Акустический контроль

Для обнаружения внутренних дефектов в металлах используется характеристическое распространение волн в области высоких звуковых частот, т.е. направленное излучение ультразвука. Такие методы позволяют определять размеры, форму и глубину залегания дефектов. Одним из преимуществ этих методов является возможность автоматизации проведения контроля.

Общие положения о методах проведения акустического (ультразвукового) контроля приведены в ГОСТ 20415-82. Этот стандарт устанавливает условия и порядок применения акустических методов неразрушающего контроля, требования к оформлению технической документации на контроль, подготовке дефектоскопистов.

Классификация акустических методов контроля приведена в ГОСТ 18353-79. Классификация дефектности сварных стыковых швов по результатам акустического (ультразвукового) контроля приведена в ГОСТ 22368-77.

Термины и определения акустических неразрушающих методов контроля даны в ГОСТах 23829-85 и 22727-88, применяемых совместно с ГОСТами 16504-81; 15467-79; 25.002-80.

Данные НТД предусматривают следующие методы акустического контроля сварных соединений.

Теневой - основан на анализе уменьшения амплитуды прошедшей от источника к приемнику волны, что связано с наличием дефектов в сварном шве (ГОСТ 23829-85).

Зеркально-теневой - основан на анализе акустических импульсов после их прохождения через объект контроля и регистрации дефектов по обусловленному ими изменению амплитуды сигнала, отраженного от донной поверхности (ГОСТ 23829-85).

Эхо-импульсный – основан на анализе параметров акустических импульсов, отраженных от дефектов и донной поверхности объекта контроля (ГОСТ 23829-85).

Эхо-сквозной – основан на измерении и регистрации амплитуды отраженных от несплошности металла ультразвуковых импульсов, причем излучение ультразвуковых импульсов производится со стороны одной из поверхностей контролируемого проката, а прием – с противоположной поверхности (ГОСТ 22727-88);

Многократно-теневой - основан на измерении и регистрации амплитуды ультра-звукового импульса, многократно прошедшего сквозь прокат (ГОСТ 22727-88).

Дополнительные сведения об использовании этих методов изложены в ГОСТах 22727-88 и 17410-84.

Сведения о правилах проведения акустического контроля сварных соединений приведены в ГОСТ 14782-86. Этот стандарт устанавливает методы акустического (ультразвукового) контроля стыковых, угловых, нахлесточных и тавровых соединений, выполненных дуговой, электрошлаковой, газовой, газопрессовой, электронно-лучевой и стыковой сваркой плавлением в сварных конструкциях из металлов и сплавов для выявления трещин, непроваров, пор, неметаллических и металлических включений.

Стандарт оговаривает требования к ультразвуковым дефектоскопам и стандартным образцам, используемым для настройки дефектоскопов, порядок подготовки к контролю, проведения контроля и оценки его результатов.

Метод акустической (ультразвуковой) дефектоскопии применяется для контроля металлических труб (в соответствии с ГОСТ 17410-84). Этот стандарт распространяется на прямые однослойные цилиндрические трубы, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, и устанавливает методы ультразвуковой дефектоскопии металла труб для выявления неоднородности металла и различных дефектов, расположенных в толще стенок труб и обнаруживаемых ультразвуковой дефектоскопической аппаратурой. Суть метода: измерение амплитуды эхо-сигнала от искусственного отражателя в стандартном образце.

Аппаратура, чертежи стандартных образцов, номенклатура параметров преобразователей, схема включения преобразователей указаны в упомянутом стандарте и в ГОСТ 23702-90.

В зависимости от материала, назначения и технологии изготовления трубы проверяют на:

- продольные дефекты при распространении ультразвуковых колебаний в стенке трубы в одном направлении;

- продольные дефекты при распространении ультразвуковых колебаний в стенке трубы в двух направлениях навстречу друг другу;

- продольные и поперечные дефекты при распространении ультразвуковых колебаний в двух направлениях;

- наличие дефектов типа расслоений.

При этом оговариваются средства контроля; подготовка к контролю; порядок проведения контроля; оценка результатов контроля, которые приводятся в картах технологии контроля.

23.4. Магнитный контроль

Методы магнитного контроля основаны на индикации и анализе магнитных полей рассеяния, возникающих в местах нарушения сплошности ферромагнитного сварного шва при воздействии на него магнитного поля. Изменение напряженности магнитного поля в месте дефекта (несплошности, включения, отличающиеся по магнитным характеристикам от сварного шва) регистрируются с помощью ферромагнитного порошка при магнитопорошковом способе контроля, магнитной пленки при магнитографическом способе и феррозонда при магнито-феррозондовом способе контроля.

В соответствии с ГОСТ 24450-80 установлены термины и определения, применяемые при магнитных методах неразрушающего контроля:

- магнитный неразрушающий контроль – неразрушающий контроль, основанный на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами;

- магнитная дефектоскопия – выявление дефектов типа нарушения сплошности материала объекта контроля методами магнитного неразрушающего контроля;

- индикаторный рисунок – рисунок, образованный на поверхности объекта контроля ферромагнитным порошком в местах возникновения магнитного поля рассеяния дефекта.

Метод контроля с помощью магнитного порошка является наиболее часто применяемым методом обнаружения магнитных полей рассеяния. Их обнаружение основано на использовании в качестве средств контроля черных, серебристо-блестящих, цветных или флюоресцирующих ферромагнитных частиц величиной порядка 10 мкм. Эти частицы входят в состав жидкой эмульсии или газовой взвеси. Вследствие больших градиентов магнитного поля вблизи поверхностей дефектов магнитный порошок притягивается, благодаря чему возникает индикаторный рисунок.

Магнитопорошковый контроль.

Данный вид контроля качества производится в соответствии с ГОСТ 21105-87.

Этот стандарт распространяется на магнитопорошковый метод неразрушающего контроля деталей, изделий и полуфабрикатов из ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью не менее 40 единиц.

Метод 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.

Метод магнитопорошкового контроля предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: волосовин, трещин, непроваров в сварных соединениях, флокенов, закатов, надрывов и т.п. Метод может быть использован для контроля объектов с немагнитными покрытиями

В зависимости от размеров выявляемых дефектов устанавливаются три условных уровня чувствительности:

- условный уровень чувствительности А, Б, В;

- минимальная ширина раскрытия условного дефекта, мкм 2,0; 10,0; 25,0;

- минимальная протяженность условного дефекта, мм 0,5; 2,5; 7,5.

Условным дефектом считается поверхностный дефект в виде плоской щели с параллель-ными стенками с отношением глубины к ширине, равным 10, ориентированный перпендикулярно к направлению магнитного поля.

При контроле магнитопорошковым методом применяют стационарные, передвижные и переносные магнитные дефектоскопы.

Стандарт определяет требования к дефектоскопическим материалам, порядок подготовки и проведения контроля. Даны способы и схемы намагничивания испытываемых объектов.

Магнитометрический (магнитографический) метод контроля швов сварных соединений трубопроводов.

Данный вид контроля производится в соответствии с ГОСТ 25225-90.Этот стандарт устанавливает магнитографический метод неразрушающего контроля сплошности кольцевых стыковых сварных швов стальных трубопроводов различного диаметра с толщиной стенки от 2 до 25 мм, выполненных сваркой плавлением.

Магнитографический метод контроля выявляет в стыковых сварных швах трубопроводов из низко- и среднелегированных углеродистых ферромагнитных сталей наружные и внутренние трещины, непровары, цепочки шлаковых включений и поры.

Магнитографический контроль следует проводить после окончания сварки труб, остывания сварного шва до температуры ниже 60 °С, до начала изоляционных работ.

Стандарт определяет средства контроля (магнитную ленту, намагничивающие устройства, принадлежности для контроля и др.), порядок подготовки и проведения контроля, обработку результатов.

Дополнительные сведения об использовании указанного метода для контроля механических свойств и микроструктуры металлопродукции приведены в ГОСТ 30415-96.

Этот стандарт распространяется на сортовой, листовой, полосовой, фасонный прокат, листы с немагнитными покрытиями, трубы, многослойные листы и ленты из углеродистых, легированных и электротехнических марок сталей.

Неразрушающий метод магнитного контроля применяется при наличии устойчивых парных или множественных вероятностных соотношений между контролируемыми показателями качества и магнитными характеристиками сталей.

Для неразрушающего магнитного контроля применяют приборы, измеряющие структурно-чувствительные магнитные характеристики.

Отбор образцов для проведения испытаний проводится по ГОСТ 7564-97. Стандарт определяет порядок проведения контроля и обработки результатов испытаний.

23.5. Течеискание

Методами течеискания выявляют места локальных течей в сварных соединениях открытых и замкнутых конструкций.

Различают следующие виды течеискания:

- радиационный, масс-спектрометрический, манометрический, галоидный, газоаналитический, химический, акустический, капиллярный (нестандартные);

- наливом воды (под напором или без него), поливанием струей воды под напором, поливанием рассеянной струей воды, пузырьковый.

Толщины контролируемого этими методами металла не ограничиваются. Выявляемые дефекты, чувствительность и области применения этих методов приведены в табл. 23.2 в соответствии с ГОСТ 3242-79.

23.6. Капиллярный контроль

Капиллярный неразрушающий контроль основан на проникновении жидких веществ в капилляры на поверхности объекта контроля с целью их обнаружения. Выявляются как поверхностные несплошности - тупиковые капилляры, выходящие на поверхность объекта контроля, так и сквозные несплошности - сквозные капилляры, соединяющие противоположные стенки объекта.

Капиллярный контроль позволяет выявлять дефекты на поверхности сварных соединений (например, трещины, плены, пористость и др.).

Капиллярные методы могут быть использованы независимо от физических свойств материалов при условии, если поверхность материала не обладает поглощающими свойствами и совместима с капиллярными процессами (это касается длительного коррозионного воздействия).

Общие требования к капиллярным методам неразрушающего контроля изложены в ГОСТ 18442-80. Этот стандарт распространяется на капиллярные методы неразрушающего контроля, предназначенные для обнаружения дефектов типа несплошностей металла, выходящих на контролируемую поверхность.

Стандарт оговаривает основные капиллярные методы контроля, дефектоскопические материалы, аппаратуру, порядок проведения контроля и оформления результатов.

Основные принципы методов капиллярного неразрушающего контроля, термины и определения приведены в ГОСТ 25522-90 и ИСО 3452-1÷6.

Суть методов капиллярного контроля заключается в следующем.

На очищенную поверхность наносится слой пенетранта, который в течение определенного времени заполняет все поверхностные несплошности, затем производится нанесение слоя проявителя для извлечения жидкого пенетранта из несплошности на поверхность с тем, чтобы получить более четкое изображение дефекта.

При капиллярном (пенетрационном) методе контроля выявляется индикаторный рисунок - изображение, образованное пенетрантом в месте расположения несплошности и подобное форме ее сечения у выхода на поверхность объекта.

Пенетранты подразделяют на следующие типы: люминесцентные; цветные; двухцелевые (люминесцентно-цветные).

Проявителями могут быть: сухие порошки; водные суспензии или их растворы; суспензии порошка в летучих безводных растворителях.

Методика испытаний: контролируемую поверхность равномерно смачивают пенетрантом любым способом (кистью, распылителем, погружением детали). Время пропитки зависит от свойств пенетранта, температуры, контролируемого материала и конкретных дефектов. Пенетрант не должен сохнуть в период пропитки. После сушки контролируемой поверхности на нее равномерно наносится проявитель, который выдерживается некоторое время (это зависит от материала, вида дефекта и других факторов) до появления индикаторного следа дефектов. Несплошности воспроизводятся в виде точек или линий.

Чувствительность методов очень высока, например, выявляются мелкие трещины шириной порядка 10^-3 мм.

Для контроля металлических изделий и полуфабрикатов, в том числе сварных соединений, используются следующие методы капиллярного неразрушающего контроля:

- жидкостной - метод контроля проникающими жидкими веществами, растворами, суспензиями, основанный на регистрации жидкости, проникающей в или через несплошности объекта контроля;

- проникающих растворов - жидкостной метод, основанный на использовании в качестве проникающего вещества жидкого индикаторного раствора;

- фильтрующихся суспензий - жидкостной метод, основанный на использовании в качестве жидкого проникающего вещества индикаторной суспензии, которая образует индикаторный рисунок из отфильтрованных частиц дисперсной фазы;

- люминесцентный - жидкостной метод, основанный на регистрации люминесцирующего в ультрафиолетовом излучении видимого индикаторного рисунка на поверхности объекта контроля;

- цветной - жидкостной метод, основанный на регистрации контраста красного красителя в видимом излучении индикаторного рисунка на поверхности объекта контроля;

- люминесцентно-цветной - жидкостной метод, основанный на регистрации контраста цветного или люминесцирующего индикаторного рисунка на фоне поверхности объекта контроля в видимом или ультрафиолетовом излучении;

- яркостный – жидкостной метод, основанный на регистрации контраста в видимом излучении ахроматического рисунка на поверхности объекта контроля;

- капиллярно-магнитопорошковый - жидкостной метод, основанный на обнаружении комплексного индикаторного рисунка, образованного пенетрантом и ферромагнитным порошком при контроле намагниченного объекта.

23.7. Метод магнитной памяти металла

Традиционные методы и средства диагностики (УЗД, МПД, рентген) направлены на поиск уже развитых дефектов и по своему назначению не могут предотвратить внезапные усталостные повреждения оборудования - основные причины аварий и источники травматизма обслуживающего персонала.

Известно, что основными источниками возникновения повреждений в работающих конструкциях являются зоны концентрации напряжений (КН), в которых процессы коррозии, усталости и ползучести развиваются наиболее интенсивно. Следовательно, определение зон КН является одной из важнейших задач диагностики оборудования и конструкций.

Процессами, предшествующими эксплуатационному повреждению, являются изменения свойств металла (коррозия, усталость, ползучесть) в зонах концентрации напряжений. Соответственно, изменяется намагниченность металла, отражающая фактическое напряжённо-деформированное состояние трубопроводов, оборудования и конструкций.

В настоящее время в России разработан и успешно внедряется на практике принципиально новый метод диагностики оборудования и конструкций, основанный на использовании магнитной памяти металла (МПМ). МПМ объединяет потенциальные возможности неразрушающего контроля (НК) и механики разрушений, вследствие чего, имеет ряд существенных преимуществ перед другими методами при контроле промышленных объектов.

Основные практические преимущества нового метода диагностики, по сравнению с известными магнитными и другими традиционными методами неразрушающего контроля (НК), следующие:

· применение метода не требует специальных намагничивающих устройств, так как используется явление намагничивания узлов оборудования и конструкций в процессе их работы;

· места концентрации напряжений от рабочих нагрузок, заранее не известные, определяются в процессе их контроля;

· зачистки металла и другой какой-либо подготовки контролируемой поверхности не требуется;

· для выполнения контроля по предлагаемому методу используются приборы, имеющие малые габариты, автономное питание и регистрирующие устройства;

· специальные сканирующие устройства позволяют контролировать трубопроводы, сосуды, оборудование в режиме экспресс - контроля со скоростью 100 м/час и более.

Метод МПМ является наиболее пригодным для практики методом НК при оценке фактического напряженно-деформированного состояния. Поэтому использование нового метода диагностики наиболее эффективно для ресурсной оценки узлов оборудования.

Предлагаемый метод диагностики, основанный на использовании магнитной памяти металла, позволяет выполнить интегральную оценку состояния узла с учётом качества металла, фактических условий эксплуатации и конструктивных особенности узла.

Дата добавления: 2013-12-12