ДИАГНОСТИКА И ДЕФЕКТОСКОПИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙБиблиография Білокур І.П. Основи дефектоскопії–К.: «Азимут-Україна», 2004. – 496 с. Ермолов И.Н., Останин Ю.А. Методы и средства неразрушающего контроля качества. –М.: Высшая школа, 1988. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник под ред. Г.С. Самойловича. –М.: Машиностроение, 1976. Бюргер И.А. Техническая диагностика. –М.: Машиностроение, 1978. Алёшин Н.П., Щербинский В.Г. Радиационная, ультразвуковая, магнитная дефектоскопия металлоизделий. –М.: Высшая школа, 1991. Специалист должен знать: Основные принципы и положения диагностики, дефектоскопии и неразрушающего контроля качества металлических изделий. Приобрести практические навыки относительно их выбора и применения. Специалист должен уметь: Проводить сравнительную оценку металлических материалов по их эксплуатационным, технологическим свойствам и металлургическому качеству. Проводить исследование и контроль структуры и свойств материалов, установить причины брака продукции по структуре и свойствам. Основы технической диагностики. Диагностирование технических объектов как составная часть интенсивных технологий. Прогнозирование технических и эксплуатационных свойств изделий. Классификационные признаки качества промышленной продукции. Дефекты и средства их контроля. Классификация видов и методов НК, их общая характеристика. Физическая сущность неразрушающих методов контроля, приборы, принципы действия, общие схемы дефектоскопов. Основные принципы выбора методов НК и комплексные системы контроля качества продукции. Данная дисциплина занимает важное место при подготовке специалиста. Контроль качества и определения путей устранения брака является необходимым звеном производства, определяющим получение заданного уровня эксплуатационных характеристик продукции. ^ Курс «Диагностика и дефектоскопия материалов и изделий» включает вопросы металловедческого анализа и исследования качества стали и сплавов, применения физических методов в практике работы специалистов-материаловедов и статистических методов количественной металлографии, изучение комплексного исследования природы дефектов, причины разрушения, контроля металла, слитков и сварных соединений. ^ Лекция 1 Дефекты сварных соединений. Классификация. Причины образования К дефектам сварных соединений относятся различные отклонения от установленных норм и технических требований, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции. Наиболее часто встречающиеся дефекты можно разделить на следующие основные группы: дефекты формы и размеров сварных швов; дефекты макро- и микроструктуры; деформации и коробление; сварных конструкций.^ Дефекты формы и размеров сварных швов Обычно форма и размеры швов устанавливаются стандартами, правилами и нормами, техническими условиями и указываются на; рабочих чертежах. Так, основные типы швов сварных соединений: и их конструктивные элементы при ручной электродуговой сварке регламентированы ГОСТ 5264-69; при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом - ГОСТ 8713-58*; для сварных швов, выполненных теми же способами под острым и тупым углом, руководствуются соответственно ГОСТ 11534-65 и ГОСТ 11533-65. При сварке плавлением наиболее частыми дефектами сварных соединений являются неполномерность шва, неравномерная его ширина и высота (рис. 1), крупная чешуйчатость, бугристость, наличие седловин. При автоматической сварке дефекты возникают вследствие колебания напряжения в сети, проскальзывания проволоки в подающих роликах, неравномерной скорости сварки из-за люфтов в механизме передвижения, неправильного угла наклона электрода, протекания жидкого металла в зазор. При ручной и полуавтоматической сварках дефекты могут быть вызваны недостаточной квалификацией сварщика, нарушением технологических приемов, плохим качеством электродов и других сварочных материалов.Рис. 1. Дефекты формы и размеров шва а - неполномерность шва; б - неравномерность ширины стыкового шва; в - неравномерность по длине катета углового шва; h - требуемая высота усиления шва Для сварки давлением (например, точечной) характерными дефектами являются неравномерный шаг точек, глубокие вмятины, смещение осей стыкуемых деталей. Нарушение формы и размеров шва зачастую свидетельствует о наличии таких дефектов, как наплывы (натеки), подрезы, прожоги и незаверенные кратеры.Наплывы (натеки) (рис. 2) образуются чаще всего при сварке горизонтальными швами вертикальных поверхностей в результате натекания жидкого металла на кромки холодного основного металла. Рис. 2. Наружные дефекты в швах а - стыковых; б - угловых; 1 - наплыв; 2 - подрез.Они могут быть местными, в виде отдельных застывших капель, или же иметь значительную протяженность вдоль шва. Причинами возникновения наплывов являются: большая величина сварочного тока, длинная дуга, неправильное положение электрода, большой угол наклона изделия при сварке на подъем и спуск. В кольцевых швах наплывы образуются при недостаточном или излишнем смещении электрода с зенита. В местах наплывов часто выявляются непровары, трещины и другие дефекты.Подрезы представляют собой углубления (канавки), образующиеся в основном металле вдоль края шва при завышенном сварочном токе и длинной дуге, так как в этом случае увеличивается ширина шва и сильнее оплавляются кромки. При сварке угловыми швами подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание ее металла на горизонтальную полку. В результате на вертикальной стенке появляются подрезы, а на горизонтальной полке - наплывы. При газовой сварке подрезы образуются из-за повышенной мощности сварочной горелки, а при электрошлаковой - из-за неправильной установки формующих ползунов. Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения.Прожоги - это проплавление основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий. Они возникают вследствие недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, завышенного сварочного тока или мощности горелки при невысоких скоростях сварки. Особенно часто прожоги наблюдаются в процессе сварки тонкого металла и при выполнении первого прохода многослойного шва. Кроме того, прожоги могут иметь место в результате плохого поджатия флюсовой подушки или медной подкладки (автоматическая сварка), а также при увеличении продолжительности сварки, малом усилии сжатия и наличии загрязнений на поверхностях свариваемых деталей или электродах (точечная и шовная контактные сварки).Незаваренные кратеры образуются в случае резкого обрыва дуги в конце сварки. Они уменьшают сечение шва и могут явиться очагами образования трещин.^ Дефекты макроструктуры К дефектам макроструктуры, выявляемым при увеличении не более чем в 10 раз, относятся газовые поры, шлаковые включения, непровары, трещины (рис. 3).Рис. 3. Дефекты макроструктуры в швах а - стыковых; б - угловых; в - нахлесточных; 1 - непровар; 2 - трещины; 3 - поры; 4 — шлаковые включения К дефектам макроструктуры, выявляемым при увеличении не более чем в 10 раз, относятся газовые поры, шлаковые включения, непровары, трещины (рис. 3). Газовые поры образуются в сварных швах вследствие быстрого затвердевания газонасыщенного расплавленного металла, при котором выделяющиеся газы не успевают выйти в атмосферу. Как правило, такой дефект встречается при повышенном содержании углерода в основном металле, наличии ржавчины, масла и краски на кромках основного металла и поверхности сварочной проволоки, использовании влажного или отсыревшего флюса, присутствии вредных примесей в защитных газах, неправильной регулировке пламени сварочной горелки, чрезмерной скорости сварки, нарушающей газовую защиту ванны жидкого металла, неправильном выборе марки сварочной проволоки, в особенности при сварке в среде углекислого газа. Газовые поры могут быть распределены в шве отдельными группами, в виде цепочки вдоль шва или в виде отдельных включений. Иногда образуются сквозные поры, так называемые свищи. Степень пористости шва и размер отдельных пор во многом зависят от того, как долго сварочная ванна находится в жидком состоянии, которое позволяет образующимся газам выйти из шва.Шлаковые включения являются результатом небрежной очистки кромок деталей и сварочной проволоки от окалины, ржавчины и грязи, а также (при многослойной сварке) неполного удаления шлака с предыдущих слоев. Кроме того, они возникают при сварке длинной дугой, неправильном наклоне электрода, недостаточной величине сварочного тока или мощности горелки, завышенной скорости сварки. Шлаковые включения различны по форме (от сферической до игольчатой) и размерам (от микроскопических до нескольких миллиметров). Они могут быть расположены в корне шва между отдельными слоями, а также внутри наплавленного металла. Шлаковые включения, так же как и газовые поры, ослабляют сечение шва, уменьшают его прочность и являются зонами концентрации напряжений.Непроваром называют местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой отдельных слоев шва при многослойной сварке из-за наличия тонкой прослойки : окислов, а иногда и грубой шлаковой прослойки внутри швов. Причинами непроваров являются: плохая очистка металла от окалины, ржавчины и грязи, малый зазор в стыке, излишнее притупление и малый угол скоса кромок, недостаточная величина тока или мощности горелки, большая скорость сварки, смещение электрода в сторону от оси шва. При автоматической сварке под флюсом и электрошлаковой сварке непровары обычно образуются в начале процесса, когда основной металл еще недостаточно прогрет. Поэтому сварку начинают на входных технологических планках, отрезаемых в дальнейшем. Иногда непровары по сечению шва возникают из-за вынужденных перерывов в процессе сварки. При точечной и шовной контактных сварках причинами непроваров являются недостаточная величина тока, продолжительность сварки и давления, большая рабочая поверхность электродов. При стыковой контактной сварке непровары наиболее часто образуются в результате несвоевременного выключения сварочного тока. Трещины и непровары являются наиболее опасным дефектом сварных швов. Они возникают в самом шве и в околошовной зоне, располагаясь вдоль и поперек шва в виде несплошностей микро- и макроскопических размеров.Трещины разделяют на горячие и холодные в зависимости от температуры их образования. Горячие трещины появляются в процессе кристаллизации металла шва при температуре 1100-13000 С. Их образование вызывается наличием полужидких прослоек между кристаллами наплавленного металла шва в конце его затвердевания и действием в нем растягивающих усадочных напряжений. Повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода и никеля также способствует образованию горячих трещин. Они обычно расположены внутри шва и их трудно выявить. Холодные трещины возникают при температурах 100-3000 С в легированных сталях и при нормальных температурах - в углеродистых сталях сразу после остывания шва или через длительный промежуток времени. Основная причина их образования — значительные напряжения, возникающие в зоне сварки при распаде твердого раствора, и скопление под большим давлением молекулярного водорода в пустотах, имеющихся в металле шва. Холодные трещины выходят на поверхность шва и хорошо заметны.^ Дефекты микроструктуры Микроструктура шва и околошовной зоны (рис. 4) в значительной мере определяет свойства сварных соединений и характеризует их качество. Дефектами микроструктуры сварного соединения являются: микропоры и микротрещины, нитридные, кислородные и другие неметаллические включения, крупно-зернистость, участки перегрева и пережога. На участке перегрева (см. рис. 4) металл имеет крупнозернистое строение. Чем крупнее зерна, тем меньше поверхность их сцепления и выше хрупкость металла (перегретый металл плохо сопротивляется ударным нагрузкам).Рис. 4. Схема распределения структур в сварном шве и околошовной зоне (цифрами I, II, III и т.д. обозначены одни и те же участки на разрезе шва, кривой распределения температур и шкале температур на диаграмме железо-углерод) I - неполное расплавление; II - перегрев; III - нормализация; IV - неполная перекристаллизация; V - рекристаллизация; VI - синеломкость Наиболее опасным дефектом является пережог, при котором в структуре металла шва много окисленных зерен с малым взаимным сцеплением. Такой металл хрупок и не поддается исправлению. Пережог возникает при высокой температуре сварки, плохой изоляции сварочной ванны от воздуха или избытке кислорода в пламени горелки.Наиболее опасным дефектом является пережог, при котором в структуре металла шва много окисленных зерен с малым взаимным сцеплением. Такой металл хрупок и не поддается исправлению. Пережог возникает при высокой температуре сварки, плохой изоляции сварочной ванны от воздуха или избытке кислорода в пламени горелки.^ Дефекты трубных заготовок и методы их устранения Качество исходной заготовки в значительной степени определяет качество готовых труб, так как дефекты, имеющиеся на заготовках и слитках, обычно сохраняются и на готовых трубах. Наружные дефекты заготовки могут изменять свою форму и значительно увеличиваться в процессе дальнейшей прокатки. Техническими условиями на трубные заготовки предусматривается удаление поверхностных дефектов, видимых невооруженным глазом, так как количество наружных дефектов, имеющихся на заготовке, повышается пропорционально увеличению поверхности трубы, а удаление их с поверхности готовой трубы ослабляет толщину стенки, поэтому целесообразнее и легче ремонтировать трубную заготовку, чем прокатанную из нее трубу. ^ Поверхностные дефекты трубной заготовки по своему происхождению разделяются на: - сталеплавильные дефекты; - дефекты, образовавшиеся при нагреве; - дефекты прокатного происхождения. Практика показывает, что доля дефектов прокатного происхождения составляет 20-30 % общего количества дефектов, образующихся при производстве бесшовных труб. Наиболее часто встречающиеся дефекты на слитках: - плены; - поверхностные трещины; - волосовины; - подкорковые пузыри; - неметаллические включения; - усадочная раковина и др. Основной вид брака трубных слитков (более 90 % общего количества) – горячие продольные и поперечные трещины на их боковой поверхности, образующиеся при кристаллизации (смотри рисунок). Основное количество брака по продольным трещинам приходится на круглые слитки (до 75%) по сравнению с гранеными слитками (до 15-20 %).^ Трещиноустойчивостъ слитков при разливке зависит от целого ряда факторов: - температуры нагрева; - марки стали; - скорости наполнения изложниц при разливке; - конфигурации слитка; - содержания серы в металле; - характера раскисления стали и др. За последние годы стали применять новые методы улучшения качества исходного металла для производства бесшовных труб: - разливку стали под слоем жидких синтетических шлаков; - утепление головной части слитка золъно-графитовыми смесями; - разливку металла под жидкотвердеющими смесями; - улучшение технологии раскисления стали и др. Однако, несмотря на принимаемые меры, круглые мартеновские слитки, которые используют для производства труб на ТПА с пилигримовым станом, имеют глубокую усадочную рыхлость, наличие подкорковых пузырей, достаточно большое количество неметаллических включений и другие дефекты сталеплавильного производства. Возникновение плен (особенно внутренних) на трубах, прокатываемых на пилигримовых установках, вызвано сочетанием дефектов макроструктуры слитков с повышенной загрязненностью металла неметаллическими включениями, высоким содержанием вредных примесей и т.д. В месте расположения плен на слитке поверхность металла окислена, обезуглерожена и поражена неметаллическими включениями. Ниже описаны дефекты поверхности, образовавшиеся из дефекта слитка или литой заготовки: - раскатанная (раскованная) трещина - разрыв металла, образовавшийся при раскатке (ковке) продольной или поперечной трещины слитка или литой заготовки, заполненный окалиной; - трещина напряжения - разрыв металла, идущий вглубь под прямым углом к поверхности, образовавшийся вследствие напряжений, вызванных структурными превращениями; - раскатанный пузырь - нарушение сплошности поверхности при прокатке наружного или подповерхностного пузыря слитка или литой заготовки; - раскатанная корочка - частичное отслоение металла, образовавшееся в результате раскатки завернувшихся корочек, представляющих скопления неметаллических включений, окисленных заливин и брызг, образовавшихся на поверхности слитка (на микрошлифе в зоне дефекта наблюдается обезуглероживание металла и скопление неметаллических включений сложного состава); - скворечник - выходящая на поверхность полость со сглаженными и окисленными стенками, образовавшаяся при прокатке в результате раскрытия внутренних трещин; - рванина - раскрытые разрывы, расположенные поперек или под углом к направлению наибольшей вытяжки металла при про¬катке (ковке), образовавшиеся вследствие пониженной пластичности металла (на микрошлифе в зоне дефекта наблюдаются разветвленные разрывы металла; в зоне, прилегающей к дефекту, могут быть окалина, оксиды, нитриды, образовавшиеся по раскрытым разрывам при охлаждении или вторичном нагреве металла); - чешуйчатость - отслоение и разрывы в виде сетки, образовавшиеся при прокатке вследствие перегрева или пониженной пластичности металла периферийной зоны; - прокатная плена - отслоение металла языкообразной формы, соединенное с основным металлом одной стороной, образовавшееся вследствие раскатки рванин; нижняя поверхность отслоения и металл под ним покрыты окалиной; - подрез - продольное углубление, располагающееся по всей длине или на отдельных участках поверхности и образовавшееся вследствие неправильной настройки привалковой арматуры или одностороннего перекрытия калибров; - закат - прикатанный продольный выступ металла с одной или с диаметрально противоположных сторон, образовавшийся в результате вдавливания уса или подреза, а также следов зачистки и грубых рисок; - риски - продольное углубление с закругленным или плоским дном, образовавшееся от царапания поверхности металла наварами и другими выступами на прокатной арматуре; - отпечатки - углубления или выступы, расположенные по всей поверхности или на отдельных ее участках, образовавшиеся от выступов и углублений на прокатных валках; - рябизна - углубления от вдавливания окалины, образовавшейся при прокатке (ковке); обнаруживается после удаления окалины. Реже встречаются такие дефекты, как шлифовочные трещины, травильные трещины, остатки окалины, перетрав, царапины, заусенцы. В настоящее время достаточно хорошо исследованы причины, приводящие к появлению грубых дефектов на поверхности непрерывнолитого металла; по характеру дефектов на его поверхности можно определить источник их образования. Влияние технологических факторов на образование дефектов поверхности непрерывнолитых заготовок. ^ Вид дефекта Причина образования Пояс Перерыв струи металла из промежуточного ковша; остановка МНРС Tрещины продольные по грани заготовки Большое содержание серы в металле, высокая скорость разливки; нарушение теплоотвода в кристаллизаторе; некачественная шлакообразующая смесь; нарушение режима вторичного охлаждения и установки погружного стакана Трещины продольные по ребру заготовки Нарушение теплоотвода в кристаллизаторе Трещины поперечные Нарушение теплоотвода в кристаллизаторе, некачественная шлакообразующая смесь, высокая температура металла Ужимины Колебания уровня металла в кристаллизаторе, нарушение теплоотвода в кристаллизаторе Шлаковые включения Некачественная шлакообразующая смесь; колебания уровня металла в кристаллизаторе; нарушение установки погружного стакана Заливины, завороты Колебания уровня металла в кристаллизаторе; некачественная шлакообразующая смесь Пузыри Недостаточное раскисление металла, нарушение установки погружного стакана; некачественная шлакообразующая смесь Центральная пористость Несоблюдение температурно-скоростного режима разливки и охлаждения заготовки Катаные или круглые заготовки по сравнению с литыми не имеют усадочной рыхлости и других дефектов, присущих литому металлу и отличаются более точными размерами и чистой поверхностью, что позволяет изготовлять трубы лучшего качества. Поверхностные дефекты таких заготовок возникают в результате нагрева или прокатки. В мировой практике трубного производства работы по улучшению качества трубной заготовки проводят по трем основным направлениям: 1) совершенствование технологии выплавки и внепечной обработки стали; 2) широкое внедрение непрерывной разливки стали; 3) совершенствование технологии прокатки и отделки трубной заготовки. Лекция 2 Начало в эл. варианте на стр. 6-8. (прилагается). Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в єнергомашиностроении. Справочное пособие. Санкт- Петербург. Изд. Радиоавионика, 1995. – 316 с. :ил.Лекция 2 (продолжение)^ ПРИМЕРЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ Ниже приводятся некоторые примеры технической диагностики в различных областях машиностроения. Широкое практическое внедрение методов технической диагностики только начинается, однако первые результаты свидетельствуют о возможностях существенного повышения надежности и ресурса машин с помощью диагностики. Техническая диагностика авиационных двигателей. В процессе эксплуатации современных пассажирских двигателей контролируется 20—40 параметров, причем показания приборов имеют три уровня информации: индикация в кабине летчика; регистрация на борту самолета; наземные проверки. В кабину летчика выводятся показания важнейших параметров (например, уровня вибрации двигателей), сведения о которых необходимы для правильного пилотирования самолета. Во всех случаях, когда значения параметров достигают предельно допустимых, используется дополнительная сигнализация (световая или звуковая). Значительное количество информации регистрируется на борту самолета с помощью специальных записывающих устройств с последующим хранением информации на магнитных лентах. Ряд диагностических признаков выявляется при наземной проверке (визуальные осмотры, проверка фильтров и т. п.). На американском двигателе CF-6 контролируются приблизительно 40 параметров, среди которых: температура газа за турбиной; температура за компрессором; частоты вращения компрессора и вентилятора; давление за вентилятором и компрессором; вибрация в зонах вентилятора, компрессора и на корпусах подшипников. Регистрируются количество и температура масла, показания детекторов стружки в откачивающей магистрали, перепад давления на маслофильтре, сигнализатор минимального давления масла. Контролируются параметры топливной системы, системы запуска, отбора воздуха и других систем. Большинство параметров записываются 1—2 раза за полет (давление, уровень вибрации, частота вращения) и далее направляются в диагностический центр для анализа. В результате анализа и сопоставления с предыдущими показаниями принимается решение о продолжении нормальной эксплуатации, либо о дополнительном осмотре, замене детали, узла или снятии двигателя с эксплуатации. В диагностическом центре решение принимается группой специалистов, анализирующих поступающую информацию. Для выработки решений могут использоваться ЭВМ, что способствует принятию более обоснованных решений. Применение счетчиков ресурса. Эквивалентные испытания авиационных двигателей показали, что наибольшие повреждения, особенно деталей горячей части, происходят при работе на наиболее тяжелом (взлетном) режиме. При эксплуатации процент использования тяжелых режимов в двигателях гражданской авиации различен, он зависит от продолжительности полета и других условий. В некоторых американских авиакомпаниях на двигателях устанавливается счетчик ресурса, учитывающий суммарную длительность наработки на тяжелых режимах и число полетных циклов. Техническая диагностика судовых механизмов. В Канаде на 100 типах механизмов и электромашин кораблей систематически используется анализатор вибраций [33]. Обнаруживаются повреждения, вызванные неуравновешенностью, расцентровкой и изгибом валов, неисправности шестерен и подшипников. Состояние определяется с помощью ЭВМ, которая сопоставляет уровень вибраций с прежними значениями и нормами. На основании статистических сведений получены данные, показывающие зависимость среднего срока службы механизма от уровня вибрации, позволяющие своевременно производить профилактические работы и замены. Указывается, что диагностическая система дает 2 млн. долларов экономии; число неисправностей, обнаруживаемых в процессе непосредственной эксплуатации, снизилось на 45%. В числе судовых механизмов рассматриваются паровые и газовые турбины, дизели, насосы, компрессоры и др. Основное внимание уделяется вопросам акустической диагностики. Техническая диагностика поршневых двигателей. Поршневые двигатели (автомобильные, тракторные, стационарные и транспортные дизели) имеют широкое применение. Эксплуатация автомобильных и тракторных двигателей носит массовый характер. Определение технического состояния двигателя без разборки позволяет повысить его надежность и улучшить техническое обслуживание. Следует учесть, что трудоемкость ремонта двигателей массового производства превосходит трудоемкость изготовления в 5—10 раз. Проведение профилактических работ и ремонта «по состоянию» дает значительный экономический эффект. Диагностика осуществляется с помощью передвижных станций, оснащенных виброакустической аппаратурой. Лекция 3Дефектоскопия. Методы неразрушающего контроля.Прежде чем рельсы положат на шпалы, их внимательно изучают с помощью специального дефектоскопа (от латинского «дефект» - «недостаток» и греческого «скопео»— «смотрю») — устройства, позволяющего обнаружить дефекты в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов без их разрушения. Нет ли в изделии каких-нибудь трещин, раковин в глубине или других дефектов, которые могут привести к аварии,— все это выяснит дефектоскоп. А ведь даже незначительная трещина, не видимая невооруженным глазом, может привести к разрушению изделия. Самый простой и доступный метод дефектоскопии — метод неразрушающего контроля материалов и изделий с целью обнаружить скрытые дефекты, или визуальный контроль изделия невооруженным глазом или с помощью оптических приборов (от греческого «оптос»—«видимый», «зримый»). Но таким путем в непрозрачных предметах удается обнаружить только поверхностные дефекты. Минимальный размер дефекта, обнаруживаемого невооруженным глазом, равен 0,1—0,2 мм, а с оптической системой — нескольким микрометрам. Чтобы увидеть дефект в глубине материала, прибегают к различного рода проникающим излучениям: рентгеновским (см. Рентгеновская техника) и гамма-лучам, нейтронам.Рентгенодефектоскопия эффективна при толщине материала до 25 см. При большей толщине используют обычно гамма-излучение, испускаемое радиоактивными изотопами. Для выявления поверхностных дефектов применяют также радиоволны сантиметрового и миллиметрового диапазона, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Широкое распространение получила ультразвуковая дефектоскопия. Наиболее известен эхо-метод, в какой-то мере аналогичный обнаружению объектов с помощью радиолокатора. Применяется также теневой метод, основанный на том же принципе, что и рентгенодефектоскопия. В капиллярной дефектоскопии искусственно повышается световой или цветовой контраст между дефектным и неповрежденным участком. Для этого на поверхность изделия наносят люминесцирующее вещество, которое засасывается капиллярами в трещины и другие повреждения поверхности и делает их легко обнаружимыми. Этот метод называют люминесцентной, а иногда и цветной дефектоскопией. С его помощью выявляют дефекты размерами до 0,02 мм. Существуют и другие менее распространенные методы дефектоскопии. К сожалению, ни один из методов не является универсальным, пригодным на все случаи. Каждый вид дефектоскопии имеет свою область применения. Дефектоскопия на производстве не только помогает обнаружить ненадежные и недолговечные изделия, но и приносит большой экономический эффект, так как избавляет от ненужной обработки деталей со скрытыми дефектами. Наиболее распространены ультразвуковая, рентгено- и гамма-дефектоскопия, ИК, люминесцентная, капиллярная, магнитная, термо- и трибоэлектрическая дефектоскопия. ^ Методы контроля Радиационный метод При радиационном контроле используют, как минимум, три основных элемента: - источник ионизирующего излучения - контролируемый объект - детектор, регистрирующий дефектоскопическую информацию При прохождении через изделие ионизирующее излучение ослабляется - поглощается и рассеивается. Степень ослабления зависит от толщины, плотности и атомного номера материала контролируемого объекта, а также от интенсивности и энергии излучения. При наличии в веществе дефектов изменяются интенсивность и энергия пучка излучения. Методы радиационного контроля различаются способами детектирования дефектоскопической информации и соответственно делятся на: - радиографические - радиоскопические - радиометрические.^ Радиографические методы радиационного неразрушающего контроля.Основаны на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок или запись этого изображения на запоминающем устройстве с последующим преобразованием в световое изображение. На практике этот метод наиболее широко распространен в связи с его простотой и документным подтверждением получаемых результатов. В зависимости от используемых детекторов различают: - пленочную радиографию ксерорадиографию (электорорадиографию). В первом случае детектором скрытого изображения и регистратором статического видимого изображения служит фоточувствительная пленка, во втором - полупроводниковая пластина, а в качестве регистратора используют обычную бумагу.^ Радиационная интроскопия. Метод неразрушающего контроля, основанный на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в световое изображение на выходном экране радиационно-оптического преобразователя, причем анализ полученного изображения проводится в процессе контроля. Чувствительность этого метода несколько меньше, чем радиографии, но его преимуществами являются повышенная достоверность получаемых результатов благодаря возможности стереоскопического видения дефектов и рассмотрения изделий под разными углами, "экспрессность" и непрерывность контроля.^ Радиометрическая дефектоскопия. Метод получения информации о внутреннем состоянии контролируемого изделия, просвечиваемого ионизирующим излучением, в виде электрических сигналов (различной величины, длительности или количества). Этот метод обеспечивает наибольшие возможности автоматизации процесса контроля и осуществления автоматической обратной связи контроля и технологического процесса изготовления изделия. Преимуществом метода является возможность проведения непрерывного высокопроизводительного контроля качества изделия, обусловленная высоким быстродействием применения аппаратуры. По чувствительности этот метод не уступает радиографии.^ Ультразвуковой методУльтразвуковой волной называется процесс распространения упругих колебаний ультразвуковой частоты в материальной среде. Направление, в котором распространяется максимум энергии волнового процесса, называется лучом. Продольной волной называется такая волна, в которой колебательное движение отдельных частиц происходит в том же направлении, в котором распространяется волна.Сдвиговой (поперечной) называют такую волну, в которой отдельные частицы колеблются в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны.Поверхностными волнами (волнами Рэлея) называют упругие волны, распространяющиеся вдоль свободной (или слабо нагруженной) границы твердого тела и быстро затухающие с глубиной. В зависимости от геометрической формы фронта различают следующие виды волн: сферическая, цилиндрическая, плоская. Время Т, в течение которого совершается один полный цикл колебания в УЗ волне, называют периодом колебаний. Количество колебаний, происходящих за 1 секунду, называют частотой f колебаний в УЗ волне. Максимальное значение, которое принимает переменный параметр за период (смещение U или скорость V), называют амплитудой. Фазой УЗ волны называют параметр, показывающий, какая часть периода прошла с момента начала последнего цикла колебания. Скоростью распространения звуковой волны С называется скорость распространения определенного состояния в материальной среде. Длиной УЗ волны λ называется минимальное расстояние между двумя точками, колеблющимися в одной фазе. λ = C / f ^ Магнитопорошковый метод контроля Магнитопорошковый метод – один из самых распространённых, надёжных и производительных методов неразрушающего контроля поверхностей изделий из ферромагнитных материалов в их производстве и эксплуатации. МПК – один из четырех классических методов неразрушающего контроля, а также один из наиболее старых методов НК, связанных с применением приборов и дефектоскопических материалов для НК. Первые опыты описали феномен полей магнитного рассеяния и объяснили их значение. Впоследствии были предприняты попытки найти применение этому явлению и ввести его в техническую практику. В 1868 году англичанин Саксби применил компас для определения дефектов в пушечных стволах. В 1917 году американец Хок применил железные опилки для обнаружения трещин в стальных деталях. Суть метода такова: магнитный поток в бездефектной части изделия не меняет своего направления; если же на пути его встречаются участки с пониженной магнитной проницаемостью, например дефекты в виде разрыва сплошности металла (трещины, неметаллические включения и т.д.), то часть силовых линий магнитного поля выходит из детали наружу и входит в нее обратно, при этом возникают местные магнитные полюсы (N и S) и, как следствие, магнитное поле над дефектом. Так как магнитное поле над дефектом неоднородно, то на магнитные частицы, попавшие в это поле, действует сила, стремящаяся затянуть частицы в место наибольшей концентрации магнитных силовых линий, то есть к дефекту. Частицы в области поля дефекта намагничиваются и притягиваются друг к другу как магнитные диполи под действием силы так, что образуют цепочные структуры, ориентированные по магнитным силовым линиям поля. Метод магнитопорошкового контроля предназначен для выявления тонких поверхностных и подпове