Львів
C
» » Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів

Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів

Контроль якості продукції є суттєвою частиною системи управління її властивістю. На кожній стадії виробництва існують специфічні вимоги, що пред'являються до різних видів продукції, а значить, і до застосовуваних матеріалів. Спочатку основними вимогами були в основному точність і міцність, але з розвитком промисловості і ускладненням устаткування, що випускається число характеристик, за якими може відбутися його відбраковування, зросло багаторазово. Проводити перевірку функціональних здібностей виробів без їх руйнування стало можливим завдяки вдосконаленню методів неруйнівного контролю. Види та способи проведення його дозволяють оцінити різноманітні параметри без порушення цілісності продукту, а значить, максимально точно. Сьогодні жоден технологічний процес виробництва відповідальної продукції без сформованої системи контролю не має права впроваджуватися в промисловість.


Поняття неруйнівного контролю

Під цим процесом розуміють сукупність таких випробувань, яким безпосередньо піддається об'єкт, зберігаючи свою працездатність без будь-якого пошкодження матеріалу. Всі види і методи неруйнівного контролю, існуючих сьогодні, основною своєю метою мають забезпечення промислової безпеки шляхом відстеження технічного стану обладнання, будівель і споруд. Проводяться вони не тільки на етапі виробництва (будівництва), але і для своєчасного і якісного обслуговування і ремонту.
Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів
Так, різними видами неруйнівного контролю за Гостом можуть вимірюватися геометричні параметри виробів, оцінюватися якість обробки поверхні (наприклад, шорсткість), структура матеріалу і його хімічний склад, наявність різноманітних дефектів. Своєчасність і достовірність отриманих даних дозволяє скорегувати технологічний процес і випустити конкурентоспроможну продукцію, а також не допустити фінансових втрат.


Вимоги до проведення контролю

Для того щоб результати всіх видів неруйнівного контролю були актуальними та ефективними, він повинен відповідати певним вимогам:
  • можливість його проведення на всіх стадіях виготовлення, у процесі експлуатації й ремонту виробів;
  • контроль повинен проводитися по максимально можливому числу з заданих параметрів для конкретного виробництва;
  • час, що витрачається на контроль, має розумно співвідноситися з іншими етапами виробничого процесу;
  • достовірність результатів повинна бути дуже високою;
  • по можливості контроль технологічних процесів повинен бути механізований і автоматизований;
  • надійність апаратів та обладнання, що застосовуються в ході неруйнівного контролю, види і умови їх використання повинні бути різноманітними;
  • простота методик, економічна та технічна доступність.
  • Області застосування

    Все розмаїття видів і методів неруйнівного контролю за Гостом застосовується для наступних цілей:
  • виявлення дефектів відповідальних деталей і вузлів (атомних реакторів, літальних апаратів, підводних і надводних плавальних засобів, космічних кораблів тощо);
  • дефектоскопія пристроїв, розрахованих для тривалої експлуатації (портових споруд, мостів, вантажопідйомних кранів, атомних електростанцій та інших);
  • дослідження методами неруйнівного контролю металів, видів їх структур і можливих дефектів у виробах для удосконалення технології;
  • безперервний контроль над виникненням дефектів агрегатів і пристроїв найвищої відповідальності (наприклад, котлів атомних електростанцій).
  • Класифікація видів неруйнівного контролю

    Ґрунтуючись на принципах роботи обладнання та фізико-хімічних явищах, всі методи ділять на десять типів:
  • акустичні (в окремому випадку - ультразвукові);
  • віброакустичні;
  • з проникаючими речовинами (капілярні і контроль течеисканием);
  • магнітні (або магнитопорошковые);
  • оптичні (візуально-оптичні);
  • радіаційні;
  • радіохвильові;
  • теплові;
  • електричні;
  • вихорострумовий (або електромагнітні).
  • По ГОСТ 56542 види і методи неруйнівного контролю, перераховані вище, додатково поділяються за такими ознаками:
  • особливостям взаємодії речовин або фізичних полів з контрольованим об'єктом;
  • первинним параметрами, що надає інформацію;
  • отримання первинної інформації.
  • Акустичні методи

    Відповідно до класифікації видів і методів неруйнівного контролю по ГОСТ Р 56542-2015 цей вид заснований на аналізі пружних хвиль, які збуджуються і (або) виникають у контрольованому об'єкті. Якщо використовується діапазон частот, що перевищує 20 кГц, допускається вживання терміна "ультразвуковий" замість "акустичний".
    Акустичний вид неруйнівного контролю ділиться на дві великі групи. Перша - методи, що грунтуються на випромінюванні і прийом акустичних хвиль. Для контролю використовуються біжать і стоячі хвилі або резонансні коливання контрольованого об'єкта. До них відносять:
  • Тіньовий метод. Наявність дефекту виявляється завдяки ослаблення прийнятого сигналу або задерживанию його реєстрації за огинання дефекту ультразвуковими хвилями.
  • Ехо-метод. Існування дефекту визначають за часом приходу сигналу, відбитого дефектом і поверхнями об'єкта, дозволяє визначити розташування недоліку в обсязі матеріалу.
  • Дзеркально-тіньовий метод. Є різновидом тіньового методу, в якому застосовується обладнання від луна-методу. Ознакою вади є також ослаблений сигнал.
  • Імпедансний метод. Якщо у виробі є дефект, то зменшується імпеданс деякого ділянки його поверхні, він як би розм'якшується. Це позначається на амплітуді коливань стержня, механічній напрузі на його кінці, фазі коливань і зміщення їх частоти.
  • Резонансний метод. Важливий для вимірювання товщини плівкового покриття. Дефект знаходиться переміщенням шукача по поверхні виробу, вказує на нього ослаблення сигналу або ж зникнення резонансу.
  • Метод вільних коливань. У ході контролю аналізуються частоти власних коливань зразка, що виникають внаслідок удару по ньому.
  • Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів
    У другу групу входять методи, що ґрунтуються на реєстрації хвиль, що виникають у виробах і матеріалах:

  • Акустична емісія. Ґрунтується на реєстрації хвиль, що виникають при утворенні і розвитку тріщин. Небезпечні дефекти призводять до збільшення частоти та амплітуди сигналів у специфічному діапазоні частот.
  • Шумо-вібраційний метод. Полягає у спостереженні за спектром частот механізму або його частин у ході роботи.
  • Види і методи неруйнівного контролю з класифікацією, наведеною вище, застосовуються для самих різних цілей. Для визначення параметрів металопрокату невеликої товщини, гумових виробів, склопластиків, бетону найкращим чином підходить тіньовий метод. Істотним його недоліком є необхідність доступу до виробу з двох сторін. В умовах одностороннього доступу до зразка можливе застосування дзеркально-тіньового або резонансного методів. Добре підходять ці два види для неруйнівного контролю зварних з'єднань, як і акустична емісія. Импедансным методом, як і методом вільних коливань, перевіряють якість клеєних і спаяних виробів зі скла, металу і пластика.

    Капілярні методи

    Згідно класифікації видів і методів неруйнівного контролю по ГОСТ Р 56542-2015 капілярні методи відносяться до обстеження проникаючими речовинами. Засновані вони на проникнення крапель спеціальних рідин, званих індикаторними, в порожнині дефектів. Метод зводиться до очищення поверхні деталі і нанесення на неї проникаючої рідини. При цьому відбувається заповнення порожнин, після чого рідину видаляють з поверхні. Решту її частину виявляють з допомогою проявника, який формує індикаторний малюнок розташування дефектів.
    Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів
    Чутливість капілярного види неруйнівного контролю багато в чому залежить від вибору дефектоскопических матеріалів, що робить обов'язковим їх попередню перевірку. Індикаторні здатності розчинів перевіряють за деякими стандартними розчинів. Білизну проявителей перевіряють порівнянням з баритової пластиною (еталоном білизни). Плюсом капілярних методів є можливість їх використання в польових і лабораторних умовах з різними температурами навколишнього середовища. Проте вони здатні виявити лише поверхневі дефекти з незаповненими порожнинами. Капілярні методи застосовні для виявлення дефектів у металевих і неметалевих деталях різноманітних форм.

    Магнітні методи

    Засновані вони на реєстрації магнітних полів, що виникають над дефектом, або ж на визначенні магнітних властивостей досліджуваних виробів. Магнітні методи дозволяють знайти тріщини, заходи та інші дефекти, наприклад механічні особливості феромагнітних сталей і чавунів. Наявна в Гості класифікація неруйнівних видів і методів контролю передбачає розподіл магнітних на наступні підвиди:
  • магнитографический (реєстрація полів проводиться з феромагнітної плівкою в якості індикатора);
  • магнітопорошковий (аналіз магнітних полів здійснюється з феромагнітним порошком або магнітної суспензією);
  • магниторезисторный (реєстрація магнітних полів розсіювання ведеться магниторезисторами);
  • індукційний вид магнітного неруйнівного контролю (відстежується величина або фаза індукованої ЕРС);
  • пондеромоторний (реєструється сила відкликання магніту від контрольованого об'єкта);
  • ферозондовий (заснований на вимірюванні за допомогою феррозондов напруженості магнітного поля);
  • метод ефекту Холла (магнітні поля реєструються датчиками Холу).
  • Оптичні методи

    Вид неруйнівного контролю, заснований на дії світлового випромінювання на об'єкт з реєстрацією результатів цієї дії, називають оптичним. Умовно виділяють три групи методів:
  • Візуальний (так само, як і візуально-оптичний метод) спирається на особисті якості оператора (лаборанта): досвід, вміння, зір. Він дуже доступний і простий у виконанні, що пояснює його повсюдну поширеність. Візуальний контроль здійснюється без будь-яких оптичних коштів. Він ефективний на великих об'єктах для виявлення грубих вад, порушень геометрії і розмірів. Візуально-оптичний аналіз проводиться з оптичними засобами, такими як лупа або мікроскоп. Він є менш продуктивним, тому звичайно його комбінують з візуальним.
  • Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів
  • Фотометричні, денситометрические, спектральні і телевізійні методи базуються на апаратурних вимірах і характеризуються меншою суб'єктивністю. Ці види оптичного неруйнівного контролю незамінні для вимірювання геометричних розмірів, площ поверхонь, контролю коефіцієнта загасання, оцінки пропускної або відбиває здібностей, дефектоскопії.
  • Інтерференційні, дифракційні, фазовоконтрастные, рефрактометрические, нефелометричні, поляризаційні, стробоскопічні, голографічні методи ґрунтуються на хвильові властивості світла. З їх допомогою можна контролювати вироби з матеріалів, які є прозорими або напівпрозорими для світлового випромінювання.
  • Радіаційні методи

    Засновані на дії на об'єкт іонізуючих електромагнітних випромінювань з подальшою реєстрацією параметрів цього дії та підбиттям результатів контролю. Для радіаційного види неруйнівного контролю використовують різноманітні випромінювання, що дозволяють описати їх кванти наступними фізичними величинами: частота, довжина хвилі або енергія. Проходячи через виріб, рентгенівське або гамма-випромінювання, а також потоки нейтрино послаблюються різною мірою в перетинах з дефектами і без них. Вони дозволяють судити про внутрішній наявності вад. Вони успішно використовуються для перевірки зварних і паяних швів, прокату.
    Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів
    Радіаційні види неруйнівного контролю несуть біологічну небезпеку, діючи приховано. Це вимагає дотримання організаційних і санітарних норм охорони праці та правил техніки безпеки.

    Теплові методи

    Важливим параметром є реєстрація змін, що відбуваються в теплових або температурних полях аналізованого зразка. Для контролю вимірюють температуру і перепади теплових характеристик об'єкта. Тепловий вид неруйнівного контролю може бути пасивним або активним. У першому випадку на зразки не діють зовнішніми джерелами тепла, а температурне поле заміряють у працюючого механізму. Підвищення або зниження температури в деяких місцях може говорити про наявність якихось вад, наприклад тріщин у двигунах. При активному тепловому контроль проводиться нагрівання або охолодження матеріалів або виробів, а вимірювання температури проводять з двох його протилежних сторін. Для отримання точних і об'єктивних даних застосовують такі первинні вимірювальні перетворювачі теплового випромінювання: термометри, термопари, термоопору, напівпровідникові прилади, електронно-вакуумні прилади, піроелектричні елементи. Нерідко використовуються індикатори теплових полів, що представляють собою пластини, пасти, плівки з термочутливих речовин, які змінюються при досягненні деяких температур. Так, виділяють термоиндикаторы плавлення, що міняють свій колір термоиндикаторы та люмінофори.
    Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів
    Завдяки використанню особливого обладнання, теплові методи дозволяють вимірювати фізичні та геометричні параметри об'єктів безконтактно на досить великих відстанях. Також вони дозволяють виявляти на їх поверхнях хімічні й фізичні забруднення, шорсткості, покриття, базуючись на значеннях коефіцієнта теплового випромінювання.

    Методи контролю течеисканием

    За основною класифікації видів неруйнівного контролю цей метод відноситься до перевірки зразків проникаючими рідинами. Течеискание виявляє наскрізні дефекти у виробах і конструкціях щодо проникнення через них пробних речовин. Нерідко його називають контролем герметичності. Пробними речовинами можуть служити рідини, деякі гази, пари рідин. По даному параметру методи контролю течеисканием поділяють на рідинні і газові. Гази забезпечують більшу чутливість, а отже, використовуються частіше. Також на чутливість методу впливає вживане обладнання. Вакуумна техніка в даному випадку - найкращий варіант. Для виявлення течі необхідні спеціальні прилади, звані течеискателями, але в деяких випадках придатні і беспріборние способи течеісканія. Для контролю цим методом використовують наступні шукачі течії:
  • Мас-спектрометричний - характеризується найбільшою чутливістю й універсальністю, що дозволяє обстежити вироби різноманітних габаритів. Все це пояснює його широке застосування. Але мас-спектрометр - досить складний і громіздкий прилад, вимагає вакууму для роботи.
  • Галогенний, дія якого заснована на різкому підвищенні емісії катіонів лужних металів при появі у пробному речовині галогенів.
  • Бульбашковий - базується на виявленні бульбашок пробного газу, що виділяються з течі під час обпресування газом контрольованого об'єкта, з нанесеною рідиною на його поверхню або зануреного в резервуар. Це досить простий метод, що не вимагає складних приладів і спеціальних газів, зате забезпечує високу чутливість.
  • Манометричний - дозволяє оцінити герметичність об'єкта контролю за манометрів, заміряє тиск пробних газів.
  • Електричні методи

    Цей вид неруйнівного контролю по ГОСТ Р 56542-2015 заснований на аналізі параметрів електричного поля (або струму), що впливає на контрольований об'єкт або виникає в об'єкті з-за зовнішнього впливу. Інформативні параметри в даному випадку - електроємність або потенціал. Для контролю діелектриків або напівпровідників використовується ємнісний метод. Він дозволяє проаналізувати хімічний склад пластичних мас і напівпровідників, виявити в них дефекти, оцінити вологість сипучих матеріалів.
    Види неруйнівного контролю. Класифікація видів і методів
    Контроль провідників проводять методом електричного потенціалу. У цьому випадку товщину провідного шару, присутність несплошностей поблизу поверхні провідника контролюють, заміряючи падіння потенціалу на тому чи іншому ділянці.

    Вихрострумовий метод

    Має іншу назву - метод вихрових струмів. Заснований на змінах дії електромагнітного поля котушки з полем вихрових струмів, що наводяться цією котушкою в контрольованому об'єкті. Годиться для виявлення поверхневих дефектів магнітних і немагнітних деталей і напівфабрикатів. Також дозволяє знайти тріщини на виробах різноманітних конфігурацій. Цінність вихрострумового методу в тому, що ні вогкість, ні тиск, ні забрудненість середовища, ані радіоактивні випромінювання і навіть забруднення об'єкта струмонепровідними речовинами практично не роблять впливу на вимірювальний сигнал. Області застосування його такі:
  • Контроль лінійних розмірів виробів (наприклад, діаметра арматури, труб, товщини металевих листів, товщини стінок корпусів).
  • Вимірювання товщини нанесених покриттів (діапазон від мікрометра до десятків міліметрів).
  • Визначення відхилення складу та структури металів і сплавів.
  • Визначення значень механічних напруг.
  • Достоїнства і недоліки неруйнівних методів

    Незважаючи на те що обидва види контролю, руйнівний і неруйнівний, мають свої плюси і мінуси, в сучасних виробничих умовах останній має ряд переваг:
  • Випробування проводяться відразу на виробах, які будуть використовуватися в робочих умовах.
  • Обстеження можна провести на будь-якої деталі або будь-якому вузлі, призначених для експлуатації в реальних умовах, але якщо воно економічно обґрунтовано. Нерідко його можна здійснити навіть тоді, коли партія характеризується великими відмінностями між деталями.
  • Випробувань можна піддати цілу деталь або тільки найбільш небезпечні її ділянки. В залежності від зручності проведення або технологічних умов, їх можна виконати одночасно або послідовно.
  • Один і той самий об'єкт можна випробувати багатьма неруйнівними методами контролю, причому кожен з них буде чутливий до певних властивостей або частин деталі.
  • Неруйнівні методи можливо застосовувати до агрегату в робочих умовах, при цьому немає потреби припиняти його експлуатацію. Вони не викликають порушення і зміни характеристик деталей.
  • Випробування дозволяють провести повторний контроль тих же деталей через будь-який період часу. Це робить можливим встановити зв'язок режимів експлуатації з виникаючими ушкодженнями та їх ступінь.
  • Неруйнівний контроль дозволяє не виводити з ладу деталі, виготовлені з дорогих матеріалів.
  • Як правило, випробування проводяться без попередньої обробки зразків. Багато аналітичні пристрої є портативними і швидкодіючими і часто автоматизованими.
  • Вартість проведення неруйнівного контролю нижче, ніж у руйнуючих методів.
  • Більшість методів не вимагають тривалого часу і потребують менших затрат людино-годин. Такі методи слід використовувати для визначення якості всіх деталей у тому випадку, якщо їх вартість менше або порівнянна з вартістю проведення руйнівного обстеження лише малого відсотка деталей в усій партії.
  • Недоліків у неруйнівних методів контролю не так вже й багато:
  • Зазвичай аналізуються непрямі властивості, які не мають безпосереднього зв'язку зі значеннями при експлуатації. Для надійності результатів знаходять опосередковану зв'язок між отриманими даними і експлуатаційною надійністю.
  • Велика частина випробувань не вказують на термін служби об'єкта, а здатні лише простежити за процесами руйнування.
  • Для дешифрування та інтерпретації результатів аналітичних робіт також необхідно проведення тих же досліджень на спеціальних зразках та в спеціальних умовах. І якщо відповідна зв'язок між цими випробуваннями не очевидна і не доведена, то спостерігачі можуть з нею не погодитися.
  • Ми розібрали види неруйнівного контролю, його особливості і недоліки.