Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Процеси капілярної дефектоскопії






Заповнення наскрізного макрокапіляра. Розглянемо добре відомий із курсу фізики дослід: капілярна трубка діаметром 2 r вертикально занурена одним кінцем у рідину, що змочує стінку (рис.8.3). Під дією сил змочування рідина в трубці підніметься на висоту l над поверхнею.

 
 

Рисунок 8.3 – Капілярне підняття рідини

 

Це є явище капілярного всмоктування. Сили змочування діють на одиницю довжини кола меніска. Сумарна їхня величина рівна:

Fк =sсоsq2p r. (8.3)

Цій силі протидіє вага стовпа

Р=rgp r 2 l, (8.4)

де r – густина,

g – прискорення сили тяжіння.

У стані рівноваги буде:

. (8.5)

Звідси висота підйому рідини в капілярі:

. (8.6)

У цьому прикладі сили змочування розглядалися як прикладені до лінії зіткнення рідини і твердого тіла (капіляра). Їх можна розглядати також як силу натягу поверхні меніска, утвореного рідиною в капілярі. Ця поверхня являє собою як би розтягнуту плівку, що прагне скоротитися. Звідси вводиться поняття капілярного тиску, який рівний відношенню сили, яка діє на меніск Fк, до площі поперечного перетину трубки:

. (8.7)

Капілярний тиск збільшується зі збільшенням змочування і зменшенням радіуса капіляра.

Більш загальна формула Лапласа для тиску від натягу поверхні меніска має вигляд P к=s(1/ R 1+1/ R 2), де R 1 і R 2 –радіуси кривизни поверхні меніска. Формула (8.7) використовується для круглого капіляра: R 1 = R 2 = r /cosq.Для щілини шириною b з плоскопаралельними стінками R 1®¥,

R 2 = b /(2cosq). У результаті одержуємо:

 

. (8.8)

На явищі капілярного всмоктування засноване просочування дефектів пенетрантом. Оцінимо час, необхідний для просочування. Розглянемо розташовану горизонтально капілярну трубку, один кінець якої відкритий, а інший поміщений у рідину, що змочує. Під дією капілярного тиску меніск рідини рухається в напрямку відкритого кінця. Пройдена відстань l пов'язана з часом t наближеною залежністю:

, (8.9)

де m – коефіцієнт динамічної в’язкості зсуву.

З формул (8.9) видно, що час, необхідний для проходження пенетрантом через наскрізну тріщину, пов'язаний з товщиною стінки l, у якій виникла тріщина, квадратичною залежністю: він тим менший, чим менша в’язкість і більше змочування. Орієнтовна крива 1 залежності l від t показана на рис. 8.4. Варто мати на увазі, що при заповненні пенетрантом реальної тріщини відзначені закономірності зберігаються лише за умови одночасного торкання пенетрантом усього периметра тріщини і її рівномірної ширини. Невиконання цих умов викликає порушення співвідношень (8.7), проте вплив відзначених фізичних властивостей пенетранта на час просочування зберігається.

 
 

 

Рисунок 8.4 – Кінетика заповнення пенетрантом капіляру:

накрізного (1), тупикового з врахуванням (2) і без врахування явища дифузійного просочування (3)

 

Заповнення тупикового капіляра відрізняється тим, що газ (повітря), стиснутий поблизу тупикового кінця, обмежує глибину проникнення пенетранта (крива 3 на рис. 8.4). Розраховують граничну глибину заповнення l 1 виходячи з рівності тисків на пенетрант зовні і зсередини капіляра. Зовнішній тиск складається з атмосферного Р а і капілярного Р к, внутрішній тиск у капілярі Р в визначають із закону Бойля – Маріотта. Для капіляра постійного перетину: palo = pa (lo-li) S; Р в= Раlа /(lо-l1), де lо – повна глибина капіляра. З рівності тисків знаходимо:

. (8.10)

Величина Рк< < Ра, тому глибина заповнення, розрахована за цією формулою, складає не більш 10% повної глибини капіляра.

Розгляд заповнення тупикової щілини з непараллельными стінками (які добре імітують реальні тріщини) або конічного капіляра (який імітує пори) більш складний, ніж капілярів постійного перерізу. Зменшення поперечного перерізу в міру заповнення викликає збільшення капілярного тиску, але ще швидше зменшується об’єм, заповнений стиснутим повітрям, тому глибина заповнення такого капіляра (при однаковому розмірі гирла) менша, ніж капіляра постійного перетину.

Реально гранична глибина заповнення тупикового капіляра, як правило, більша розрахункового значення. Це відбувається за рахунок того, що повітря, стиснуте поблизу кінця капіляра, частково розчиняється в пенетранті, дифундує в нього (дифузійне заповнення). Для видовжених тупикових дефектів іноді виникає сприятлива для заповнення ситуація, коли заповнення починається з одного кінця по довжині дефекту, а витискуване повітря виходить з іншого кінця.

Кінетика руху рідини, що змочує, у тупиковому капілярі формулою (8.9) визначається лише на початку процесу заповнення. Надалі, при наближенні l до l 1, швидкість процесу заповнення сповільнюється, асимптотично наближаючись до нуля (крива 2 на рис.8.4).

За оцінками час заповнення циліндричного капіляра радіусом порядку 10-3 мм і глибиною l0 = 20 мм до рівня

l = 0, 9 l 1 є не більшим 1 с. Це значно менше часу витримки в пенетранті, який рекомендується в практиці контролю, що складає декілька десятків хвилин. Розходження пояснюється тим, що після процесу досить швидкого капілярного заповнення починається значно більш повільний процес дифузійного заповнення. Для капіляра постійного перерізу кінетика дифузійного заповнення підпорядковується закономірності типу (8.9): lp=KÖ t, де lр – глибина дифузійного заповнення, але коефіцієнт К в тисячу раз менший, ніж для капілярного заповнення (див. криву 2 на рис.8.4). Він росте пропорційно збільшенню тиску наприкінці капіляра Р к/(Рка). Звідси випливає необхідність тривалого часу просочування.

Видалення надлишку пенетранта з поверхні ОК звичайно виконують за допомогою рідини-очисника. Важливо підібрати такий очисник, що добре видаляв би пенетрант із поверхні, у мінімальному ступені вимиваючи його з порожнини дефекту.

Процес проявлення. У капілярній дефектоскопії використовують дифузійні або адсорбційні проявники. Дифузійні проявники ‑ це білі, швидковисихаючі фарби або лаки, а адсорбційні порошки або суспензії.

Процес дифузійного проявлення полягає в тому, що рідкий проявник контактує з пенетрантом в гирлі дефекту і сорбує його. Потім пенетрант дифундує в проявник спочатку як у шар рідини, а після висихання фарби – як у тверде капілярно-пористе тіло. Одночасно відбувається процес розчинення пенетранта в проявнику, що у даному випадку не відрізняється від дифузії. У процесі просочування пенетрантом властивості проявника змінюються: він ущільнюється. Якщо застосовується проявник у вигляді суспензії, то на першій стадії проявлення відбувається дифузія і розчинення пенетранта в рідкій фазі суспензії. Після висихання суспензії діє описаний раніше механізм прояву.

 

8.4 Технологія і засоби капілярного контролю

 

Схема загальної технології капілярного контролю показана на рис. 8.5. Відзначимо основні її етапи.Підготовчі операції мають на меті вивести на поверхню виробу гирла дефектів, усунути можливість виникнення фону і помилкових індикацій, очистити порожнину дефектів. Спосіб підготування залежить від стану поверхні і необхідного класу чутливості.

Механічне очищенняроблять, коли поверхня виробу покрита окалиною або силікатом. Наприклад, поверхня деяких зварених швів покрита шаром твердого силікатного флюсу типу “березова кора”. Такі покриття закривають гирла дефектів. Гальванічні покриття, плівки, лаки не видаляють, якщо вони тріскаються разом з основним металом виробу. Якщо такі покриття наносять на деталі, у котрих уже можуть бути дефекти, то контроль виконують до нанесення покриття. Зачищення виконують різанням, абразивним шліфуванням, опрацюванням металевими щітками.


 

 

 


Цими засобами усунеться частина матеріалу з поверхні ОК. Ними не можна зачищати глухі отвори, різьбові.

При шліфуванні м'яких матеріалів дефекти можуть перекриватися тонким шаром деформованого матеріалу.

Механічним очищенням називають обдування піском, кісточковою крихтою. Після механічного очищення передбачають усуненням його продуктів із поверхні. Очищенню миючими засобами і розчинами піддають всі об'єкти, які надходять на контроль, у тому числі й ті, що пройшли механічне очищення. Справа в тому, що механічне очищення не очищає порожнини дефектів, а іноді його продукти (шліфувальна паста, абразивна пилюка), можуть сприяти їхньому закриттю.

Очищення виконують водою з добавками ПАР і розчинниками, у якості яких використовують спирти, ацетон, бензин, бензол і ін. З їхньою допомогою видаляють консервуюче мастило, деякі лакофарбові покриття. При необхідності обробку розчинниками виконують декілька разів.

Для більш повного очищення поверхні ОК і порожнини дефектів застосовують засоби інтенсифікації очищення: вплив парами органічних розчинників, хімічне травлення (допомагає видаленню з поверхні продуктів корозії), електроліз, прогрівання ОК, дія низькочастотними ультразвуковими коливаннями.

Після очищення проводять сушіння поверхні ОК. Цим видаляють залишки миючих рідин і розчинників із порожнин дефектів. Сушіння інтенсифікують підвищенням температури, обдуванням, наприклад використовують струмінь теплого повітря з фена.

Просочування пенетрантом. До пенетрантів пред'являють цілий ряд вимог. Добра змочуваність поверхні ОК матеріалу ‑ головна з них. Для цього пенетрант повинен мати достатньо високий поверхневий натяг і крайовий кут близький до нуля при розтіканні по поверхні ОК. Найчастіше в якості основи пенетрантів використовують такі речовини, як гас, рідкі олії, спирти, бензол, скипидар, у яких поверхневий натяг (2, 5...3, 5)10-2 Н/м. Рідше використовують пенетранти на водяній основі з добавками ПАР. Для всіх цих речовин соs q є не меншим 0, 9.

Друга вимога до пенетрантів – низька в’язкість. Вона потрібна для скорочення часу просочування. Третя важлива вимога – можливість і зручність виявлення індикацій. За контрастом пенетранта КМК розділяють на ахроматичний (яскравісний), кольоровий, люмінесцентний і люмінесцентно-кольоровий. Крім того, існують комбіновані КМК, у яких індикації виявляють не візуально, а за допомогою різноманітних фізичних ефектів. За типами пенетрантів, точніше за засобами їхньої індикації, здійснюють класифікацію КМК.

Прикладом ахроматичного КМК є так звана “гасова проба”, дотепер досить широко застосовувана в деяких виробництвах. У ній у як пенетрант використовують гас, а як проявник – крейду, на якій гас, що виступив, лишає темні сліди. Для надання колірного контрасту в названі вище речовини, що змочують, добавляють жовтогарячі або червоні барвники типу “50”, “Ж”, “Судан”. Люмінесцентними властивостями володіють деякі з речовин, що змочують: норіол, трансформаторна олива. Люмінесценція викликається або посилюється введенням спеціальних добавок (флюороля, дефектоля, триетаноламіна). Люмінесценція індикацій дещо краще виявляється оком, ніж колірний контраст, але потребує УФ-випромі-нювачів і виконується в умовах затемнення. Існують люмінесцентно-кольорові пенетранти, які можна виявляти обома засобами. Приклад такого пенетранта ‑ родамін С, що розчиняється в етиловому спирті.

У рецептурі деяких пенетрантів передбачене введення невеличкої кількості эмульгаторів ОП-7, ОП-10. Вони сприяють підвищенню властивостей, що змочують, утворенню емульсій погано розчинних добавок у рідині, що змочує. Додатковими вимогами до пенетрантів є мінімальна шкідливість для навколишнього персоналу, хоча цілком уникнути шкідливої дії іноді не вдасться; мінімальна корозійна дія (антикорозійоний пенетрант не повинен містити більше 1% сірки і хлору); невелика вартість.

Відзначимо деякі комбіновані методи, де пенетрант в індикаціях виявляють з допомогою перетворювачів. У капілярно-радіоактивному методі використовують пенетрант у вигляді спирту з добавками радіоактивного хлористого цезію-137. Це дозволяє виявляти дефекти за гамма-випромінюванням. Метод дуже чутливий, але небезпечний для персоналу. У капілярно-вихрострумовому методі застосовують пенетранти, що виявляються за їхньою електропровідностю за допомогою вихрострумового давача. Такі пенетранти (наприклад, розчин олеїнової кислоти й оксиду магнію в гасі) застосовують при контролі неелектропровідних матеріалів.

Специфічним видом пенетранта є фільтруюча суспензія. У рідкий пенетрант добавляють нерозчин-ний порошок із діаметром частинок 0, 01 ‑ 0, 1 мм, що володіє колірним контрастом або люмінесценцією. Порошок не проникає в дефект, а фільтрується і нагромаджується біля його гирла. Такий пенетрант не потребує проявлення.

У даний час промисловість випускає готові пенетранти для контролю. Тому необхідність у точному знанні рецептури відпадає. Люмінесцентні пенетранти марок ЛЖ із різноманітними індексами придатні для контролю металів, пластмас, скла, кераміки при температурі 15...35 °С. Кольоровий пенетрант марки ДО застосовують для контролю металів, скла, кераміки при температурах від " -" 40 0С до " +" 40 С. Спеціальні види пенетрантів для контролю при підвищеній температурі, методом фільтруючої суспензії, люмінесцентно-кольоровим, комбінованими методами промисловість не випускає.

Просочування пенетрантом виконують зануренням у ванну, намазуваням пензлем, поливанням, розбризкуванням пульверизатором або з аэрозольного балона. Пенетрант залишають на поверхні ОК від 10 до 30 хв, а в середньому – на 20 хв.

Існує ряд засобів інтенсифікації процесу просочування: вакуумування ОК перед просочуванням; вплив на ОК підвищеним тиском після нанесення на нього пенетранта; вплив на ОК під час контакту його з пенетрантом пружних механічних коливань або статичного навантажування, що збільшує розкриття дефектів, електрична взаємодія частинок пенетранта, яким передається електричний заряд з ОК, якому надається заряд іншого знака; дія на пенетрант, що знаходиться поблизу поверхні ОК, УЗ-коливаннями.

Основні вимоги до УЗ-коливань, що використовуються для інтенсифікації просочування – виникнення кавітації, тобто утворення невеличких пухирців. Застосовують коливання частотою від 15 кГц до 25 кГц з інтенсивністю, яка на порядок перевищуює граничне значення для виникнення кавітації 0, 1 ‑ 0, 2 кВт. Ефект УЗ-просочування не залежить від напрямку коливань вібратора щодо поверхні ОК, проте УЗ-коливання екрануются об'єктом.

Видалення надлишків пенетранта з поверхні ОК необхідне, щоб усунути утворення фону (при неповному усуненні пенетранта), виникнення помилкових індикацій (при зберіганні пенетранта на окремих ділянках, у заглибленнях). При виконанні цієї операції важливо зберегти пенетрант у порожнині дефектів. Усунення виконують протиранням сухими або вологими серветками, промиванням очисником. Міжнародний стандарт рекомендує спочатку застосовувати протирання, а потім промивання.

У якості очисників використовують воду (для пенетрантів на основі скипидару), водяні розчини ПАР і органічні розчинники. Поверхнево-активна речовина допомагає утворити емульсію з нерозчинного у воді пенетранта, після чого він легко змивається, хоча при цьому відбувається часткове вимивання пенетранта із широких дефектів. Зберіганню пенетранта в дефектах сприяє промивання сильним струменем води без добавок ПАР. Тут очищення забезпечується механічною дією струменя води. Широко застосовують органічні очисники, що випускаються промисловістю: ОЖ-1 (етиловий спирт із емульгатором) і маслогасову суміш.

Після промивання ОК сушать; для прискорення сушіння обдувають теплим повітрям. Тут корисно перевірити шляхом огляду, чи не залишилося слідів пенетранта на поверхні.

У деяких випадках після або замість промивання застосовують операцію гасіння. Це усунення люмінесценції або колірного контрасту індикаторного пенетранта в результаті хімічного впливу речовин-гасників. Наприклад, для норіолу гасником є розерцин. За допомогою гасників усувають фон, що виникає, коли на поверхні виробу є неглибокі нерівності, наприклад, від механічної обробки. У цьому випадку поверхню покривають 5 % розчином розер-цину у воді з добавкою ацетону. Гасник діє на тонкий поверхневий шар пенетранта, зокрема на пенетрант, що залишився в неглибоких нерівностях. На пенетрант, що знаходиться в порожнинах дефектів, більш глибоких, ніж нерівності, гасник не діє. Після витягу з дефектів проявником пенетрант зберігає контрастні властивості.

Проявлення ‑ це процес витягування пенетранта, що залишився в порожнині дефектів, і утворення індикацій. У якості проявника використовують порошок, суспензію, фарби, лаки, липку стрічку. Важливо нанести проявник рівномірно, тонким (порядку 0, 1 мм) суцільним шаром. Більш товстий шар проявника затруднює його просочування пенетратом, витягнутим із тріщин. Мала кількість пенетранта не досягає протилежної поверхні шару проявника. Сказане не відноситься до проявника у вигляді липкої стрічки.

Проявлення порошком (сухий спосіб) базується на явищі фізичної адсорбції і капілярного ефекту. У якості проявника використовують білий тонкодисперсный (10-4...10-2 мм) порошок оксиду магнію, вуглекислого магнію, вуглекислого кальцію, тальку. Насипати тонкий рівний шар порошку досить важко, тому порошок звичайно наносять розпиленням струменем повітря.

Більш зручна для нанесення суспензія (мокрий засіб). Рідка фаза суспензії добре змочує поверхню ОК. Застосовують суспензію порошку вуглекислого магнію або каоліну у воді чи спирті. Суспензію наносять зануренням її в ОК, пензлем, розпиленням з аерозольного балона або в електричному полі (як при нанесенні пенетранта).

Проявлення лаком або фарбою базується на явищі дифузії. Застосовують нітроемаль, цинкові білила з добавленням розчинника. Промисловість випускає готові проявники типів ПР (із різноманітними індексами) і ЛА. Наносять лакофарбовий проявник такими ж способами, як емульсію.

Час проявлення варіюють від 5 до 25 (у середньому 15) хвилин в залежності від властивостей проявника. Рідкі проявники обов'язково повинні висохнути. Процес прояву інтенсифікують найчастіше підвищенням температури, рідше вакуумуванням, вібрацією (для виявлення тріщин).

Всі відомості про дефектоскопічні матеріали, технології їх застосування рекомендується сумувати у вигляді формуляра, приклад якого показаний у таблиці 8.1

Таблиця 8.1 ‑ Приклад формуляра на набір дефектоскопічних матеріалів

 

Набір дефектоскопічних матеріалів Люмінесцентний пенетрант високої чутливості (2-ий клас за ГОСТ-18442-80 із пониженою пожежонебезпечністю
  Область і умови застосування   Матеріал об’єкта контролю   Метали, пластмаси, скло і кераміка
Параметр шорсткості поверхні за ГОСТ 2789-73 Не гірше 5-го класу (Ra=2, 5-5, 0 мкм). Переважно поліровані і шліфовані поверхні
  Діапазон температур ОК 15...35СС
Відомості про матеріал Дефектоскопічний матеріал
Пентрант Очисник Прояв-ник
Позначення уніфіковане И2 М2 П3
Позначення національне ЛЖ-12   Водяний розчин ПАР наприклад, ОЖ-1, при 400С ПР-5
Форма упакування (аерозольна чи інша) У банках У банках (для ОЖ-1) У банках
  Стандарт   ТУ6-09-4001-76   (Для ОЖ-1) ТУ6-09-1043-76   ТУ6-09-3771-74

 

Важлива вимога до дефектоскопічних матеріалів ‑ їх сумісність. Обраний пенетрант повинен добре змочувати поверхню матеріалу ОК, змиватися очисником без вимивання з дефектів, виявлятися рекомендованим проявником. Тому дефектоскопічні матеріали рекомендується використовувати у вигляді наборів, що випускаються промисловістю.

Огляд об'єкта контролю ‑ дуже відповідальна операція. При кольоровому й ахроматичному методах обов'язкова вимога ‑ гарне освітлення поверхні об'єкта контролю. При використанні люмінесцентних ламп “денного світла” загальна освітленість робочого місця повинна бути 300 – 750лк, а комбінована освітленість – 750 – 2500лк.

При використанні ламп розжарювання освітленість є відповідно 200 – 500 і 500 – 3000 лк.

Часто застосовують безтіньову систему освітлення з декількох ламп. При використанні люмінесцентних ламп уживають заходів для усунення пульсації.

При люмінесцентному способі контролю огляд проводять у затемненому помешканні з підсвічуванням видимим світлом не більш 10 лк. Для люмінесценції дефектів використовують УФ-випромінювання ртутними лампами з довжиною хвилі 315 – 400 нм.

Така лампа має колбу з кварцового скла, що пропускає ультрафіолетові промені, темний світофільтр, що не пропускає видиме випромінювання, і дзеркальний рефлектор, що концентрує випромінювання в напрямку місця огляду об'єкта контролю.

Промисловістю освоєний випуск декількох типів апаратів для УФ-випромінювання. Для контролю дрібних і середніх деталей застосовують стаціонарні установки. Наприклад, установка КД-20Л (рис. 8.6) має випромінювач, рухливий у трьох напрямках, ОК розташовують на столі змінної висоти. Для контролю великогабаритних виробів застосовують переносні установки, наприклад, установку типу КД-32Л (рис. 8.7) масою 5кг.

 

 

Рисунок 8.6 – Стаціонарна установка КД-20Л для люмінесцентного контролю

 

 
 

Рисунок 8.7 – Переносна установка КД-32Л для люмінесцентного контролю

 

Ультрафіолетове опромінення об'єкта контролю повинне лежати в межах 750...3000 мкВт/см2. Її перевіряють за схемою рисунок 8.8, а. У затемненому приміщенні, що перевіряється, під УФ-випромінювачем 1 установлюють білий люмінес-центний екран, витовлений за технологією, викладеною в ГОСТ 18442-80. Відстань D повинна бути рівна відстані від опромінювача до місця контролю.

 

 
 

Рисунок 8.8 – Схема перевірки УФ-опромінення (а) та підсвічування видимим світлом (б) від УФ-випромінювача

 

Паралельно екрану встановлюють датчик люксметра 2 тип Ю-16 або Ю-116, перед вхідним вікном якого розташовують світофільтр 3 із скла типу ЖС4 товщиною 5 мм. Світофільтр поглинає УФ-випромінювання і пропускає видиме випромінювання.

Опромінення визначають за показниками люксметра у відносних одиницях. За відносну одиницю інтегрального опромінення приймають опромінення, при якому люмінесцентний екран випромінює світловий потік, який створює освітленість у 1 лк.

Перевіряють також підсвічування об'єкта контролю видимим світлом, що випромінюється УФ-опромінювачем 1. Для цього датчик 2 із фільтром 3 розташовують на місці екрана (рис. 8.8, б). Підсвічування не повинне перевершувати 30 лк.

Чим глибше дефект, тим швидше з'являється зображення, більша яскравість і розмір індикацій. З ураху-ванням цього корисно робити огляд 2 рази: через 5 – 10 хв. після початку проявлення, коли глибокі дефекти дають чіткі індикації, що вірніше відображають форму дефекту, і наприкінці проявлення, коли індикації від глибоких дефектів розпливаються, але стають більш помітними і з'являються індикації від неглибоких дефектів. Результати контролю заносять у журнал і складають висновок після контролю.

Остаточне очищення об'єкта після контролю здійснюють вологим протиранням, промиванням водою або розчинником, обдуванням піском або іншим абразивним матеріалом. Плівковий проявник відклеюють. Іноді випалюють проявник нагріванням. Якщо на експлуатаційні якості об'єкта контролю сліди процесу капілярної дефектоскопії не впливають, то операцію очищення не проводять.

Витратадефектоскопічних матеріалів залежить від якості поверхні контрольованого об'єкта, її розташування, консистенції матеріалів, засобу їх нанесення. Витрата пенетранта 0, 3 – 0, 5 л/м2. Більше значення відповідає нерівній поверхні об'єкта контролю, вертикальному розташуванню поверхні. Очисника витрачається в 2 – 3 рази більше, ніж пенетранта. Витрата порошкоподібного проявника 40 – 50 г, а суспензії – 300 г на 1л пенетранта.

8.5 Чутливість капілярного контролю і її

перевірка

 

Пороги і класи чутливості. Чутливість КМК визначають за розміром найменших виявлюваних реальних або штучно ініційованих дефектів. Відповідно до ГОСТ 18842-80 основним параметром дефекту, за яким оцінюють чутливість, служить ширина його розкриття. Оскільки глибина і довжина дефекту також роблять істотний вплив на можливість його виявлення (зокрема, глибина повинна бути істотно більше розкриття), ці параметри вважають стабільними.

Нижній поріг чутливості, тобто мінімальний розмір розкриття виявлених дефектів обмежується тим, що дуже мала кількість пенетранта, яка затрималась в порожнині невеликого дефекту, виявляється недостатнім, щоб одержати контрастну індикацію при даній товщині шару речовини, яка проявляє. Існує також верхній поріг чутливості, який визначається тим, що із широких, але неглибоких дефектів пенетрант вимивається при усуненні надлишків пенетранта з поверхні.

Поріг чутливості конкретного обраного засобу КМК залежить від умов контролю і дефектоскопічних матеріалів. Встановлено п'ять класів чутливості (за нижнім порогом) залежно від розмірів дефектів(табл. 8.2).

Для досягнення високої чутливості (низького порога чутливості) потрібно застосовувати високо-контрастні пенетранти, що змочують добре, лакофарбові проявники (замість суспензій або порошків), збільшувати УФ-опроміненість або освітленість об'єкта. Оптимальне сполучення цих чинників дозволяє виявляти дефекти розкриттям у десяті долі мкм.

 

Таблиця 8.2 – Класи чутливості капілярного контролю

 

  Клас чутливості   Мінімальна ширина розкриття дефекта, мкм
  Менше 1
  1...10
  10... 100
  100... 500
Технологічний Не нормують

 

У табл. 8.3 наведено рекомендації для вибору засобів та умов контролю, які забезпечують необхідний клас чутливості. Освітленість наведена комбінована: перше число відповідає лампам розжарювання, а друге – люмінесцентним.

Позиції 2, 3, 4, 6 базуються на застосуванні наборів дефектоскопічних матеріалів, що випускаються промисловістю.

Не потрібно без необхідності прагнути до досягнення більш високих класів чутливості: це потребує більш дорогих матеріалів, кращого підготування поверхні виробу, збільшує час контролю.

Таблиця 8.3 – Умови досягнення необхідної чутливості

 

Клас чут-ливо-сті Дефектоскопічні матеріали Умови контролю
Метод Пене-трант Прояв-ник Очис-ник Шорст-кість ОК, мкм УФ- опромі-неність, відн.од. Освіт-леність, лк
  Люмі-несцен-тно-колір-ний АЭР-012А Фарба Пр1 ОЖ-1 2, 5...5 200... 300 2000... …2500
  Люмінес-центний ЛЖ-6А   –   ОЖ-1   2, 5...5   200... 300   –  
  Кольо-ровий К Фарба М Олій-но-гасова суміш 5...10 –   2000... …2500
  Люмі-несце-нтний ЛЖ-12 Поро-шок окису магнію ОЖ-1 12, 5... 50 200... 300
  Кольо-ровий Бензин, норіол А, скипидар, пігмент Суспен- зія каоліну Вода 5... 10 2000... …2500
  Люмі-несцен-тний ЛЖ-4 Поро-шок окису магнію Вода з ПАР 12, 5... 50 100... 200
  Люмі-несцен-тна суспензія, фільт-рована Вода, эмуль-гатор, люмотен   12, 5...50 Не нижче 50

 

Наприклад, для застосування люмінесцентного методу необхідно затемнене приміщення, ультрафіолетове випромінювання, що робить шкідливу дію на персонал. У зв'язку з цим застосування цього методу доцільне тільки тоді, коли потрібно досягнення високої чутливості і продуктивності. У інших випадках варто застосовувати кольоровий або більш простий і дешевий яскравісний метод. Метод фільтруючої суспензії є найпродуктивнішим. У ньому відпадає операція проявлення. Проте цей метод поступається іншим по чутливості.

Комбіновані методи в силу складності їхньої реалізації застосовують досить рідко, тільки в разі потреби вирішення яких-небудь специфічних задач, наприклад досягнення дуже високої чутливості, автоматизації пошуку дефектів, контролю неметалічних матеріалів.

Перевірку порогу чутливостіспособу КМК відповідно ГОСТ 23349-78 виконують з допомогою спеціально відібраного чи підготовленого реального зразка ОК з дефектами. Використовують також зразки з ініційованими тріщинами. Технологія виготовлення таких зразків зводиться до того, щоб викликати появу поверхневих тріщин заданої глибини.

Згідно одного з способів зразки виготовляють з листової легованої сталі в вигляді пластин товщиною 3…4 мм. Пластини рихтують, шліфують, азотують з одної сторони на глибину 0, 3 – 0, 4 мм і цю поверхню ще раз шліфують на глибину 0, 005 – 0, 1 мм. Параметр шорсткості поверхні Ra < < 0, 4 мкм. Завдяки азотуванню поверхневий шар стає крихким.

Зразки деформують розтягом або вигином (шляхом вдавлювання кульки або циліндра з боку, протилежного азотованому). Зусилля деформації плавно збільшують до появи характерного хрускоту. У результаті в зразку виникає декілька тріщин, що проникають на всю глибину азотованного шару.

Виготовлені в такий спосіб зразки атестують. Визначають ширину і довжину окремих тріщин вимірювальним мікроскопом і вносять їх у формуляр зразка. До формуляра прикладають фотографію зразка з індикаціями дефектів. Зразки бережуть у футлярах, що охороняють їх від забруднення. Зразок придатний до використання не більш 15...20 разів, після чого тріщини частково забиваються сухими залишками пенетранта. Тому звичайно в лабораторії мають робітники зразки для повсякденного використання і контрольні зразки для вирішення відповідальних питань. Зразки використовують для перевірки дефектоскопічних матеріалів на ефективність спільного застосування, для визначення правильної технології (часу просочування, проявлення), атестації дефектоскопістів і визначення нижнього порога чутливості КМК.

8.6 Застосовуваність капілярного контролю

 

Капілярним методом контролюють вироби з металів (переважно неферромагнітних), неметалічних матеріалів і композитні вироби будь-якої конфігурації. Вироби з ферромагнітних матеріалів контролюють звичайно магнітопорошковим методом, який є більш чутливий, хоча для контролю ферромагнітних матеріалів також іноді застосовують капілярний метод, якщо є труднощі з намагнічуванням матеріалу або складної конфігурації поверхня виробу створює великі градієнти магнітного поля, що утрудняють виявлення дефектів. Контроль капілярним методом проводять до ультразвукового або магнітопорошкового контролю, інакше (в останньому випадку) необхідно розмагнітити ОК.

Капілярним методом виявляють тільки вихідні на поверхню дефекти, порожнина яких не заповнена окислами або іншими речовинами. Щоб пенетрант не вимивався з дефекту, глибина його повинна бути значно більше ширини розкриття. До таких дефектів відносяться тріщини, непровари зварених швів, глибокі пори.

Переважна більшість дефектів, що виявляються при контролі капілярним методом, може виявлятися при звичайному візуальному огляді, особливо якщо виріб попередньо протравити (дефекти при цьому чорніють) і застосувати засоби збільшення. Проте перевага капілярних методів полягає в тому, що при їхньому застосуванні кут зору на дефект зростає в 10...20 разів (за рахунок того, що ширина індикацій більша, чим дефектів), а яскравість контрастна 30...50%. Завдяки цьому немає необхідності в ретельному огляді поверхні і час контролю багаторазово зменшується.

Капілярні методи знаходять широке застосування в енергетиці, авіації, ракетній техніці, суднобудуванні, хімічній промисловості. Ними контролюють основний метал і зварені з'єднання зі сталей аустенітного класу (нержавіючі), титану, алюмінію, магнію й інших кольорових металів. З чутливістю по класу 1 контролюють лопатки турбореактивних двигунів, ущільнювальні поверхні клапанів і їхніх гнізд, металеві ущільнювальні прокладки фланців і ін. По класу 2 перевіряють корпуси й антикорозійні наплавлення реакторів, основний метал і зварені з'єднання трубопроводів, деталі підшипників. По класу 3 перевіряють кріплення ряду об'єктів, по класу 4 – товстостінне литво. Приклади ферромагнітних виробів, контрольованих капілярними методами: сепаратори підшипників, різьбові з'єднання.

На рис. 8.9 показано виявлення тріщин і заковин на ручці лопатки авіаційної турбіни люмінесцентним і кольоровим методами. Візуально такі тріщини спостерігають при збільшенні в 10 разів. Дуже бажано, щоб об'єкт контролю мав гладку, наприклад механічно оброблену, поверхню. Для контролю по класах 1 і 2 придатні поверхні після холодного штампування, прокатування, аргонно-дугового зварювання.

 

а – тріщина втоми, виявлена люмінесцентним методом, б – заковина, виявлена колірним методом

 

Рисунок 8.9 – Дефекти в пері лопаток

 

Іноді для вирівнювання поверхні проводять механічне опрацювання, наприклад, поверхні деяких зварених або наплавлених з'єднань опрацьовують абразивним кругом для видалення застиглого зварювального флюсу, шлаків між валиками шва.

Загальний час, необхідний для контролю відносно невеликого об'єкта типу турбінної лопатки, 0, 5...1, 4 год у залежності від застосовуваних дефектоскопічних матеріалів і вимог по чутливості. Витрати часу в хвилинах розподіляються в такий спосіб: підготування до контролю 5...20, просочування 10...30,. видалення надлишку пенетранта 3...5, проявлення 5...25, огляд 2...5, остаточне очищення 0...5. Звичайно витримку при просочіванні або проявленні одного виробу сполучають із контролем іншого виробу, у результаті чого середній час контролю виробу скорочується в 5...10 разів.

Автоматичний контроль застосовують для перевірки невеличких деталей типу лопаток турбін, кріплення, елементів кульових і роликових підшипників. Установки являють собою комплекс ванн і камер для послідовного опрацювання ОК

У таких установках широко застосовують засоби інтенсифікації операцій контролю: ультразвук, підвищення температури, вакуум і т.д..

Транспортер подає деталі у ванну для ультразвукового очищення, потім у ванну для промивання проточною водою. Вологу з поверхні деталей видаляють при температурі 250...300°С. Гарячі деталі охолоджують стиснутим повітрям. Просочування пенетрантом здійснюють під дією ультразвуку або у вакуумі. Усунення надлишків пенетранта проводять послідовно у ванній із очисною рідиною, потім у камері з душовою установкою. Вологу усувають стиснутим повітрям. Проявник наносять розпиленням фарби в повітрі (у виді туманну). Деталі оглядають на робочих місцях, де передбачене УФ-опромінення і штучне освітлення. Відповідальну операцію огляду автоматизувати важко.

 

Контрольні запитання:

1) Які фізичні явища лежать в основі капілярної дефектоскопії?

2) Які існують засоби капілярної дефектоскопії?

3) Які об´ єкти можна контролювати за допомогою пенетрантів?

4) Яка чутливість капілярного контролю?

5) Яка технологія проведення капілярного контролю?

 

 


ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

1. Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия /

С.В. Румянцев. – М.: Атомиздат, 1974.– 512 с.

2. Радиоизотопная дефектоскопия. Методы и аппаратура / А.Н. Майоров, О.В. Маминокян, Л.И. Косарев и др. – М.: Атомиздат, 1976. – 208 с..

3. Румянцев С.В. Типовые методики радиационной дефектоскопии и защиты / С.В. Румянцев, В.А. Добромыслов, О.И. Борисов.– М.: Атомиздат, 1979.– 200 с..

4. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: справочник; в 2-х кн./ [под ред. В.В. Клюева].– М.: Машиностроение, 1986.– т.1 – 486 с., т.2 – 352 с.

5. Ермолов Н.Н. Методы и средства неразрушающего контроля качества / Н.Н. Ермолов, Ю.Я. Остапин.– М.: Высшая школа, 1988.– 368 с.

6. Иванов С.А. Рентгеновские трубки технического назначения / С.А. Иванов, Г.А. Щукин. – Л.: Энергоатомиздат, 1989.– 200 с.– ISBN 5-283-04435-1

7. Неразрушающий контроль. – Кн. 4. Контроль излучениями: практ. пособие / Б.Н.Епифанцев, Е.А.Гусев, В.И.Матвеев,

Ф.Р. Соснин; под ред. Сухорукова В.В.– М.: Высшая школа, 1992.– 321 с.–ISBN 5-06-002040-1

8. Троицкий В.А. Пособие по радиографии сварных соединений / В.А. Троицкий. – К.: ИЭС им. Е.О. Патона, 2000.– 266 с.

9. Троицкий В.А. Краткое пособие по контролю качества сварных соединений / В.А. Троицкий. – К.: ИЭС им. Е.О.Патона, 1997.– 224 с.

10. Білокур І.П. Радіаційний контроль / І.П.Білокур, В.Г. Фірстов, Ф.Р. Соснін.– К.: НМК ВО, 1992.– 168 с.

11. Уманский Я.С. Рентгенография металлов и полупроводников / Я.С. Уманский.– М.: Металлургия, 1969.– 496 с.

12 Неразрушающий контроль. – Кн. 1. Контроль проникающими веществами: практ. пособие / А.К. Гурвич, И.Н. Ермолов, С.Г. Сажин; под ред. Сухорукова В.В.– М.: Высшая школа, 1992.– 242 с.

 

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.