От шарикоподшипников до корпусов реакторов – таков диапазон продукции, качество которой лучше проверять методами неразрушающего контроля

Неразрушающий контроль существовал еще на заре цивилизации, когда люди только-только научились делать глиняную посуду и обратили внимание, что при несильном постукивании бездефектная амфора отзывается звонким «здоровым» звуком, тогда как поврежденная издает глухой звук. В XXI веке усложнились подходы и оборудование, разработаны методики и стандарты, созданы школы и направления, но основной принцип сохранился: объект контроля подвергается определенному воздействию, полученный отклик анализируется экспертом, который и выносит оценочное суждение. В этой статье пойдет речь о видах НК и специфике их выполнения.

Владимир СяськоПод неразрушающим контролем подразумевается совокупность методов измерения и контроля показателей качества изделий без изменения присущих им свойств. Методы неразрушающего контроля основаны на анализе воздействия оптических, тепловых, акустических, радиационных и иных излучений на контролируемый объект, исследовании характера распространения в нем электромагнитных и упругих колебаний, изучении структуры материалов с помощью обычных и электронных микроскопов, а также другого оборудования.

Виды НК классифицируются в зависимости от физических явлений, положенных в их основу. Затем каждый вид контроля делится на методы, в зависимости от характера взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом, первичных информативных параметров, способов получения первичной информации. Для одного и того же объекта входной, технологический, выходной, эксплуатационный контроль выполняются с использованием различных методов НК, что определяется в том числе и экономическими соображениями.

 

ВИЗУАЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ – ПОСМОТРЕЛ И УВИДЕЛ

 

Пожалуй, ВИК – это единственный вид контроля, который не требует какого-либо оборудования, достаточно простейших измерительных средств. ВИК легко применим, относительно недорог и, как бы не странно это звучало в наш электронный век, весьма информативен и полезен.

Любой контроль начинается с правильно оформленного, актуализированного на момент проведения процедуры комплекта документов и это, безусловно, визуальный контроль.

Часто ВИК – это входной контроль. При обширной номенклатуре и небольшом объеме полуфабрикатов и комплектующих ВИК на своем месте по соотношению цена/качество. Элементарный пример: поставим в ряд школьную парту, пластиковую минималистскую конструкцию, за которой едят в студенческих столовых, и антикварный ломберный стол. Все это – столы и это очевидно для оператора, но попробуйте объяснить это программе.

В качестве технологического и выходного контроля ВИК не популярен. Специализированные мелко– и крупносерийные предприятия по производству любого рода полуфабрикатов обычно имеют специализированные же средства контроля, которые работают под присмотром, но, желательно, не при участии оператора. Выходной контроль по сути своей требует документ – протокол инструментального контроля, который предоставляется покупателю.

А вот при эксплуатационном контроле ВИК полезен. Пятно коррозии на трубе легко заметить при регулярных осмотрах, намокшая обшивка свидетельствует о протечке, поверхностные дефекты эксплуатируемых объектов обнаруживаются после осмотра, особенно, если оператор имеет четкий перечень мест, куда «надо посмотреть».

Приборная база ВИК включает линзы, зеркала и очки, лупы и бинокли, эндоскопы и микроскопы, а также средства дистанционного визуального контроля. Чем сложнее – и дороже – средство контроля, тем больше шансов получить документ контроля – объективную фиксацию выявленного оператором дефекта. Вторая буква аббревиатуры ВИК – измерительный – предполагает уверенное владение операторами методами и средствами линейных и угловых измерений, основами металловедения и металлообработки, знанием порядка выполнения ВИК различных объектов и требований безопасности. Всему этому их необходимо обучать.

 

РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ – ПРОСВЕТИЛ И УВИДЕЛ
 

РК адаптирован к обнаружению объемных дефектов, размеры которых во всех направлениях имеют один порядок: поры, раковины, металлические и неметаллические включения. Метод позволят получить информацию о наличии/отсутствии внутренних дефектов визуально. Преобразование рентгеновского изображения в оптическое осуществляется с использованием различных детекторов. Наиболее распространенным детектором долгие годы была и есть радиографическая пленка. Оптическое изображение объекта контроля на пленке представляет собой изображение его проекции в виде распределения оптической плотности в зависимости от толщины или плотности материала. Информация о размерах, типах и пространственном положении дефектов воспринимается оператором с последующей расшифровкой радиографических снимков на негатоскопе и измерением дефектов с помощью измерительных приборов.

РК – основной метод контроля сварных швов, при этом он один из самых дорогих. На себестоимость в первую очередь влияют затраты на расходные материалы – рентгеновскую пленку, химикаты для ее проявления, на оборудование специального помещения со специальным освещением для проявки. Также имеются сопутствующие проблемы – утилизации химических отходов при проявке пленки и ее многолетнего хранения.

До недавнего времени контроль стыков линейной части магистрального газопровода осуществлялся рентгеновскими аппаратами, обеспечивающими требуемое качество снимков при просвечивании через две стенки. Опыт показал недостатки такого подхода – высокая стоимость и большая продолжительность контроля. Суммарное время контроля – зарядка кассет пленкой, установка эталонов чувствительности и маркировочных знаков, установка аппарата, демонтаж, обработка, проявка фиксирование, сушка, расшифровка пленок, оформление заключений – составляло около 4 часов без учета времени на демонтаж и переезд к следующему стыку с повторным монтажом оборудования.

В последнее время серьезной альтернативой радиографической пленке является цифровая радиография с использованием цифровых плоскопанельных детекторных систем, фосфорных пластин и, соответственно, цифровой обработкой изображений.
Рис. 1

Специалисты «Газпром трансгаз Санкт-Петербург» использовали комплекс с фосфорными пластинами для контроля сварных соединений газопровода при среднем времени от момента начала экспозиции до выдачи полноценного заключения на бумаге для труб O530 ~15 минут (Рис. 1). Накопленный опыт позволил сделать следующие выводы:

Преимущества фосфорных пластин относительно рентгеновской пленки:

– Улучшение условий труда персонала: в работе не требуются химические реактивы; упрощенный механизм расшифровки.

– Экономия времени: уменьшение времени экспозиции; повышение скорости обработки; высокий динамический диапазон исключает необходимость делать несколько снимков на разнотолщинных деталях.

– Экономия денежных средств: отсутствие расходных материалов (пленка, химикаты); сохранение ресурса рентгеновских аппаратов; повторное использование пластин; комплекс меньше и легче, чем проявочная машина, быстрее работает; не требуется темной комнаты.

– Повышение достоверности результатов: использование различных фильтров; цифровая обработка изображения; автоматизированный поиск дефектов.

– Управление архивами изображений: заполнение отчетных форм; цифровое архивное хранение.

Недостатки фосфорных пластин относительно рентгеновской пленки:

– Недостатки комплекса при эксплуатации: трудности эксплуатации прибора при повышенной влажности и перепадах напряжения; необходимость закрепления сканера в штатной упаковке при транспортировке; опасность повреждения оборудования при перемещении по бездорожью.

– Недостатки программного обеспечения: при контроле труб малых диаметров автоматическая расшифровка невозможна; при расшифровке снимков программа «не видит» явно выраженные поры и шлаковые включения в центре снимка, но выделяет множество мелких дефектов по краям; при увеличении размера типового дефекта дефекты меньших размеров программой не отображаются.

– Недостатки нормативной базы: не заданы параметры определения непроваров, несплавлений, подрезов, шлаковых карманов.

– Недостатки расходных материалов: в трассовых условиях для фосфорных пластин ресурс значительно меньше, а износ существенно больше заявленного.

Специалисты «Газпром трансгаз Томск» использовали для контроля сварных соединений мобильный комплекс, преобразующий энергию рентгеновского излучения в видимое изображение на экране монитора компьютера. Механизм передвижения позволяет перемещать рентгеновский аппарат и рентгеночувствительный блок вдоль трубы и по окружности трубы вдоль кольцевого сварного шва. Обработка рентгенограмм производится в процессе контроля, производится документирование результатов контроля и сохранением данных. Время контроля сварного шва на трубе 1220 мм составляет около 5 мин. (Рис. 2)
Рис. 2

Проекционное изображение распределения оптической плотности материала сварного шва – рентгенограмма позволяет выявить дефекты. (Рис. 3) Но если речь идет о двухконтурном двухвальном ТРДД O330 мм в сборе, рентгенограмма (слева) уже не дает достаточной информации для оценки качества сборки. (Рис. 4)
Рис. 3
Рис. 4

А качество турбинного колеса из углепластика (Рис. 5) можно оценить, только имея возможность построить томограммы продольных и поперечных сечений, для чего требуются высокоэнергетические рентгеновские компьютерные томографы серии ВТ (Рис. 6) и высококлассное программное обеспечение (ООО «ПРОМИНТРО»). Оборудование позволяет контролировать сложное литье из стали, Al, Mg, Ti и Be сплавов, паяные и клеевые соединения лопастей, турбинных лопаток и колес, изделий, изготовленных методами аддитивных технологий, список неисчерпывающий.
Рис. 5
Рис. 6

Подобное оборудование давно и неизбежно экспортопригодно, помимо ведущих НПО оборонного и не только комплекса России оно успешно работает в Европе, Южной Корее, США, и, конечно, в Китае.

РК по сути своей имеет документ контроля – рентгенограмму, но выявить (рассмотреть!) дефект должен оператор. И потому вопросы обучения и мотивации операторов для компаний должны быть в числе приоритетных. И если результаты РК принимаются во внимание при формировании технической политики предприятия, если соответствующие службы получают указания разобраться, почему «никогда не было – и вот опять!», качественная продукция предприятия будет востребована.

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ – ПРОЗВУЧИЛ И ОТБРАКОВАЛ

 

УЗК открыт российским ученым С.Я. Соколовым. Методы УЗК – а всего их более 30 – бывают активные и пассивные, первых на порядок больше. Современные УЗК операторы имеют специализации, каждый раз это отдельный курс обучения с возможностью повышения уровня.

А как просто все начиналось. Для проведения УЗК нужен был дефектоскоп, пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) и оператор. Дефектоскоп настраивался вручную, ПЭП – на стандартном образце, местоположение выявленного при контроле дефекта отмечалось мелом. Но оператор видел не дефект, как при визуальном контроле, а отраженный от выявленной неоднородности сигнал, который мог быть признан дефектом по фиксированному набору признаков.

Через некоторое время развитие цифровой электроники позволило запоминать и вызывать перед контролем настройки и параметры ПЭП, записывать сигнал от предполагаемого дефекта или все сигналы, принятые в сеансе контроля. Запоминаемые сигналы можно было характеризовать набором параметров, в простейшем случае – амплитудой, что позволило автоматически разбраковывать контролируемые изделия по заданным нормативам. Это потребовало использования более или менее мощного ПК, объединенного в одном корпусе с дефектоскопом или отдельно стоящего, но теперь речь шла об объективном контроле, и это понятие включало следующее:

– гарантированное выполнение контроля в полном объеме;

– автоматическая регистрация и обработка сигналов;

– визуализация результатов контроля, четкое отображение местоположения и других характеристик дефектного участка;

– возможность проведения измерений в режиме Off-Line;

– возможность наложения результатов контроля, полученных для одного и того же дефектного участка через определенный временной интервал;

– получение документа контроля в виде, понятном для технических служб предприятия.

Ручной контроль (оператор последовательно контролирует различные объекты, размещенные на штатных местах) и автоматизированный УЗК (механическая система обеспечивает последовательное прохождение объектов через стационарную установку) получили схожую идеологию. И уже никого не удивлял документ ручного УЗК, позволяющий оценить размер и положение выявленного дефекта сварного шва. Оборудование с такими возможностями было разработано не в России, но стоит упомянуть, что у него был российский предшественник – универсальный дефектоскоп композиционных материалов ДАМИ-С. В обоих случаях фиксировалась зона контроля и начало координат, отслеживалось положение ПЭП для обеспечения сплошности сканирования (Рис. 7).
Рис. 7

Появление новых материалов стимулировало разработку новых типов ультразвуковых преобразователей с фазированными решетками (ФР ПЭП). Если классические ПЭП направляли в контролируемый материал один луч под определенным углом, то 8/16/32/64/128 элементные ФР ПЭП могут направлять луч под разными углами с возможностью фокусировки на заданной глубине (качание луча). Это увеличило размеры и стоимость ПЭП, позволило уменьшить длину пути сканирования, соответственно уменьшилось истирание/зона зачистки/время контроля, но одновременно встал вопрос «А как теперь настраивать дефектоскоп?». Рассмотрим на примере.

Критически важно контролировать сварные швы патрубков (вварки). Автоматический контроль не применим, поскольку объекты находятся в цехах и на трубопроводах, геометрия сложная (два цилиндра существенно разных диаметров под углом друг к другу), диапазон диаметров в пределах 3 порядков – есть проблема, но есть и технология современного ручного УЗК. Предлагается решение, оно моделируется с использованием пакета CIVA (ПО, максимально приближенное к реальному УЗК с фазированными решетками). Возможны итерации, после получения положительного результата выполняется основной эксперимент, который подтверждает сделанные предположения (если нет, то новая итерация). Затем – массовые просчеты параметров, выявляются узловые точки, которые обязательно следует проверить экспериментом, подбирается дефектоскоп, проектируются, но чаще покупаются ПЭП, пишется методика, строятся POD кривые (анализ достоверности выявления дефектов). Кейс закончен, дальше работают salesreps. Просто? – как посмотреть! Достоверность и производительность контроля повышаются? – Несомненно.

Ручной УЗК чаще всего применяется как эксплуатационный, тогда как АУЗК получил постоянную прописку на заводах как входной, технологический и выходной.

 

Входной контроль

Каждое предприятие, закупая компоненты, рассчитывает на качественные поставки. Если после нескольких часов работы сложного обрабатывающего центра по преобразованию Al пластины в некое фигурное (пики/впадины) изделие вдруг выясняется, что из-за расслоения в пластине (его легко выявит входной УЗК) некоторые пики отваливаются, то претензии недобросовестному поставщику, разумеется, будут предъявлены. Но где гарантии, что такая пластина единична? Соответственно, нужен входной контроль. Беглый взгляд на бесконечный перечень комплектующих и экспресс-оценка стоимости нужного оборудования НК и обслуживающих ее специалистов повергает в уныние. Если еще учесть экзотичность понятия «контролепригодность» в наших условиях, соответствующим службам предприятия не позавидуешь.

 

Технологический и выходной контроль

Любой производственный процесс имеет свои узловые точки. Требуется грамотная работа технологов для их выявления, подбора методов технологического НК, организации работ с достаточной степенью автоматизации. В функции выходного контроля дополнительно входит выдача протокола контроля, предоставляемого заказчику, и определение сортности продукции.

В отличие от рентгеновского контроля, где человеческий глаз должен увидеть неоднородность распределения оптической плотности материала на рентгенограмме (автоматизированные РК системы достаточно редки), при УЗК параметры сигнала программно оцифровываются, сравниваются с используемыми нормативами, что и предопределило широкое распространение автоматизированных УЗК установок. АУЗК давно и успешно применяются на трубных заводах. Объем контроля большой, изделия по большей части однотипные, ручной контроль трудоемок, а зачастую и принципиально невозможен. Бесшовные трубы из аустенитных, титановых, мартенситно-ферритных, никелевых и других сплавов контролируются на наличие дефектов типа нарушение сплошности и однородности металла с одновременным выполнением толщинометрии. Трубы с толщиной стенки от 0,2 мм, диаметром от 5 мм, длиной 6-9 м применяются при изготовлении ТВЭЛов. Стандартным требованием заказчиков является высокая производительность и документированность контроля.

Системы АУЗК (Рис. 8) обычно состоят из универсального многоканального дефектоскопа/толщиномера с независимыми параллельными каналами, блока питания и компьютера в специальном исполнении, установленными в промышленную стойку. Каналы организованы по принципу модульной конструкции с возможностью «горячей» замены неисправного канала без длительной остановки линии контроля. В зависимости от требуемой скорости контроля и размеров труб может быть реализовано два варианта работы механической части – с вращением трубы при протяжке через иммерсионную ванну (на фото установка серии УСКТ), либо с вращением датчиков вокруг трубы. Как вариант возможна реализация комбинированных методов контроля с совместным использованием каналов как ультразвукового, так и вихретокового контроля в одной установке.
Рис. 8

Другим примером отрасли, активно применяющей АУЗК, является производство деталей авиационной техники. При контроле валов авиадвигателей и титановых дисков турбин применение ручного контроля не дает необходимой достоверности результатов из-за сложной конфигурации сканируемой поверхности и малых критических дефектов. Логичным способом контроля является применение различных иммерсионных многокоординатных сканеров, позволяющих проводить контроль в соответствии с заданной трехмерной моделью изделия. Тогда, загружая модели из базы, можно легко перенастраиваться на различную геометрию объекта контроля.

Важно учитывать цели/окупаемость контроля. Для контроля плоских дисков без галтельных переходов имеет смысл использовать высокопроизводительную многоканальную автоматизированную систему, позволяющую за один проход контролировать все типы дефектов, тогда как диски сложной геометрии с галтельными переходами обычно контролируются на установке с манипулятором с пятью степенями свободы (на фото система АУЗК УКД-1200 НПЦ «КРОПУС»), что позволяет перемещать сборку ПЭП строго по 3D модели изделия (Рис. 9).
Рис. 9

Наличие количественного критерия браковки при АУЗК некоторых объектов предоставляет дополнительные опции.

Металлические листы используются для нужд оборонного заказа и в гражданском строительстве. Естественно, что требования по качеству в первом случае более жесткие, но что мешает продать забракованные оборонным ведомством листы гражданскому, по меркам которого лист не является дефектным, и это подтверждено протоколом контроля.

АУЗК успешно используется для контроля неспаев (сварка взрывом, HIP технологии, пр.). Параметры контроля обычно подбираются таким образом, чтобы соотношение сигналов дефект/недефект составляло не меньше 2. В протоколы контроля вносятся только сигналы выше уровня браковки для определения протяженности/площади неспаев. Но предусматривается и режим полной записи всех полученных сигналов, который используется стандартно (при отладке) и профилактически: если соотношение дефект/недефект уменьшается до ~1, то время для проверки всей технологической цепочки еще есть, но немного.

Если для ручного УЗК страна производства дефектоскопа и ПЭП имеет третьестепенное значение после технических характеристик и стоимости, то для АУЗК local системы по большому счету являются предпочтительными. Все дело в уровне технологий и менталитете.

Местный разработчик, пусть и предлагающий свою первую систему, знает, что листы и даже 200 мм плиты бывают неплоскими / не бывают плоскими (нужное подчеркнуть), и учитывает это в механике, тогда как зарубежный разработчик предлагает многократно опробованную и хорошо работающую систему для уровня технологии своей страны.

Автоматизация позволяет уменьшить трудоемкость и значительно повысить достоверность контроля, обеспечить полное документирование процесса контроля, последующей обработки полученной информации, сохранения протоколов в базе данных и возможности быстрого доступа к такой информации при появлении претензий покупателей, и это работает одинаково по обе стороны границы. Но российский разработчик более четко осознает важность и вкладывает большие ресурсы в разработку систем:

– авторизации и полного протоколирования действий оператора;

– уникальных паролей, открывающих данному сотруднику доступ только к определенным администратором операциям;

– хранения файлов слежения как бланков строгой отчетности;

– удаленного мониторинга участка контроля;

– интеграции установки в единую общезаводскую систему качества.

Это требуется не в последнюю очередь потому, что помогает объективно разобраться в ситуациях при возникновении взаимных претензий.

С увеличением степени автоматизации уменьшается их количество, но растут требования к квалификации персонала. При скоростях контроля до 1 м/с и высокой степени автоматизации цеха возврат изделий на повторный контроль и дорог, и неудобен. Простейший пример: чем быстрее оператор определит по проходящей на экране ПК дефектограмме наличие пузырей в воде и зафиксирует это в протоколе, тем меньше изделий придется возвращать.

 

Тепловой контроль

Инфракрасное тепловидение позволяет получать распределение температурных полей поверхности объекта контроля в инфракрасных лучах. Это как снимок, только выполненный тепловизором. Посмотрим?

 

Строительство

Жители домов жаловались на низкие температуры в квартирах. Ничего удивительного, на термограммах отчетливо видны дефектные вертикальные швы и панели с пониженной теплозащитой (Рис. 10).
Рис. 10-11

Владелец загородного коттеджа, недовольный счетами за отопление, может однажды выяснить, что отапливает не только коттедж (Рис. 11).
 

Энергетика

Дефекты высоковольтного оборудования (Рис. 12):
Рис. 12

– в опорном изоляторе разъединителя 35 кВ;

– верхнего элемента вентильного разрядника 110 кВ;

– болтового контактного соединения шлейфа со шпилькой ввода 10 кВ.

 

Нефтепереработка

При плановом осмотре оборудования технологической установки по первичной переработке нефти ЭЛО-АВТ-2 при помощи тепловизора был обнаружен перегрев в частях опор подшипников, превышающий нормативный предел. Насос был выведен из эксплуатации, детальная проверка выявила разрушение шариков опорного и радиального подшипника (Рис. 13).
Рис. 13

 

Авиация

Панорамная термограмма самолета через 1 час после посадки (Рис. 14)
Рис. 14

Обнаружение воды: (Рис. 15)

– в руле самолета;

– в панели воздухозаборника двигателя.
Рис. 15

 

Более того, по запросу «тепловизионное обследование» обнаруживается множество фирм (и прайс-листов); некоторые укомплектованы оборудованием и специалистами для работы с предприятиями, что говорит об успешной коммерциализации технологии теплового НК.

Это стало возможным в результате многолетней работы исследователей по созданию ряда поколений тепловизоров и программного обеспечения; поэтому сегодня стандартно «ИК SC6800, InSb MW детектор, ИК-диапазон 3 – 5 ?, SR 640х512 пикс., кадровая частота 565 Гц и выше» и «ПО Flir ResearchIR, входящее в комплект поставки».

Дальнейшее развитие ТК сосредоточено на контроле композитов для военного и авиакосмического комплекса, гражданской авиации, объем применения которых превышает 80% и 50% в военной и гражданской авиации соответственно.

Начатое в 2014 году сотрудничество между Airbus и Национальным исследовательским Томским политехническим университетом (НИ ТПУ) успешно развивается. Под руководством проф. В.П. Вавилова исследователи ТПУ продолжают разработку численных решений задач теплового контроля теплозащиты космических аппаратов, определению анизотропных теплофизических характеристик композитов. Специализированный софтвер ThermoCalc, ThermoCalc-Absorb разработки НИ ТПУ позволяют решать многие прямые задачи ТК.

Углепластики, все чаще используемые в авиации вместо металлов, характеризуются чувствительностью к повреждениям, наносимым с малой скоростью/энергией. Внутренние повреждения могут быть даже не видимы, но из-за разрыва волокон характеристики материала резко ухудшаются. Разработка новых модификаций материалов с повышенной ударостойкостью требует быстрого и эффективного метода оценки повреждений от ударов заданной энергии. Задача определения энергии удара, вызывающей расслоение заданного размера, решается с использование теплового контроля. Тепловизор позволяет фиксировать повреждения материала через короткие промежутки после удара, определять их величину и сравнивать материалы, различающиеся матрицей, армированием и/или изменением порядка укладки основы.

Преимущества, связанные с широким использованием композитов, очевидны для проектировщиков, тогда как для специалистов по НК они ставят ряд серьезных проблем при техническом обслуживании и инспекции крупногабаритных изделий:

– точное обнаружение дефектов различной природы, характерных для композитов,

– возможность проверки крупногабаритных изделий с высокой производительностью без их разборки или использования специальных стендов;

– результаты НК должны легко анализироваться;

– документирование и архивирование для организации мониторинга.

Что предлагает активная термография? Объект контроля подвергается тепловому воздействию с использованием специализированных высокостабильных ламп, при наличии внутренних дефектов тепловые потоки перераспределяются, и на поверхности появляются специфические температурные аномалии, которые наблюдаются и регистрируются с использованием тепловизоров. После обработки с применением соответствующих математических моделей формируется картина контролируемого участка, которая показывает внутреннюю структуру объекта контроля с дефектами и аномалиями.

Композит подвергся ударному воздействию, через 0,5 бесстрастная термограмма (крайняя справа) фиксирует повреждение (светлое пятно), а коронообразное свечение свидетельствует о наличии расслоения (Рис. 16).
Рис. 16

При НК тонкостенных изделий на поверхность объекта контроля направляется короткий импульс тепловой энергии от мощной лампы-вспышки; крупногабаритные изделия требуют 1-30 секунд нагрева, но менее мощным источником; хорошие результаты дает модулированный поток тепловой энергии. И во всех случаях через десяток секунд можно определить глубины залегания дефектов и толщины покрытий.

А еще можно ввести в композит ультразвуковые колебания. Их энергия превращается в тепло при трении на внутренних расслоениях, не выявляемых визуально, и вызывает локальной повышение температуры на границах дефектов. На неповрежденных участках почти нет изменения температуры, вся вводимая энергия концентрируется на дефектах, поэтому на термограммах они отображаются с высокой контрастностью и легко идентифицируются (Рис. 17).
Рис. 17

В последние годы были предприняты серьезные усилия для улучшения параметров систем активной термографии, сделавшие их более удобными для пользователей и, что немаловажно, более доступными по цене.

Кроме того, термография как метод НК с измеряемым параметром может использоваться в системах автоматизированного контроля, как, например, система Коут Мастер в составе линий окраски бесконтактно измеряет толщину защитных покрытий, контролирует их пористость и адгезию (Рис. 18).
Рис. 18

 

ВИХРЕТОКОВЫЙ КОНТРОЛЬ – ПРОСКАНИРОВАЛ, ОБНАРУЖИЛ

 

Для проведения вихретокового контроля нужен ВТ преобразователь и ВТ дефектоскоп – прибор, задающий сигнал возбуждения для преобразователя, принимающий и обрабатывающий полученный сигнал.

Этот вид применяется только для контроля изделий из электропроводящих материалов. В двух словах – ВТ преобразователь наводит электрический (вихревой) ток в изделии и регистрирует его параметры, улавливая порожденное им магнитное поле. Все параметры изделия, влияющие на распространение вихревых токов, могут быть зафиксированы и измерены. К ним относятся характеристики материала изделия: удельная электрическая проводимость, магнитная проницаемость материала, толщина контролируемого объекта и/или покрытия на нем, а также различного рода дефекты: прижеги, тепловые повреждения, трещины, расслоения, каверны, непропаи.

Такая «всеядность» – плюс и минус одновременно. При ВТ контроле трещин сварного шва трубы толщина стенки или удельная электропроводности трубной стали не входят в число измеряемых параметров, что совершенно не мешает им влиять на процесс ВТ контроля. Они превращаются в мешающие параметры, и с их влиянием начинают бороться, в ряде случаев успешно. Разработчик ВТ оборудования должен обладать глубоким пониманием физики происходящих процессов и применять это знание при создании специализированных приборов для ВТ контроля дисков турбин высокого давления авиационных двигателей, резьбовых соединений бурильных труб, конструкционных углепластиковых материалов для гражданской и не только авиации. Тогда есть надежда, что проведенный вихретоковый контроль станет гарантией безаварийной работы.

Неоспоримое преимущество ВТ контроля – это по настоящему неразрушающий контроль. Рентгеновское излучение влияет на структуру некоторых полимерных материалов (к тому же вредно для человека), акустический, в частности, ультразвуковой контроль требует наличия контактной жидкости между ПЭП и контролируемым изделием. Как следствие, поверхность загрязняется, остаются следы от ПЭП, а в некоторых случаях необходима зачистка места контроля от покрытия. Аналогичные проблемы с контролем проникающими веществами и магнитопорошковыми методами контроля – контролируемый объект необходимо как минимум запачкать. Вихретоковый же контроль, в своем принципе, ничего вышеперечисленного не требует и даже как таковое соприкосновение ВТ преобразователя с поверхностью контролируемого объекта требуется только «для удобства оператора».

Есть у ВТ контроля сильные стороны: поскольку ширина раскрытия трещины практически не влияет на показания ВТ дефектоскопов, с его помощью хорошо обнаруживаются очень узкие трещины. Трещина образовалась – произошел разрыв материала – нарушился электрический контакт в металле – ВТ дефектоскоп тут же это зафиксирует. Объекты со сложной, но регулярной формой поверхности, например, резьба, часто и успешно контролируются вихретоковыми методами, ведь профиль резьбы маскирует сигнал от трещины во впадине резьбы для любого вида контроля, кроме вихретокового (Рис. 19-20).

Рис. 19. Сканирование резьбы ВТ преобразователем, закрепленным в каретке. Рис. 20. Трещины а) в витке участка сбега (50х увеличение); б). на ниппельном конце трубы

Дополнительное преимущество вихретокового контроля – простота его автоматизации как метода контроля с измеряемым параметром. На современном производстве вихретоковый контроль уверенно занял свою нишу: высокопроизводительный контроль массовой продукции: электропроводящих прутков, проволоки, труб, листов, пластин, покрытий, в том числе многослойных, шариков и роликов подшипников, крепежных деталей, метизов, автомобильных компонентов, а также железнодорожных рельс, корпусов атомных реакторов.

Мы попытались кратко рассказать о наиболее распространенных видах и методах НК, а также дать примеры их применения. Это позволит читателям по-новому посмотреть на не всегда однозначно понимаемую проблему контроля качества продукции на всех этапах ее жизненного цикла, от материала заготовок до высокотехнологичного оборудования, применяемого в жестких условиях эксплуатации, при обеспечении экономической эффективности в условиях жесткой конкуренции на рынке производителей и эксплуатационщиков.

Материал предоставлен журналом «В мире НК»

Версия для печати
Источник: Владимир СЯСЬКО, д.т.н., генеральный директор ООО «Константа»
Разместить ссылку на: 


Добавить комментарий

Автор: *
Тема: *
Код c
картинки: *

Коментарий: