Види та методи дефектоскопії. Класифікація
Фізичні неруйнівні методи набули широкого поширення для дефектоскопії будівельних конструкцій та з'єднань. Їх застосовують і при огляді та контролі продукції для виявлення прихованих дефектів.
Найбільш широке застосування отримали такі методи дефектоскопії: ультразвукові, рентгенівські, радіаційні, магнітні та електромагнітні, капілярні, радіохвильові, теплові та оптичні.
У ультразвукові методиДефектоскопія використовується властивість ультразвукових коливань поширюватися в однорідному середовищі і відбиватися на межі двох середовищ або на ділянці порушення суцільності. Ультразвукові методи застосовуються для дефектоскопії залізобетонних і металевих конструкційз метою виявлення внутрішніх тріщин, порожнин, великих пір, сторонніх включень та розшарування; використовуються для контролю зварних з'єднань з низьковуглецевих та низьколегованих сталей, алюмінію та його сплавів, а також пластмас. Серед методів ультразвукової дефектоскопії найбільш поширені тіньовий та імпульсний луна-метод.
ТіньовийМетод заснований на ослабленні ультразвукового імпульсу за наявності дефекту, що утворює ультразвукову тінь, всередині конструкції. При наскрізному прозвучуванні елемента на екрані електронно-променевої трубки змінюється фаза коливань і зменшується величина сигналу, що надходить у приймальну головку (рис. 4.1, б).
Імпульсний луна-методполягає у посилці та відображенні ультразвукових імпульсів від межі виробу або дефекту (рис. 4.1, в, г).Випробувальні головки суміщеного типу виконують по черзі функцію випромінювача і приймача ультразвуку. У момент посилки імпульсу на екрані електронно-променевої трубки виникає початковий сигнал - сплеск імпульсу лівому куті. Донний ехо-сигнал зрушений вправо щодо початкового на час проходження та відображення імпульсу від нижньої грані елемента. Якщо по дорозі імпульсу зустрінеться дефект, сигнал від нього відбивається раніше. Висота сплеску та його розташування між початковим та донним сигналами характеризують розміри та глибину залягання дефекту.
Мал. 4.1. Схема ультразвукової дефектоскопії:
а- тіньовим методом за відсутності дефекту; б- за наявності дефекту;
в- луною-методом за відсутності дефекту; г- за наявності дефекту;
Н- Початковий сигнал; П- сигнал, що надходить у приймальну головку;
Д- донний ехо-сигнал; Дф- сигнал від дефекту
Для ультразвукової дефектоскопії будівельних конструкцій застосовуються й інші методи: резонансний, ударної хвилі, хвилі, що біжить, і вільних коливань.
Рентгенівські та радіаційніметоди просвічування контрольованих елементів рентгенівськими або гамма-променями (рис. 4.2) та реєстрації нерівномірності ослаблення променів фотографічними, візуальними або іонізаційними способами дозволяють визначити не тільки розміри та глибину залягання дефектів, але і їх характер за ступенем почорніння рентгенівської плівки, з еталоном чутливості або інтенсивності випромінювання, що вимірюється іонізаційним лічильником.
Рентгенівські та радіаційні методи застосовуються для дефектоскопії зварних з'єднань з металів та пластмас. Вони дозволяють виявити непровари, раковини, пори, тріщини, шлакові та газові включення, вивчити структуру металу та визначити тип кристалічної решітки.
Магнітні методиКонтроль заснований на реєстрації магнітних полів, що утворюються в зоні дефекту феромагнітних елементів після їх намагнічування (рис. 4.3). Ці методи найчастіше застосовуються контролю якості зварних швів металевих конструкцій. Серед магнітних методів найбільшого поширення набули: магнітопорошковий, магнітографічний, магнітоферрозондовий, індукційний та магнітополупровідниковий. Для сортування металу за марками та виявлення внутрішніх дефектів розроблено високочутливий електромагнітний метод із збудженням вихрових струмів.
Мал. 4.2. Схема рентгенівської чи радіаційної дефектоскопії:
1- джерело випромінювання; 2 - діафрагма; 3 - промені; 4 - контрольований
елемент; 5 - Дефект; 6 - рентгенівська плівка; 7 - Зображення дефекту на плівці
Мал. 4.3. Магнітний потік у дефектному зварному шві:
1 - контрольований елемент; 2 - зварний шов;
3 - Дефект; 4 - магнітні лінії; 5 - електромагніт
Капілярні методидефектоскопії пов'язані з проникненням індикаторної рідини в поверхневі дефекти зварних конструкцій з металів та пластмас. Ці методи можна розділити на три види: 1) кольоровий із застосуванням індикаторної рідини, що дає червоний малюнок дефекту на білому тлі проявника; 2) люмінесцентний із застосуванням люмінесцентної рідини, що висвічується під дією ультрафіолетових променів; 3) люмінесцентно-кольоровий, що дозволяє виявляти дефекти при денному світліта в ультрафіолетовому світлі без застосування оптичних приладів.
Як індикаторні рідини застосовуються різні люмінофори, наприклад Люм-6 або розчин, що складається з гасу (об'ємна частка 50 %), бензину (25 %), трансформаторного масла (25 %), анілінового або іншого барвника (0,03 %). Зручніше застосовувати рідини в аерозольній упаковці. Методика капілярної дефектоскопії включає: знежирення контрольованої поверхні; нанесення індикаторної рідини з подальшим видаленням її надлишків; нанесення рідини, що виявляє, або сухого проявника; розшифрування результатів контролю.
РадіохвильовіМетоди дефектоскопії засновані на застосуванні радіохвиль надвисокої частоти - НВЧ діапазону. Ці методи застосовуються для контролю якості виробів малої товщини із пластмас, деревини та бетону.
Радіохвильовий контроль здійснюється методами відбитого випромінювання (ехо-метод) або минулого випромінювання (тіньовий метод) і дозволяє фіксувати у виробі найбільш дрібні дефекти і характер їх розвитку в часі зміни фази, амплітуди або особливостям поляризації радіохвиль.
ТепловіМетоди контролю базуються зміні характеру теплових контрастів за наявності елементі дефектів. Вимірювання випромінюваного або тепла, що відбивається, проводять інфрачервоними радіометрами. Теплові зображення об'єкта, що вивчається, можуть бути перетворені і в видимі при використанні для цього рідкокристалічних сполук, що дозволяє застосовувати теплові методи для якісної оцінки контрольованих виробів.
Оптичніметоди, засновані на реєстрації світлового або інфрачервоного випромінювання, мають меншу чутливість порівняно з радіохвильовими. Однак, поява лазерів дозволила використовувати їх для високоточних вимірювань.
Голографія-це спосіб отримання зображення об'єкта, заснований на інтерференції когерентних хвиль. Когерентними називають хвилі однакової довжини, різниця фаз яких не змінюється у часі.
Методами голографії можна зафіксувати як амплітуду, і фазу коливання, та був відтворити їх у будь-який час у вигляді голограми. Для цього лазерний промінь направляють на досліджуваний елемент. Світло, що розсіюється лазером, потрапляє на фотографічну плівку. На неї відбивається і частина світлових хвиль непрозорим дзеркалом (рис. 4.4). За рахунок накладання світлових хвиль на фотоплівці виникає інтерференційна картина елемента, що залишається незмінною, якщо її положення не змінюється. Якщо отриману голограму висвітлити променем лазера такої частоти, яка була прийнята при початковому спостереженні, отримаємо відновлене голографічне зображення елемента. Накладення досліджуваний елемент силового, ультразвукового, теплового чи радіохвильового поля призводить до зміни інтерференційної картини на голограмі.
Методами голографії можна вимірювати деформації елемента та фіксувати найдрібніші структурні зміни у матеріалах. При зіставленні еталонних голограм бездефектних виробів з отриманими для контрольованих елементів з великою точністю виявляються дефекти.
Мал. 4.4. Схеми:
а- Отримання голограми; б- Відтворення галограми;
1- лазер; 2 - Досліджуваний елемент; 3 - Дзеркало;
4 - голограма; 5 - Відтворення елемента; 6 - спостерігач
ЛЕКЦІЯ 5. НЕРУШНІ МЕТОДИ КОНТРОЛЮ
Методи з використанням проникаючих середовищ.
Це - методи контролю герметичності з'єднань у резервуарах, газгольдерах, трубопроводах та інших подібних спорудах. Розрізняють методи течешукання та капілярний.
Методи течії.
1. Випробовування водою.Ємність наповнюють водою до позначки, що трохи перевищує експлуатаційну, і контролюють стан швів. У закритих судинах тиск рідини можна підвищити додатковим нагнітанням води або повітря. Стан шва можна перевірити сильним струменем води з брандбойта під тиском 1 ат, спрямованої нормально до поверхні шва.
2. Проба гасом.Завдяки малій в'язкості та незначному порівняно з водою поверхневому натягу гас легко проникає через найменші пори. Якщо поверхню шва з одного боку рясно змочити гасом, а протилежну сторону заздалегідь побілити водяним розчином крейди, то за наявності дефекту на світлому тлі виявляться характерні іржаві плями.
3. Проба стисненим повітрям.Шов з одного боку обмазують мильною водою, а з протилежної обдувають стисненим повітрям під тиском 4 ат.
4. Проба вакуум.Шов з одного боку обмазують мильною водою. Потім до шва з цієї сторони приставляється металева касета у вигляді плоскої коробки без дна, але облямованої знизу гумовою прокладкою, з прозорим верхом. Вакуум-насосом у касеті створюється невелике розрядження.
Капілярний метод.
На конструкцію наносять спеціальну рідину (індикаторний пенетрант), яка під дією капілярних сил заповнює порожнини поверхневих дефектів. Потім видаляють рідину з поверхні конструкції. Якщо рідини був порошок, він відфільтрується і накопичиться в дефектах; при використанні рідини без порошку на конструкцію після видалення рідини наноситься проявник - крейда (у вигляді порошку або водної суспензії), який реагує з рідиною в дефектах та утворює індикаторний малюнок високої контрастності кольору. При застосуванні реактивів утворюються навіть малюнки, здатні люмінісцувати в ультрафіолетових променях та при денному світлі.
Акустичні методи
Ультразвуковий метод.
Контроль дефектів провадиться за допомогою наскрізного прозвучування об'єкта. На ділянках без дефектів швидкість ультразвукової хвилі не падає, а на ділянці з дефектами, що містять повітря, хвиля повністю згасає або її помітно зменшується.
Контроль якості зварних швів стикових з'єднань здійснюється наступним чином. Для виявлення шлакових включень, раковин, газових пор, тріщин, непроварів найчастіше застосовують луна-метод, коли джерело і приймач хвиль поєднані щодо одного перетворювачі (по черзі відбувається пуск хвилі та її прийом). Перетворювач - призматичний, що дозволяє пускати та приймати хвилю під кутом до вертикалі. Переміщають перетворювач зигзагоподібно вздовж зварного шва. Відображення хвилі від протилежної грані з'єднаних зварюванням конструктивних елементів (швидкість хвилі, на прямому та зворотному шляху якої, можливо, зустрівся дефект) порівнюють з еталонними відображеннями (швидкостями), отриманими на попередньо зварених еталонних фрагментах сполук зі штучно зробленими дефектами.
Метод акустичної емісіїзаснований на реєстрації акустичних хвиль у металі при його пластичному деформуванні.
Реєструючи швидкість руху хвиль, можна виявити накопичення небезпечних руйнувань (зони концентрації напруг) у процесі навантаження конструкцій та їх експлуатації. Спеціальна апаратура «чує» тріск металу.
Методи з використанням іонізуючих випромінювань.
Радіографічний методз використанням рентгенівського або-випромінювання:
При просвічуванні дефект спроектується на плівку у вигляді затемненої плями, якою можна визначити положення дефекту в плані і його величину в напрямку, перпендикулярному напрямку просвічування. Про величину дефекту у бік просвічування судять, порівнюючи інтенсивність затемнення плями з інтенсивностями затемнень, що вийшло фотоплівці від прорізів різної глибини на зразку чутливості. Глибину залягання дефекту визначають зсувом джерела випромінювання паралельно плівці та пуском потоку під новим кутом до неї, як це вже описано для бетонних конструкцій.
Пуск потоку під новим кутом переслідує ще одну мету: виявити дефекти, витягнуті перпендикулярно первісному напрямку потоку, що перетинаються ним за меншим протягом і внаслідок цього залишилися «непоміченими».
Магнітні, електричні та електромагнітні методи.
Магнітні методизасновані на реєстрації полів розсіювання над дефектами або визначення магнітних властивостей контрольованих виробів. Розрізняютьметоди: магнітопорошковий, магнітографічний, феррозондовий, перетворювача Холла, індукційний та пондеромоторний.
Магнітопорошковий метод.Кожна феромагнітна деталь складається з дуже невеликих мимовільно намагнічених областей - доменів. У розмагніченому стані магнітні поля доменів спрямовані довільно і компенсують одне одного, сумарне магнітне поле доменів дорівнює нулю. Якщо деталь поміщається в поле, що намагнічує, то під його впливом поля окремих доменів встановлюються у напрямку зовнішнього поля, утворюється результуюче магнітне поле доменів, деталь намагнічується.
Магнітний потік у бездефектній зоні поширюється прямолінійно за напрямом результуючого магнітного поля. Якщо магнітний потік наштовхується на відкритий або прихований дефект (прошарку повітря або неферомагнітне включення), то він зустрічає великий магнітний опір (ділянка з зниженою магнітною проникністю), лінії магнітного потоку викривляються і частина їх виходить на поверхню конструкції. Там, де вони виходять з конструкції та входять до неї, виникають місцеві полюси N, S та магнітне поле над дефектом.
Якщо поле, що намагнічує, зняти, місцеві полюси і магнітне поле над дефектом все одно залишаться.
Найбільший ефект, що обурює, і найбільше місцеве магнітне поле викличе дефект, орієнтований перпендикулярно напрямку ліній магнітного потоку. Якщо через досліджувану конструкцію пропустити струм одночасно постійний та змінний, це дозволить створити змінний напрямок намагнічування та виявити по-різному орієнтовані дефекти.
Для реєстрації місцевих магнітних полів над дефектами застосовують дрібнорозмелений залізний сурик, окалину тощо, вибираючи колір порошку контрастним по відношенню до кольору попередньо зачищеної поверхні конструкції; порошок наносять сухим (напилення) або у вигляді суспензії - водної (що краще для будівельних конструкцій) або гасово-олійної. Внаслідок намагнічування та притягування один до одного частинок порошку, над дефектами він осідає у вигляді помітних скупчень.
Для реєстрації місцевих магнітних полів (дефектів) у зварних швах використовують магнітографічний методНамагнічування виробляють соленоїдом, витки якого мають паралельно шву з обох його сторін; на шов накладається магнітна стрічка (аналогічна до звукозапису, але дещо більшої ширини). Місцеве магнітне поле запишеться на стрічці. Прослуховують запис на звуковому індикаторі.
Феррозондовий методзаснований на перетворенні напруженості магнітного поля в електричний сигнал. Переміщуючи два зонди по поверхні конструкції після розмагнічування, вишукують місцеві магнітні поля над дефектами; електрорушійна сила, що виникає в цих місцях, зафіксується приладом.
Ефект Холлаполягає в тому, що якщо прямокутну пластину з напівпровідника (германію, антимоніту, арсеніду індію) помістити в магнітне поле перпендикулярно вектору напруженості та пропустити по ній струм у напрямку від однієї грані до іншої протилежної, то на двох інших гранях виникне електрорушійна сила, пропорційна напруженості магнітного поля. Розміри пластини 0,7 х0, 7 мм, товщина 1 мм. Місцеві магнітні поля над дефектами вишукують, переміщуючи прилад конструкції після її розмагнічування.
Індукційний метод.Вишукування місцевих магнітних полів над дефектами в зварних швах проводиться за допомогою котушки із сердечником, яка живиться змінним струмом і є елементом бруківки. Електродвигуна сила, що виникає над дефектом, посилюється і перетворюється на звуковий сигнал або подається на самопишучий прилад або осцилограф.
Пондеромоторний метод.Через рамку приладу протікає електричний струм, утворюючи магнітне поле довкола себе. Прилад встановлюють на залізничну рейку, що піддається намагнічування зовнішнім магнітним полем. Магнітні поля взаємодіють один з одним, рамка повертається та займає якесь становище. При переміщенні рейкою і виявленні потоку розсіювання над дефектом, рамка змінює початкове положення.
1. Дефектоскопія – це комплекс фізичних методів, що дозволяють здійснити контроль якості матеріалів, напівфабрикатів, деталей та вузлів автомобілів без їх руйнування. Методи дефектоскопії дозволяють оцінити якість кожної окремої деталі та здійснити їх суцільний (100%) контроль.
Завданням дефектоскопії, поряд з виявленням дефектів типу тріщин та інших порушень суцільності є контроль розмірів окремих деталей (як правило, при односторонньому доступі), а також виявлення не герметичності в заданих зонах. Дефектоскопія є одним із методів забезпечення безпечної експлуатації автомобілів; Обсяг та вибір виду дефектоскопії залежать від умов його експлуатації.
2. Методи дефектоскопії засновані на використанні проникаючих випромінювань (електромагнітних, акустичних, радіоактивних), взаємодії електричних та магнітних полів з матеріалами, а також явищ капілярності, світло- та квітоконтрастності. У зонах розташування дефектів у матеріалі внаслідок зміни структурних і фізичних характеристик матеріалу змінюються умови його взаємодії із зазначеними випромінюваннями, фізичними полями, а також речовинами, що наносяться на поверхню контрольованої деталі або вводяться в її порожнину. Реєструючи за допомогою відповідної апаратури ці зміни, можна судити про наявність дефектів, що є порушенням цілісності матеріалу або однорідності його складу та структури, визначити їх координати та оцінити розміри. З досить високою точністю можливий також вимір товщин стінок порожнистих деталей і нанесених на вироби захисних та інших покриттів.
У сучасній практиці автомобілебудування та автомобільного сервісу знайшли застосування такі методи дефектоскопії матеріалів, напівфабрикатів, деталей та вузлів.
Оптичні методи- це методи, які здійснюються візуально (для виявлення поверхневих тріщин та інших дефектів розмірами більше 0,1...0,2 мм) або за допомогою оптичних приладів - ендоскопів (рис. 1), що дозволяють виявляти аналогічні дефекти розмірами більше 30...50 мкм на внутрішніх поверхнях та у важкодоступних зонах. Оптичні методи зазвичай передують іншим методам і використовуються контролю всіх деталей авіаційних конструкцій усім стадіях виготовлення та експлуатації.
Мал. 1.
Обстеження ендоскопом застосовують, наприклад, для пошуку тріщин із внутрішньої сторони лонжеронів автомобільних рам.
Радіаційні методи,що використовують рентгенівське, гамма- та інші (наприклад, електрони) проникаючі випромінювання різних енергій, одержувані за допомогою рентгенівських апаратів, радіоактивних ізотопів та інших джерел, дозволяють виявляти внутрішні дефекти розмірами більше 1...10 % від товщини перетину, що просвічується, у виробах товщиною (по сталі) до 100 мм (при використанні рентгенівської апаратури) та до 500 мм (при використанні швидких електронів). Радіаційні методи використовуються контролю литих, зварних та інших деталей авіаційних конструкцій з металевих і неметалевих матеріалів, і навіть контролю дефектів складання різних вузлів (рис. 2).
Мал. 2.
В автомобільній промисловості радіаційну дефектоскопію використовують для контролю якості гільз та поршнів.
Радіохвильові методизасновані на зміні інтенсивностей, зрушень за часом або фазою та іншими параметрами електромагнітних хвиль сантиметрового та міліметрового діапазонів при поширенні їх у виробах з діелектричних матеріалів (гума, пластмаси та інші). На глибині 15...20 мм можливе виявлення розшарування площею більше 1 см 2 .
У автомобілебудуванні радіохвильовим методом вимірюють товщину діелектричних покриттів
Теплові методи- це методи, що використовують інфрачервоне (теплове) випромінювання нагрітої деталі для виявлення неоднорідності її будови (несуцільність у багатошарових виробах, зварних і паяних з'єднаннях). Чутливість сучасної апаратури (тепловізорів, рис. 3) дозволяє зареєструвати різницю температур на поверхні контрольованої деталі менше ніж 1 °С.
Мал. 3.
У автомобілебудуванні теплові методи використовують контролю якості зварних швів, наприклад, при зварюванні ресиверів пневматичної гальмівної системи.
Магнітні методизасновані на аналізі магнітних полів розсіювання, що виникають у зонах розташування поверхневих та підповерхневих дефектів у намагнічених деталях з феромагнітних матеріалів. В оптимальних умовах, при розташуванні дефекту перпендикулярно напрямку поля, що намагнічує, можуть бути виявлені досить тонкі дефекти, наприклад, шліфувальні тріщини (в сталі) глибиною 25 мкм і розкриттям 2 мкм. Магнітними методами можна також вимірювати з похибкою, що не перевищує 1 ... 10 мкм, товщину захисних (немагнітних) покриттів, нанесених на деталь феромагнітного матеріалу (рис. 4).
В автомобілебудуванні та автомобільному сервісі магнітну дефектоскопію використовують для контролю якості шліфування відповідальних деталей, наприклад, шийок колінчастих валів.
Акустичні (ультразвукові) методи- це методи, що використовують пружні хвилі широкого діапазону частот (0,5 ... 25 МГц), що вводяться в контрольовану деталь під різними кутами. Поширюючись у матеріалі деталі, пружні хвилі згасають різною мірою, а зустрічаючи дефекти, відбиваються, заломлюються і розсіюються. Аналізуючи параметри (інтенсивність, напрям та інші) минулих і (або) відбитих хвиль, можна будувати висновки про наявність поверхневих і внутрішніх дефектів різної орієнтування розмірами понад 0,5…2 мм 2 . Контроль може бути здійснений при односторонньому доступі.
Мал. 4.
Можливий також вимірювання з похибкою не більше 0,05 мм товщини порожнистих виробів (обмеженнями є значна кривизна поверхні деталі та сильне згасання ультразвукових хвиль у матеріалі). Акустичними методами (на низьких частотах) можуть бути виявлені розшарування площею більше 20...30 мм 2 в клеєних і паяних конструкціях з металевим і неметалевим заповнювачем (у тому числі зі стільниковим), у шаруватих пластиках, а також у плакованих листах та трубах. Використовуючи так званий метод акустичної емісії, можна виявити в навантажених елементах автомобільних агрегатів тріщини, що розвиваються (тобто найбільш небезпечні), виділивши їх з виявлених іншими методами менш небезпечних, дефектів, що не розвиваються (рис. 5). Зони контролю у своїй формуються з допомогою різного розташування датчиків на конструкції. Дротові датчики встановлюються в зоні контролю так, щоб їх напрямок не збігся з напрямком розвитку тріщини втоми.
Мал. 5.
Вихрострумові (електроіндуктивні) методизасновані на взаємодії полів вихрових струмів, збуджених датчиком дефектоскопа у виробі з електропровідного матеріалу з полем цього ж датчика. Ці методи дефектоскопії дозволяють в автомобільній промисловості виявляти порушення суцільності (тріщини довжиною понад 1...2 мм і глибиною більше 0,1...0,2 мм, плоди, неметалеві включення), вимірювати товщину захисних покриттів на металі, судити про неоднорідності хімічного складуі структури матеріалу, про внутрішні напруження. Апаратура для контролю вихрострумовими методами є високопродуктивною і дозволяє автоматизувати розбраковування.
Електричні методизасновані на використанні головним чином слабких постійних струмів та електростатичних полів; вони дозволяють виявляти поверхневі та підповерхневі дефекти у виробах з металевих та неметалічних матеріалів та розрізняти деякі марки сплавів між собою. дефектоскопія технологічний вирібвиробництво
Капілярні методизасновані на явищі капілярності, тобто на здатності деяких речовин проникати у дрібні тріщини. Обробка такими речовинами підвищує кольоро- та світлоконтрастність ділянки виробу, що містить поверхневі тріщини, щодо навколишнього цю ділянку непошкодженої поверхні. Ці методи дозволяють виявляти поверхневі тріщини розкриттям більше 0,01 мм, глибиною від 0,03 мм і довжиною від 0,5 мм у деталях з непористих матеріалів, у тому числі, у деталях складної форми, коли застосування інших методів утруднене або виключене (рис. . 6).
Мал. 6.
У автомобілебудуванні капілярні методи використовуються контролю якості зварних швів, наприклад, під час виготовлення цистерн. Вищезазначені методи дефектоскопії окремо не є універсальними, і тому найбільш відповідальні деталі зазвичай перевіряють, використовуючи кілька методів, хоча це призводить до додаткових витрат часу. Для підвищення надійності результатів контролю та продуктивності праці впроваджують автоматизовані комплекси, у тому числі з використанням ЕОМ для управління контролем та обробки інформації, що отримується з датчиків дефектоскопів.
ДЕФЕКТОСКОПІЯ(від латів. defectus - недолік, вада і грец. skopeo - розглядаю, спостерігаю) - комплекс фіз. методів та засобів неруйнівного контролю якості матеріалів, заготовок та виробів з метою виявлення дефектів їх будови. Методи Д. дозволяють повніше оцінити якість кожного виробу без його руйнування та здійснити суцільний контроль, що особливо важливо для відповідальних виробів. призначення, для яких брало методи вибіркового руйнівного контролю недостатні.
Недотримання заданих технол. параметрів під час обробки матеріалу складного хім. та фазового складу, вплив агресивних середовищ та експлуатац. навантажень при зберіганні виробу та у процесі його роботи можуть призвести до виникнення у матеріалі виробу разл. роду дефектів - порушень суцільності чи однорідності, відхилень від заданого хім. складу, структури або розмірів, що погіршують експлуатаційні характеристики виробу. Залежно від величини дефекту у зоні його розташування змінюються фіз. властивості матеріалу - щільність, електропровідність, магнітні, пружні характеристики та ін.
Методи Д. засновані на аналізі спотворень, що вносяться дефектом, в прикладені до контрольованого виробу фіз. поля разл. природи та залежно від результуючих полів від властивостей, структури та геометрії виробу. Інформація про результуюче поле дозволяє судити про наявність дефекту, його координати та розмір.
Д. включає розробку методів неруйнівного контролю та апаратури - дефектоскопів, пристроїв для проведення контролю, систем для обробки і фіксації отриманої інформації. Застосовуються оптич., радіац., магн., акустич., ел-магн. (токовихреві), електрич. та ін методи.
Оптична Д. заснована на безпосередності. огляд поверхні виробу неозброєним оком (візуально) або за допомогою оптич. приладів (лупи, мікроскопа). Для огляду внутр. поверхонь, глибоких порожнин і важкодоступних місць використовують спец. ендоскопи - діоптрійні трубки, що містять світловодиз волоконної оптики, оснащені мініатюрними освітлювачами, призмами та лінзами. Методами оптич. Д. у видимому діапазоні можна виявляти тільки поверхневі дефекти (тріщини, полони та ін.) у виробах з непрозорих матеріалів для видимого світла, а також поверхневі і внутр. дефекти - у прозорих. мін. розмір дефекту, який виявляється візуально неозброєним оком, становить 0,1-0,2 мм, при використанні оптич. систем – десятки мкм. Для контролю геометрії деталей (напр., профілю різьблення, шорсткості поверхні) застосовують проектори, профілометри та мікроінтерферометри. Новою реалізацією оптич. методу, що дозволяє істотно підвищити його роздільну здатність, є лазерна Д., в якій використовується дифракція когерентного лазерного променя з індикацією за допомогою фотоелектронних приладів. При автоматизації оптич. методу контролю застосовують телевіа. передачу зображення.
Радіаційна Д. заснована на залежності поглинання проникаючого випромінювання від довжини шляху, пройденого ним у матеріалі виробу, від густини матеріалу та атомного номера елементів, що входять до його складу. Наявність у виробі порушень суцільності, сторонніх включень, зміни щільності та товщини призводить до разл. ослаблення променів в разл. його перерізах. Реєструючи розподіл інтенсивності минулого випромінювання, можна отримати інформацію про внутрішньо. структурі виробу, в т. ч. судити про наявність, конфігурацію та координати дефектів. При цьому можуть використовуватися проникні випромінювання разл. твердості: рентг. випромінювання з енергіями 0,01-0,4 МеВ; випромінювання, отримане в лінійному (2-25 МеВ) та цикліч. (бетатрон, мікротрон 4-45 МеВ) прискорювачах або в ампулі з активними радіоізотопами (0,1-1 МеВ); гамма-випромінювання з енергіями 0,08-1,2 МеВ; нейтронне випромінювання з енергіями 0,1-15 МеВ.
Реєстрація інтенсивності минулого випромінювання здійснюється разл. способами - фотографіч. методом з отриманням зображення виробу, що просвічується на фотоплівці (плівкова радіографія), на багаторазово використовуваної ксерорадіографіч. платівці (електрорадіографія); візуально, спостерігаючи зображення виробу, що просвічується на флуоресцентному екрані (радіоскопія); за допомогою електронно-оптич. перетворювачів (рентгенотелебачення); виміром інтенсивності випромінювання спец. індикаторами, дія яких брало засноване на іонізації газу випромінюванням (радіометрія).
Чутливість методів радіації. Д. визначається ставленням протяжності дефекту або зони, що має відмінну щільність, у напрямку просвічування до товщини виробу в цьому перерізі і для разл. матеріалів становить від 1 до 10% його товщини. Застосування рентг. Д. ефективно для виробів пор. товщини (сталь до ~80 мм, легкі сплави до ~250 мм). Наджорстке випромінювання з енергією в десятки МеВ (бетатрон) дозволяє просвічувати сталеві вироби завтовшки до ~500 мм. Гамма-Д. характеризується більшою компактністю джерела випромінювання, що дозволяє контролювати важкодоступні ділянки виробів завтовшки до ~250 мм (сталь), причому в умовах, коли рентг. Д. утруднена. Нейтронна Д. наиб. ефективна для контролю виробів невеликої товщини із матеріалів малої щільності. Один із нових способів рентгеноконтролю – обчислить. томографія, заснована на обробці радіометрич. інформації з допомогою ЕОМ, одержуваної при багаторазовому просвічуванні виробів під різними кутами. При цьому вдається пошарово візуалізувати зображення всередину. структури виробу. При роботі з джерелами іонізуючих випромінювань має бути забезпечена відповідна біол. захист.
Радіохвильова Д. заснована на зміні параметрів ел-магн. хвиль (амплітуди, фази, напрямки вектора поляризації) сантиметрового та міліметрового діапазону при поширенні їх у виробах з діелектричних матеріалів (пластмаси, гума, папір).
Джерелом випромінювання (зазвичай - когерентного, поляризованого) є генератор НВЧ (магнетронний, клістронний) невеликої потужності, що живить хвилевод або спец. антену (зонд), що передає випромінювання в контрольований виріб. Та ж антена при прийомі відбитого випромінювання або аналогічна, розташована з протилежного боку виробу, - при прийомі випромінювання, що пройшло, подає отриманий сигнал через підсилювач на індикатор. Чутливість методу дозволяє виявляти в діелектриках на глибині до 15-20 мм розшарування площею від 1 см 2 вимірювати вологість паперу, сипких матеріалів з похибкою менше 1%, товщину металлич. аркуша з похибкою менше 0,1 мм і т. д. Можливі візуалізація зображення контрольованої зони на екрані (радіовізор), фіксація його на фотопапері, а також застосування голографіч. способів фіксації зображення
Теплова (інфрачервона) Д. заснована на залежності температури поверхні тіла як у стаціонарних, так і в нестаціонарних полях від наявності дефекту і неоднорідності структури тіла. При цьому використовується інфрачервоне випромінювання в низькотемпературному діапазоні. Розподіл темп-р на поверхні контрольованого виробу, що виникає в проходить, відбитому або власному випромінюванні, є ІЧ-зображення даної ділянки виробу. Скануючи поверхню приймачем випромінювання, чутливим до ІЧ-променів (термістором або піроелектриком), на екрані приладу (тепловізору) можна спостерігати світлотіньове або кольорове зображення цілком, розподіл темп-р по перерізах або, нарешті, виділити отд. ізотерми. Чутливість тепловізорів дозволяє реєструвати на поверхні виробу різницю темп-р менше 1 о C. Чутливість методу залежить від відношення розміру dдефекту чи неоднорідності до глибини lйого залягання приблизно як ( d/l) 2, а також від теплопровідності матеріалу виробу (назад пропорційна залежність). Застосовуючи тепловий метод, можна контролювати вироби, що нагріваються (охолоджуються) під час роботи.
Магнітна Д. може застосовуватися тільки для виробів із феромагну. сплавів та реалізується у двох варіантах. Перший ґрунтується на аналізі параметрів магн. полів розсіювання, що виникають у зонах розташування поверхневих та підповерхневих дефектів у намагнічених виробах, другий – на залежності магн. властивостей матеріалів від їх структури та хім. складу.
При контролі за першим способом виріб намагнічується за допомогою електромагнітів, соленоїдів, шляхом пропускання струму через виріб або стрижень, пройнятий крізь отвір у виробі, або індукування струму у виробі. Для намагнічування використовуються постійні, змінні та імпульсні магні поля. Оптим. умови контролю створюються при орієнтуванні дефекту перпендикулярно напрямку поля, що намагнічує. Для магнітно-твердих матеріалів контроль здійснюється у полі залишкової намагніченості, для магнітно-м'яких – у прикладеному полі.
Індикатор магн. поля дефекту може бути магн. напр. магнетит високої дисперсності (метод магн. порошку), до якого іноді додаються фарбувальні (для контролю виробів з темною поверхнею) або флуоресцентні (для підвищення чутливості) компоненти. Частинки порошку після посипання або поливання суспензією намагніченого виробу осідають на краях дефектів і візуально спостерігаються. Чутливість цього методу висока - виявляються тріщини глибиною ~25 мкм та розкриттям -2 мкм.
При магнітографіч. метод індикатором служить магн. стрічка, яка притискається до виробу і намагнічується разом з ним. Вибракування проводиться за результатами аналізу запису на магн. стрічці. Чутливість методу до поверхневих дефектів така сама, як у порошкового, а до глибинних дефектів вище - на глибині до 20-25 мм виявляються дефекти протяжністю по глибині 10-15% від товщини.
Як індикатор поля дефекту можуть використовуватися індукційні пасивні перетворювачі. Виріб, що рухається з відносить. швидкістю до 5 м/с і більше, після проходження через пристрій, що намагнічує, проходить через перетворювач, індукуючи в його котушках сигнал, що містить інформацію про параметри дефекту. Такий спосіб ефективний контролю металу в процесі прокатки, а також контролю залізничних рейок.
Феррозондовий метод індикації використовує активні перетворювачі - ферозонди, у яких брало на тонкий пермалоєвий сердечник намотані котушки: збуджуюча, поле який взаємодіє з полем дефекту, і вимірювальна, по едс судять про напруженість поля дефекту або про градієнт цього поля. Феррозондовий індикатор дозволяє виявити у виробах простої форми, що рухаються зі швидкістю до 3 м/с, на глибині до 10 мм дефекти протяжністю (по глибині) ~10% від товщини виробу. Для індикації поля дефекту використовуються також перетворювачі на основі Холла ефектута магніторезисторні. Після проведення контролю методами магнітної Д. виріб має бути ретельно розмагнічений.
Друга група методів магн. Д. служить контролю структурного стану, режимів термич. обробки, механіч. властивостей матеріалу. Так, коерцитивна силавуглецевої та низьколегиров. сталі корелюється з вмістом вуглецю і, отже, з твердістю, магнітна проникність- З вмістом феритної складової (ос-фази), граничний вміст до-рой лімітується через погіршення механіч. та технологич. властивостей матеріалу. Спец. прилади (феритометри, a-фазометри, коерцитиметри, магн. аналізатори), що використовують залежність між магн. характеристиками та ін. властивостями матеріалутакож дозволяють практично вирішувати завдання магн. Д.
Методи магнію. Д. використовуються також для вимірювання товщини захисних покриттів на виробах з феромагну. матеріалів. Прилади цих цілей засновані або на пондеромоторном дії - у разі вимірюється сила тяжіння (відриву) пост. магніту або електромагніту від поверхні виробу, до якої він притиснутий, або на вимірі напруженості магн. поля (за допомогою датчиків Холла, феррозондів) у магнітопроводі електромагніта, встановленого на цій поверхні. Товщиноміри дозволяють проводити вимірювання в широкому діапазоні товщин покриттів (до сотень мкм) з похибкою, що не перевищує 1-10 мкм.
Акустична(ультразвукова) Д. використовує пружні хвилі (подовжні, зсувні, поверхневі, нормальні, згинальні) широкого частотного діапазону (гл. обр. УЗ-діапазону), що випромінюються в безперервному або імпульсному режимі і вводяться у виріб за допомогою п'єзоелектрич. (рідше - ел - магнітоакустич.) перетворювача, збуджуваного генератором ел - магн. коливань. Поширюючись у матеріалі виробу, пружні хвилі згасають у разл. ступеня, а зустрічаючи дефекти (порушення суцільності чи однорідності матеріалу), відбиваються, заломлюються і розсіюються, змінюючи у своїй свою амплітуду, фазу та інших. параметри. Приймають їх тим самим або отд. перетворювачем та після відповідної обробки сигнал подають на індикатор або записуючий пристрій. Існує дек. варіантів акустич. Д., які можуть застосовуватися в разл. комбінаціях.
Ехо-метод є УЗ-локацію в твердому середовищі; це наиб. універсальний та поширений метод. Імпульси УЗ-частоти 0,5-15 МГц вводять у контрольований виріб та реєструють інтенсивність та час приходу ехо-сигналів, відбитих від поверхонь виробу та від дефектів. Контроль луною-методом ведеться при односторонньому доступі до виробу шляхом сканування його поверхні шукачем із заданою швидкістю та кроком при оптим. вугіллі введення УЗ. Метод має високу чутливість, яка обмежується структурними шумами. В оптим. умовах можуть бути виявлені дефекти розмірами в дек. десятих часток мм. Недолік луна-методу - наявність неконтрольованої мертвої зони біля поверхні, довжина якої (глибина) визначається гол. обр. тривалістю випромінюваного імпульсу і зазвичай становить 2-8 мм. Ехо-методом ефективно контролюються зливки, фасонне лиття, металургіч. напівфабрикати, зварні, клеєні, паяні, заклепувальні з'єднання та ін. елементи конструкцій у процесі виготовлення, зберігання та експлуатації. Виявляються поверхневі та внутр. дефекти в заготовках та виробах разл. форми та габаритів з металів та неметалліч. матеріалів, зони порушення однорідності кристаліч. структури та корозійного ураження металлич. виробів. Може бути з високою точністю виміряно товщину виробу при односторонньому доступі до нього. Варіант луна-методу з використанням Лемба хвиль, що мають повноводний характер поширення, дозволяє здійснювати контроль листових напівфабрикатів великої протяжності з високою продуктивністю; обмеженням є вимога до сталості товщини контрольованого напівфабрикату. Контроль із застосуванням Релея хвильдозволяє виявляти поверхневі та приповерхневі дефекти; обмеженням є вимога до високої гладкості поверхні.
Тіньовий метод передбачає введення УЗ з одного боку виробу, а прийом – з протилежного. Про наявність дефекту судять щодо зменшення амплітуди в зоні звукової тіні, що утворюється за дефектом, або зміни фази або часу прийому сигналу, що огинає дефект (тимчасовий варіант методу). При односторонньому доступі до виробу використовується дзеркальний варіант тіньового методу, при якому індикатором дефекту є зменшення сигналу, відбитого від дна виробу. За чутливістю тіньовий метод поступається луною-методом, проте перевагою його є відсутність мертвої зони.
Резонансний метод використовується гол. обр. для виміру товщини виробу. Порушуючи в локальному об'ємі стінки виробу УЗ-коливання, модулюють їх по частоті в межах 2-3 октав, за значеннями резонансних частот (коли по товщині стінки укладається ціла кількість напівхвиль) визначають товщину стінки виробу з похибкою ок. 1%. При збудженні коливань у всьому обсязі виробу (інтегр. варіант методу) можна змінити резонансну частоту судити також про наявність дефектів або про зміну пружних характеристик матеріалу виробу.
Метод вільних коливань (інтегральний варіант) заснований на ударному збудженні пружних коливань в контрольованому виробі (напр., бойком НЧ-вібратора) та подальшому вимірі за допомогою п'єзоелемента механіч. коливань, зі зміни спектру яких брало судять про наявність дефекту. Метод успішно застосовується для контролю якості склеювання низькодобротних матеріалів (текстоліт, фанера та ін.) між собою та з металлич. обшивкою.
Імпедансний метод заснований на вимірі локального механіч. опору (імпедансу) контрольованого виробу. Датчик імпедансного дефектоскопа, що працює на частоті 1,0-8,0 кГц, притиснувши до поверхні виробу, реагує на силу реакції виробу в точці притиску. Метод дозволяє визначати розшарування площею від 20-30 мм 2 у клеєних та паяних конструкціях з металлич. та неметалліч. заповненням, у шаруватих пластиках, а також у плакованих листах та трубах.
Велосиметричний метод заснований на зміні швидкості поширення згинальних хвиль у пластині в залежності від товщини пластини або від наявності розшарування всередині багатошарової клеєної конструкції. Метод реалізується на НЧ (20-70 кГц) і дозволяє виявляти розшарування площею 2-15 см 2 (залежно від глибини), що залягають на глибині до 25 мм у виробах із шаруватих пластиків.
Акустико-топографіч. метод заснований на спостереженні мод коливань, у т. ч. "фігур Холодні", за допомогою тонкодіоперсного порошку при збудженні в контрольованому виробі згинальних коливань з частотою, що модулюється (в межах 30-200 кГц). Частинки порошку, зміщуючись з ділянок поверхні, що коливаються з макс. амплітудою, до ділянок, де ця амплітуда мінімальна, описують контури дефекту. Метод ефективний контролю виробів типу багатошарових листів і панелей і дозволяє виявляти дефекти протяжністю від 1 - 1,5 мм.
Метод акустич. емісії (що відноситься до пасивних методів) заснований на аналізі сигналів, що характеризують хвилі напруги, що випромінюються при виникненні та розвитку тріщин у виробі в процесі його механіч. чи теплового навантаження. Сигнали приймаються п'єзоелектрич. шукачами, які розташовані на поверхні виробів. Амплітуда, інтенсивність та ін. параметри сигналів містять інформацію про зародження та розвиток втомних тріщин, корозії під напругою і фазових перетвореннях у матеріалі елементів конструкцій разл. типів, зварних швах, судинах високого тискуі т. д. Метод акустич. емісії дозволяє виявляти розвиваються, т. е. наиб. небезпечні, дефекти та відокремити їх від виявлених ін. методами дефектів, що не розвиваються, менш небезпечні для подальшої експлуатації виробу. Чутливість цього при використанні спец. заходів захисту приймального пристрою від впливу зовнішніх шумових перешкод досить висока і дозволяє виявляти тріщини на поч. стадії розвитку, задовго до вичерпання ресурсу вироби.
Перспективними напрямками розвитку акустич. Методами контролю є звукобачення, в т. ч. акустич. голографія, акустич. томографія.
Вихроструменева(Електроіндуктивна) Д. заснована на реєстрації змін електрич. параметрів датчика вихрострумового дефектоскопа (повного опору його котушки або ЕДС), викликаних взаємодією поля вихрових струмів, збуджених цим датчиком у виробі з електропровідного матеріалу, з полем самого датчика. Результуюче поле містить інформацію про зміну електропровідності та магн. проникності через наявність у металі структурних неоднорідностей або порушень суцільності, а також про форму та розміри (товщину) виробу або покриття.
Датчики вихрострумових дефектоскопів виконуються у вигляді котушок індуктивності, що поміщаються всередину контрольованого виробу або навколишніх (прохідний датчик) або накладаються на виріб (накладний датчик). У датчиках екранного типу (прохідних та накладних) контрольований виріб розташовується між котушками. Вихрострумова Д. не вимагає механіч. контакту датчика з виробом, що дозволяє проводити контроль на високих швидкостях, їх відносить. переміщення (до 50 м/с). Вихрострумові дефектоскопи поділяються на слід. осн. групи: 1) прилади виявлення порушень суцільності з прохідними чи накладними датчиками, які у широкому частотному діапазоні - від 200 Гц до десятків МГц (підвищення частоти збільшує чутливість до протяжності тріщин, оскільки можна застосовувати малогабаритні датчики). Це дозволяє виявляти тріщини, полони неметаллич. включень та ін дефекти довжиною 1-2 мм при глибині їх залягання 0,1-0,2 мм (накладним датчиком) або довжиною 1 мм при глибині 1-5% від діаметра виробу (прохідним датчиком). 2) Прилади для контролю розмірів - товщиноміри, за допомогою яких брало вимірюють товщину разл. покриттів, нанесених на основу розл. матеріалів. Визначення товщини неелектропровідних покриттів на електропровідних основах, що є по суті виміром зазору, проводиться на частотах до 10 МГц з похибкою в межах 1-15% від вимірюваної величини.
Для визначення товщини електропровідних гальванич. чи плакірів. покриттів на електропровідній підставі використовуються вихрострумові товщиноміри, в яких брало реалізуються спец. схеми придушення впливу зміни уд. електропровідності матеріалу основи та зміни величини зазору.
Вихрострумові товщиноміри застосовуються для вимірювання товщини стінки труб, балонів з неферромагну. матеріалів, а також листів та фольг. Діапазон вимірів 0,03-10 мм, похибка 0,6-2%.
3) Вихрострумові структуроміри дозволяють, аналізуючи значення уд. електропровідності та магн. проникності, а також параметри вищих гармонік напруги, судити про хімічні. склад, структурний стан матеріалу, величину внутр. напруги, сортувати вироби за марками матеріалу, якістю терміч. обробки і т. д. Можна виявляти зони структурної неоднорідності, зони втоми, оцінювати глибину обезуглероджених шарів, шарів терміч. і хім-терміч. обробки і т. д. Для цього в залежності від конкретного призначення приладу використовуються або НЧ-поля великої напруженості, або ВЧ-поля малої напруженості, або дво- і багаточастотні поля. багаточастотні поля та здійснюється спектральний аналіз сигналу. Прилади для контролю феромагну. матеріалів працюють у НЧ-діапазоні (50 Гц-10 кГц), для контролю неферомагнітних – у ВЧ-діапазоні (10 кГц-10 мГц), що обумовлено залежністю скін-ефекту від значення магн. проникності.
Електрична Д. заснована на використанні слабких постів. струмів і ел-статич. полів і здійснюється ел-контактним, термоелектрич., трибоелектрич. і ел-статич. методами. Елконтактний метод дозволяє виявити поверхневі і підповерхневі дефекти зі зміни електроопору на ділянці поверхні виробу в зоні розташування цього дефекту. За допомогою спец. контактів, розташованих на відстані 10-12 мм один від одного і щільно притиснутих до поверхні виробу, підводиться струм, а на ін. парі контактів, розташованих на лінії струму, вимірюється напруга, пропорційна опору на ділянці між ними. За зміною опору судять про порушення однорідності будови матеріалу чи наявність тріщини. Похибка виміру становить 5-10%, що зумовлено нестабільністю опору струмових і виміряє. контактів.
Термоелектрич. метод заснований на вимірюванні термоелектрорушійної сили (ТЕДС), що виникає в замкнутому ланцюзі при нагріванні місця контакту двох різнорідних металів. Якщо один з цих металів прийняти за зразок, то при заданій різниці темп-р гарячого і холодного контактів величина і знак ТЕРС будуть визначатися властивостями другого металу. Цим методом можна визначити марку металу, з якого виготовлені заготівля або елемент конструкції, якщо кількість можливих варіантів невелика (2-3 марки).
Трибоелектрич. метод заснований на вимірі трибоЕРС, що виникає при терті різнорідних металів один про одного. Вимірюючи різницю потенціалів між еталонним і випробуваним металами, можна розрізнити марки деяких сплавів. Зміна хім. складу сплаву в межах, допустимих за техн. умовам, що призводить до розкиду показань термо- і трибоелектрич. приладів. Тому обидва ці методи можуть бути застосовані лише у випадках різкої відмінності властивостей сортованих сплавів.
Ел.-статі ч. метод заснований на використанні пондеромоторних сил ел-статич. поля, в якому поміщають виріб. Для виявлення поверхневих тріщин у покритті металлич. вироби його запилюють тонким порошком крейди з пульверизатора з ебонітовим наконечником. Частинки крейди при терті об ебоніт заряджаються позитивно за рахунок трибоелектрич. ефекту і осідають на краях тріщин, оскільки поблизу останніх неоднорідність ел-статич. поля виражена наиб. помітно. Якщо виріб виготовлено з неелектропровідних матеріалів, воно попередньо змочується іоногенним пенетрантом і після видалення надлишку його з поверхні виробу припудрюється заряд. частинками крейди, які притягуються рідиною, що заповнює порожнину тріщини. У цьому випадку можливе виявлення тріщин, що не виходять на поверхню, що піддається огляду.
КапілярнаД. заснована на мистецтві. підвищення кольоро- та світлоконтрастності ділянки виробу, що містить поверхневі тріщини, щодо навколишньої поверхні. Здійснюється гол. обр. люмінесцентним і кольоровим методами, що дозволяють виявити тріщини, виявлення яких брало неозброєним оком неможливо через малих розмірів, а використання оптич. приладів неефективно через недостатню контрастність зображення та малого поля зору при необхідних збільшеннях.
Для виявлення тріщини порожнина її заповнюється пенетрантом - індикаторною рідиною на основі люмінофорів або барвників, що проникає в порожнину під дією капілярних сил. Після цього поверхня виробу очищається від надлишків пенетранту, а з порожнини тріщини індикаторна рідина витягується за допомогою проявника (сорбенту) у вигляді порошку або суспензії і виріб оглядається у затемненому приміщенні УФ-світлі (люмінесцентний метод). Люмінесценція індикаторного розчину, поглиненого сорбентом, дає чітку картину розташування тріщин з хв. розкриттям 0,01 мм, глибиною 0,03 мм та протяжністю 0,5 мм. При кольоровому методі не потрібно затемнення. Пенетрант, що містить добавку барвника (звичайно яскраво-червоного), після заповнення порожнини тріщини і очищення поверхні від його надлишку дифундує в білий лак, що проявляє тонким шаром на поверхню виробу, чітко обмальовуючи тріщини. Чутливість обох методів приблизно однакова.
Перевага капілярної Д. - її універсальність та однотипність технології для деталей разл. форми, розмірів та матеріалів; недолік - застосування матеріалів, що мають високу токсичність, вибухо- і пожежонебезпечність, що висуває особливі вимоги до техніки безпеки.
Значення Д. Методи Д. застосовуються в разл. областях народного господарства, сприяючи вдосконаленню технології виготовлення виробів, підвищенню їх якості, продовженню терміну служби та запобіганню аваріям. Деякі методи (гл. обр. акустичні) дозволяють при періодич. контролю виробів у процесі їх експлуатації оцінювати ушкоджуваність матеріалу, що особливо важливо для прогнозування залишкового ресурсу виробів відповідального призначення. У зв'язку з цим безперервно підвищуються вимоги до достовірності інформації, одержуваної при використанні методів Д., а також до продуктивності контролю. T. к. метрологіч. Показники дефектоскопів невисокі і їх показання впливає безліч випадкових чинників, оцінка результатів контролю може лише вероятностной. Поруч із розробкою нових методів Д., осн. напрямок вдосконалення існуючих - автоматизація контролю, застосування багатопараметрових методів, використання ЕОМ для обробки інформації, що отримується, поліпшення метрологіч. характеристик апаратури з метою підвищення достовірності та продуктивності контролю, використання методів візуалізації внутр. структури та дефектів виробу.
Літ.:Шрайбер Д. С., Ультразвукова дефектоскопія, M., 1965; Неруйнівні випробування. (довідник), за ред. Д. Мак-Майстра, пров. з англ., кн. 1-2, M.-Л., 1965; Фалькевич А. С., Xусанов M. X., Магнітографічний контроль зварних з'єднань, M., 1966; Дорофєєв А. Л., Електроіндуктивна (індукційна) дефектоскопія, M., 1967; Румянцев С. Ст, Радіаційна дефектоскопія, 2 видавництва, M., 1974; Прилади для неруйнівного контролю матеріалів та виробів, за ред. В. В. Клюєва, [т. 1-2], M., 1976; Неруйнівний контроль металів та виробів, під ред. Г. С. Самойловича, M., 1976. Д. С. Шрайбер.
Дефектоскопія I
Дефектоскопія (від латів. defectus - недолік і...скопія)
комплекс методів та засобів неруйнівного контролю матеріалів та виробів з метою виявлення дефектів. Д. включає: розробку методів та апаратуру (дефектоскопи та ін); складання методик контролю; обробку показань дефектоскопів Внаслідок недосконалості технології виготовлення або в результаті експлуатації у важких умовах у виробах з'являються різні дефекти - порушення суцільності або однорідності матеріалу, відхилення від заданого хімічного складу або структури, а також заданих розмірів. Дефекти змінюють фізичні властивості матеріалу (щільність, електропровідність, магнітні, пружні властивості та ін.). В основі існуючих методів Д. лежить дослідження фізичних властивостейматеріалів при впливі на них рентгенівських, інфрачервоних, ультрафіолетових та гамма-променів, радіохвиль, ультразвукових коливань, магнітного та електростатичного полів та ін. Найбільш простим методомД. є візуальним - неозброєним оком або за допомогою оптичних приладів (наприклад, лупи). Для огляду внутрішніх поверхонь, глибоких порожнин і важкодоступних місць застосовують спеціальні трубки із призмами та мініатюрними освітлювачами (діоптрійні трубки) та телевізійні трубки. Використовують також лазери для контролю, наприклад, якості поверхні тонкого дроту та ін. Мінімальний розмір дефектів, що виявляються неозброєним оком, становить 0,1-0,2 мм, а при використанні оптичних систем – десятки мкм. Рентгенодефектоскопія заснована на поглинанні рентгенівських променів, яке залежить від щільності середовища та атомного номера елементів, що утворюють матеріал середовища. Наявність таких дефектів, як тріщини, раковини або включення стороннього матеріалу, призводить до того, що промені, що проходять через матеріал ( Мал. 1
) послаблюються різною мірою. Реєструючи розподіл інтенсивності променів, що проходять, можна визначити наявність і розташування різних неоднорідностей матеріалу. Інтенсивність променів реєструють декількома методами. Фотографічними методами одержують знімок деталі на плівці. Візуальний метод заснований на спостереженні зображення деталі на екрані, що флуорескує. Більш ефективний цей метод при використанні електронно-оптичних перетворювачів. При ксерографічному методі одержують зображення на металевих пластинках, покритих шаром речовини, поверхні якої повідомлено електростатичний заряд. На пластинах, які можуть бути використані багаторазово, одержують контрастні знімки. Іонізаційний метод заснований на вимірюванні інтенсивності електромагнітного випромінювання за його іонізуючою дією, наприклад, на газ. У цьому випадку індикатор можна встановити на достатній відстані від виробу, що дозволяє контролювати вироби, нагріті до високої температури. Чутливість методів рентгенодефектоскопії визначається ставленням протяжності дефекту в напрямку просвічування до товщини деталі в цьому перерізі різних матеріалівскладає 1-10%. Застосування рентгенодефектоскопії є ефективним для деталей порівняно невеликої товщини, т.к. проникаюча здатність рентгенівських променів зі збільшенням їхньої енергії зростає незначно. Рентгенодефектоскопію застосовують для визначення раковин, грубих тріщин, лікваційних включень у литих та зварних сталевих виробах завтовшки до 80 ммта у виробах з легких сплавів завтовшки до 250 мм. Для цього використовують промислові рентгенівські установки з енергією випромінювання від 5-10 до 200-400 кев (1 ев= 1,60210 · 10 -19 дж). Вироби великої товщини (до 500 мм) просвічують наджорстким електромагнітним випромінюваннямз енергією в десятки Мев, одержуваним у Бетатрон е. Гамма-дефектоскопія має ті ж фізичні основи, що й рентгенодефектоскопія, але використовується випромінювання гамма-променів, що випускаються штучними радіоактивними ізотопами різних металів (кобальту, іридію, європію та ін.). Використовують енергію випромінювання від кількох десятків кевдо 1-2 Мевдля просвічування деталей великої товщини ( Мал. 2
). Цей метод має суттєві переваги перед рентгенодефектоскопією: апаратура для гамма-дефектоскопії порівняно проста, джерело випромінювання компактне, що дозволяє обстежити важкодоступні ділянки виробів. Крім того, цим методом можна використовувати, коли застосування рентгенодефектоскопії утруднено (наприклад, у польових умовах). При роботі з джерелами рентгенівського та гамма-випромінювань має бути забезпечений біологічний захист. Радіодефектоскопія заснована на проникаючих властивостях радіохвиль сантиметрового і міліметрового діапазонів (мікрорадіоволн), дозволяє виявляти дефекти головним чином на поверхні виробів зазвичай з неметалічних матеріалів. Радіодефектоскопія металевих виробівчерез малу проникаючу здатність мікрорадіохвиль обмежена (див. Скін-ефект). Цим методом визначають дефекти в сталевих листах, прутках, дроті в процесі їх виготовлення, а також вимірюють товщину або діаметр, товщину діелектричних покриттів і т.д. Від генератора, що працює в безперервному або імпульсному режимі, мікрорадіохвилі через рупорні антени проникають у виріб і, пройшовши підсилювач прийнятих сигналів, реєструються приймальним пристроєм. Інфрачервона Д. використовує інфрачервоні (теплові) промені (див. Інфрачервоне випромінювання) для виявлення непрозорих для видимого світла включень. Так зване інфрачервоне зображення дефекту отримують у проходить, відбитому або власному випромінюванні досліджуваного виробу. Цим методом контролюють вироби, що нагріваються у процесі роботи. Дефектні ділянки у виробі змінюють тепловий потік. Потік інфрачервоного випромінювання пропускають через виріб та реєструють його розподіл теплочутливим приймачем. Неоднорідність будови матеріалів можна досліджувати також методом ультрафіолетового Д. Магнітна Д. заснована на дослідженні спотворень магнітного поля, що виникають у місцях дефектів у виробах з феромагнітних матеріалів. Індикатором може бути магнітний порошок (закис-окис заліза) або його суспензія в олії з дисперсністю частинок 5-10 мкм. При намагнічуванні виробу порошок осідає у місцях розташування дефектів (метод магнітного порошку). Поле розсіювання можна фіксувати на магнітній стрічці, яку накладають на досліджувану ділянку виробу намагніченого (магнітографічний метод). Використовують також малогабаритні датчики (ферозонди), які під час руху по виробу у місці дефекту вказують на зміни імпульсу струму, що реєструються на екрані осцилоскопа (феррозондовий метод). Чутливість методу магнітної Д. залежить від магнітних характеристик матеріалів, застосовуваних індикаторів, режимів намагнічування виробів та ін. Методом магнітного порошку можна виявляти тріщини та ін. мм (Мал. 3
), магнітографічним методом контролюють головним чином зварні шви трубопроводів завтовшки до 10-12 ммі виявляють тонкі тріщини та непровар. Феррозондовий метод найбільш доцільний для виявлення дефектів на глибині до 10 ммта в окремих випадках до 20 мму виробах правильної форми. Цей метод дозволяє повністю автоматизувати контроль та розбраковування. Намагнічування виробів проводиться магнітними дефектоскопами ( Мал. 4
), Що створюють магнітні поля достатньої напруженості. Після проведення контролю виробу ретельно розмагнічують. Методи магнітної Д. застосовують для дослідження структури матеріалів (магнітна структурометрія) та вимірювання товщини (магнітна товщинометрія). Магнітна структурометрія ґрунтується на визначенні основних магнітних характеристик матеріалу (коерцитивної сили, індукції, залишкової намагніченості, магнітної проникності). Ці характеристики, як правило, залежать від структурного стану сплаву, що зазнає різної термічної обробки. Магнітну структурометрію застосовують для визначення структурних складових сплаву, що знаходяться в ньому в невеликій кількості та за своїми магнітними характеристиками, що значно відрізняються від основи сплаву, для вимірювання глибини цементації, поверхневого загартування і т.п. Магнітна товщинометрія заснована на вимірюванні сили тяжіння постійного магніту або електромагніту до поверхні виробу з феромагнітного матеріалу, на яку нанесений шар немагнітного покриття, і дозволяє визначати товщину покриття. Електроіндуктивна (токовихрева) Д. заснована на збудженні вихрових струмів змінним магнітним полем датчика дефектоскопа. Вихрові струми створюють своє поле, протилежне за збуджуючим знаком. Внаслідок взаємодії цих полів змінюється повний опір котушки датчика, що і відзначає індикатор. Показання індикатора залежать від електропровідності та магнітної проникності металу, розмірів виробу, а також змін електропровідності через структурні неоднорідності або порушення суцільності металу. Датчики токовихревих дефектоскопів виконують у вигляді котушок індуктивності, всередині яких поміщають виріб (прохідні датчики), або накладають на виріб (накладні датчики). Застосування токовихревої Д. дозволяє автоматизувати контроль якості дроту, прутків, труб, профілів, що рухаються в процесі їх виготовлення зі значними швидкостями, вести безперервний вимір розмірів. Токовихревими дефектоскопами можна контролювати якість термічної обробки, оцінювати забрудненість високоелектропровідних металів (міді, алюмінію), визначати глибину шарів хіміко-термічної обробки з точністю до 3%, розсортувати деякі матеріали по марках, вимірювати електропровідність неферомагнітних матеріалів з точністю до глибиною в кілька мкмпри протяжності їх у кілька десятих часток мм. Термоелектрична Д. заснована на вимірі електрорушійної сили (термоедс), що виникає в замкненому ланцюгу при нагріванні місця контакту двох різнорідних матеріалів. Якщо один із цих матеріалів прийняти за еталон, то при заданій різниці температур гарячого та холодного контактів величина та знак термоедс будуть визначатися хімічним складом другого матеріалу. Цей метод зазвичай застосовують у тих випадках, коли потрібно визначити марку матеріалу, з якого складається напівфабрикат або елемент конструкції (у тому числі і готової конструкції). Трибоелектрична Д. заснована на вимірі електрорушійної сили, що виникає при терті різнорідних матеріалів (Трибометрія). Вимірюючи різницю потенціалів між еталонними та випробуваними матеріалами, можна розрізнити марки деяких сплавів. Електростатична Д. заснована на використанні електростатичного поля, в яке поміщають виріб. Для виявлення поверхневих тріщин у виробах з неелектропровідних матеріалів (порцеляни, скла, пластмас), а також з металів, покритих тими ж матеріалами, виріб запилюють тонким порошком крейди з пульверизатора з ебонітовим наконечником (порошковий метод). При цьому частинки крейди одержують позитивний заряд. Внаслідок неоднорідності електростатичного поля частинки крейди накопичуються біля країв тріщин. Цей метод застосовують також контролю виробів з ізоляційних матеріалів. Перед запиленням їх необхідно змочити іоногенною рідиною. Ультразвукова Д. заснована на використанні пружних коливань (див. пружні хвилі), головним чином ультразвукового діапазону частот. Порушення суцільності чи однорідності середовища впливають поширення пружних хвиль у виробі чи режим коливань вироби. Основні методи: ехометод, тіньовий, резонансний, велосиметричний (власне ультразвукові методи), імпедансний та метод вільних коливань (акустичні методи). Найбільш універсальний ехометод заснований на посилці на виріб коротких імпульсів ультразвукових коливань ( Мал. 5
) та реєстрації інтенсивності та часу приходу ехосигналів, відбитих від дефектів. Для контролю виробу датчик еходефектоскопа сканує поверхню. Метод дозволяє виявляти поверхневі та глибинні дефекти з різним орієнтуванням. Створено промислові установки ( Мал. 6
) контролю різних виробів. Ехосигнали можна спостерігати на екрані осцилоскопа або реєструвати приладом, що самозаписує. У разі підвищуються надійність, об'єктивність оцінки, продуктивність і відтворюваність контролю. Чутливість ехометоду дуже висока: в оптимальних умовах контролю на частоті 2-4 Мгцможна виявляти дефекти, що відображає поверхню яких має площу близько 1 мм 2. При тіньовому методі ультразвукові коливання, зустрівши на своєму шляху дефект, відбиваються у зворотному напрямку. Про наявність дефекту судять щодо зменшення енергії ультразвукових коливань або зміни фази ультразвукових коливань, що обгинають дефект. Метод широко застосовують контролю зварних швів, рейок та інших. Резонансний метод ґрунтується на визначенні власних резонансних частот пружних коливань (частотою 1-10 Мгц) при збудженні їх у виробі. Цим методом вимірюють товщину стінок металевих та деяких неметалевих виробів. При можливості виміру з одного боку точність виміру близько 1%. Крім того, цим методом можна виявляти зони корозійного ураження. Резонансними дефектоскопами здійснюють контроль ручним способом та автоматизованим із записом показань приладу. Велосиметричний метод еходефектоскопії заснований на вимірі зміни швидкості поширення пружних хвиль у зоні розташування дефектів у багатошарових конструкціях, що використовується для виявлення зон порушення зчеплення між шарами металу. Імпедансний метод заснований на вимірі механічного опору (імпедансу) виробу датчиком, що сканує поверхню та збуджує у виробі пружні коливання звукової частоти. Цим методом можна виявляти дефекти в клейових, паяних та інших з'єднаннях, між тонкою обшивкою та елементами жорсткості або заповнювачами у багатошарових конструкціях. Дефекти, що виявляються, площею від 15 мм 2і більше відзначаються сигналізатором і можуть автоматично записуватися. Метод вільних коливань (див. Власні коливання) заснований на аналізі спектра вільних коливань контрольованого виробу, збудженого ударом; застосовується виявлення зон порушення з'єднань між елементами в багатошарових клеєних конструкціях значної товщини з металевих і неметалевих матеріалів. Ультразвукова Д., що використовує кілька змінних параметрів (частотний діапазон, типи хвиль, режими випромінювання, способи здійснення контакту та ін) є одним з найбільш універсальних методів неруйнівного контролю. Капілярна Д. заснована на штучному підвищенні світло- та квітоконтрастності дефектної ділянки щодо непошкодженої. Методи капілярної Д. дозволяють виявляти неозброєним оком тонкі поверхневі тріщини та ін. Несуцільність матеріалу, що утворюються при виготовленні та експлуатації деталей машин. Порожнини поверхневих тріщин заповнюють спеціальними індикаторними речовинами (пенетрантами), що проникають у них під дією сил капілярності. Для так званого люмінесцентного методу пенетранти складають на основі люмінофорів (гас, норіол та ін.). На очищену від надлишку пенетранта поверхню наносять тонкий порошок білого проявника (окис магнію, тальк і т.п.), що володіє сорбційними властивостями, за рахунок чого частинки пенетранту витягуються з порожнини тріщини на поверхню, описують контури тріщини і яскраво світяться в ультрафіолетовому матеріалі. При так званому кольоровому методі контролю пенетранти складають на основі гасу з додаванням бензолу, скипидару та спеціальних барвників (наприклад, червоної фарби). Для контролю виробів із темною поверхнею застосовують магнітний порошок, пофарбований люмінофорами (магнітнолюмінесцентний метод), що полегшує спостереження тонких тріщин. Чутливість капілярної Д. дозволяє виявляти поверхневі тріщини з розкриттям менше 0,02 мм. Однак широке застосування цих методів обмежене через високу токсичність пенетрантів та проявників. Д. - рівноправна та невід'ємна ланка технологічних процесів, Що дозволяє підвищити надійність продукції, що випускається. Проте методи Д. є абсолютними, т.к. на результати контролю впливає безліч випадкових чинників. Про відсутність дефектів у виробі можна говорити лише з тим чи іншим ступенем ймовірності. Надійності контролю сприяє його автоматизація, вдосконалення методик, і навіть раціональне поєднання кількох методів. Придатність виробів визначається виходячи з норм браковки, розроблюваних за її конструюванні і складанні технології виготовлення. Норми бракування різні для різних типів виробів, для однотипних виробів, що працюють у різних умовах, і навіть для різних зон одного виробу, якщо вони піддаються різному механічному, термічному чи хімічному впливу. Застосування Д. в процесі виробництва та експлуатації виробів дає великий економічний ефект за рахунок скорочення часу, що витрачається на обробку заготовок з внутрішніми дефектами, економії металу та ін. . Літ.: Трапезніков А. До., Рентгенодефектоскопія, М., 1948; Жигадло А. Ст, Контроль деталей методом магнітного порошку, М., 1951; Таточенко Л. К., Медведєв С. Ст, Промислова гамма-дефектоскопія, М., 1955; Дефектоскопія металів. Зб. ст., за ред. Д. С. Шрайбер, М., 1959; Сучасні методи контролю матеріалів без руйнування, за ред. З. Т. Назарова, М., 1961; Кіфер І. І., Випробування феромагнітних матеріалів, 2 видавництва, М. - Л., 1962; Гурвіч А. До., Ультразвукова дефектоскопія зварних з'єднань, До., 1963; Шрайбер Д. С., Ультразвукова дефектоскопія, М., 1965; Неруйнівні випробування. Довідник, за ред. Р. Мак-Майстра, пров. з англ., кн. 1-2, М. - Л., 1965; Дорофєєв А. Л., Електроіндуктивна (індукційна) дефектоскопія, М., 1967. Д. С. Шрайбер. Мал. 2. Знімок у гамма-випромінюванні (ліворуч) та фотографія розрізу прибутку (праворуч) зливка масою близько 500 кг; видно усадкова раковина. науково-технічний журнал, видається АН СРСР Свердловську з 1965. Створено з урахуванням інституту фізики металів. Виходить 6 разів на рік. "Д." публікує оригінальні статті про дослідження в галузі теорії та техніки неруйнівного контролю якості матеріалів та виробів, про результати лабораторних та промислових випробувань дефектоскопів. Висвітлює досвід застосування контрольної апаратури на заводах, досвід контролю будівельних конструкцій та матеріалів та ін. Тираж (1972) 3,5 тис. екземплярів. Перевидається англійською у Нью-Йорку (США). Велика Радянська Енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія.
1969-1978
.
Дивитись що таке "Дефектоскопія" в інших словниках:
Дефектоскопія … Орфографічний словник-довідник- (від дефект і...скопія) узагальнюючу назву неруйнівних методів контролю матеріалів (виробів); використовується виявлення порушень суцільності чи однорідності макроструктури, відхилень хімічного складу та інших цілей. Найбільш… … Великий Енциклопедичний словник
Дефектоскопія- метод отримання інформації про внутрішній стан діагностованого обладнання для виявлення дефектів без руйнування виробу на основі методів неруйнівного контролю. Примітка. До методів неруйнівного контролю відносяться магнітний, ... Енциклопедія термінів, визначень та пояснень будівельних матеріалів
Дефектоскопія- (від дефект і...скопія), узагальнена назва методів неруйнівного контролю, що використовуються для виявлення порушень структури, хімічного складу та інших дефектів у виробах та матеріалах. Основні методи: рентгено, гамма дефектоскопія, … Ілюстрований енциклопедичний словник
Сущ., кіл у синонімів: 3 гамма дефектоскопія (1) радіодефектоскопія (1) … Словник синонімів
дефектоскопія- Метод отримання інформації про внутрішній стан обладнання для виявлення дефектів без руйнування виробу на основі методів неруйнівного контролю. Примітка До методів неруйнівного контролю належать магнітний, ... Довідник технічного перекладача
- (від лат. defectus недолік і грец. skopeo розглядаю, спостерігаю * a. flaw detection; н. Defektoskopie, zerstorungsfreie Werkstoffprufung; ф. defectoscopie, detection des defauts; і. defectoscopia, deteccion de defectos) контроль ... ... Геологічна енциклопедія, Є. С. Лев, Н. К. Лопирьов. Ленінград, 1957 рік. Річковий транспорт. Видавнича обкладинка. Безпека хороша. У книзі розглядаються фізичні методиконтролю матеріалів та виробів без їх руйнування, стосовно… , А. П. Марков. У монографії узагальнено результати досліджень та розробок лабораторних та промислових візуаскопів, автоматизованих засобів дистанційної дефектоскопії складноконтурних протяжних виробів. електронна книга