Классификация методов неразрушающего контроля по ГОСТ 18353- 79
Основные методы неразрушающего контроля основаны на применении различных физических явлений и измерении характеризующих эти явления физических величин. Наиболее широко применяются следующие виды неразрушающего контроля:
- ультразвуковой;
- радиоволновый;
- электрический;
- акустический;
- вихревых токов;
- магнитный;
- тепловой;
- радиационный;
- проникающими веществами;
- оптический.
Общие виды неразрушающего контроля могут включать в себя несколько конкретных методов, различающихся по таким признакам, как:
- способ взаимодействия с контролируемым объектом;
- физические величины, измеряемые в ходе наблюдения;
- способ получения и интерпретации данных.
Правильный выбор способа позволяет предприятию сэкономить средства и обеспечить высокую надежность контролируемого оборудования и конструкций.
Визуальный
Оптический – один из самых технически доступных разновидностей НК для которого требуются простейшие приборы и приспособления: лупы, угольники, линейки, штангенциркули, микрометры и др. При помощи этого инструментария производится проверка формы и размеров стыковых кромок, посадочных мест, глубину перехлеста в местах соединений и т.д. Визуально производится проверка изделий с целью обнаружения ржавчины, прожогов, вмятин, наплывов, др.
Для проведения оптического НК предлагает приспособления собственного производства:
- «струна» для контроля прямолинейности;
- индикаторные приборы для измерения глубины подреза и неполного заполнения разделки кромки;
- стандартный комплект контрольно-измерительных инструментов: лупы, линейка, рулетка, угольник, штангенциркуль, наборы радиусных шаблонов и щупов, фонарик, маркер по металлу.
Оптический контроль используется на любом производстве, с него начинается приемка изделий.
Радиоволновой метод неразрушающего контроля
Заключается в облучении исследуемого объекта радиочастотным излучением и измерении параметров прошедшей, отраженной или рассеянной электромагнитной волны.
Радиоволновой метод
Он применим к диэлектрическим, полупроводниковым материалам, а также к тонкостенным металлическим оболочкам и конструкциям, в которых хорошо распространяются радиоволны. Используется для проверки однородности, габаритов и формы изделий из пластика, резины, композитных материалов. Измеряют при этом амплитудные, фазовые или поляризационные характеристики волны. Неразрушающий контроль радиоволновым методом позволяет обнаружить в массе материала неоднородности, посторонние включения, некачественные клеевые и сварные соединения и другие дефекты.
УД2-70 (НПК «ЛУЧ»)
по цене от 247 000 руб.
В 2014 году НПК «Луч» выпустил четвертое поколение УД2-70, что говорит о востребованности и постоянном совершенствовании этой модели. От прошлых разработок остался алюминиевый корпус, простота освоения и использования прибора.
Особенности модели
Прибор разработан для НК металлических, полимерных и композитных изделий на предмет отклонения в однородности структуры материала, нарушения его сплошности. Модель позволяет определить расположение дефекта, подходит для исследования готовой продукции и сварных швов.
Устройство легкое – всего 2,2 кг. При этом поставляется в прочном корпусе со степенью защиты IP64. В предыдущей версии были проблемы с долговечностью ручки, теперь они исправлены – надежность конструкции повышена.
В новой версии аккумулятор съемный и для его замены нужно открутить всего 4 винта. Время непрерывной работы составляет 14 часов. Есть подключение к сети. Изменили и клавиатуру, теперь она имеет более строгий вид.
При заказе оборудования есть возможность приобрести версию с АРД-диаграммами. Работа осуществляется с двумя независимыми стробами АСД. Встроенная память позволяет сохранять 400 настроек и изображений развертки типа А, а также 4000 значений глубиномера.
Помимо версии общего назначения, производитель предлагает версии «локомотивная», «вагонная», «метрополитен ТР-2» и «метрополитен ТР-3» с расширенной комплектацией для повышения эффективности проведения специфических работ.
Технические характеристики* УД2-70
| Параметр | Значение |
| Рабочие частоты, МГц | 0,4; 1,25; 1,8; 2,5; 5; 10 |
| Глубина контроля по стали, мм | 1-7500 |
| Скорость УЗ колебаний, м/с | 100-15000 |
| Регулировка усиления, дБ | 0-100 с шагом 0,5 и 1 |
| Временная регулировка чувствительности, дБ | 0-80 |
| Функция отсечки | линейная до 100% высоты дисплея |
| Тип развертки | А, В |
| Точность измерения расстояний, мм | 0,1 |
| Размер экрана, мм | 111,4×83,5 |
| Рабочие температуры, °С | -10…+50 |
| Размеры, мм | 245×77×145 |
| Масса, кг | 2,2 |
*полный перечень смотрите на официальном сайте.
Посмотрите небольшой видеообзор этого ультразвукового дефектоскопа:
Электрический метод неразрушающего контроля
Группа методов неразрушающего контроля металлов и диэлектриков основана на измерении и интерпретации характеристик электростатического поля, приложенного к контролируемому объекту. Чаще всего измеряют электрический потенциал и емкость.
Для работы с токопроводящими материалами применяют эквипотенциальный способ, к диэлектрическим материалам чаще применяют емкостной. Термоэлектрический способ применим для достаточно точного определения химического состава материала без взятия образцов и применения дорогих масс-спектрографических установок.
Неразрушающий контроль электрический
С использованием электрических методик находят различные скрытые дефекты:
- пустоты и пористость в отливках;
- микротрещины в металлопрокате;
- непровар и другие пороки сварки;
- некачественные лакокрасочные покрытия и клеевые швы.
Акустический, или ультразвуковой контроль
Способ основан на возбуждении в конструкции колебаний определенной частоты, амплитуды, скважности импульсов и анализе отклика конструкции на эти колебания. Интерпретация результатов с помощью специализированных компьютерных программ позволяет воссоздать двумерные сечения исследуемого объекта, не разрушая его. Различают две основных группы методик акустической дефектоскопии:
- Активные — установка осуществляет излучение колебаний и последующий прием отклика от конструкции.
- Пассивные — осуществляется только измерение колебаний и импульсов.
Ультразвуковой неразрушающий контроль
Звуковые колебания с частотой выше 20 килогерц называют ультразвуком. Ультразвук является одним из самых популярных способов акустической дефектоскопии в промышленности и позволяет проверять качество и пространственную конфигурацию практически любых материалов. Популярность ультразвука определяется его преимуществами перед другими методами:
- низкая цена оборудования;
- компактность установок;
- безопасность для персонала;
- высокая чувствительность и пространственное разрешение.
Ультразвуковой способ мало применим к конструкциям, имеющим крупнозернистую структуру или сильно шероховатую поверхность.
Безопасность ультразвука для человека позволяет широко использовать его в медицинской диагностике, включая обследование ребенка в утробе матери и раннее определение его пола.
Вихретоковый метод неразрушающего контроля
Способ основан на наведении в исследуемом объекте вихревых (приповерхностных) токов малой интенсивности и частотой до нескольких мегагерц помещения его в электромагнитное поле, создаваемое вихретоковым преобразователями измерения. Применяется для металлов и других электропроводящих материалов. На основании неоднородностей приповерхностного вихревого поля можно судить о наличии неоднородностей и других дефектов в наружном слое металла (до глубины в несколько миллиметров). Измерения с высокой точностью определяют также дефекты лакокрасочных и защитных покрытий, нанесенных на металлическую деталь. В роли вихретокового преобразователя служить мощная катушка индуктивности, генерирующая высокочастотное электромагнитное поле. Вихревые токи, наводимые этим полем в приповерхностном слое металла, измеряют этой же катушкой (совмещенная схема) или отдельной (разнесенная схема). По пространственной картине распределения интенсивности измеренных токов определяют места неоднородностей, вносящих искажение в поле.
Вихретоковый метод неразрушающего контроля
На применении вихревых токов основано большое количество различных конструкций дефектоскопов, специализирующихся на определении толщины и однородности листов металлопроката и покрытий на конструкциях, непрерывного измерения диаметра проволоки и пруткового проката во время их производства. Применяются вихретоковые устройства, наряду с ультразвуковыми, и для определения состояния лопаток турбин и других ответственных высоконагруженных узлов.
Сфера применения
Силовые элементы конструкций испытывают большие статические и динамические нагрузки. Это приводит к возникновению усталостных трещин и последующему разрушению деталей. Своевременное обнаружение трещин и других дефектов позволяет предотвратить аварийный выход из строя части конструкции, одного из узлов или целого агрегата. Использование методов дефектоскопии – один из немногих вариантов решения этой задачи.
В зависимости от технологии определения дефектов применяют методы визуально-оптической, ультразвуковой, рентгеновской, капиллярной, магнито-порошковой, токовихревой дефектоскопии.
Разновидности дефектоскопов
| Метод | Когда применяется | Принцип работы | Особенности |
| Ультразвуковой контроль (УЗК) | Применяется для контроля сварных швов, труб, балок, рельсов, других литых и композитных конструкций. Позволяет выявлять трещины, закаты, поры, рыхлоты и др. нарушения сплошности на поверхности или в глубине детали из металла, пластика и других материалов. | УЗ колебания распространяются в детали в виде направленного луча. Отраженные от дефекта колебания приводят к появлению на экране дефектоскопа промежуточного импульса. |
|
| Радиографичекий | Позволяет выявлять дефекты сварных и паяных швов, трещины, поры, глубокую коррозию, а также нарушение структуры материала, возникшие при механической обработке. | Основан на просвечивании детали рентгеновским излучением и получением изображения внутренней структуры на пленке или в цифровом виде на дисплее. Позволяет выявить форму и точные размеры дефекта. |
|
| Вихретоковый | Этим методом выявляют трещины, межкристаллитную коррозию, включения посторонних металлов на глубине до 2 мм без необходимости удаления покрытия. | Для возбуждения вихревых токов используют датчик с катушкой индуктивности внутри. Проходящий по ее обмотке переменный ток образует в пространстве переменное магнитное поле. Проникая внутрь детали, оно возбуждает вихревые токи. С помощью дефектоскопа осуществляется преобразование параметром вихревых токов в наблюдаемый сигнал. |
|
| Капиллярный | Для выявления невидимых дефектов на поверхности деталей из алюминиевых, магниевых, титановых или никелевых сплавов и стали при условии предварительного удаления покрытия и тщательной подготовки поверхности. | Основан на использовании свойства жидкости смачивать твердое тело под действием капиллярного давления и заполнять узкие щели и малые отверстия. Проникающую жидкость (пенетрант) наносят на испытуемый участок, удаляют, после чего используют состав-проявитель, на фоне которого участок с дефектом становится визуально заметным. |
|
| Магнитопорошковый | Для контроля деталей и узлов непосредственно в конструкции, без необходимости их демонтажа. Применяется на ремонтных предприятиях для выявления трещин, невидимых при визуальном контроле. | Металлическая деталь намагничивается с помощью магнитного дефектоскопа. Над дефектами возникает поле рассеяния, которое выдает себя при обработке деталями ферромагнитными частицами в составе жидкой или газовой смеси. По индикаторному рисунку судят о наличии и расположении трещин. |
|
* Существуют десятки методов НК, мы рассматриваем наиболее популярные решения.
Сводная таблица моделей дефектоскопов
| Модель | Особенности | Комплектация | Ориентировочная цена |
| 1. Ультразвуковой прибор УД2-70 (НПК «ЛУЧ», РФ) |
|
| 247 000 руб. |
| 2. Ультразвуковой прибор USM-Go+ (GE Sensing & Inspection Technologies, США) |
|
| 370 000 руб. |
| 3. Ультразвуковой прибор Isonic 2010 (Sonotron NDT, Израиль) |
|
| 1 670 000 руб. |
| 4. Рентгеновский аппарат Арион-300 (ПФ «Арион», РФ) |
|
| 506 000 руб. |
| 5. Рентгеновский аппарат Март-250 (ООО «Спектрофлэш», РФ) |
|
| 695 000 руб. |
| 6. Вихретоковый прибор Вектор-50 (НПЦ «Кропус», РФ) |
|
| 280 000 руб. |
| 7. Вихретоковый прибор ВД-70 (НПК «Луч», РФ) |
|
| 220 000 руб. |
| 8. Набор для капиллярного контроля Spotcheck SK3 (MAGNAFLUX, Великобритания) |
|
| 15 000 руб. |
| 9. Прибор для магнитопорошкового контроля Magnaflux Y1 (Magnaflux, Великобритания) |
|
| 94000 руб. |
Магнитный метод неразрушающего контроля
Эта группа методик имеет в своей физической основе измерение взаимодействия исследуемого объекта с магнитным полем. Применяются для дефектоскопии ферромагнитных материалов и сплавов. Три основных вида магнитных исследований – это:
- магнитопорошковый;
- феррозондовый;
- магнитографический.
Магнитный метод
Чтобы обнаружить неоднородность в структуре магнитного материала, его намагничивают, а поверхность смазывают специальной суспензией или гелем, содержащим калиброванные металлические частицы. Эти частицы концентрируются вдоль силовых линий магнитного поля, простым и наглядным способом визуализируя его. В местах неоднородностей и дефектов магнитное поле искажено, и линии его будут искривлены. Магнитографические опыты проводились учеными еще в XVIII веке, но для целей дефектоскопии были приспособлены только в XX.
Капиллярный
Поверхностные и сквозные дефекты легко обнаруживаются простым и эффективным способом НК. Его суть заключается в капиллярном окрашивании цветным пенетрантом белой поверхности изделия, полученной за счет ее обработки проявителем. После нанесения проявителя, пенетрант выступает на поверхности в местах несплошностей, трещин, несплавлений, складок. Зоны дефектов контрастируют с остальным фоном и легко различаются.
Значительным недостатком метода является токсичность химикатов, что предъявляет особые требования к принудительной вентиляции рабочего места дефектоскописта, а также правильного использования средств индивидуальной защиты. Сквозные дефекты обнаруживаются другими способами.
предлагает лабораториям и предприятиям, использующим в своей деятельности капиллярный метод:
- пенетранты цветные и люминесцентные;
- проявители, в т.ч. низкотемпературные;
- аэрозольные очистители.
Метод эффективен, прост и относительно недорог, вследствие чего пользуется популярностью.
Тепловой метод
Тепловые методики основаны на измерении интенсивности тепловых полей, излучаемых контролируемым устройством или конструкцией. Распределение температур на поверхности и градиент их изменения отражает распределение тепла внутри объекта. В местах дефектов и неоднородностей равномерная тепловая картина будет искажена.
Использование тепловизора для неразрушающего контроля
Исследователи путем расчетов и экспериментов определили типовые изменения в тепловом портрете изделия, характерные для тех или иных дефектов, и в настоящее время распознавание таких особенностей доверяют компьютерам и нейронным сетям. Измерения тепловой картины на поверхности производят как с помощью контактных термометров, так и путем дистанционной пирометрии. С помощью теплового портрета обнаруживают дефекты сварки и пайки, нарушения герметичности сосудов, места концентрации внутренних напряжений и неисправные электронные компоненты. Самое широкое применение тепловой способ находит в электронике и приборостроении.
Вектор-50 (НПЦ «Кропус»)
по цене от 280 000 руб.
Вектор-50 – модель вихретокового дефектоскопа из постоянно обновляемой линейки от НПЦ «Кропус». Это крупнейший российский производитель оборудования для НК, поэтому его продукция не могла не попасть в наш обзор.
Особенности модели
Прибор универсальный, т.к. поддерживает любые вихретоковые и импедансные преобразователи. Это позволяет оценивать состояние металлических, углепластиковых и композитных изделий, выявлять в них поверхностные и подповерхностные трещины, нарушений сплошности. Прибор может применяться в качестве толщиномера и для определения электропроводности цветных металлов.
Кроме своих компактных размеров (200×225×80 мм) и малой массы (1,5 кг) оборудование имеет цветной дисплей с разрешением 640×480 пикселей, подключается к компьютеру через USB. В памяти устройства можно сохранить 100 настроек и 500 протоколов контроля.
Среди особенностей отображение сигнала на дисплее в двух плоскостях: комплексной и амплитудно-временной. Доступны различные режимы визуализации сигнала. Также имеется возможность отдельного усиления по оси абсцисс и ординат. Прибор может использоваться с роторными преобразователями для контроля отверстий.
Дефектоскоп питается от сети 220В или аккумулятора. Во втором случае максимальное время автономной работы составляет 10 часов.
Технические характеристики* Вектор-50
| Параметр | Значение |
| Режим работы | стандартный, синхронный, частотное сканирование |
| Регулировка усиления, дБ | 0-70 с шагом, 0.1, 1, 2, 6 или 10 |
| Изменение частоты, Гц | 1-20×106 с шагом 1, 10, 100 или 1000 |
| Фильтр НЧ/ВЧ, Гц | 5-1000/2,5-500 |
| Типы подходящих преобразователей | роторный, абсолютный, дифференциальный |
| Рабочая температура, °С | -30…+55 |
| Размеры, мм | 200×225×80 |
| Масса, кг | 1,5 |
*полный перечень смотрите на официальном сайте.
Посмотрите как работает этот дефектоскоп в паре с роторным датчиком для обнаружения поверхностных трещин в болтовых технологических отверстиях:
Радиационный метод неразрушающего контроля
Этот способ чрезвычайно эффективный, он позволяет получать информацию о самых крупных установках и конструкциях (практически без ограничения размера) путем просвечивания их проникающим ионизирующим излучением.
Радиационный метод неразрушающего контроля
Применяется в следующих диапазонах:
- гамма-лучи;
- рентгеновское излучение;
- нейтронное излучение.
Физической основой способа является возрастание плотности потока заряженных частиц в местах скрытых дефектов. На основании сравнения интенсивности прошедшего и отраженного потока делают вывод о глубине расположения неоднородности. Применяется при определении качества сварных швов на крупных изделиях, таких, как корпуса атомных или химических реакторов, турбин, магистральных трубопроводов и их запорной арматуры.
Арион-300 (ПФ «Арион»)
по цене от 506 000 руб.
Импульсный рентгеновский аппарат Арион-300 от , специализирующейся на производстве рентген аппаратов для промышленной дефектоскопии. Фирма является партнером итальянской компании Bosello и американской фирмы Varian, которые на протяжении последних десятилетий являются лидерами в разработке рентгенотелевизионных систем.
Особенности модели
Это портативный переносной аппарат массой 5,1 кг подходит для контроля качества промышленных изделий, где требуется высокая точность выявления дефектов. Позволяет выявить глубокую коррозию, определить расположение и размеры трещин, пор. Применяется для исследования швов газовых трубопроводов, в авиационной промышленности, в случаях, когда по техническим причинам неприменим метод УЗК.
Имеет газонаполненную рентгеновскую трубку с напряжением на аноде 300 кВ. Отсутствие водяного или масляного охлаждения позволило снизить массу прибора, сделать его портативным. Однако это влияет на продолжительность бесперебойной работы. Для защиты от перегрева установлена автоматика, которая срабатывает каждые 500 импульсов. Технологическая пауза составляет 1,5 мин. Устройство работает в диапазоне температур от -35 до +50°С.
В комплекте аккумулятор емкостью 18 Ач в чехле, генератор, БП и БУ, высоковольтный кабель и кабель питания 220 В, преобразователь напряжения, зарядное устройство и сигнальная лампа. Все уложено в кофр.
Технические характеристики* Арион-300
| Параметр | Значение |
| Рабочее напряжение на аноде, кВ | 300 |
| Просвечиваемая толщина стали с расстояния 500 мм, мм | 35-60 |
| Диаметр фокусного пятна, мм | 2,3 |
| Потребляемая мощность, Вт | 200 |
| Рабочая температура, °С | -35…+50 |
| Размеры, мм | высоковольтный блок — 485×85×115пульт управления — 150×255×95 |
| Масса, кг | высоковольтный блок — 3,9пульт управления — 1,2 |
*полный перечень смотрите на официальном сайте.
Посмотрите пятиминутный ролик, в котором демонстрируется работа прибора в полевых условиях:
Метод неразрушающего контроля проникающими веществами
Суть способа заключается в том, что во внутренние полости контролируемого устройства или конструкции запускают специально подготовленную жидкость, реже — химически активное или радиоактивное вещество. По его скоплению или следам и определяют место дефекта.
Различают две разновидности:
- капиллярный, для нахождения поверхностных капиллярных трещин, по которым и просачивается вещество – индикатор;
- течеискание — для обнаружения утечек в трубопроводах и емкостях.
Метод неразрушающего контроля проникающими веществами
Поверхность тщательно очищают, далее наносят на нее вещество-индикатор, или пенетрант. После определенной выдержки наносят вещество — проявитель и наблюдают картину дефектов визуально. В случае применения радиоактивных маркеров обнаружение дефектов производят соответствующей рентгенографической аппаратурой. Методика обладает следующими достоинствами:
- высокая чувствительность;
- простота применения;
- наглядность представления.
Он хорошо сочетается с другими методиками и служит им для взаимной проверки.
ВД-70 (НПК «Луч»)
по цене от 220 000 руб.
ВД-70 – простая и относительно доступная модель вихретокового дефектоскопа, позволяющая определить местоположение поверхностных трещин и оценить их глубину. Подходит для исследования только металлических изделий.
Особенности модели
Это очень легкий прибор (0,5 кг), заключенный в прочный алюминиевый корпус со степенью защиты IP63. Дисплей имеет разрешение 320×240 пикселей и занимает половину площади фронтальной части корпуса.
В устройстве предусмотрена память на 1000 исследований и 300 настроек программ. Производитель предлагает несколько версий поставки: общую, локомотивную, вагонную, для депо ТР-2 и ТР-3.
ВД-70 работает от встроенного аккумулятора, емкости которого хватает на 8 часов.
Технические характеристики* ВД-70
| Параметр | Значение |
| Глубина обнаруживаемого дефекта, мм | от 0,3** |
| Рабочий зазор, мм | до 0,7** |
| Частота, кГц | 10-250 |
| Радиус кривизны изделий, мм | от 12** |
| Рабочая температура, °С | -10…+50 |
| Размеры, мм | 170×85×35 |
| Масса, кг | 0,5 |
*полный перечень смотрите на официальном сайте.
** зависит от типа преобразователя.
В ролике ниже приведена комплектация предыдущей версии прибора. Она не изменилась, а вот сам дефектоскоп стал компактнее и эргономичнее:
Оптический метод неразрушающего контроля
Оптический способ дефектоскопии основан на анализе оптических эффектов, связанных с отражением, преломлением и рассеянием световых лучей поверхностью или объемом объекта.
Оптический метод
Внешние оптические методики позволяют определять чистоту и шероховатость поверхностей, особо важную в точном машиностроении. При измерении размеров мелких деталей применяется физическое явление дифракции, шероховатость поверхностей определяется на основе интерференционных измерений.
Внутренние дефекты возможно выявить лишь для прозрачных материалов, и здесь оптическим методикам нет равных по дешевизне и эффективности.
Выгодно отличаются они своей простотой и малой трудоемкостью и при нахождении пороков поверхностей, таких, как трещины, заусенцы и забоины.
Особенности строения и работы микротвердомеров
Эффективный и точный прибор для определения твердости по шкале Виккерса. Это оптимальное соотношение качества и цены.
В представлены цифровые микротвердомеры, а также твердомеры, работающие по шкалам Бриннеля и Роквелла.
В систему стандартного микротвердомера входят:
- цифровой объектив;
- ЖК экран;
- операционная система с простым и понятным интерфейсом;
- автоматический пусковой рычаг;
- автоматизированное приложение нагрузки;
- позиционный столик;
- встроенный ПК.
При работе с микротвердомером оператор может самостоятельно выбрать параметры. Информация обо всех исследованиях сохраняется в памяти компьютера и при необходимости её можно распечатать.
Значения твердости автоматически переводятся в другие шкалы.
