Дефектоскопия. Основные виды дефектоскопий

Методы дефектоскопии деталей

Визуальный контроль и измерения деталей не позволяют выявлять достаточно малые или расположенные под поверхностью скрытые дефекты, но их можно обнаружить методами неразрушающегося контроля (дефектоскопии).

Рис. 1. Методы дефектоскопии

Рис. 2. Схемы эндоскопов: а - прямолинейный, б - коленчатый

Неразрушающий контроль деталей в последнее время повсеместно распространен в производстве машин и значительно меньше - при их эксплуатации. Широкое внедрение в портах наиболее эффективных и в то же время достаточно простых и дешевых методов контроля связано с необходимостью создания службы контроля, обеспеченной хорошо обученным и технически грамотным персоналом и необходимым диагностическим оборудованием.

При выборе того или иного метода контроля следует исходить из того факта, что универсального метода не существует, а следовательно, и возможности методов ограничены поиском определенных по характеру и месту положения дефектов. Знание характера изнашивания, влияющего на возможное расположение или вид дефекта, а также достаточное разнообразие способов контроля позволяют сделать необходимый выбор. На рис. 41 приведена схема наиболее перспективных для условий портов методов неразру-шающего контроля.

Оптический метод позволяет без разборки конструкции контролировать состояние поверхностей деталей в закрытых и труднодоступных местах. Метод основан на круговом или боковом обзоре контролируемой зоны при автономном освещении и увеличении изображения от 0,5 до 150. Приборы для контроля, называемые эндоскопами, позволяют передавать изображение на расстоянии до 7 м. Эндоскопы состоят из корпуса, в котором размещены осветитель, экран для защиты от засветки, призменная или зеркальная насадка, оптическая система, окуляр и отклоняющие призмы. Для осмотра детали 6 предназначено окно в корпусе. Эндоскопы позволяют обнаруживать в деталях с внутренним диаметром 5-100 мм и более царапины, трещины, коррозионные повреждения и другие дефекты размерами до 0,03- 0,08 мм.

Рис. 3. Схема капиллярного метода

Рис. 4. Характер дефектов при капиллярном методе контроля

Капиллярный метод основан на капиллярном проникновении жидкости в трещины и контрасте применяемых материалов. Метод позволяет выявлять открытые трещины сварочного, термического, шлифовочного, усталостного и другого происхождения с размером раскрытия е более 0,001 мм, глубиной h - 0,01 мм и длиной L - 0,1 мм, а также пористость и другие подобные дефекты.

Метод заключается в следующем: на поверхность детали наносят индикаторную жидкость, которая под действием капиллярных сил заполняет имеющиеся на поверхности полости. Поверхность тщательно протирают и покрывают проявляющим составом. Индикаторная жидкость из полости дефекта адсорбируется в проявляющий состав, образуя индикаторный след, по ширине значительно превышающей раскрытые трещины е. Контрастность изображения следа обеспечивается благодаря яркости цвета индикаторной жидкости (цветной метод) или ее способности люминисцировать при облучении ультрафиолетовыми лучами (люминисцентный метод). Технология контроля включает подготовку поверхности (очистку, обезжиривание), нанесение индикаторного и проявляющего составов и осмотр детали.

При осмотре поверхности анализируют образовавшийся рисунок следов, идентифицируя их видовую принадлежность. Так, трещины любого происхождения, волосовины, непровары проявляются в виде четких сплошных или прерывистых линий различной конфигурации (рис. 44, а); растрескивание материала - в виде группы отдельных коротких линий или сетки (4, б, в); поры, усталостное выкрашивание и эрозионные, повреждения - в виде отдельных точек или звездочек.

Наиболее сложно при анализе отличить действительные дефекты от мнимых - рисок, смятых заусенец, сколов окисной пленки. Для этих целей пользуются дополнительными признаками, такими, как место расположения рисунка, направление линий рисунка относительно оси детали и действующих нагрузок, конфигурацией и разветвлением линий, схожестью рисунка с другими участками поверхности, отличными по действующим нагрузкам.

Рис. 5. Схема акустического метода

Рис. 6. Блок-схема ультразвукового дефектоскопа

Акустический метод основан на способности звуковых волн отражаться от границ плотности материала. Падая на поверхность детали, волна Ф частично отражается от ее поверхности, частично распространяется внутрь материала (рис. 5). При этом количество отраженной энергии тем больше, чем выше разница между акустическими сопротивлениями I и II сред. Если I среда - воздух, а II - металл, отразится вся подведенная энергия.

Применение нормального или наклонного искателя зависит от предполагаемого места расположения дефекта. Поиск дефекта ведут эхо методом или теневым, когда используют 2 раздельных искателя - излучающий и приемный, расположенные на разных сторонах детали. В этом случае отсутствие сигнала на приемном искателе свидетельствует о наличии препятствия (дефекта) на пути распространения волны.

Для определения протяженности дефекта перемещают искатель по поверхности детали.

Применение ультразвукового контроля наиболее эффективно для выявления усталостных и сварочных трещин в металлоконструкциях кранов, грейферов и т. п.

Магнитный метод основан на регистрации магнитных полей рассеяния, образующихся над дефектами, расположенными на пути магнитного потока Фм. Напряженность поля рассеяния зависит от ориентации дефекта в магнитном потоке и его расположения относительно поверхности. В связи с этим при контроле магнитным методом надежно выявляют в изделиях из ферромагнитных материалов дефекты, носящие характер несплошностей, выходящие на поверхность либо расположенные на глубине не более 1 мм.

Метод является одним из самых простых и распространенных, позволяет контролировать сварные швы и детали самых разнообразных форм и размеров.

Наибольшее применение нашел магнитно-порошковый метод, при котором для визуализации поля рассеяния намагниченную деталь поливают ферромагнитной суспензией. Железный порошок, находящийся во взвешенном состоянии в смеси керосина, масла и воды, оседает на поверхности детали в местах выхода поля рассеяния. Причем ширина слоя порошка может в десятки раз превышать размер раскрытия трещины, благодаря чему образуется хорошо различимый рельефный след дефекта.

Рис. 7. Схема определения местоположения дефектов

Рис. 8. Схема образования магнитного поля рассеяния

Рис. 9. Схемы намагничивания при магнитно-порошковом методе: 1 - контролируемая деталь: 2 - намагничивающее устройство

Деталь перед контролем для обеспечения электрического контакта и уменьшения влияния немагнитных покрытий зачищают. Контроль ведут в приложенном магнитном поле (в процессе намагничивания), если деталь изготовлена из маломагнитного материала (СтЗ, сталь 10, 20), сложной формы, дефекты расположены глубже 0,01 мм от поверхности либо есть такой же толщины защитное немагнитное покрытие (например, хромовое). В остальных случаях можно использовать остаточное намагничивание детали. Последний способ более удобен, так как позволяет расчленить операции контроля.

Для намагничивания (рис. 9) деталь помещают в поле электромагнита (рис. 9, а), в поле соленоида (рис. 9, б), а также циркулярным способом: или же пропускают ток через всю деталь (рис. 9, в) или по отдельным ее участкам с помощью специальных прижимных электроконтактов (рис. 9, г). После окончания контроля деталь размагничивают. Для этого ее помещают в переменное магнитное поле и постепенно удаляют из него либо плавно до нуля уменьшают напряженность магнитного поля.

После оседания порошка деталь осматривают. Все виды трещин выявляются в виде четких разветвленных сплошных или прерывистых линий. Однако следует иметь в виду, что можно обнаружить и мнимые дефекты, так как поле рассеяния может образовываться при соприкосновении намагниченной детали с другим ферромагнитным предметом, в местах резкого сужения сечения детали, по границам сварных швов и в ряде других случаев.

Электромагнитный метод основан на использовании и измерении характеристик вихревых токов, возбуждаемых на поверхности детали при приближении к ней (при перемещении вдоль) датчика-катушки индуктивности. В зависимости от размера сближения, скорости перемещения и ряда других факторов используется различное взаимодействие магнитных полей датчика и вихревых токов. Результат этого взаимодействия лежит в основе определения физи-ко-механических свойств и химического состава материала, качества термообработки, а также толщины хромовых, лакокрасочных, керамических, пластмассовых и других видов неэлектропроводя-Щих покрытий.

Определять толщины покрытий, наносимых вновь или остающихся в результате изнашивания, в силу своей простоты можно широко в эксплуатационных условиях. Контроль заключается в настройке толщиномера на нижний и верхний пределы измерения по имеющимся в комплекте эталонным пластинкам и измерении по шкале прибора неизвестной толщины покрытия после установки датчика на контролируемый участок поверхности. Выбор необходимого типа толщиномера зависит от диапазона измеряемых толщин в пределах 0,003-10 мм с погрешностью для большинства из них ±2% измеряемого значения.

Рис. 10. Схема рентгеновского метода контроля

Радиационный метод основан на свойстве жесткого у излучения проходить через материалы различной плотности, в том числе через алюминий и сталь. Значение ослабления излучения, а следовательно; и степень потемнения находящейся за деталью на пути лучей рентгеновской пленки зависят от толщины материала. Поры, раковины, трещины и т. п. уменьшают ее и выявляются на пленке в виде более засвеченных (темных) точек, пятен или линий. В зависимости от источника у-излучения различают рентгеновский метод и у-контроль.

Основным элементом рентгеновской установки является рентгеновская трубка, схема которой приведена на рис. 10. В стеклянной колбе помещены электрода: катод и анод, на которые от трансформатора подается напряжение свыше 100 кВ. На катод, кроме того, от понижающего трансформатора подается напряжение 4-12 В для обеспечения накала нити спирали до 3000-3500 °С. При этом за счет термоэлектронной эмиссии из нее вылетают электроны, которые под действием электрического потенциала на электродах через фокусирующее и калибрующее устройства движутся с большой скоростью к аноду. Соударение с анодом приводит к их поглощению и испусканию у-лучей, узким пучком выходящих через специальное окно. В связи с большим нагреванием анода предусмотрена специальная система охлаждения.

Контролируемую стальную деталь 8 толщиной до 120-160 мм устанавливают на пути потока излучения, а за ней - металлическую кассету с рентгеновской пленкой. Время экспонирования в зависимости от мощности излучения и толщины детали составляет от нескольких минут до 1 ч. Рентгеновские установки бывают стационарными или передвижными.

Рис. 11. Схема дефектоскопа

Установки контроля - у-дефектоскопы - изготавливают переносными. Они мобильны, значительно (в 5-10 раз) легче рентгеновских, удобны в работе и позволяют контролировать стальные летали толщиной до 200 мм. Дефектоскоп (рис. 11) состоит из защитного стального корпуса, свинцовой оболочки, радиоизо-топного источника излучения и затвора, перекрывающего в нерабочем положении дефектоскопа канал выхода лучей. Основными характеристиками источника излучения являются его активность и период полураспада, определяющий время, в течение которого число радиоактивных атомов уменьшится в 2 раза. Из более чем 60 выпускаемых промышленностью изотопов для целей контроля используют кобальт-60, цезий-137, иридий-192 и некоторые другие.

Поскольку у-дефектоскопы потенциально всегда опасны, их хранят в бетонированных гнездах в закрытых и опечатанных помещениях. Перезарядку дефектоскопов выполняют специалисты.

Особое внимание следует обращать на меры безопасности при радиационном контроле, обязательно ограждать зону работы и выставлять на время контроля дежурных либо проводить контроль в специальных помещениях.

К атегория: - Портовые подъемно-транспортные машины

Дефектоскопия I Дефектоскопи́я (от лат. defectus - недостаток и...скопия)

комплекс методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий с целью обнаружения дефектов. Д. включает: разработку методов и аппаратуру (дефектоскопы и др.); составление методик контроля; обработку показаний дефектоскопов.

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, электропроводность, магнитные, упругие свойства и др.). В основе существующих методов Д. 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 Д. 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 Лазер ы для контроля, например качества поверхности тонкой проволоки и др. Визуальная Д. 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 (См. Рентгеновские лучи), 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.

Интенсивность лучей регистрируют несколькими методами. Фотографическими методами получают снимок детали на плёнке. Визуальный метод основан на наблюдении изображения детали на флуоресцирующем экране. Более эффективен этот метод при использовании электронно-оптических преобразователей (См. Электроннооптический преобразователь). При ксерографическом методе получают изображения на металлических пластинках, покрытых слоем вещества, поверхности которого сообщён электростатический заряд. На пластинах, которые могут быть использованы многократно, получают контрастные снимки. Ионизационный метод основан на измерении интенсивности электромагнитного излучения по его ионизирующему действию, например на газ. В этом случае индикатор можно устанавливать на достаточном расстоянии от изделия, что позволяет контролировать изделия, нагретые до высокой температуры.

Чувствительность методов рентгенодефектоскопии определяется отношением протяжённости дефекта в направлении просвечивания к толщине детали в этом сечении и для различных материалов составляет 1-10%. Применение рентгенодефектоскопии эффективно для деталей сравнительно небольшой толщины, т.к. проникающая способность рентгеновских лучей с увеличением их энергии возрастает незначительно. Рентгенодефектоскопию применяют для определения раковин, грубых трещин, ликвационных включений в литых и сварных стальных изделиях толщиной до 80 мм и в изделиях из лёгких сплавов толщиной до 250 мм . Для этого используют промышленные рентгеновские установки с энергией излучения от 5-10 до 200-400 кэв (1 эв = 1,60210 · 10 -19 дж ). Изделия большой толщины (до 500 мм ) просвечивают сверхжёстким электромагнитным излучением с энергией в десятки Мэв , получаемым в Бетатрон е.

Гамма-дефектоскопия 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 (рис. 2 ). 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 (См. Радиоволны) 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 через рупорные антенны (См. Рупорная антенна) проникают в изделие и, пройдя усилитель принятых сигналов, регистрируются приёмным устройством.

Инфракрасная Д. 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 Д.

Магнитная Д. основана на исследовании искажений магнитного поля (См. Магнитное поле), 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).

Чувствительность метода магнитной Д. зависит от магнитных характеристик материалов, применяемых индикаторов, режимов намагничивания изделий и др. Методом магнитного порошка можно обнаруживать трещины и др. дефекты на глубине до 2 мм (рис. 3 ), магнитографическим методом контролируют главным образом сварные швы трубопроводов толщиной до 10-12 мм и обнаруживают тонкие трещины и непровар. Феррозондовый метод наиболее целесообразен для обнаружения дефектов на глубине до 10 мм и в отдельных случаях до 20 мм в изделиях правильной формы. Этот метод позволяет полностью автоматизировать контроль и разбраковку. Намагничивание изделий производится магнитными дефектоскопами (рис. 4 ), создающими магнитные поля достаточной напряжённости. После проведения контроля изделия тщательно размагничивают.

Методы магнитной Д. применяют для исследования структуры материалов (магнитная структурометрия) и измерения толщины (магнитная толщинометрия). Магнитная структурометрия основана на определении основных магнитных характеристик материала (коэрцитивной силы, индукции, остаточной намагниченности, магнитной проницаемости). Эти характеристики, как правило, зависят от структурного состояния сплава, подвергаемого различной термической обработке. Магнитную структурометрию применяют для определения структурных составляющих сплава, находящихся в нём в небольшом количестве и по своим магнитным характеристикам значительно отличающихся от основы сплава, для измерения глубины цементации, поверхностной закалки и т.п. Магнитная толщинометрия основана на измерении силы притяжения постоянного магнита или электромагнита к поверхности изделия из ферромагнитного материала, на которую нанесён слой немагнитного покрытия, и позволяет определять толщину покрытия.

Электроиндуктивная (токовихревая) Д. основана на возбуждении вихревых токов переменным магнитным 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.

Датчики токовихревых дефектоскопов выполняют в виде катушек индуктивности, внутри которых помещают изделие (проходные датчики), или которые накладывают на изделие (накладные датчики). Применение токовихревой Д. позволяет автоматизировать контроль качества проволоки, прутков, труб, профилей, движущихся в процессе их изготовления со значительными скоростями, вести непрерывное измерение размеров. Токовихревыми дефектоскопами можно контролировать качество термической обработки, оценивать загрязнённость высокоэлектропроводных металлов (меди, алюминия), определять глубину слоёв химико-термической обработки с точностью до 3%, рассортировывать некоторые материалы по маркам, измерять электропроводность неферромагнитных материалов с точностью до 1%, обнаруживать поверхностные трещины глубиной в несколько мкм при протяжённости их в несколько десятых долей мм .

Термоэлектрическая Д. основана на измерении электродвижущей силы (См. Электродвижущая сила) (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).

Трибоэлектрическая Д. основана на измерении электродвижущей силы, возникающей при трении разнородных материалов (см. Трибометрия). Измеряя разность потенциалов между эталонными и испытуемыми материалами, можно различить марки некоторых сплавов.

Электростатическая Д. основана на использовании электростатического поля (См. Электростатическое поле), 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.

Ультразвуковая Д. 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).

Наиболее универсальный эхометод основан на посылке в изделие коротких импульсов ультразвуковых колебаний (рис. 5 ) и регистрации интенсивности и времени прихода эхосигналов, отражённых от дефектов. Для контроля изделия датчик эходефектоскопа сканирует его поверхность. Метод позволяет обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты с различной ориентировкой. Созданы промышленные установки (рис. 6 ) для контроля различных изделий. Эхосигналы можно наблюдать на экране осциллоскопа или регистрировать самозаписывающим прибором. В последнем случае повышаются надёжность, объективность оценки, производительность и воспроизводимость контроля. Чувствительность эхометода весьма высока: в оптимальных условиях контроля на частоте 2-4 Мгц можно обнаруживать дефекты, отражающая поверхность которых имеет площадь около 1 мм 2 .

При теневом методе ультразвуковые колебания, встретив на своём пути дефект, отражаются в обратном направлении. О наличии дефекта судят по уменьшению энергии ультразвуковых колебаний или по изменению фазы ультразвуковых колебаний, огибающих дефект. Метод широко применяют для контроля сварных швов, рельсов и др.

Резонансный метод основан на определении собственных резонансных частот упругих колебаний (частотой 1-10 Мгц ) 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 Д., использующая несколько переменных параметров (частотный диапазон, типы волн, режимы излучения, способы осуществления контакта и др.), является одним из наиболее универсальных методов неразрушающего контроля.

Капиллярная Д. основана на искусственном повышении свето- и цветоконтрастности дефектного участка относительно неповреждённого. Методы капиллярной Д. 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 применяют магнитный порошок, окрашенный люминофорами (магнитнолюминесцентный метод), что облегчает наблюдение тонких трещин.

Чувствительность капиллярной Д. позволяет обнаруживать поверхностные трещины с раскрытием менее 0,02 мм . Однако широкое применение этих методов ограничено из-за высокой токсичности пенетрантов и проявителей.

Д. - равноправное и неотъемлемое звено технологических процессов, позволяющее повысить надёжность выпускаемой продукции. Однако методы Д. не являются абсолютными, т.к. на результаты контроля влияет множество случайных факторов. Об отсутствии дефектов в изделии можно говорить только с той или иной степенью вероятности. Надёжности контроля способствует его автоматизация, совершенствование методик, а также рациональное сочетание нескольких методов. Годность изделий определяется на основании норм браковки, разрабатываемых при их конструировании и составлении технологии изготовления. Нормы браковки различны для разных типов изделий, для однотипных изделий, работающих в различных условиях, и даже для различных зон одного изделия, если они подвергаются различному механическому, термическому или химическому воздействию.

Применение Д. в процессе производства и эксплуатации изделий даёт большой экономический 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.

Лит .: Трапезников А. К., Рентгенодефектоскопия, М., 1948; Жигадло А. В., Контроль деталей методом магнитного порошка, М., 1951; Таточенко Л. К., Медведев С. В., Промышленная гамма-дефектоскопия, М., 1955; Дефектоскопия металлов. Сб. ст., под ред. Д. С. Шрайбера, М., 1959; Современные методы контроля материалов без разрушения, под ред. С. Т. Назарова, М., 1961; Кифер И. И., Испытания ферромагнитных материалов, 2 изд., М. - Л., 1962; Гурвич А. К., Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений, К., 1963; Шрайбер Д. С., Ультразвуковая дефектоскопия, М., 1965; Неразрушающие испытания. Справочник, под ред. Р. Мак-Мастера, пер. с англ., кн. 1-2, М. - Л., 1965; Дорофеев А. Л., Электроиндуктивная (индукционная) дефектоскопия, М., 1967.

Д. С. Шрайбер .

Рис. 2. Снимок в гамма-излучении (слева) и фотография разреза прибыли (справа) слитка массой около 500 кг ; видна усадочная раковина.

II Дефектоскопи́я («Дефектоскопи́я»,)

научно-технический журнал, издаётся АН СССР в Свердловске с 1965. Создан на базе института физики металлов. Выходит 6 раз в год. «Д.» публикует оригинальные статьи об изысканиях в области теории и техники неразрушающего контроля качества материалов и изделий, о результатах лабораторных и промышленных испытаний дефектоскопов. Освещает опыт применения контрольной аппаратуры на заводах, опыт контроля строительных конструкций и материалов и др. Тираж (1972) 3,5 тыс. экземпляров. Переиздаётся на английском языке в Нью-Йорке (США).

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Дефектоскопия" в других словарях:

Дефектоскопия … Орфографический словарь-справочник - (от дефект и...скопия) обобщающее название неразрушающих методов контроля материалов (изделий); используется для обнаружения нарушений сплошности или однородности макроструктуры, отклонений химического состава и других целей. Наиболее… … Большой Энциклопедический словарь

Дефектоскопия - – метод получения информации о внутреннем состоянии диагностируемого оборудования для выявления дефектов без разрушения изделия на основе методов неразрушающего контроля. Примечание. К методам неразрушающего контроля относятся магнитный,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Дефектоскопия - (от дефект и...скопия), обобщенное название методов неразрушающего контроля, используемых для обнаружения нарушений структуры, химического состава и других дефектов в изделиях и материалах. Основные методы: рентгено, гамма дефектоскопия,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Сущ., кол во синонимов: 3 гамма дефектоскопия (1) радиодефектоскопия (1) … Словарь синонимов

дефектоскопия - Метод получения информации о внутреннем состоянии диагностируемого оборудования для выявления дефектов без разрушения изделия на основе методов неразрушающего контроля. Примечание К методам неразрушающего контроля относятся магнитный,… … Справочник технического переводчика

- (от лат. defectus недостаток и греч. skopeo рассматриваю, наблюдаю * a. flaw detection; н. Defektoskopie, zerstorungsfreie Werkstoffprufung; ф. defectoscopie, detection des defauts; и. defectoscopia, deteccion de defectos) контроль… … Геологическая энциклопедия, Е. С. Лев, Н. К. Лопырев. Ленинград, 1957 год. Речной транспорт. Издательский переплет. Сохранность хорошая. В книге рассматриваются физические методы контроля материалов и изделий без их разрушения, применительно к… , А. П. Марков. В монографии обобщены результаты исследований и разработок лабораторных и промышленных визуаскопов, автоматизированных средств дистанционной дефектоскопии сложноконтурных протяженных изделий… электронная книга

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.

Дефектоскоп — устройство для обнаружения дефектов в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов методами неразрушающего контроля. К дефектам относят нарушения однородности или сплошности структуры, зоны коррозионного поражения, отклонения химического состава и размеров и др. Область техники и технологии, занимающаяся разработкой и использованием дефектоскопов называется дефектоскопия.

К дефектоскопам также относятся течеискатели (водородные течеискатели и гелиевые течеискатели), толщиномеры, твердомеры, структуроскоп, интроскопы, стилоскопы и др.

История создания

Первые дефектоскопы, работающие на непрерывном звуке, создали в 1928 г. С. Я. Соколов и в 1931 г. Мюльхойзер. 1937-1938 год - первый в мире дефектоскоп, использующий переменный ток для контроля конструкций железной дороги и колесных пар (компания MAGNAFLUX, США). Эхо-импульсные дефектоскопы (принцип действия и прибор) создали впервые в 1939— 1942 г. Файрстон в США, Спрулс в Великобритании и Крузе в Германии. Первые эхо-импульсные дефектоскопы были выпущены в 1943 г. почти одновременно фирмами «Сперри продактс инк.» (Ден-бери, США) и «Кельвин энд Хьюз лтд.» (Лондон).

Где применяются

Дефектоскопы используют в различных отраслях промышленности: машиностроение, энергетика, химическая и нефтегазовая промышленность, строительство, научно-исследовательская деятельность. С помощью этих приборов контролируется качество изготовления деталей и заготовок, прочность разных видов соединений (паяльных, клеевых, сварных) и др. Некоторые дефектоскопы способны исследовать деталь, двигаясь на большой скорости или пребывая в среде с очень высокой температурой.

Виды дефектоскопов

В зависимости от метода осуществления проверки изделия, дефектоскопы подразделяются на:

Акустические дефектоскопы . Ультразвуковая дефектоскопия осуществляется также несколькими способами:

импульсная дефектоскопия.В изделие отправляются короткие ультразвуковые импульсы, а потом вымеривается время возврата и интенсивность отраженных от дефектов сигналов (эхо-метод). Есть еще теневой и зеркально-теневой методы. С их помощью можно обнаружить дефекты, находящиеся на поверхности и внутри изделия.
импедансная дефектоскопия проводится с помощью прибора, который провоцирует частотные звуковые колебания в изделии, при этом сканируя его поверхность. Метод заключается в обнаружении разницы между импедансой (полным механическим сопротивлением) доброкачественного участка и импедансой дефекта.
резонансная дефектоскопия позволяет измерять толщину стенок изделия и обнаруживать зоны, пораженные коррозией.
акустико-эмиссионная дефектоскопия предполагает прием и анализ волн акустической эмиссии, которые возникают при образовании трещин.
велосиметрическая дефектоскопия обнаруживает нарушения в сцеплениях между слоями металла.
акустико-топографическая дефектоскопия позволяет обнаружить дефект с помощью картинки колебаний поверхности исследуемого объекта. На изделие наносится специальный порошок, который под воздействием мощных изгибных колебаний (могут быть заданной частоты или постоянно меняющейся) рисует изображение узловых линий на поверхности. Если изделие не имеет дефектов, то картинка будет точной и непрерывной, если есть дефект, картинка искажается.

Магнитно-порошковые дефектоскопы . Для обнаружения дефекта на поверхность контролируемого изделия наносят магнитный порошок. После намагничивания детали частички порошка соединяются в цепочку, а над дефектом они скапливаются под действием результирующей силы.

Вихретоковые дефектоскопы возбуждают в зоне исследования вихревые токи и вычисляют изменения их электромагнитного поля, которые обусловлены дефектом и свойствами самого изделия.

Феррозондовые дефектоскопы . Их применяют для обнаружения дефектов в литых деталях, металлопрокате и сварных соединениях. Эта дефектоскопия способна выявить дефект глубиной до 0,1мм и шириной в несколько микрометров.

Термоэлектрические дефектоскопы применяют для определения марки материала, из которого состоит изделие.

Радиационные дефектоскопы . Объект излучается нейтронами или рентгеновскими лучами. Радиационную картинку дефекта выводят на экран или преобразуют в снимок или сигнал.

Инфракрасные дефектоскопы . С помощью инфракрасных лучей формируют изображение дефекта. Тепловое излучение может быть собственным излучением самого объекта, а также отраженным или проходящим.

Радиоволновые дефектоскопы . С их помощью обнаруживают поверхностные дефекты неметаллических изделий.

Электронно-оптические дефектоскопы . Применяют для дистанционного исследования высоковольтного оборудования, которое находится под напряжением.

Дефектоскоп – это электронное устройство, предназначенное для обнаружения скрытых дефектов в твердых изделиях. Прибор позволяет диагностировать отклонения от нормы без создания нагрузки или разрушения изучаемого объекта. С его помощью можно оценить однородность структуры изделия, наличие на его поверхности послаблений в результате коррозии, отклонения химического состава или наличие микротрещин.

Где используется дефектоскоп

Дефектоскопы используются в машиностроении и строительстве. С их помощью проверяются различные узлы и агрегаты, а также заготовки. Эти приборы являются незаменимыми в нефтегазовой промышленности и энергетике. С их помощью проверяются трубы и цистерны на наличие слабых стенок. Данное оборудование позволяет выявлять брак, что исключает его применение на строительстве ответственных объектов. С помощью дефектоскопов можно контролировать надежность сварных швов, слоя клея или плотность пайки.

Это оборудование производится в переносном и стационарном варианте. Отдельные модели позволяют ввести сканирование даже тех объектов, которые двигаются на высокой скорости. Такие приборы применяются для проверки труб, которые протягиваются через область сканирования. Также существуют большие дефектоскопы, передвигаемые на вагонетке по рельсам. Эти приборы используются в строительстве и промышленном производстве, в частности самолетов и кораблей. Существует масса видов дефектоскопов адаптированных под определенные условия эксплуатации. В металоперерабатывающей промышленности применяются устройства, которые могут выявлять дефекты в разогретых металлических заготовках.

Конструкции дефектоскопов

Для обеспечения работы дефектоскопа используются различные физические явления, природа которых существенно отличаются друг от друга. В связи с этим существует масса конструктивных особенностей этих приборов.

Среди самых распространенных дефектоскопов, которые массово производятся, можно выделить:

Акустические.
Магнитопорошковые.
Вихретоковые.
Феррозондовые.
Электроискровые.
Термоэлектрические.
Радиационные.
Инфракрасные.
Радиоволновые.
Электронно-оптические.
Капиллярные.

Каждый из этих типов оборудования обладает своими сильными сторонами и слабостями. В связи с этим они могут подходить идеально для одних целей, но быть непригодными для других. Чтобы сделать правильный выбор дефектоскопа, важно предварительно разобраться с принципом действия каждой разновидности.

Акустический дефектоскоп

Также называется импульсным или ультразвуковым. Он работает по принципу эха. На изделие, которое тестируется, направляется короткий ультразвуковой импульс, после чего его колебания регистрируются. В результате на экран выводится карта дефектов. Этот прибор является одним из самых востребованных. Он дает вполне четкую картину тех дефектов, которые скрыты на поверхности. К достоинствам подобного оборудования можно отнести то, что оно работает с разными материалами. Существует масса подвидов акустических дефектоскопов, которые также работают от ультразвуковой волны.

Магнитопорошковый дефектоскоп

Применяется для контроля деталей различных форм. С его помощью можно сканировать сварные швы и углубления, получаемые при сверлении. Важный недостаток метода заключается в том, что он позволяет проверять только поверхностные отклонения. Он не сможет определить внутренние проблемы, если они не имеют внешнего выхода. Для обеспечения сканирования деталей применяется специальный порошок, который рассредоточивается по поверхности объекта и заполняет имеющиеся в нем неровности и трещины. После этого проводится сканирование магнитного поля, что позволяет находить место наибольшего скопления порошка. Это позволяет создавать карту дефектов, поскольку порошок не задерживается на нормальных гладких поверхностях, а забивается в неровности

Недостаток данного метода заключается в том, что для него необходимо покупать магнитный порошок. Он является расходным материалом, поэтому быстро заканчивается и высыпает в роли грязи, которую нужно периодически собирать.

Вихретоковые дефектоскопы

Действуют по физическому принципу вихревых токов. Данный аппарат возбуждает вихревые токи в зоне тестирования, после чего анализирует состояние объекта по их поведению. Данный метод является одним из самых неточных. Глубина контроля трещины составляет до 2 мм. В связи с этим получить объективную картину действительного состояние измеряемой поверхности сложно.

Феррозондовый дефектоскоп

Вырабатывает импульсы тока, которые посылаются на изучаемую поверхность. По их поведению происходит анализ имеющихся дефектов. Данное оборудование является довольно чувствительным и может выявлять неровности с глубиной от 0,1 мм. Данным оборудованием осуществляется контроль качества литых деталей, металлопроката и сварочных соединений.

Электроискровые дефектоскопы

Создают электрический разряд между своим чувствительным щупом и изучаемой поверхностью. Щуп представляет собой пучок электродов, что увеличивает площадь изучения. Разряды пробиваются через воздушный промежуток между поверхностями. В результате осуществляется создание карты изучаемого объекта с отмеченными повреждениями. Для обследования таким методом необходимо чтобы объект изучения был изготовлен из токопроводящего материала.

Термоэлектрический дефектоскоп

Работает по физическому принципу электродвижущей силы, которая возникает при нагреве участка контакта между двумя различными материалами. Данное оборудование является одним из самых дорогостоящих, поскольку требует использование высококачественных материалов, которые позволяют фиксировать минимальные изменения температуры между эталоном и изучаемой поверхностью.

Радиационные

Осуществляют облучение объектов рентгеновскими лучами и нейтронами. Они работают по такому же принципу что и применяемый в медицине рентген аппарат. В результате получается радиографический снимок или светлое изображение на экране прибора. Данное оборудование является небезопасным для оператора, поскольку рентгеновские лучи неблагоприятно влияют на здоровье. Прибор позволяет проводить действительно глубокое изучение объектов, но может применяться далеко не на всех материалах.

Инфракрасные

Отправляют тепловые лучи, которые отбиваются от поверхности объекта и позволяют анализировать отклонение от нормы. На экране прибора просматривается тепловая карта, где участки с дефектами имеют измененные цвета. Данное оборудование позволяет выявлять дефекты, но не дает точной картины об их характеристиках. Тяжело определиться с глубиной трещин, поскольку рассматриваются только очертания нарушенных участков.

Радиоволновые

Генерируют радиоволны, которые направляются на предмет изучения. Потому как они отбиваются от предмета, можно определить не только трещины или утолщение, но и диаметр и даже толщину изоляционного покрытия. Подобное оборудование применяется для работы с металлами и другими материалами.

Электронно-оптические

Применяются для контроля объектов, которые находятся под высоким напряжением. Ими пользуются электромонтажники. Подобное оборудование позволяет не только выявить места перелома проводов, но и качество работы изоляции.

Капиллярное дефектоскопирование

Подразумевают покрытие изучаемой поверхности специальным индикаторным веществом, которое заполняет имеющиеся микротрещины. В тех местах, где толщина вещества больше, его цвет более насыщенный в сравнении с ровными участками. По этим цветам визуально определяются углубления. Этот метод подразумевает использование не электронного прибора, а только индикаторное вещество и лупу или микроскоп.

Критерии выбора

Выбирая дефектоскоп, следует обратить внимание на некоторые характеристики, которые являются ключевыми. В первую очередь нужно ориентироваться по диапазону измерения. Разные модели отличается чувствительностью. Самое точное устройство способно выявлять дефект, глубина которого составляет всего 1 мкм. Для определенных целей такая чувствительность действительно нужна, но для прочих является излишней. К примеру, если необходимо найти микротрещины на коленвале или других вращающихся деталях, то лучше использовать точное оборудование. Если же нужно проанализировать состояние металлического каркаса в строительстве, то подобные микротрещины не столь важны. Учитывая толщину тела арматуры или балок, маленький дефект глубиной 1 мкм никак не сможет стать причиной того, что металл лопнет, особенно если он используется в тех целях, для которых предназначен.

Также выбирая дефектоскоп, следует ориентироваться по тому, для каких материалов оно предназначено. Одни модели могут работать только с металлами, в то время как другие являются универсальными. Также по отношению к дефектоскопам важным понятием является производительность. Она показывает скорость сканирования. Чем она выше, тем быстрее можно оценить состояние объекта. Если ориентироваться по данному показателю, то безусловными лидерами являются вихретоковое и феррозондовое оборудование. Если использовать магнитопорошковый прибор, то продолжительность диагностики займет много времени, к тому же возникнет необходимость растирать порошок.

Рассматривая дефектоскопы, стоит в первую очередь отдать предпочтения ультразвуковым приборам. Они не несут вреда для оператора как радиационные, при этом дают вполне достаточное представление об имеющихся дефектах и целесообразности отправки детали в выбраковку.