Лабораторная работа № 3. Контроль деталей на трещины методом цветной (красочной) дефектоскопии основан на использовании явлений капиллярности

«КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ ЦВЕТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ»

1.Краткая теория

Контроль деталей на трещины методом цветной (красочной) дефектоскопии основан на использовании явлений капиллярности, диффузии, окрашивания, светового и цветного контрастов.

На участках расположения поверхностных дефектов, обработанных предварительно специальными составами (комплектом красок), образуется цветной (красочный) след на белом фоне.

Дефектоскописты должны быть обучены по специальной программе и аттестованы.

2. Сущность метода

Метод основан на целевом формировании цветного рисунка по контуру дефекта на белом фоне и выявлении поверхностных дефектов изделия.

Процесс применения метода состоит из операций:

- подготовка контролируемой поверхности;

- нанесения индикаторной краски;

- удаления индикаторной краски;

- дефектоскопирования;

- окончательной очистки деталей после контроля.

Чувствительность метода определяется основными факторами:

- качеством подготовки деталей перед контролем;

- температурой, при которой проводится контроль;

- правильностью и тщательностью выполнения технологических операций по нанесению дефектоскопических материалов;

- качеством дефектоскопических материалов.

3. Возможности и ограничения метода

Метод применим для контроля деталей, изготовленных из неферромагнитных сплавов, на которых использование средств магнитной порошковой дефектоскопии невозможно.

На ферромагнитных деталях метод оправдывает себя лишь в исключительных случаях: при отсутствии магнитных дефектоскопов и при невозможности осуществить необходимый режим магнитного контроля.

Метод позволяет выявлять усталостные, шлифовочные, закалочные и другие трещины, открытые с поверхности детали, а также пористость и растрескивание хромового и других покрытий. Хорошо выявляется межкристаллическая коррозия.

Детали осматривают при освещении не менее 500 лк и не ранее чем через 5 ÷ 6 мин. после нанесения проявляющей краски. Для получения наилучших результатов при использовании дополнительного подогрева осмотр лучше вести не ранее, чем через 1 час после нанесения проявляющей краски. Оценку надо проводить невооруженным глазом, а при необходимости применяют лупу 4 ÷ 7-кратного увеличения или бинокулярный микроскоп типа МБС.

4. Оборудование

Дефектоскопические материалы применяются комплектно. В каждый комплект входят:

- индикаторная (люминесцирующая) жидкость,

- очищающий состав,

- проявляющий материал.

Например, комплект «ЛЮМ-1 водосмываемый» может применяться с сухим и мокрым проявлением. Комплект «ЛЮМ-2 с последующей эмульсификацией» можно использоваться с сухим, мокрым и растворяющим эффектом. Эти комплекты рекомендуется реализовывать, главным образом, для контроля отдельных (демонтированных) деталей или узлов в условиях технической лаборатории или цеха.

В состав «ЛЮМ-1 водосмываемый» входят жидкости:

- люмоген № 2 ВНИИ монокристаллов 1 г,

- дитолилметан 50 мл,

- спирт гидролизный 40 мл,

- эмульгатор ОП-7 10 мл,

В состав «ЛЮМ-2 с последующей эмульсификацией» входит:

- нориол А 15 % (по объему)

- керосин топливный 85 %

В роли очищающих составов выступают:

- эмульгатор ОП-7 20 мл

- спирт гидролизный 80 мл

- вода 70 мл

В качестве проявляющих материалов могут быть:

А) мокрый проявитель:

- вода 100 мл

- порошок НОВОСТЬ или СУЛЬФАНОЛ НП-1 2,65 г

- асканит, не крупнее 0.04мм 18 г

- нитрит натрия 1,26 г

- калий двухромовокислый (хромпик) 0,17 г

Б) сухой проявитель:

- порошок Асканита

- эмульгатор ОП-7 добавляется лишь при необходимости удалять пленку путем замачивания водой.

Набор «ЦАН» состоит из 4-х флаконов аэрозольного дефектоскопического материала, где каждый имеет свое назначение:

№1 - очиститель от жировых и масляных загрязнений,

№2 - пенетрант индикаторный,

№3 - очиститель от пенетранта,

№4 - проявитель пенетранта.

Комплект «АЭРО-12-А» состоит из индикаторной жидкости, очищающей жидкости и проявляющего лака, проявляющего следы индикатора посредством диффузии и сорбции в непросохшее лаковое покрытие и последующей визуализации.

5. Особенности и назначение комплектов

Комплект «ЛЮМ-1 водосмываемый» предназначен для выявления, главным образом, тонких несплошностей с обеспечением высокой производительности труда, что обосновано применением водосмываемых материалов.

Комплект «ЛЮМ – 2 с последующей эмульсификацией» оптимален для выявления малых тонких и крупных раскрытых несплошностей при индивидуальном контроле деталей. Комплект позволяет регулировать выявляемость поверхностных несплошностей различного геометрического профиля. Могут быть выявлены слабо заметные глазом неровности (царапины, следы режущего инструмента и т. п.) благодаря высокой липкости люминесцирующего раствора.

Индикаторные жидкости комплектов приготовляются смещением компонентов в указанной последовательности. Также приготовляются и очищающие жидкости.

Набор «Цан» имеет отличительную маркировку:

№1 - зеленое кольцо по корпусу флакона,

№2 - красное кольцо по корпусу флакона,

№3 - желтое кольцо по корпусу флакона,

№4 - синее кольцо по корпусу флакона.

Выявляет малые тонкие и крупные раскрытые несплошности с высокой производительностью труда и достаточной достоверностью.

6. Технология контроля

Сущность контроля методом красок состоит в том, что на очищенную поверхность контролируемой детали наносят окрашенную в красный цвет или люминесцирующую смачивающую жидкость, которая заполняет полости имеющихся дефектов. Затем жидкость удаляют с поверхности детали. Оставшаяся в полостях дефектов часть жидкости выступает из них после нанесения проявителя в виде специальной проявляющейся краски или порошка.

Выступающая жидкость окрашивает проявитель и образует хорошо видимый на белом фоне красный или люминесцирующий в ультрафиолетовых лучах индикаторный рисунок – информативный параметр капиллярных методов, что свидетельствует о наличии дефекта и указывает место его расположения, форму и протяженность на поверхности детали.

Капиллярные методы различаются по оптическим свойствам индикаторных рисунков, образующихся при контроле, и типу проявителя. Наиболее распространен цветной метод, с образованием красного рисунка, видимого при дневном свете, когда используются красной проникающей жидкости «К» и белой проявляющей жидкости «М». при люминесцентно – цветовом контроле рисунок виден как при дневном свете, так и в ультрафиолетовых лучах.

Обнаруживаются трещины с шириной раскрытия 0,001 ÷ 0,03 м глубиной от 0,05 мм. Протяженность определяется непосредственно, ширина индикаторных следов дефектов резко увеличена. Минимальная протяженность поверхностных дефектов для определения без оптики 0,1 ÷ 0,3 мм.

Качество проявляющих красок оценивается:

- сроком годности по дате выпуска на упаковке,

- по цвету, внешнему виду и укрывистости пленки,

- по вязкости,

- по содержанию сухого вещества,

- по времени высыхания пленки при t⁰С=18 ÷ 22⁰,

- по окрашиваемости(концентрационной пробе).

Конечным этапом оценки индикаторных и проявляющих материалов является их совместное использование для выявления эталонных дефектов. В роли эталонных дефектов можно использовать:

- разборное устройство с плоской капиллярной щелью,

- деталь искусственно полученными шлифовочными трещинами.

Разборное устройство состоит из 2-х плиток Иогансона размером 20*25 мм, стянутых струбциной и шлифованных вдоль стыка с одной из поверхностей на глубину 1 + 0.1 мм для снятия скругленных кромок.

Подготовка эталона предусматривает промывку эталонных плиток, защемление листка фольги 1*10 мм толщиной 0,01 ÷ 0,02 мм и стягивание струбцины винтом. Правильно собранный эталон не оставляет заметного следа из-за слияния его со шлифовочными рисками.

Сравнительное проявление искусственного эталона (типа клиновидной щели) выполняется с помощью экспозиционного устройства, позволяющего нанести слой лака воспроизводимой толщины. Устройство представляет собой диск со щелью, вращающийся от часового привода с постоянной скоростью. При распылении лака пульверизатором щель в диске, проходя над проявляемым эталоном, экспонирует контролируемую поверхность. Размер щели подбирается таким, чтобы поверхность эталона покрывалась тонким блестящим слоем проявляющего лака.

Общая качественная оценка выявляемости дефектов на натуральных типа шлифовочных трещин выполняется с помощью специальных эталонов(цилиндры из углеродистой стали длиной 250 мм диаметром 25 мм с электролитически нанесенным слоем хрома 0,3 ÷ 0,4 мм, подвергнутым воздействию твердым шлиф-кругом).

Оперативная оценка выявляемости дается при помощи портативного поляризационного измерителя, когда исследуется особенность визуальной различительной чувствительности зрения человека при непосредственном наблюдении светового изображения индикаторного следа дефекта в естественных условиях (адаптация к темноте и т. п.)

В качестве средства используются соосно расположенные и встречно вращаемые поляризационные светофильтры. Как критерий выявляемости принимается угол поворота поляроида – анализатора, при котором(во время наблюдения следа дефекта на просвет фильтров) исчезает различие между индикаторным следом дефекта и фоном.

Лабораторная оценка выявляемости дефектов основана на фотометрическом обмере снимков с изображением индикаторного следа дефектов по оптической и геометрической характеристикам. Фотографирование ведется при дневном и ультрафиолетовом освещении.

7. Люминесцентный контроль

Основан на свойстве многих органических и неорганических веществ при облучении их видимыми или ультрафиолетовыми лучами превращать поглощенную световую энергию в излучение другого спектрального состава. Новое излучение называется фотолюминесценцией. Спектральный состав его присущ только данному веществу и в большинстве случаев не зависит от спектрального состава световой энергии. Для возбуждения свечения обычно применяют невидимые ультрафиолетовые лучи. На рисунке 4 приведен пример люминесцентного излучения.

Рисунок 4 – Лампа люминесцентная

Перед контролем поверхность детали должна быть очищена от окалины, грязи, масла и т. п. после промывки в бензине деталь просушивается в сушильном шкафу (t⁰С = 80 ÷ 100⁰) в течение 10 ÷ 15 мин., затем деталь погружается на 10 мин. в флуоресцирующую жидкость (15 % масла и 85 % керосин). После поверхность детали промывается в струе воды и протирается насухо салфеткой. Просушенную деталь на 10 ÷ 15 мин. погружают в порошок окиси магния, а излишки порошка удаляют легким встряхиванием.

Подготовленная таким образом деталь осматривается в свете лампы УФО, источником которого служит ртутно-кварцевая лампа с фильтром из увиолевого стекла.

Осмотр детали проводится спустя 2 ÷ 3 мин. после включения лампы из-за необходимости разогрева светильника.

Ввиду относительно невысокой чувствительности люминесцентный контроль используется редко. Но в последнее время вошли в практику новые составы флуоресцирующих жидкостей, а вместо порошка окиси магния применяются проявляющие белые краски, вытягивающие флуоресцирующую жидкость. Поэтому чувствительность этого метода приблизилась к уровню достоверности цветной дефектоскопии.

Часто возможности цветного и люминесцентного методов используются сочетанием их при контроле одной детали. Первая ступень чувствительности – осмотр в фокусированном УФС, вторая – осмотр в дневном свете.

8. Нормативно-техническая документация

При отсутствии типовых технологий и методик НК конкретных объектов и изделий нормативно-техническая документация разрабатывается на основе заводских инструкций и технологической карты контроля состояния.

9. Метрологическое обеспечение

Средства цветной и люминесцентной дефектоскопии являются индикаторами качества состояния, а не средствами измерения. Подлежат проверке в соответствии с инструкциями по эксплуатации.

10. Техника безопасности

К работе со средствами цветной дефектоскопии допускаются лица, прошедшие инструктаж в установленном порядке и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.

При проведении НК необходимо соблюдать правила ОТ и ТБ, действующие для проверяемых изделий.

Аэрозольные дефектоскопические материалы нельзя распылять вблизи открытого огня, а также допускать нагревания баллона свыше 50⁰С. С наборами нужно работать в помещении с приточно-вытяжной вентиляцией.

В случае попадания жидкости в глаза их необходимо промыть водой, а по окончании работы вымыть руки с мылом.

11. Проведение лабораторной работы

Цель: выявление поверхностных дефектов в материалах различных деталей, узлов и механизмов с помощью средств цветной дефектоскопии.

Методика: - подготовить поверхность изделия к контролю,

- провести контроль с выявлением дефектного участка,

- классифицировать дефекты,

- оформить результаты работы по таблице 4.

Таблица 4 – Результаты контроля

№ п/п	Дефекты	Данные контроля, мм	Средний результат
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.   8. 9.   10.   11.	Трещины усталостные Трещины шлифовочные Трещины закалочные Другие трещины Пористость покрытий Растрескивание покрытий Коррозия межкристаллическая Царапины Следы режущего инструмента Несплошности поверхностные Поры, раковины и другие дефекты неферромагнитных материалов

12. Контрольные вопросы

1. На каких явлениях основан люминесцентный метод?

2. Какие категории дефектов выявляются цветовым НК?

3. Какие материалы входят в комплект цветной дефектоскопии?

4. Какова последовательность операций по контролю методом красок?

5. С какой чувствительностью в мм определяются цветным НК трещины и минимальная протяженность дефектов?

6. Какие факторы ухудшают эффективность применения метода?

7. В чем различие ступеней чувствительности люминесцентно-цветного метода?

8. В чем заключаются основные требования к технике безопасности?

9. На каких деталях и узлах ГТУ, другого оборудования магистральных трубопроводов целесообразно применение метода?

10. Какова коррозионная активность дефектоскопических материалов?

Дата добавления: 2017-01-14