Неразрушающий контроль: виды и методы проведения

Виды и методы

Классификация видов и методов неразрушающего контроля содержится в ГОСТ Р 56542-2019.

Лаборатория Sercons Group аккредитована для тестирования продукции с использованием следующих видов неразрушающего контроля:

1. акустика (акустико-ультразвуковой и акустико-эмиссионный методы);
2. виброакустический;
3. вихревые токи;
4. магнитный (метод магнитных частиц);
5. проникающие вещества (капиллярный контроль и обнаружение утечек);
6. оптика;
7. облучение (рентгенографический метод);
8. радиоволны;
9. термический;
10. электрический.

Заказчик получает заключение по результатам осмотра (протокол осмотра).

Объекты НК

НК применяется для оценки соответствия следующих систем требованиям промышленной безопасности:

1. Котлонадзор — котлы различных типов; сосуды под давлением свыше 0,07 МПа; барокамеры; трубопроводы с давлением пара выше 0,07 МПа и температурой воды выше 115 ° С.
2. Газоснабжение: внешние и внутренние трубопроводы и газовое оборудование.
3. Подъемные сооружения: краны различных типов, подъемники, подъемники, эскалаторы, фуникулеры, канатные дороги.
4. Горнодобывающая промышленность: подъемное, горно-транспортное и горно-обогатительное оборудование, здания и сооружения горных комплексов и заводов.
5. Угольная промышленность: шахтные вентиляторы и подъемники.
6. Нефтегазовая промышленность: оборудование для бурения, эксплуатации, ремонта скважин; трубопроводы; оборудование для нефтегазоперекачивающих станций, резервуары для нефти и нефтепродуктов.
7. Металлургическая промышленность: стержни технических устройств, различные металлические строительные конструкции.
8. Взрывопожароопасная и химически опасная продукция: резервуары для хранения опасных веществ различных типов; печи, центрифуги и сепараторы; оборудование, работающее под давлением и вакуумом; холодильное оборудование.
9. Железнодорожный транспорт: подъездные пути, вагоны, контейнеры для перевозки опасных веществ.
10. Хранение и переработка зерна: вентиляторы, воздуходувки, дробилки, прокатные станы и т.д.

Классификация методов неразрушающего контроля по ГОСТ 18353- 79

Основные методы неразрушающего контроля основаны на использовании различных физических явлений и измерении физических величин, характеризующих эти явления. Чаще всего используются следующие виды неразрушающего контроля:

• ультразвуковой;
• радиоволны;
• электрический;
• акустический;
• вихревые токи;
• магнитный;
• термический;
• радиация;
• проникающие вещества;
• оптика.

Общие типы неразрушающего контроля могут включать несколько конкретных методов, которые различаются по характеристикам, например:

• способ взаимодействия с контролируемым объектом;
• физические величины, измеренные во время наблюдения;
• методы сбора и интерпретации данных.

Правильный выбор метода позволяет предприятию сэкономить средства и обеспечить высокую надежность контролируемого оборудования и сооружений.

Радиоволновой метод неразрушающего контроля

Он заключается в облучении исследуемого объекта радиочастотным излучением и измерении параметров прошедшей, отраженной или рассеянной электромагнитной волны.

Радиоволновой метод

он применим к диэлектрическим материалам, полупроводникам, а также к тонкостенным металлическим корпусам и конструкциям, где хорошо распространяются радиоволны. Применяется для проверки однородности, размеров и формы пластика, резины, композитных материалов. В этом случае измеряются амплитудные, фазовые или поляризационные характеристики волны. Неразрушающие испытания радиоволновым методом позволяют обнаруживать неоднородности, инородные включения, некачественные сварные и клеевые соединения и другие дефекты в массе материала.

Магнитопорошковые методы неразрушающего контроля

Проверка магнитных частиц или тестирование магнитных частиц (МП) использует одно или несколько магнитных полей для обнаружения поверхностных или приповерхностных пор, разрывов и трещин в ферромагнитных материалах. При использовании этого метода неразрушающего контроля металлический объект испытаний подвергается воздействию сильного магнитного поля. Магнитное поле можно использовать с постоянным магнитом или электромагнитом. При использовании электромагнита поле присутствует только при подаче тока.

Поскольку силовые линии магнитного потока плохо перемещаются в воздухе, магнитное поле концентрируется на краях пор и трещин и вызывает притяжение очень маленьких цветных ферромагнитных частиц, которые оседают на поверхности объекта. После того, как магнитное поле прекратится, концентрация этих частиц будет наблюдаться на краях трещин и пор, создавая видимую индикацию местоположения дефекта на поверхности заготовки. Магнитные частицы могут быть сухим порошком или жидким раствором магнитного порошка, или они могут быть окрашены флуоресцентным красителем или красителем, который флуоресцирует в ультрафиолетовом свете. Для выявления всех дефектов выполняется 2 проверки — первая перпендикулярно поверхности, вторая — с ориентацией 90 градусов от первого положения.

Методы неразрушающего контроля проникающими веществами

Пенетрантный контроль — эффективный инструмент для оценки поверхностей сварных швов, отливок и других компонентов, которые невозможно разобрать или разрушить. Помимо проверки на трещины и поры, его также можно использовать для определения других характеристик поверхности, таких как пористость. Неразрушающий жидкостный пенетрант долгое время был одним из самых надежных, эффективных и экономичных методов обнаружения поверхностных дефектов в непористых материалах.

Основной принцип испытания на проникновение жидкости заключается в том, что когда на поверхность детали наносится особая жидкость (пенетрант), она проникает в открытые трещины и пустоты на поверхности. После нанесения жидкого красителя и обеспечения правильного времени выдержки часть жидкости очищается и наносится порошок проявителя. Инспектор, проводящий анализ, извлекает жидкость, которая проникает в трещины или поры, в результате чего остаются видимые следы, которые идентифицируют дефекты.

При выполнении проникающего контроля важно, чтобы исследуемая поверхность была чистой и не содержала каких-либо посторонних материалов или жидкостей, которые могут заблокировать проникновение проникающего вещества в открытые пустоты или щели.

Вихретоковые методы контроля

Вихретоковый контроль — эффективный и точный метод. Метод вихретокового контроля основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, проходящих через исследуемый образец.

Вихревые токи можно использовать для обнаружения трещин, измерения толщины материала или покрытия, измерения проводимости для идентификации материала, контроля термообработки. Вихретоковые методы обычно используются для неразрушающего контроля и контроля состояния самых разных металлических конструкций, включая трубы теплообменника, фюзеляжи самолетов и конструктивные элементы самолетов.

Преимущества вихретокового теста включают:

• Чувствителен к мелким трещинам и другим дефектам;
• Возможность обнаружения поверхностных и приповерхностных дефектов,
• Онлайн-результаты;
• Компактное портативное оборудование;
• Широкий спектр использования;
• Минимальная подготовка деталей;
• Контакт с контролируемой частью не требуется (зазор до 2 мм);
• Возможность управления сложными формами и размерами исследуемого объекта.

Виброакустический метод контроля

Неразрушающий виброакустический контроль относится к процессу мониторинга сигнатур вибрации конкретного оборудования или конструкций части вращающегося оборудования и анализа этой информации для определения состояния этого оборудования.
Обычно используются три типа датчиков:

• Датчики перемещения;
• Датчики скорости;
• Акселерометры.

Электрические методы неразрушающего контроля

Электрические методы неразрушающего контроля основаны на фиксации показателей электрического поля, которые взаимодействуют с исследуемым объектом или возникают в контролируемом объекте из-за внешнего воздействия. Электрический метод неразрушающего контроля позволяет определить некоторые характеристики материала: плотность, степень полимеризации, толщину материалов и покрытий.

Магнитный метод неразрушающего контроля

Эта группа методов основана на измерении взаимодействия исследуемого объекта с магнитным полем. Они используются для обнаружения дефектов ферромагнитных материалов и сплавов. Три основных типа магнитного поиска:

• магнитная частица;
• порт потока;
• магнитографический.
  

Магнитный метод

Чтобы обнаружить неоднородность структуры магнитного материала, его намагничивают, а поверхность смазывают специальной суспензией или гелем, содержащим калиброванные частицы металла. Эти частицы концентрируются вдоль силовых линий магнитного поля, отображая это просто и наглядно. В местах неоднородностей и дефектов магнитное поле искажается и его линии будут искривлены. Магнитографические эксперименты проводились учеными еще в 18 веке, но адаптировались для обнаружения дефектов только в 20 веке.

Акустический метод неразрушающего контроля

Акустический неразрушающий контроль основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Чаще всего используются упругие волны ультразвукового диапазона (с частотой колебаний выше 20 кГц), этот метод называется ультразвуковым. Используются и регистрируются упругие волны, параметры которых тесно связаны со свойствами материала, такими как упругость, плотность, анизотропия (неоднородность свойств по направлениям) и т.д.

Неразрушающие методы акустического контроля решают следующие контрольно-измерительные задачи:

• метод проходящего излучения выявляет глубокие дефекты, такие как несплошность, расслоение, отсутствие заклепок, отсутствие пропана;
• метод отраженного излучения обнаруживает дефекты типа несплошности, определяет их координаты, размеры, ориентацию путем зондирования изделия и приема отраженного от дефекта эхосигнала;
• резонансный метод в основном используется для измерения толщины изделия (иногда его применяют для обнаружения зоны коррозионного повреждения, непробития, расслоения в тонких точках из металлов);
• метод акустической эмиссии обнаруживает и регистрирует только трещины, которые развиваются или могут развиться под действием механической нагрузки (дефекты классифицируются не по размеру, а по степени опасности во время эксплуатации), метод имеет высокую чувствительность к росту дефекты — обнаруживает увеличение трещин на 1… 10 мкм;
• импедансный метод предназначен для испытания клеевых, сварных и сварных соединений с тонкой пленкой, приклеенной или приваренной к ребрам жесткости;
• метод свободной вибрации используется для обнаружения глубоких дефектов.

Использование металлического звона при ударе — старый способ обнаружить большие пустоты. Стальные образцы, содержащие пустоты, производят более плотный и грубый звук, чем монолитные образцы.

Акустические методы — это методы, основанные на использовании упругих волн и колебаний любой частоты. Методы, использующие частоты от 20 кГц до 100 МГц, называются ультразвуковыми.

Излучение и прием ультразвуковых колебаний осуществляется пьезоэлектрическими преобразователями (искателями), которые представляют собой пластины из мелкокристаллических керамических материалов (кварц, соль Рошеля) или поликристаллических (титанат бария, цирконат-титанат свинца).

Методы неразрушающего акустического контроля делятся на две большие группы: активные и пассивные методы. Активные методы основаны на излучении и приеме упругих, пассивных волн — только на приеме волн, источником которых является сам контролируемый объект. Пассивные акустические методы основаны на анализе упругих колебаний волн, возникающих в контролируемом объекте.

Устройство, реализующее метод ультразвукового контроля, — дефектоскоп — предназначено для обнаружения несплошностей и неоднородностей в изделии, определения его координат, размера и характера путем излучения импульсов ультразвуковых колебаний, приема и регистрации эхо-сигналов, отраженных от неоднородности. На рисунке 136 представлена ​​принципиальная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа. Генератор радиоимпульсов 3 возбуждает передающий пьезоэлектрический кристалл 1. Ультразвуковые колебания распространяются в контролируемой части, отражаются от его противоположной стенки («фоновый сигнал») и падают на принимающий пьезоэлектрический кристалл 2. Отраженные ультразвуковые колебания возбуждают колебания принимающий пьезокристалл 2. В этом случае на краях пьезокристалла повышается переменное напряжение, которое регистрируется и усиливается в усилителе 4, а затем попадает на пластины вертикального дефлектора электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 5 осциллограф.

Рисунок 136 — Блок-схема импульсного ультразвукового дефектоскопа

В то же время генератор 6 строчной развертки прикладывает пилообразное напряжение к горизонтальным отклоняющим пластинам ЭЛТ 5. Генератор 3 радиоимпульсов возбуждает передающий пьезоэлектрический кристалл 1 короткими импульсами с длинными паузами между ними. Это позволяет четко различать на экране ЭЛТ 5 сигнал начального (зондирующего) импульса I, сигнал дефекта III и фоновый сигнал II. Если в проверяемой зоне детали нет дефекта, на экране осциллографа не будет импульса III. Перемещая передающий и принимающий пьезоэлектрические кристаллы по поверхности контролируемой детали, обнаруживаются дефекты и определяется их положение. Комбинированный пьезоэлектрический кристалл часто используется для передачи и приема ультразвуковых колебаний. Места контакта пьезокристаллов с испытуемой деталью смазываются тонким слоем масла, геля, вазелина для обеспечения непрерывного акустического контакта с поверхностью испытуемого изделия.

Ультразвуковой контроль

Ультразвуковая дефектоскопия или ультразвуковой контроль (UZD) — это, пожалуй, самый универсальный метод, который строго требуется на различных опасных производственных объектах. Применяется практически везде, от железнодорожной диагностики до литейного производства. Короче говоря, этот тип неразрушающего контроля основан на излучении и / или приеме вибраций и акустических волн в материале. Это может быть сталь, алюминий, сплавы чугуна, а также композиты, полимеры, пластмассы, стекло, фарфор и т.д. Ультразвуковая дефектоскопия хороша тем, что:

• позволяет обнаруживать наиболее критические дефекты;
• абсолютно безопасен для оператора, в отличие от капиллярного или радиационного контроля;
• подходит как для металлических, так и для неметаллических материалов;
• отлично вписывается в производственные помещения и полевые площадки, где предъявляются высокие требования к производительности;
• обеспечивает контроль наглядности (новейшие дефектоскопы имеют функции построения B-, C-сканирования, профилей днища изделий и т д.).

Ультразвуковой контроль как вид неразрушающего контроля объединяет в себе множество направлений: традиционный контроль теневым, зеркальным, эхо-методом, TOFD, фазированную решетку, ультразвуковое измерение толщины, акустическую эмиссию, испытание импеданса и т.д. Ультразвуковые дефекты не идеальны, потому что:

• требовательны к качеству поверхности, ее шероховатости (предварительно необходимо очистить, удалить окалину, ржавчину, грязь, остатки краски);
• не очень эффективен для исследования крупнозернистых металлов;
• требует высоких требований к техническим средствам и квалификации операторов — для точной классификации дефектов и оценки их реальных размеров.

С технической точки зрения неразрушающие методы контроля не останавливаются. Особенно стремительно развивается направление ультразвукового контроля. Лучшие российские и зарубежные производители делают все, чтобы упростить работу операторов, повысить информативность и производительность акустической дефектоскопии.

Визуальный и измерительный контроль

ВИК — экономичный и технически более простой метод неразрушающего контроля с минимальными трудозатратами, один из основных в группе оптических методов. Осмотр объекта — важный шаг, предшествующий другим видам диагностики. Основной металл и сварные соединения проверяются на наличие ржавчины, ожогов, вмятин, заусенцев и прогибов. Кроме того, измеряются форма и размеры кромок, сборочные единицы для сварки, размеры прихваточных швов, нахлеста деталей в стыках внахлест и т.д. Исходно) и ГОСТ Р ИСО 16737-2014. Для визуального и измерительного контроля используется большой арсенал инструментов и принадлежностей: лупы, шаблоны для сварщиков, рулетки, угольники, калибры, линейки и многое другое. Для дополнительного удобства техника комплектуется комплектами .

Тепловой метод

Тепловые методы основаны на измерении интенсивности тепловых полей, излучаемых управляемым устройством или конструкцией. Распределение температур на поверхности и градиент их изменения отражают распределение тепла внутри объекта. В местах дефектов и неровностей равномерное тепловое изображение будет искажено.

Использование тепловизионной камеры для неразрушающего контроля

Исследователи путем расчетов и экспериментов выявили типичные изменения теплового портрета продукта, характерные для определенных дефектов, и теперь распознавание этих характеристик возложено на компьютеры и нейронные сети. Измерения теплового каркаса на поверхности проводятся как с помощью контактных термометров, так и методом дистанционной пирометрии. С помощью теплового портрета выявляются дефекты сварки и пайки, нарушения герметичности сосудов, места концентрации внутренних напряжений и бракованные электронные компоненты. Наибольшее распространение термический метод получил в электронике и приборостроении.

Испытание на проникновение

В этом методе тестирования тестируемый объект покрывается раствором, содержащим видимый или флуоресцентный краситель. Избыток раствора затем удаляется с поверхности объекта, но остается на поверхности дефектов излома. Затем с помощью проявителя извлекают пенетрант из дефектов. При использовании флуоресцентных красителей ультрафиолетовый свет используется для освещения флуоресценции, что позволяет легко увидеть дефекты.

Но есть также видимые яркие красители — их цветовой контраст между пенетрантом и проявителем позволяет легко увидеть утечку. Красные отметки на изображении представляют собой дефект в этом компоненте.

Проверка герметичности

Для обнаружения утечек в объектах, находящихся под давлением, например, в сосудах под давлением. Утечки можно обнаружить с помощью электронных устройств, а также избыточное давление, которое контролируется манометром. Таких способов герметизации с использованием жидкостей и газов может быть множество. Их суть сводится к тому, что объект контролируется по давлению газа и рассчитан на герметичность с помощью манометра.

Радиационный метод неразрушающего контроля

Этот метод чрезвычайно эффективен, он позволяет получать информацию о более крупных имплантатах и ​​структурах (практически без ограничений по размерам), заставляя их проникать проникающим ионизирующим излучением.

Радиационный метод неразрушающего контроля

Применимо в следующих диапазонах:

• гамма излучение;
• рентгеновское излучение;
• нейтронное излучение.

Физическая основа метода — увеличение плотности потока заряженных частиц в местах скрытых дефектов. На основании сравнения интенсивности прошедшего и отраженного потоков делается вывод о глубине расположения неоднородности. Он используется для определения качества сварных швов на крупногабаритных изделиях, таких как корпуса ядерных или химических реакторов, турбины, трубопроводы и их клапаны.

Оптический метод неразрушающего контроля

Оптический метод обнаружения дефектов основан на анализе оптических эффектов, связанных с отражением, преломлением и рассеянием световых лучей от поверхности или объема объекта.

Оптический метод

Внешние оптические методы позволяют определять чистоту и шероховатость поверхностей, что особенно важно в точном машиностроении. При измерении размеров мелких деталей используется физическое явление дифракции, шероховатость поверхности определяется на основе измерений интерференции.

Внутренние дефекты можно обнаружить только в прозрачных материалах, и здесь оптические методы не имеют себе равных с точки зрения рентабельности и эффективности.

Они выгодно отличаются простотой и низкой трудоемкостью, а также наличием дефектов поверхности, таких как трещины, заусенцы и сколы.

Кто проводит неразрушающий контроль и диагностику

Эти работы выполняют лаборатории, сертифицированные по СДАНК-01-2021 или СНК ОПО РОНКТД-03-2021 (в зависимости от того, в какой Системе неразрушающего контроля необходимо пройти сертификацию для работы на объекте заказчика), а также специалисты по неразрушающему контролю, сертифицированные по СДАНК-02. — 2021 г или СНК ОПО РОНКТД-02-2021. При этом они разрешены только на этих объектах и ​​осуществляют контроль только теми методами, которые попадают в область сертификации. Их перечень указывается в аттестационных и квалификационных свидетельствах. За достоверность результатов неразрушающего контроля инспекторы несут личную экономическую и уголовную ответственность. Обучение и аттестация персонала по неразрушающему контролю проводится, в частности, по ГОСТ Р 54795-2011. Специалисту может быть присвоен уровень I, II или III (высший). Для этого необходимо пройти обучение (продолжительность строго регламентирована для каждого метода), медицинскую комиссию и сдать квалификационные экзамены.

Особенности выбора метода неразрушающего контроля

В ряде секторов, таких как :

• атомный;
• химик;
• аэрокосмическая промышленность;
• защита;

выбор методов обнаружения дефектов строго регламентируется государственными стандартами и стандартами органов по сертификации, таких как МАГАТЭ или Госатомнадзор.

Вне этих секторов руководитель отдела качества компании выбирает методы обнаружения дефектов, руководствуясь следующими параметрами:

• физико-химические свойства используемого материала;
• габариты и, прежде всего, толщина конструкции;
• тип объекта, связи или контролируемой структуры;
• требования к процессу;
• стоимостные параметры того или иного метода выявления дефектов.

Универсального способа выявить сразу все дефекты не существует. При планировании стратегии качества продукции необходимо определить наиболее существенные дефекты с точки зрения степени риска сбоев, которые они вносят. Далее следует сочетание средств измерений и методов неразрушающего контроля, которое:

• позволит с заданной вероятностью выявить все критические дефекты;
• минимизирует финансовые затраты на рабочую силу;
• это окажет минимальное влияние на основной производственный процесс.

Инструменты неразрушающего контроля сегодня используются практически во всех отраслях промышленности — от авиационного завода и верфи до автомастерской и кондитерской фабрики. Проверяют прочность сварных швов и герметичность сосудов под давлением, качество лакокрасочного покрытия и однородность массы для производства шоколадного зефира. Благодаря экономии средств компаний на выборочном испытании на разрушение, использование неразрушающего дефектоскопа также влияет на цену продуктов, размещаемых на рынке, обеспечивая при этом их высокое качество.