Выбор методов неразрушающего контроля при технической диагностике

При выборе методов неразрушающего контроля конкретных элементов конструкций необходимо учитывать следующие основные факторы: характер (вид) возможных дефектов и их расположение; возможности методов контроля; виды деятельности, при которых применяется неразрушающий контроль (изготовление, ремонт, техническое диагностирование); формы и размеры контролируемых элементов конструкций; материалы, из которых изготовлены контролируемые элементы; состояние и шероховатость контролируемых поверхностей конструкций.

Рекомендуемые виды (методы) неразрушающего контроля при изготовлении, ремонте и техническом диагностировании сварных конструкций приведены в таблице 1

Таблица 1 - Рекомендуемые виды неразрушающего контроля сварных конструкций

Примечания

1. Методы НК: ВИК — визуальный и измерительный; РК - радиационный; МК - магнитопорошковый; КК - капиллярный; ВК - вихретоковый; АЭ -акустико-эмиссионный, УК - ультразвуковой.

В зависимости от происхождения дефекты различаются расположением, размерами, формой и средой, заполняющей их полости. Подрезы, наплывы, кратеры, прожоги и свищи являются поверхностными дефектами; непровары, шлаковые включения и расслоения - внутренними дефектами. Трещины, поры и раковины могут располагаться как на поверхности, так и внутри объекта контроля. Трещины, непровары и подрезы являются плоскостными дефектами. Они имеют протяженную форму с различными раскрытием и глубиной. В полости дефектов могут быть окислы, смазка, нагар и другие загрязнения. Для трещин, непроваров и подрезов характерны острые окончания, а для трещин также - резкие очертания. Поры, раковины и часто шлаковые включения - это объемные дефекты, имеющие округлую форму.

При изготовлении и ремонте сварных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей наиболее вероятно появление дефектов в сварных швах: трещин, непроваров, подрезов, пор, раковин, шлаковых включений, наплывов, кратеров, прожогов и свищей. Неразрушающий контроль сварных конструкций при техническом диагностировании оборудования должен быть направлен на выявление трещин в сварных швах и основном металле, возникших в процессе их эксплуатации.

При изготовлении и ремонте сварных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей наиболее вероятно появление дефектов в сварных швах: трещин, непроваров, подрезов, пор, раковин, шлаковых включений, наплывов, кратеров, прожогов и свищей. В последнее время находят применение высокопрочные низколегированные стали, например, 14Х2ГМ, 14Х2ГМР, 14ХГНМ, 12ГН2МФАЮ. Сварка конструкций из этих сталей сопряжена с резким увеличением} вероятности возникновения трещин в сварных швах и околошовных зонах.

Неразрушающий контроль сварных конструкций при техническом диагностировании машин должен быть направлен на выявление трещин в сварных швах и основном металле, возникших в процессе их эксплуатации.

Визуальный и измерительный контроль позволяет выявлять наиболее часто встречающиеся поверхностные дефекты (за исключением дефектов, имеющих размеры до ~ 0,15 мм), и он является обязательным независимо от видов деятельности, при которых применяется неразрушающий контроль.

Радиационным контролем хорошо выявляются объемные сварочные дефекты, и его целесообразно использовать при контроле сварных швов в процессе изготовления или ремонта конструкций машин.

Ультразвуковой контроль - наиболее универсальный из физических методов неразрушающего контроля. Хорошая выявляемость при ультразвуковом контроле непроваров и трещин, в том числе трещин, возникающих в процессе эксплуатации оборудования, позволяет широко использовать этот метод контроля как при контроле качества изготовления и ремонта конструкций, так и при оценке их технического состояния в процессе эксплуатации оборудования.

Магнитопорошковый контроль, как правило, применяется для выявления поверхностных дефектов, не обнаруживаемых при визуальном контроле. Этот метод наиболее эффективен при выявлении поверхностных трещин. Магнитопорошковый контроль может быть использован как при контроле основного металла, так и при контроле сварных швов, причем при контроле сварных швов, как правило, не требуется их дополнительная обработка (обеспечение плавных переходов от наплавленного металла к основному, снятие усиления шва и пр.). Таким образом, магнитопорошковый контроль целесообразно применять при контроле сварных швов и околошовных зон в процессе изготовления или ремонта конструкций из высокопрочных низколегированных сталей, а также при оценке технического состояния конструкций в процессе эксплуатации оборудования.

Для некоторых элементов конструкций магнитопорошковый контроль не может быть использован, так как при контроле необходима определенная зона для намагничивания и нанесения индикаторных материалов. В этом случае его целесообразно заменить капиллярным или вихретоковым контролем. Однако в этом случае при капиллярном контроле сварных швов требуются по крайней мере обеспечение плавных переходов от наплавленного металла к основному и удаление грубой чешуйчатости сварных швов, а при вихретоковом контроле — снятие усиления швов.

Характерная особенность акустико-эмиссионного метода - возможность обнаружения и регистрации развивающихся дефектов, позволяющая классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности, позволяет эффективно его использовать при оценке технического состояния конструкций в процессе эксплуатации машин. Однако следует отметить, что более широкое применение акустико-эмиссионного контроля ограничивается его достаточно сложной технологией, дороговизной оборудования и очень высокими требованиями к квалификации персонала.

В таблице 2 приведены примерные оценки различных методов контроля по выявляемости дефектов.

Таблица 2 - Оценка выявляемости дефектов различными видами НК

Примечания

1. Методы НК: ВИ - визуально-измерительный; Р - радиационный; М - магнитный; К - капиллярный; В - вихретоковый; А -акустический.

2. Оценка видов НК: 5 - отличная; 4 - хорошая; 3 - удовлетворительная; 2 - нерекомендуемый вид НК; 0 - неудовлетворительная.

Визуальные и капиллярные методы контроля изделий из ферромагнитных материалов позволяют обнаруживать дефекты только на поверхности изделия. Магнитными и токовихревыми методами можно обнаружить как поверхностные, так и подповерхностные дефекты. Радиационными и акустическими методами можно обнаружить поверхностные, подповерхностные и внутрен­ние дефекты.

На использование конкретного метода и прибора НК всегда наложены определенные ограничения, зависящие от параметров диагностируемого объекта и условий проведения операций НК.

Выбор метода неразрушающего контроля обуславливается группой сосуда, свойствами свариваемых сталей, конструкцией сварного соединения, наличием методики контроля и дефектоскопической аппаратуры, техническими условиями на качество швов сварных соединений, производительностью контроля.

Методы контроля или их сочетания устанавливаются конструкторской организацией (конструкторским отделом предприятия), согласовываются со службой неразрушающего контроля организации (предприятия) и указываются в технической документации на изготовление технического устройства. Рассмотрим подробнее условия применимости, достоинства и недостатки основных методов неразрушающего контроля.