздушный зазор с помощью электромагнитно-акустического преобразователя.
  

• 6 слайд

  С помощью акустических методов измеряют толщины стенок изделий, выявляют разнообразные дефекты и неоднородности структуры, определяют геометрические характеристики изделий.
  Среди разнообразных акустических методов можно выделить следующие:
  1. топографический метод, который основан на возбуждении в исследуемом изделии мощных изгибных колебаний заданной или меняющейся частоты с одновременной визуализацией картины колебаний контролируемой поверхности путем нанесения на нее тонкодисперсного порошка;
  2. импульсный эхо-метод, основанный на посылке коротких ультразвуковых импульсов и отражении их от поверхности дефекта;
  3. теневой метод, связанный с появлением области “звуковой тени” за дефектом, поперечные размеры которого превышают длину упругой волны;
  4. резонансный метод, в основе реализации которого положено явление возникновения в исследуемом материале стоячих продольных или сдвиговых волн;
  5. импедансный метод, основанный на установлении зависимости силы реакции изделия на контактирующий с ним колеблющийся стержень (преобразователь);
  

• 7 слайд

  6. метод акустической эмиссии, основанный на регистрации упругих волн ультразвукового диапазона, скачкообразно появляющихся при перестройке структуры материала, возникновении трещин, аллотропических превращении в кристаллической решетке;
  7. электромагнитно-акустический метод, основанный на возбуждении ультразвуковых колебаний в результате взаимодействия переменного и постоянного магнитных полей с металлом или ферромагнетиком.
  Акустические методы контроля применяются для обнаружения поверхностных и внутренних дефектов (нарушений сплошности, неоднородности структуры, межкристаллитной коррозии, дефектов склейки, пайки, сварки и т. д.) в заготовках и изделиях, изготовленных из различных материалов. Они позволяют измерять геометрические параметры при одностороннем доступе к изделию, а также физико-механические свойства металлов и металлоизделий без их разрушения.
  

• 8 слайд

  Например, измерение прочности ультразвуковым методом основано на измерении прибором времени прохождения ультразвукового импульса в материале от излучателя к приемнику. Скорость распространения ультразвука в материале зависит от его плотности и упругости, от наличия дефектов (трещин, пустот), определяющих прочность и качество. Приборы, основанные на ультразвуковом методе, часто используют как дефектоскопы, так как помимо прочности можно получить еще и сведения о глубине образовавшихся трещин, найти пустоты, произвести более глубокий анализ конструкции.
  Для всех ультразвуковых толщиномеров и дефектоскопов металлов обязательно необходимо использовать контактную смазку, в качестве которой может выступать любая плотная жидкость: машинное масло, салидол или неагрессивный УЗ-гель. При отсутствии смазки самая маленькая воздушная прослойка между датчиком и поверхностью становится непреодолимым препятствием для высокочастотных УЗ волн.
  

• 9 слайд

  Ультразвуковой метод измерений толщины или геометрических размеров объекта контроля основан на свойстве ультразвуковых волн распространяться в однородном твердом теле на большие расстояния в виде направленного пучка и отражаться от границ между двумя различными веществами, имеющими разные акустические свойства. Например, ультразвуковые колебания, распространяясь в металлических деталях, отражаются от стенок материала и несплошностей в нем (трещин, раковин). Если к поверхности детали приложить так называемую излучающую головку (преобразователь), то часть ультразвука войдет в деталь и будет распространяться в ней. При встрече ультразвукового луча с полой областью, часть ультразвуковой энергии отразится от нее. Отраженный ультразвук будет распространяться в сторону излучения, а за дефектом образуется ультразвуковая тень.
      Измерения толщины изделий на основе ультразвука по сравнению с механическими измерениями имеют то преимущество, что не требуют доступа к обратной стороне стенки контролируемого объекта. Это могут быть как, например, закрытые сосуды, трубные системы, так и изделия цилиндрической или сложной формы.
  

• 10 слайд

  Датчик имеет источник и приёмник ультразвуковых волн. Если между источником (A) и приёмником (B) поместить исследуемый объект и измерять время прохождения волн от A к B, можно, зная расстояние AB, определить скорость распространения ультразвуковой волны через конкретный участок твёрдого тела. Это даёт возможность исследовать внутреннюю структуру твёрдого тела на наличие дефектов, колебаний плотности и модуля упругости.
  Другая реализация акустического дефектоскопа использует так называемый эхо-метод. Прибор содержит источник и регистратор УЗ-волн. Волны, отражаясь от внутренних дефектов, попадают на регистратор. Если дефектов нет, или же они в силу своей структуры или пространственной конфигурации не отражают УЗ-волны, регистратор ничего не обнаружит. В противном случае будет зафиксирован отражённый сигнал, по параметрам которого можно судить о физических и геометрических характеристиках дефекта.
  

• 11 слайд

  Вихретоковый метод
  Основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте. В этом методе используется эффект воздействия вихревых токов, возбуждаемых в проводящем образце, на электрические параметры преобразователя. Его применяют только для контроля изделий из электропроводящих материалов. 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 его геометрических размеров, электрических и магнитных свойств материала, от наличия в материале нарушений сплошности, взаимного расположения преобразователя и объекта, т.е. от многих параметров.
  

• 12 слайд

  Метод вихревых токов применяется для обнаружения поверхностных дефектов в магнитных и немагнитных деталях и полуфабрикатах. Метод позволяет выявлять нарушения сплошности, в основном трещин, на различных по конфигурации деталях, в том числе имеющих покрытия. На основе метода вихревых токов разработаны приборы для измерения толщины листов и покрытий, диаметра проволоки и прутков. Применяют на заводах и ремонтных предприятиях. В условиях эксплуатации применяют для профилактического контроля лопаток турбин газотурбинных двигателей, сварных и литых узлов элементов конструкций и др.
  Этот метод в основном применяется для контроля толщины любого немагнитного (лак, краска, эмаль, резина) покрытия на неферромагнитном (алюминий, медь) металлическом основании. Получение точного результата возможно в случае, если окрашиваемая поверхность и поверхность покрытия ровные и гладкие, т.е. значение шероховатости поверхности основного металла и покрытия меньше толщины покрытия. К сожалению, на практике ни окрашиваемая поверхность, ни поверхность покрытия не бывают ровными.
   
  

• 13 слайд

  В качестве источника электромагнитного поля чаще всего используется индуктивная катушка (одна или несколько), называемая вихретоковым преобразователем (ВТП). Синусоидальный (или импульсный) ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электромагнитном объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на катушках или их сопротивление, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно его.
  Особенность вихретокового контроля в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит на расстояниях, достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметров до нескольких миллиметров).
  

• 14 слайд

  Тепловой метод неразрушающего контроля
  Основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов. Он применим к объектам из любых материалов. Распределение температур в изделии зависит от его свойств: геометрических параметров, химического состава, наличия дефектов и других. По характеру взаимодействия теплового поля с объектом контроля различают методы: пассивный (на объект не воздействуют внешним источником энергии) и активный (объект нагревают или охлаждают от внешнего источника). Недостатком этого метода контроля является необходимость использования контактных устройств, что затрудняет процессы автоматизации при непрерывных измерениях и контроле движущихся объектов. При бесконтактных измерениях возникают достаточно жесткие требования к чистоте окружающей среды.
  Данный метод положен в основу работы тепловизоров
  

• 15 слайд

  Тепловизоры — это приборы, способные видеть инфракрасное или тепловое излучение.
  В основу принципа действия тепловизоров положено двухмерное преобразование теплового излучения от объектов и местности, или фона, в видимое изображение, что является одной из высших форм преобразования и хранения информации. Наличие в поле зрения регистрируемого теплового контраста позволяет визуализировать на мониторе полутоновые черно-белые, или адекватные им "псевдоцветные" тепловизионные изображения. Те объекты, которые излучают тепло, имеют на дисплее приборов желто-оранжево-красные цвета, а все холодные объекты почти неразличимы.
      Тепловизионный контроль (тепловизионная диагностика) – это обследование объектов в инфракрасной области спектра с длиной волны 8-14 мкм, построение температурной карты поверхности, наблюдение динамики тепловых процессов и расчёт тепловых потоков. Тепловизионное обследование – одно из передовых направлений неразрушающего контроля за состоянием различных конструкций и электрооборудования, является эффективным способом предотвращения различных аварийных ситуаций, сокращает затраты на техническое обследование и поиск дефектов.
  

• 16 слайд

  Использование тепловизоров в строительстве и эксплуатации зданий позволяет осуществлять тепловизионный контроль качества изоляции и герметичности здания, выявить наличие скрытых дефектов строительства – трещины, участки повышенного содержания влаги и провести испытания ограждающих конструкций.
  Тепловизионный контроль качества теплозащиты зданий зарекомендовал себя как один из основных способов контроля состояния ограждающих конструкций в виду удобства, оперативности и наглядности методик тепловизионного обследования.
      Вторым по значимости является тепловизионный контроль электрооборудования. Его своевременное проведение позволяет выявить экстремальный перегрев такого важного оборудования как: электрогенераторов; воздушных линий электропередач; электрических кабелей, их соединений и изоляции; измерительных и силовых трансформаторов, вентильных разрядников и т.п.
      Не маловажную роль тепловизоры играют и при обследование теплотехнического оборудования на предмет выявления следующих видов дефектов: дефекты теплоизоляции; трассировка теплотрасс; дефекты несущих конструкций в газоходах котлов; выявление мест порыва трубопровода и т.п.
  

• 17 слайд

  В качестве примера на рисунке представлены результаты измерений тепловых потоков через стену здания. По красным пятнам видны потери тепла, особенно они характерны для мест, где стекла заменены металлическими листами (Δt=25,3оС).
  

• 18 слайд

  Магнитный метод неразрушающего контроля
  Применяется для выявления дефектов в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов (сталь, чугун), т. е. материалов, которые способны существенно изменять свои магнитные характеристики под воздействием внешнего магнитного поля.
  Магнитный неразрушающий контроль основан на выявлении различными способами магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении и оценке магнитных свойств объекта контроля.
  Разновидностью данного метода является магнитопорошковый метод, получивший наиболее широкое распространение, основан на выявлении магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами в детали при ее намагничивании, с использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии . Этот метод среди других методов магнитного контроля нашел наибольшее применение. Примерно 80 % всех подлежащих контролю деталей из ферромагнитных материалов проверяется именно этим методом. Высокая чувствительность, универсальность, относительно низкая трудоемкость контроля и простота - все это обеспечило ему широкое применение в промышленности вообще и на транспорте в частности.
  

• 19 слайд

  Магнитнопорошковый метод контроля очень эффективен для обнаружения поверхностных или расположенных близко к поверхности пор и трещин. Магнитопорошковый метод контроля качества применяется только на материалах, способных намагничиваться. Перед проверкой требуется тщательно очистить поверхность.
  Используется жидкий аналог магнитного порошка или флуоресцентный магнитный порошок.
  При магнитопорошковом контроле качества металл подвергается воздействию сильного магнитного поля. На краях трещин и раковин поле концентрируется, что вызывает притягивание порошка. После прекращения действия магнитного поля вокруг каждой трещины или раковины наблюдается концентрация порошка. При применении флуоресцентного порошка для обнаружения концентраций место проверки следует осветить ультрафиолетовым светом.
  

• 20 слайд

  Так как направление трещин неизвестно, проводят два тестирования. Первый раз линии магнитного поля направляются по возможности перпендикулярно шву, второй раз параллельно. После обнаружения трещины вскрываются для исправления.
  Последовательность выполнения анализа
  
  1. Подготовка детали к контролю заключается в очистке поверхности детали от отслаивающейся ржавчины, грязи, а также от смазочных материалов и масел, если контроль проводится с помощью водной суспензии или сухого порошка. Если поверхность детали темная и черный магнитный порошок на ней плохо виден, то деталь иногда покрывают тонким просвечивающим слоем белой контрастной краски.
  2. Затем осуществляется намагничивание детали.
  Намагничивание детали является одной из основных операций контроля. От правильного выбора способа, направления и вида намагничивания, а также рода тока во многом зависит чувствительность и возможность обнаружения дефектов.
  

• 21 слайд

  3. Нанесение на поверхность детали магнитного индикатора (порошка или суспензии).
  Оптимальный способ нанесения суспензии заключается в окунании детали в бак, в котором суспензия хорошо перемешана, и в медленном удалении из него. Однако этот способ не всегда технологичен. Чаще суспензию наносят с помощью шланга или душа.
  4. Осмотр детали. Расшифровка индикаторного рисунка и разбраковка.
  Контролер должен осмотреть деталь после стекания с нее основной массы суспензии, когда картина отложений порошка становится неизменной.
  Детали проверяют визуально, но в сомнительных случаях и для расшифровки характера дефектов применяют оптические приборы, тип и увеличение которых устанавливают по нормативным документам. Увеличение оптических средств не должно превышать x10.
  Разбраковку деталей по результатам контроля должен производить опытный контроллер. На рабочем месте контроллера необходимо иметь фотографии дефектов или их дефектограммы (реплики с отложениями порошка, снятые с дефектных мест, с помощью клейкой ленты или другими способами), а также контрольные образцы с минимальными размерами недопустимых дефектов.
  

• 22 слайд

  
  5. Размагничивание и контроль размагниченности. Удаление с детали остатков магнитного индикатора.
  Применяют два основных способа размагничивания. Наиболее эффективный из них - нагрев изделия до температуры точки Кюри, при которой магнитные свойства материала пропадают. Этот способ применяют крайне редко, так как при таком нагреве могут изменяться механические свойства материала детали, что в большинстве случаев недопустимо.
  Второй способ заключается в размагничивании детали переменным магнитным полем с амплитудой, равномерно уменьшающейся от некоторого максимального значения до нуля. В зависимости от материала изделия, его размеров и формы применяют переменные магнитные поля различных частот: от долей Гц до 50 Гц
  

• 23 слайд

  Капиллярный метод неразрушающего контроля
  Капиллярный метод контроля качества применяется для обнаружения поверхностных трещин. Он основан на применении цветных красок. Капиллярный метод контроля качества может применяться не только на металле, но и пластмассах, керамике или стекле. Капиллярный метод не применяется для обнаружения дефектов, не выходящих на поверхность.
  

• 24 слайд

  Проверка капиллярным методом проводится в следующей последовательности:
  Проверяемая поверхность очищается.
  Поверхность покрывается краской, которая должна проникнуть внутрь в трещины и раковины.
  Через некоторое время краска удаляется.
  Поверхность покрывается проявляющей краской. Применяется краска, контрастная по цвету первой.
  Через некоторое время, если есть трещины или другие дефекты того же характера, на краске появятся пятна первой краски, которые будут показывать положение дефекта.
  После проверки краска удаляется.
  При капиллярном методе в качестве проникающей краски может быть использована флуоресцентная краска. Для обнаружения ее проникновения через проявляющую краску применяется ультрафиолетовый свет. Время выдержки проникающей краски на поверхности может варьироваться от 3 до 60 минут. При комнатной температуре краску рекомендуется держать 3–10 минут.