Новые методы неразрушающего контроля

Специалисты государственного предприятия «ДИЭКОС» выполняют неразрушающий контроль любых технических устройств и промышленных объектов

Техническое диагностирование

Техническое диагностирование, согласно ГОСТ 20911-89 – определение технического состояния объектов.

Техническое диагностирование (далее ТД) является составной частью технического обслуживания. Основной задачей ТД является обеспечение безопасности, функциональной надёжности и эффективности работы технического объекта, а также сокращение затрат на его техническое обслуживание и уменьшение потерь от простоев в результате отказов и преждевременных выводов в ремонт.

Диагностирование технических объектов включает в себя следующие функции:

оценка технического состояния объекта;
обнаружение и определение места локализации неисправностей и дефектов;
прогнозирование остаточного ресурса объекта;
мониторинг технического состояния объекта.

В зависимости от технических средств и диагностических параметров, которые используют при проведении ТД, можно составить следующий неполный список основных методов неразрушающего контроля (НК):

Визуально-оптический метод НК;
Магнитопорошковый метод НК;
Ультразвуковой метод НК;
Капиллярный метод НК;
Метод НК акустической эмиссии.

Общей проблемой технической диагностики является достижение адекватной оценки распознавания истинного состояния объекта и классификации этого состояния (нормального или аномального).

При проведении технического диагностирования для подтверждения нормального состояния объекта выделяют две основные задачи:

обеспечение получения достоверной информации;
обеспечение приемлемой оперативности получения информации.

При проведении технического диагностирования для выявления аномалий выделяют две основные проблемы:

вероятность пропуска неисправности;
вероятность «ложной тревоги», то есть вероятность ложного сигнала о наличии неисправности.

Чем выше вероятность «ложной тревоги», тем меньше вероятность пропуска неисправности, и наоборот. Задача технической диагностики неисправностей состоит в нахождении «золотой середины» между этими двумя проблемами.

Капиллярный метод неразрушающего контроля

Техническое диагностирование капиллярным методом неразрушающего контроля материалов, полуфабрикатов, изделий осуществляется в соответствии с требованиями СТБ 1172-99 «Контроль неразрушающий. Контроль проникающими веществами (капиллярный). Общие положения» и ГОСТ 24522-80 «Контроль неразрушающий капиллярный. Термины и определения».

Капиллярные методы неразрушающего контроля основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объектов контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя. Они предназначены для обнаружения поверхностных и сквозных дефектов в объектах контроля, определения их расположения, протяженности (для протяженных дефектов типа трещин) и ориентации по поверхности.

Капиллярные методы позволяют контролировать объекты любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твердых неферромагнитных материалов.

Капиллярные методы применяют для контроля объектов, изготовленных из ферромагнитных материалов.

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля

Техническое диагностирование магнитопорошковым методом неразрушающего контроля проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод».

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами в намагниченных объектах контроля. Наличие и протяженность индикаторных рисунков, вызванных полями рассеяния дефектов, можно регистрировать визуально или автоматическими устройствами обработки изображения.

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: волосовин, трещин различного происхождения, непроваров сварных соединений, флокенов, закатов, надрывов и т.п.

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля применяют для контроля объектов из ферромагнитных материалов с магнитными свойствами, позволяющими создавать в местах нарушения сплошности магнитные поля рассеяния, достаточные для притяжения частиц магнитного порошка.

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля может быть использован для контроля объектов с немагнитными покрытиями.
Чувствительность магнитопорошкового метода неразрушающего контроля определяется магнитными характеристиками материала объекта контроля, его формой, размерами и шероховатостью поверхности, напряженностью намагничивающего поля, местоположением и ориентацией дефектов, взаимным направлением намагничивающего поля и дефекта, свойствами дефектоскопического материала, способом его нанесения на объект контроля, а также способом и условиями регистрации индикаторного рисунка выявляемых дефектов.
Вид, местоположение и ориентация недопустимых дефектов, а также необходимый уровень чувствительности контроля конкретных изделий устанавливаются в отраслевой нормативно-технической документации на контроль изделий.

Визуально-измерительный метод неразрушающего контроля

Использование визуально-измерительного метода неразрушающего контроля при техническом диагностировании объектов осуществляется в соответствии с требованиями СТБ 1133-98 «Методы контроля внешним осмотром и измерениями».

Визуальный и измерительный контроль металла и сварных соединений проводят на следующих стадиях:

входного контроля;
изготовления деталей, сборочных единиц и изделий;
подготовки деталей и сборочных единиц к сборке;
подготовки деталей и сборочных единиц к сварке;
сборки деталей и сборочных единиц под сварку;
процесса сварки;
контроля готовых сварных соединений и наплавок;
исправления дефектных участков в материале и сварных соединениях (наплавках);
оценки состояния материала и сварных соединений в процессе эксплуатации технических устройств и сооружений, в том числе по истечении установленного срока их эксплуатации.

Визуально-измерительный контроль следует проводить всех доступных для этого поверхностей объекта контроля.

Поверхности материалов и сварных соединений (наплавок) перед контролем очищаются от влаги, шлака, брызг металла, ржавчины и других загрязнений, препятствующих проведению контроля.

Визуально-измерительный контроль при монтаже, строительстве, ремонте, реконструкции, а также в процессе эксплуатации технических устройств и сооружений выполняется на месте производства работ. В этом случае должно быть обеспечено удобство подхода специалистов, выполняющих контроль, к месту производства контрольных работ, созданы условия для безопасного производства работ.

Ультразвуковой метод неразрушающего контроля

Ультразвуковой метод контроля был предложен советским физиком С.Я.Соколовым в 1928 году и в настоящее время является одним из основных методов неразрушающего контроля. Методы ультразвуковой дефектоскопии позволяют производить контроль сварных соединений, сосудов и аппаратов высокого давления, трубопроводов, поковок, листового проката и другой продукции. Ультразвуковой контроль является обязательной процедурой при изготовлении и эксплуатации многих ответственных изделий.

По сравнению с другими методами неразрушающего контроля ультразвуковой метод обладает важными преимуществами:

высокая чувствительность к наиболее опасным дефектам типа трещин и непроваров;
низкая стоимость;
безопасность для человека (в отличие от рентгеновской дефектоскопии);
возможностью вести контроль непосредственно на рабочих местах без нарушения технологического процесса;
при проведении УЗК исследуемый объект не повреждается;
возможность проводить контроль изделий из разнообразных материалов, как металлов, так и неметаллов.

К недостаткам ультразвукового метода контроля можно отнести невозможность оценки реального размера и характера дефекта, трудности при контроле металлов с крупнозернистой структурой из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука, а также повышенные требования к состоянию поверхности контроля по шероховатости и волнистости.

Использование при техническом диагностировании ультразвукового метода неразрушающего контроля основного металла, сварных соединений осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».

Ультразвуковой метод неразрушающего контроля может осуществляться в ручном, механизированном или автоматизированном вариантах.

Поверхность сварного соединения, подлежащего контролю ультразвуковым методом неразрушающего контроля, должна быть с обеих сторон шва очищена от брызг металла, шлака, окалины, грязи, льда и снега. Очищать поверхность сварного соединения (за исключением сварного шва) и околошовную зону контролируемого места необходимо с обеих сторон. Очистка производится шаберами, напильниками, металлическими щетками, шлифмашинками и т.д.

Подготовленные для ультразвукового метода неразрушающего контроля поверхности непосредственно перед прозвучиванием необходимо тщательно протереть ветошью и покрыть слоем контактной смазки. В качестве смазки в зависимости от температуры окружающей среды применяют:

при температурах выше плюс 25°С – солидол, технический вазелин;
при температурах от плюс 25 до минус 25°С – моторные и дизельные масла различных марок, трансформаторное масло и т.п.;
при температурах ниже минус 25°С – моторные и дизельные масла, разбавленные до необходимой консистенции дизельным топливом.

Допускается применение в качестве контактных смазок других веществ (специальные пасты, глицерин, обойный клей и др.) при условии обеспечения стабильного акустического контакта при заданной температуре ультразвукового контроля.

Перед началом контроля необходимо настроить УЗ дефектоскоп и проверить работоспособность дефектоскопа с пьезопреобразователем. Настройку и проверку работоспособности осуществляют в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации применяемого прибора и НТД.

Ультразвуковой метод неразрушающего контроля сварного соединения в большинстве случаев проводится, как правило, прямым и однократно отраженным лучом.

Признаком обнаружения дефекта контроля служит появление на экране дефектоскопа импульса в соответствующей зоне развертки и (или) срабатывание светового, звукового индикаторов дефектоскопа. При появлении указанных сигналов путем определения координат отражающей поверхности устанавливают принадлежность обнаруженного дефекта контролируемой зоне объекта (сварного шва).

При обнаружении дефекта производят определение следующих его характеристик:

амплитуду эхо-сигнала от дефекта;
наибольшую глубину залегания дефекта в сечении шва;
условную протяженность дефекта;
суммарную условную протяженность дефектов на оценочном участке контроля.

Дефекты сварных соединений по результатам технического диагностирования ультразвуковым методом неразрушающего контроля сварных соединений относят к одному из следующих видов:

непротяженные (одиночные поры, компактные шлаковые включения);
протяженные (трещины, непровары, несплавления, удлиненные шлаки);
цепочки и скопления (цепочки и скопления пор и шлака).
А – непротяженные дефекты;
Е – протяженные дефекты,
В – цепочки и скопления;
Г – дефект, амплитуда эхо-сигнала от которого равна или менее допустимых значений;
Н – дефект, амплитуда эхо-сигнала от которого превышает допустимое значение.

Ультразвуковая толщинометрия

Традиционно ультразвуковая толщинометрия (УЗТ) является составной частью ультразвукового контроля, и таким образом, её относят к методам НК. УЗТ проводится в соответствии с требованиями МВИ МН-4061-2011 «Методика выполнения измерений ультразвуковыми толщиномерами типа УТ-93П, «Булат-1S», «Булат –1М», «ТУЗ-2». Как правило, ультразвуковой метод толщинометрии применяют в случаях недоступности или труднодоступности объекта для измерения его толщины механическим измерительным инструментом. Ультразвуковая толщинометрия – неотъемлемая процедура при определении толщины стенок труб, котлов, сосудов, то есть объектов замкнутого типа или с односторонним доступом, а также объектов судостроительного и судоремонтного производства.

Основной способ измерения толщины – эхо-метод. Эхо-метод позволяет контролировать изделия при одностороннем доступе к ним. Это особенно ценно при проверке изделий, в которых отсутствует двусторонний доступ. Кроме того, чувствительность эхо-метода значительно выше теневого. В эхо-методе отражение даже 1 % энергии очень хорошо не только обнаруживается, но и измеряется.

Кроме того, эхо-метод позволяет определить, на какой глубине находится дефект. Если временное расстояние между зондирующим и отраженным от противоположной поверхности детали (донный импульс) принять за размер детали, то время между посылаемым импульсом и моментом прихода отраженного от дефекта импульса дает глубину залегания дефекта. Кроме того, по амплитуде отраженного сигнала можно судить о размерах дефекта, а изучая спектральный состав отраженного импульса, можно получить информацию о типе и форме дефекта.

Современные ультразвуковые толщиномеры позволяют измерять толщины от 1 до 500 мм с точностью ±0,001 мм.

Давайте сотрудничать

Мы являемся экспертами в области диагностирования, освидетельствования технических устройств, ремонта котлов, сосудов, трубопроводов, подъемных сооружений, строительных кранов, а также издании и распространении нормативно-технических документов.

Экспертное коммунальное унитарное предприятие «ДИЭКОС»
УНП 101221883
2020 © Все права защищены

Неразрушающий контроль

В ходе эксплуатации или изготовления различного оборудования, его узлов и деталей, постоянно требуется оценить его состояние. Делать это необходимо без остановки, вывода из эксплуатации, разборки или взятия образцов материалов, поскольку такие действия обходятся очень дорого.

Читать еще: Отрезной станок по дереву своими руками

Для этого разработаны и широко применяются методы неразрушающего контроля, или non-destructive test. Обследование конструкции, механизма, детали проводят не прерывая его использования, не вызывая простоев. Периодическое обследование позволяет своевременно обнаружить предпосылки к возникновению неисправности механизма или усталости конструкции и предпринять действия по устранению причин возможных неисправностей или разрушений. Это существенно повышает безопасность эксплуатации и снижает стоимость и продолжительность внеплановых ремонтов.

С помощью неразрушающего контроля в конструкциях, узлах и деталях находят дефекты на ранней стадии их возникновения:

пористость;
растрескивание;
механические или термические напряжения;
сдвиговые деформации;
посторонние включения;
и многие другие.

Классификация методов неразрушающего контроля по ГОСТ 18353- 79

Основные методы неразрушающего контроля основаны на применении различных физических явлений и измерении характеризующих эти явления физических величин. Наиболее широко применяются следующие виды неразрушающего контроля:

ультразвуковой;
радиоволновый;
электрический;
акустический;
вихревых токов;
магнитный;
тепловой;
радиационный;
проникающими веществами;
оптический.

Общие виды неразрушающего контроля могут включать в себя несколько конкретных методов, различающихся по таким признакам, как:

способ взаимодействия с контролируемым объектом;
физические величины, измеряемые в ходе наблюдения;
способ получения и интерпретации данных.

Правильный выбор способа позволяет предприятию сэкономить средства и обеспечить высокую надежность контролируемого оборудования и конструкций.

Радиоволновой метод неразрушающего контроля

Заключается в облучении исследуемого объекта радиочастотным излучением и измерении параметров прошедшей, отраженной или рассеянной электромагнитной волны.

Он применим к диэлектрическим, полупроводниковым материалам, а также к тонкостенным металлическим оболочкам и конструкциям, в которых хорошо распространяются радиоволны. Используется для проверки однородности, габаритов и формы изделий из пластика, резины, композитных материалов. Измеряют при этом амплитудные, фазовые или поляризационные характеристики волны. Неразрушающий контроль радиоволновым методом позволяет обнаружить в массе материала неоднородности, посторонние включения, некачественные клеевые и сварные соединения и другие дефекты.

Электрический метод неразрушающего контроля

Группа методов неразрушающего контроля металлов и диэлектриков основана на измерении и интерпретации характеристик электростатического поля, приложенного к контролируемому объекту. Чаще всего измеряют электрический потенциал и емкость.

Для работы с токопроводящими материалами применяют эквипотенциальный способ, к диэлектрическим материалам чаще применяют емкостной. Термоэлектрический способ применим для достаточно точного определения химического состава материала без взятия образцов и применения дорогих масс-спектрографических установок.

Неразрушающий контроль электрический

С использованием электрических методик находят различные скрытые дефекты:

пустоты и пористость в отливках;
микротрещины в металлопрокате;
непровар и другие пороки сварки;
некачественные лакокрасочные покрытия и клеевые швы.

Акустический, или ультразвуковой контроль

Способ основан на возбуждении в конструкции колебаний определенной частоты, амплитуды, скважности импульсов и анализе отклика конструкции на эти колебания. Интерпретация результатов с помощью специализированных компьютерных программ позволяет воссоздать двумерные сечения исследуемого объекта, не разрушая его. Различают две основных группы методик акустической дефектоскопии:

Активные — установка осуществляет излучение колебаний и последующий прием отклика от конструкции.
Пассивные — осуществляется только измерение колебаний и импульсов.

Ультразвуковой неразрушающий контроль

Звуковые колебания с частотой выше 20 килогерц называют ультразвуком. Ультразвук является одним из самых популярных способов акустической дефектоскопии в промышленности и позволяет проверять качество и пространственную конфигурацию практически любых материалов. Популярность ультразвука определяется его преимуществами перед другими методами:

низкая цена оборудования;
компактность установок;
безопасность для персонала;
высокая чувствительность и пространственное разрешение.

Ультразвуковой способ мало применим к конструкциям, имеющим крупнозернистую структуру или сильно шероховатую поверхность.

Безопасность ультразвука для человека позволяет широко использовать его в медицинской диагностике, включая обследование ребенка в утробе матери и раннее определение его пола.

Вихретоковый метод неразрушающего контроля

Способ основан на наведении в исследуемом объекте вихревых (приповерхностных) токов малой интенсивности и частотой до нескольких мегагерц помещения его в электромагнитное поле, создаваемое вихретоковым преобразователями измерения. Применяется для металлов и других электропроводящих материалов. На основании неоднородностей приповерхностного вихревого поля можно судить о наличии неоднородностей и других дефектов в наружном слое металла (до глубины в несколько миллиметров). Измерения с высокой точностью определяют также дефекты лакокрасочных и защитных покрытий, нанесенных на металлическую деталь. В роли вихретокового преобразователя служить мощная катушка индуктивности, генерирующая высокочастотное электромагнитное поле. Вихревые токи, наводимые этим полем в приповерхностном слое металла, измеряют этой же катушкой (совмещенная схема) или отдельной (разнесенная схема). По пространственной картине распределения интенсивности измеренных токов определяют места неоднородностей, вносящих искажение в поле.

Вихретоковый метод неразрушающего контроля

На применении вихревых токов основано большое количество различных конструкций дефектоскопов, специализирующихся на определении толщины и однородности листов металлопроката и покрытий на конструкциях, непрерывного измерения диаметра проволоки и пруткового проката во время их производства. Применяются вихретоковые устройства, наряду с ультразвуковыми, и для определения состояния лопаток турбин и других ответственных высоконагруженных узлов.

Магнитный метод неразрушающего контроля

Эта группа методик имеет в своей физической основе измерение взаимодействия исследуемого объекта с магнитным полем. Применяются для дефектоскопии ферромагнитных материалов и сплавов. Три основных вида магнитных исследований – это:

магнитопорошковый;
феррозондовый;
магнитографический.

Чтобы обнаружить неоднородность в структуре магнитного материала, его намагничивают, а поверхность смазывают специальной суспензией или гелем, содержащим калиброванные металлические частицы. Эти частицы концентрируются вдоль силовых линий магнитного поля, простым и наглядным способом визуализируя его. В местах неоднородностей и дефектов магнитное поле искажено, и линии его будут искривлены. Магнитографические опыты проводились учеными еще в XVIII веке, но для целей дефектоскопии были приспособлены только в XX.

Тепловой метод

Тепловые методики основаны на измерении интенсивности тепловых полей, излучаемых контролируемым устройством или конструкцией. Распределение температур на поверхности и градиент их изменения отражает распределение тепла внутри объекта. В местах дефектов и неоднородностей равномерная тепловая картина будет искажена.

Использование тепловизора для неразрушающего контроля

Исследователи путем расчетов и экспериментов определили типовые изменения в тепловом портрете изделия, характерные для тех или иных дефектов, и в настоящее время распознавание таких особенностей доверяют компьютерам и нейронным сетям. Измерения тепловой картины на поверхности производят как с помощью контактных термометров, так и путем дистанционной пирометрии. С помощью теплового портрета обнаруживают дефекты сварки и пайки, нарушения герметичности сосудов, места концентрации внутренних напряжений и неисправные электронные компоненты. Самое широкое применение тепловой способ находит в электронике и приборостроении.

Радиационный метод неразрушающего контроля

Этот способ чрезвычайно эффективный, он позволяет получать информацию о самых крупных установках и конструкциях (практически без ограничения размера) путем просвечивания их проникающим ионизирующим излучением.

Радиационный метод неразрушающего контроля

Применяется в следующих диапазонах:

гамма-лучи;
рентгеновское излучение;
нейтронное излучение.

Физической основой способа является возрастание плотности потока заряженных частиц в местах скрытых дефектов. На основании сравнения интенсивности прошедшего и отраженного потока делают вывод о глубине расположения неоднородности. Применяется при определении качества сварных швов на крупных изделиях, таких, как корпуса атомных или химических реакторов, турбин, магистральных трубопроводов и их запорной арматуры.

Метод неразрушающего контроля проникающими веществами

Суть способа заключается в том, что во внутренние полости контролируемого устройства или конструкции запускают специально подготовленную жидкость, реже — химически активное или радиоактивное вещество. По его скоплению или следам и определяют место дефекта.

Различают две разновидности:

капиллярный, для нахождения поверхностных капиллярных трещин, по которым и просачивается вещество – индикатор;
течеискание — для обнаружения утечек в трубопроводах и емкостях.

Метод неразрушающего контроля проникающими веществами

Поверхность тщательно очищают, далее наносят на нее вещество-индикатор, или пенетрант. После определенной выдержки наносят вещество — проявитель и наблюдают картину дефектов визуально. В случае применения радиоактивных маркеров обнаружение дефектов производят соответствующей рентгенографической аппаратурой. Методика обладает следующими достоинствами:

высокая чувствительность;
простота применения;
наглядность представления.

Он хорошо сочетается с другими методиками и служит им для взаимной проверки.

Оптический метод неразрушающего контроля

Оптический способ дефектоскопии основан на анализе оптических эффектов, связанных с отражением, преломлением и рассеянием световых лучей поверхностью или объемом объекта.

Внешние оптические методики позволяют определять чистоту и шероховатость поверхностей, особо важную в точном машиностроении. При измерении размеров мелких деталей применяется физическое явление дифракции, шероховатость поверхностей определяется на основе интерференционных измерений.

Внутренние дефекты возможно выявить лишь для прозрачных материалов, и здесь оптическим методикам нет равных по дешевизне и эффективности.

Выгодно отличаются они своей простотой и малой трудоемкостью и при нахождении пороков поверхностей, таких, как трещины, заусенцы и забоины.

Особенности выбора метода неразрушающего контроля

В ряде отраслей промышленности, таких, как :

выбор способов дефектоскопии строго регламентирован государственными стандартами и нормами сертифицирующих организаций, таких, ка МАГАТЭ или Госатомнадзора.

Вне этих отраслей руководитель подразделения качества предприятия выбирает методики дефектоскопии, руководствуясь следующими параметрами:

физико-химические свойства применяемого материала;
размеры и прежде всего — толщина конструкции;
тип контролируемого объекта, соединения или конструкции;
требования технологического процесса;
стоимостные параметры того или иного способа дефектоскопии.

Универсального способа определить все дефекты и сразу не существует. При планировании стратегии качества изделия необходимо определить дефекты, наиболее значимые по степени привносимого ими риска неисправности. Далее находится та комбинация средств измерения и методик неразрушающего контроля, которая:

позволит выявить все критически значимые дефекты с заданной вероятностью;
минимизирует финансовые издержки трудозатраты;
окажет минимальное влияние на основной производственный процесс.

Средства неразрушающего контроля применяются сегодня практически на всех производствах — от авиазавода и судоверфи до авторемонтной мастерской и кондитерской фабрики. Контролируют прочность сварных швов и герметичность сосудов высокого давления, качество лакокрасочного покрытия и однородность массы для приготовления зефира в шоколаде. Экономя предприятиям средства на проведение выборочных испытаний на разрушение, применение неразрушающей дефектоскопии сказывается и на цене выпускаемых на рынок продуктов при одновременной гарантии их высокого качества.

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

Главное меню

Навигация по записям

Неразрушающий контроль – современные решения для производства

Неразрушающий контроль сегодня – одна из эффективных форм диагностики изделий как на промежуточном этапе производства, так и на выходе. Средства и методы неразрушающего контроля применяются повсеместно, но в промышленности их потенциал не использован до конца. Использование инновационного контрольно-измерительного оборудования на предприятиях ОПК и станкоинструментальной отрасли повышает производительность, снижает процент брака и влияние человеческого фактора на готовое изделие. Однако для получения такого эффекта важно подобрать оптимальное оборудование под конкретные задачи. На российском рынке сегодня не так уж много поставщиков, специализирующихся на современных методиках неразрушающего контроля.

Читать еще: Никколо тесла и его великие открытия

В их числе Группа компаний Остек. Не так давно во Владимире Остек открыл Центр технологий контроля (ЦТК), а в феврале этого года на базе того же центра начала работать лаборатория промышленной томографии. Таким образом российские производители получили уникальную возможность протестировать компьютерные томографы перед внедрением на собственное производство или воспользоваться услугами центра для решения конкретных задач. Ведущий специалист ООО «Остек-СМТ» Павел Косушкин рассказал «Умпро» об особенностях компьютерных томографов и другого оборудования по неразрушающему контролю, представленного в ЦТК.

– Павел, какое оборудование есть в Центре технологического контроля? И какие возможности оно открывает для отечественной промышленности?

– В центре сконцентрированы самые прогрессивные системы компьютерной томографии для проведения контрольно-измерительных и исследовательских работ. Если говорить об оборудовании, то это прежде всего томографы от одного из ведущих мировых производителей General Electric – v|tome|x m300 и v|tome|x c450. В центре также есть лазерный 3D-сканер, а также рентген-телевизионная система

X-cube XL, оптическая система для контроля валов и тел вращения, оптическая система по контролю плоских деталей сложной формы. ЦТК – самый крупный в России, да и во всей Восточной Европе исследовательский центр, использующий технологии рентгеновской томографии и другие передовые технологии трехмерных измерений и неразрушающего контроля. Да, такое оборудование можно приобрести и у других компаний, но далеко не многие поставщики учат работников предприятий-клиентов работе на нем, проводят мастер-классы, дают возможность работать на новейших КИМ, как это делается в нашем ЦТК. Мы предоставляем полный доступ к оборудованию как для фирм, так и для частных лиц.

– Расскажите, пожалуйста, в деталях о том, как работает томограф.

– Исследуемая деталь крепится на манипулятор с 4-мя степенями свободы. Изделие поворачивается манипулятором вокруг своей оси на 360 градусов. С одной стороны от объекта расположена трубка, которая является источником рентгеновского излучения. По другую сторону от объекта расположен цифровой детектор, который является приемником этого излучения, прошедшего через объект. Съемка происходит во время вращения объекта во всех его положениях. И так можно получить порядка 3000 рентгеновских снимков с одного объекта.

С помощью специального программного обеспечения это множество снимков сливается в одну объемную 3D-модель. Сканирование – сложный процесс, требующий больших вычислительных ресурсов. Для анализа пор, пустот, различных дефектов, для точного установления внутренних размеров этих пор используется отдельная программа «VGStudioMax». Мало того, что мы должны все это отсканировать, реконструировать, так еще и сам процесс анализа достаточно трудоемкий. Процесс сканирования может занимать от 10 минут до часа и более, в зависимости от требуемой детализации и от сложности исследуемого изделия. По результатам исследования готовится отчет с подробным описанием изделия, сводные таблицы по выявленным порам, дефектам и включениям. В результате проведенной работы можно получить не только 3D-модель, но и видеоотчет об исследовании изделия.

– Какими техническими характеристиками обладает вычислительное оборудование томографа, чтобы выдавать такую производительность?

– Одним из ключевых моментов является оперативная память. Для примера, наши рабочие станции оснащены 192 гигабайтами. Немаловажную роль играет процессор и видеокарта для обработки изображения.

– Можно ли сказать, что появление компьютерной томографии – это революция для отечественного неразрушающего контроля и оборудование для контроля качества в целом?

– Отчасти да, но только в плане применения. В плане технологии – это новый этап развития цифровых рентгеновских установок. До компьютерного томографа анализируемые изделия проверялись на 2D-инспекции. Выявлялись поры и дефекты, но инженеры не могли понять, где эти поры расположены в объеме и какого они размера. Безусловно, количество брака снижалось, но не настолько, как могло бы быть при использовании компьютерной томографии. Добиться с помощью компьютерной томографии уменьшения количества брака еще на 20% вполне возможно. При этом для ряда задач компьютерная томография является единственным средством диагностики и обнаружения внутренних дефектов, например, для изделий, полученных аддитивными методами. Это потрясающая технология, но даже томография не может решить все задачи, стоящие перед производством. Есть ряд технологических ограничений.

– Каковы оптимальные габариты рабочего пространства компьютерного томографа для промышленного предприятия?

– Мы можем анализировать порошок из металла с размеров гранул в 20-30 мкм, а есть головки блока цилиндров, достигающие больших размеров.

– Возможно ли с помощью компьютерного томографа определить состав материала?

– Состав определяет иное оборудование. Но томография может анализировать материал с позиции плотности. Чем он плотнее, тем сильнее поглощает рентген. На картинке такой материал выглядит темнее. Таким образом можно обнаружить различные включения более высокой плотности.

– Томографию можно использовать как элемент обратного проектирования. Насколько это удобно?

– Обратное проектирование подразумевает, что мы исследуем образец и хотим на его основе создать что-то свое. Недавно к нам обращалась компания, которая производит детали для тюнинга автомобилей. Клиенты хотели воссоздать чертежи изделия. Была получена 3D-модель и уже на основании нее стали создавать техническую документацию. При обратном проектировании неизбежны погрешности, но на выходной результат они не влияют. Обратное проектирование позволяет понять конструкцию, увидеть, как устроено анализируемое изделие.

– Возможно ли использовать обратное проектирование для промышленного копирования?

– Да, в определенных случаях можно. Вопрос в качестве копирования. Любой конструктор понимает, насколько важна точность изготовления и допуски, а их мы определить не сможем. Можно, к примеру, разобрать «Мерседес», создать 3D-модели каждой детали, а потом попробовать их воссоздать. Но эта машина уже не будет «Мерседесом».

– По использованию для неразрушающего контроля компьютерной томографии Остек – лидер не только в России, но во всей Восточной Европе. А что касается классических технологий в этой сфере, вроде акустической или магнитной диагностики, есть ли у вашего технологического центра конкуренты в России?

– В этом плане мы – не единственные. Но наш центр выделяется по количеству и качеству оборудования. Технологические центры неразрушающего контроля в России, как правило, имеют одноплановое оборудование с конкретной технологией. У нас же комплекс, способный решать широкий спектр задач Остек продвигает развивающиеся, прорывные технологии, благодаря которым можно существенно облегчить жизнь авиакосмической отрасли, предприятиям ОПК, российским микроэлектронщикам.

– Если взять комплекс всех классических методов неразрушающего контроля: магнитопорошковый, ультразвуковой, рентген, оптика и т.д. и продиагностировать сварные швы или следы пайки микросхем, а потом сравнить итоги с результатами компьютерного томографа, то какой способ окажется лучше? Насколько компьютерная томография превосходит существующие методы неразрушающего контроля?

– Различные методы имеют свои преимущества. Оборудование с классическими способами измерения и контроля, решающими узкие, конкретные задачи, пользуется стабильным спросом на рынке. Потребителям может быть достаточно обычной акустики, томография окажется для них дорогим и ненужным выбором. Бывает, что для контроля качества сварного шва достаточно одного рентгена. Но есть сложные изделия, процессы и задачи, требующие более глубокого и детализированного анализа. Их не решить с помощью привычного ультразвукового оборудования. А компьютерные томографы справятся с задачей на отлично, в этом и заключается их технологическое преимущество. С помощью томографии мы можем определить размеры поры, включения или дефекты, понять, где находится дефект в объеме и что собой представляет. Томография – технология на порядок выше и сложнее любого классического метода, но при этом она основана на простых принципах. На данный момент все больше передовых промышленных предприятий внедряют на производства системы компьютерной томографии. В числе них такие известные мировые бренды, какVolkswagen, Boing и др.

– Ваша лаборатория компьютерной томографии открыта для всех. У кого компьютерные томографы наиболее востребованы – у гражданских или военных потребителей?

– Гражданский сектор и частные лица – небольшая часть от общей доли потребителей. В основном наши клиенты – предприятия ОПК, ведь мы предоставляем сложные и относительно недешевые технологии для тех, кто никак не может обойтись без неразрушающего контроля.

– С какими задачами обращались в Центр технологического контроля? Каким предприятиям и чем помогли томографы от Остека?

– В основном к нам обращаются машиностроители и авиастроители, очень много исследований литых деталей из алюминия и стали, а также мы решаем задачи из нефтегазовой отрасли.

– Есть ли в России производители конкурентоспособных компьютерных томографов?

– Насколько мне известно, российские производители пока не создали равноценные установки топ-уровня. На рынке есть инжиниринговые компании вроде нас с конкурентным зарубежным оборудованием достаточно высокого класса. На этом поле наше конкурентное преимущество – обеспечение сервисной поддержки томографов и других установок неразрушающего контроля.

– В связи с набирающими обороты процессами импортозамещения есть ли перспективы появления российского оборудования, сопоставимого с томографами «General Electric»?

– Российские представители пытаются освоить эту нишу, есть некие аналоги. Но по большому счету они занимаются преимущественно узловой сборкой, используя зарубежные комплектующие брендового оборудования. Несмотря на качественную начинку, отечественные установки пока уступают иностранным брендам по качеству, производительности и другим важным параметрам.

– Какое оборудование планирует приобрести Остек, чтобы расширить возможности ЦТК?

– Мы продолжим развиваться в области компьютерной томографии и неразрушающего контроля в целом. Также нам интересно развивать новые методики неразрушающего контроля, например, лазерное 3D-сканирование. В отличие от томографа, сканер контролирует и измеряет только поверхность. Но для оперативного сравнения габаритов изделия с номиналом 3D-сканер гораздо удобнее компьютерного томографа.

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Методы проведения неразрушающего контроля

Практически каждая сфера производства нуждается в контроле который не разрушают исходный материал. Каждый метод неразрушающего контроля хорош по своему имеет свои тонкости и особенности проведения. В статье изложены примеры самых популярных из них.
Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Обзор приборов неразрушающего контроля» или «Принцип действия газоанализаторов».

Неразрушающий контроль (НК), говоря языком нормативных документов – это контроль, который не разрушает (именно такое определение дано в ГОСТ 16504-81 «Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения»).

Кажущееся неполным и расплывчатым понятие обретает чёткие формы, стоит только разложить его «по полочкам». Так, под словом «контроль» подразумевается «измерение значений рабочих параметров и свойств объекта и их проверка на соответствие допустимым величинам». «Неразрушающий» означает «не требующий демонтажа или остановки работы объекта», «не подразумевающий непосредственного вмешательства в исследуемую среду». У нас на сайте имеется статья — контроль неразрушающий, в которой более подробно рассмотрен этот термин.

Методы, с помощью которых реализуется НК, называются методами неразрушающего контроля (далее МНК).

Читать еще: Станок из двигателя от стиральной машины автомат

МНК, в основе которых лежат схожие физические принципы, условно группируются в виды и внутри них классифицируются по трём признакам:

по характеру взаимодействия контролируемого объекта с физическим полем или веществом;
по первичному информативному параметру (характеристика проникающего вещества или физического поля, которая регистрируется после её взаимодействия с объектом контроля);
по способу, которым получают первичную информацию (первичная информация – это регистрируемая после взаимодействия с контролируемым объектом совокупность характеристик проникающего вещества или физического поля).

Определение каждого метода контроля – всего их больше ста – можно найти в ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов».

В данной статье МНК будут рассмотрены группами (в основу их объединения положена принадлежность какому-либо виду или, как уже отмечалось ранее – общность реализуемых в ходе применения физических принципов).

Магнитные методы неразрушающего контроля

Магнитные МНК основаны на анализе взаимодействия контролируемого объекта с магнитным полем и применяются, как правило, для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов объектов, изготовленных из ферромагнитных материалов.

К основным магнитным методам НК относят магнитопорошковый, феррозондовый, индукционный и магнитографический метод. Самым распространённым и надёжным среди МНК своего вида является магнитопорошковый – основанный на возникновении неоднородности магнитного поля над местом дефекта.

Рис.1 – Магнитопорошковый МНК

Для реализации метода необходимо подготовить поверхность контролируемого объекта, намагнитить её и обработать магнитной суспензией. Металлические частицы, попавшие в неоднородное магнитное поле, возникшее над повреждением, притягиваются друг к другу и образуют цепочные структуры (рис. 1), выявляемые при осмотре деталей.

Оставшиеся не рассмотренными методы магнитного контроля аналогичны. Единственное отличие – вместо магнитного порошка и последующего визуального контроля используются катушка индуктивности (индукционный метод), магнитная лента и датчик, оснащённый магнитной головкой (магнитографический метод), феррозондовый датчик, регистрирующий поля рассеивания (феррозондовый метод).

Электрические методы неразрушающего контроля

Электрические МНК основаны на регистрации и анализе параметров электрического поля, которое взаимодействует с объектом контроля или возникает в нём в результате воздействия извне. Первичными информативными параметрами служат потенциал и ёмкость.

Рассмотрим суть электрических методов на примере электропотенциального метода, основанного на регистрации и анализе падения потенциала.

Если к телу из металла (оно изображено на рис. 2) приложить электрическое напряжение, то в нём возникнет электрическое поле, причём точки с одинаковым потенциалом образуют эквипотенциальные линии. В местах дефектов возникнет падение напряжения, которое можно измерить с помощью электродов и сделать выводы о характере и масштабе повреждений.

Рис.2 – Электропотенциальный МНК

Кроме электропотенциального метода, применяемого для контроля качества проводниковых материалов, используют следующие электрические методы:

емкостной (контроль полупроводников и диэлектриков);
термоэлектрический (контроль химического состава материала);
электронной эмиссии;
электроискровой;
электростатического порошка (метод схож с магнитопорошковым).

Вихретоковые методы неразрушающего контроля

Вихретоковые МНК основаны на исследовании взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с наводимым в объекте контроля электромагнитным полем вихревых токов, имеющих частоту до 1 млн Гц.

На практике данный метод используют для контроля объектов, которые изготовлены из электропроводящих материалов. С его помощью получают информацию о химическом составе и геометрическом размере изделия, о структуре материала, из которого объект изготовлен и обнаруживают дефекты, залегающие на поверхности и в подповерхностном слое (на глубине 2-3 мм). Типичный прибор используемый этим методом — вихретоковый дефектоскоп.

Принцип контроля заключается в следующем. С помощью катушки индуктивности 1 в объекте контроля 3 возбуждаются вихревые токи 2, регистрируемые приёмным измерителем, в роли которого выступает та же самая или другая катушка. По интенсивности распределения токов в контролируемом объекте можно судить о размерах изделия, свойствах материала, наличии несплошностей.

Рис.3 – Вихретоковый МНК (прохождения)

На рисунке 3 изображен вихретоковый метод прохождения (возбуждающая катушка и приёмник расположены по двум сторонам объекта). К основным методам вихретокового контроля также относят

метод рассеянного излучения (регистрация рассеянных волн или частиц, отраженных от дефекта);
эхо-метод или метод отраженного излучения (регистрируются отраженные от дефекта поля и волны).

Радиоволновые методы неразрушающего контроля

Радиоволновые МНК основаны на регистрации и анализе изменения параметров, которыми обладают взаимодействующие с объектом контроля электромагнитные волны радиодиапазона (их длина составляет от 0,01 до 1 м). Данные методы могут применяться для контроля объектов, изготовленных из материалов, не «заглушающих» радиоволны – диэлектриков (керамика), полупроводников, магнитодиэлектриков и тонкостенных объектов из металла.

Не будет ошибкой поставить в соответствие радиоволновым методам методы вихретоковые. Как и в случае вихретоковых МНК, аппаратура для реализации радиоволнового метода состоит из генератора 1 и приёмника волны 3.

Пример взаиморасположения генератора, объекта контроля и приёмника волн приведён на рисунке 4.

Рис.4 – Радиоволновой метод НМК (прохождения)

По характеру взаимодействия объекта с волной различают радиоволновые методы прохождения, отражения и рассеивания; по первичному информативному параметру – фазовые, геометрические, амплитудно-фазовые и поляризационные МНК.

Тепловые методы неразрушающего контроля

Тепловые МНК в качестве пробной (несущей информацию) энергии используют распространяющуюся в объекте контроля тепловую энергию. Температурное поле напрямую зависит от происходящих в объекте процессах теплопередачи, особенности которых зависят от наличия дефектов (как внутренних, так и наружных).

Основной информативный параметр тепловых МНК – разность температур между бездефектными и дефектными областями объекта. Температура может измеряться контактным и бесконтактным методом.

В зависимости от характера взаимодействия контролируемого объекта и тепловой энергии различают активный (рис.5) и пассивный методы тепловых МНК.

Активный метод заключается в следующем: контролируемый объект 6 с помощью внешнего источника 1 охлаждают или нагревают, а затем с помощью устройства контроля 5 измеряют тепловой поток температуру на его поверхности. Участкам повышенного или пониженного нагрева соответствуют дефекты 4.

Рис.5 – Активный метод теплового НК

При использовании пассивного метода (его называют методом собственного излучения) тепловые источники не используют. Вместо этого регистрируют тепловые потоки работающих объектов, ставя в соответствие местам повышенного нагрева неисправности и дефекты.

Тепловые методы широко используются не только при контроле технологических процессов и качества изделий; также их применяют в медицине, астрономии, при мониторинге (лесных пожаров, например).

Оптические методы неразрушающего контроля

Оптические МНК основаны на регистрации и анализе параметров, присущих взаимодействующему с объектом оптическому излучению (к нему относятся электромагнитные волны длиной от 10 -5 до 10 -3 мкм).

С помощью оптических МНК обнаруживают пустоты, поры, расслоения, трещины, инородные включения, геометрические отклонения и внутренние напряжения в объектах контроля. Информационными параметрами методов являются интегральные и спектральные фотометрические характеристики излучения.

Наружный оптический контроль может применяться относительно объектов из любых материалов. Обнаружение внутренних дефектов (неоднородностей, напряжений) возможно только применительно к прозрачным объектам. Для контроля диаметров и толщины используют оптические методы, основанные на явлении дифракции, для контроля шероховатости и сферичности – на явлении интерференции.

Оптический контроль может выполняться методами собственного (а), отраженного (б) и прошедшего (в) излучения.

Рис. 6 – Схемы испытаний оптическими МНК

Приёмное устройство может регистрировать следующие информативные параметры – амплитуду, степень поляризации и фазу волны, время её прохождения через объект, частоту или частотный спектр излучения.

Радиационные методы неразрушающего контроля

Радиационные МНК основаны на регистрации взаимодействующего с объектом проникающего ионизирующего излучения и его последующем анализе. В зависимости от вида ионизирующего излучения, слово «радиационные» в наименовании методов может заменяться на «рентгеновские», «нейтронные» и другие.

Чаще всего для контроля используется гамма- и рентгеновское излучение, позволяющее выявить едва ли не любой дефект (как внутренний, так и поверхностный).

Схема применения радиационного контроля методом прохождения (стоит отметить, что метод отражения практически не используется) приведена на рисунке 7.

Источник 1 излучает поток, проходящий сквозь контролируемый объект 2. Излучение улавливается приёмником 3 и с помощью преобразователя 4 преобразуется в конечный результат.

Рис. 7 – Схема применения радиационного контроля (метод прохождения)

В зависимости от того, какой приёмник излучения 3 используется (сцинтилляционный счетчик фотонов и частиц, рентгеновская плёнка или флюоресцирующий экран), различают радиометрический, радиографический и радиоскопический методы.

Первичным информативным параметром выступает плотность потока излучения, возрастающая в местах дефектов.

Акустические методы неразрушающего контроля

Акустические МНК основаны на регистрации и анализе параметров упругих волн, которые возбуждаются и/или возникают в объекте контроля. При использовании волн ультразвукового диапазона допустима замена названия группы методов на «ультразвуковые».

Упругие волны, вернее, их параметры, тесно связаны с некоторыми свойствами материалов (анизотропией, плотностью, упругостью и др.), а если принять во внимание тот факт, что акустические свойства твёрдых объектов и воздуха значительно разнятся, становится понятным, почему с помощью акустических МНК возможно выявить наличие малейших дефектов (их ширина может не превышать 10 -6 мм), определить качество шлифовки и толщину поверхности.

Сфера использования акустических методов достаточно широка, например ультразвуковые дефектоскопы. Они могут применяться ко всем проводящим акустические волны материалам.

В зависимости от характера взаимодействия с контролируемым объектом, различают пассивные и активные методы контроля. В первом случае регистрируются волны, возникающие в самом объекте (по шумам работающего устройства вполне можно судить о его исправности, неисправности и даже её характере). К активным же относятся методы, основанные на измерении интенсивности пропускаемого или отражаемого объектом акустического сигнала. Результаты применения активного акустического МНК представлены на рисунке 8.

В левой части рисунка (а) изображен объект, не имеющий дефектов и соответствующий его проверке график, на котором отображены информативные параметры акустической волны (в данном случае время прохождения через объект). Справа (б) изображен график, соответствующий наличию дефекта.

Рис.8 – Результат применения активного акустического МНК (отражения)

Методы неразрушающего контроля проникающими веществами

МНК проникающими веществами (ПВ) основаны на проникновении в полость дефекта контролируемого объекта специальных веществ. Когда речь идёт о выявлении слабозаметных или незаметных трещин на поверхности, МНК ПВ можно назвать капиллярными, в случае поиска сквозных – течеискания.

При применении МНК ПВ дефекты окрашиваются индикаторной жидкостью (пенетрантом) и выявляются либо визуально, либо с помощью преобразователей.

На рисунке 9 изображён способ применения капиллярного метода неразрушающего контроля (поэтапно)

Рис.9 – Поэтапное описание способа применения капиллярного МНК ПВ

На этапе а поверхность контролируемого объекта очищается механическим и/или химическим методом, затем на неё наносится индикаторная жидкость (б). Она заполняет полости дефектов (в). Излишки пенетранта удаляются. На поверхность наносится проявитель, выявляющий признаки дефектов.

Все рассмотренные выше методы контроля не требуют ни разрушения готовых изделий, ни вырезки образцов. Их применение позволяет избежать существенных временных и материальных затрат и частично автоматизировать операции контроля, повысив при этом надёжность и качество изделий.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

голоса

Рейтинг статьи