Необходимым условием выявления
дефектов типа нарушения сплошности материала
капиллярными методами является наличие
полостей, свободных от загрязнений и
других веществ, имеющих выход на поверхность
объектов и глубину распространения, значительно
превышающую ширину их раскрытия.
Капиллярный контроль используется
также при течеискании и, в совокупности
с другими методами, при мониторинге ответственных
объектов и объектов в процессе эксплуатации.
Достоинствами капиллярных
методов дефектоскопии являются: простота
операций контроля, несложность оборудования,
применимость к широкому спектру материалов,
в том числе к немагнитным металлам.
Преимуществом капиллярной
дефектоскопии является то, что с его помощью
можно не только обнаружить поверхностные
и сквозные дефекты, но и получить по их
расположению, протяженности, форме и
ориентации по поверхности ценную информацию
о характере дефекта и даже некоторых
причинах его возникновения (концентрация
напряжений, несоблюдение технологии
и пр.).
В качестве индикаторных жидкостей
применяют органические люминофоры - вещества,
дающие яркое собственное свечение под
действием ультрафиолетовых лучей, а также
различные красители. Поверхностные дефекты
выявляют с помощью средств, позволяющих
извлекать индикаторные вещества из полости
дефектов и обнаруживать их присутствие
на поверхности контролируемого изделия.
Капилляр (трещина), выходящий
на поверхность объекта контроля только
с одной стороны, называют поверхностной
несплошностью, а соединяющий противоположные
стенки объекта контроля, - сквозной. Если
поверхностная и сквозная несплошности
являются дефектами, то допускается применять
вместо них термины «поверхностный дефект»
и «сквозной дефект». Изображение, образованное
пенетрантом в месте расположения несплошности
и подобное форме сечения у выхода на поверхность
объекта контроля, называют индикаторным
рисунком, или индикакацией.
Применительно к несплошности
типа единичной трещины вместо термина
«индикация» допускается применение термина
«индикаторный след». Глубина несплошности
- размер несплошности в направлении внутрь
объекта контроля от его поверхности.
Длина несплошности - продольный размер
несплошности на поверхности объекта.
Раскрытие несплошности - поперечный размер
несплошности у ее выхода на поверхность
объекта контроля.
Необходимым условием надежного
выявления капиллярным методом дефектов,
имеющих выход на поверхность объекта,
является относительная их незагрязнённость
посторонними веществами, а также глубина
распространения, значительно превышающая
ширину их раскрытия (минимум 10/1). Для очистки
поверхности перед нанесением пенетранта
используют очиститель.
Капиллярные методы дефектоскопии
подразделяют на основные, использующие
капиллярные явления, и комбинированные,
основанные на сочетании двух или более
различных по физической сущности методов
неразрушающего контроля, одним из которых
является капиллярный.
Приборы и оборудования для
капиллярного контроля:
- материалы для цветной
дефектоскопии SPOTCHECK фирмы Magnaflux;
- люминесцентные материалы
ZIGLO фирмы Magnaflux;
- наборы для капиллярной дефектоскопии
Sherwin, Magnaflux, Helling (очистители, проявители,
пенетранты);
- пульверизаторы;
- пневмогидропистолеты;
- источники ультрафиолетового
освещения (ультрафиолетовые фонари, осветители);
- испытательные панели (тест-панель);
- контрольные образцы для цветной
дефектоскопии.
Чувствительность капиллярной
метода дефектоскопии.
Чувствительность капиллярного
контроля – способность выявления несплошностей
данного размера с заданной вероятностью
при использовании конкретного способа,
технологии контроля и пенетрантной системы.
Согласно ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капеллярный
методы. Общие требования» класс чувствительности контроля
определяют в зависимости от минимального
размера выявленных дефектов с поперечными
размером 0,1 - 500 мкм [6].
Выявление дефектов, имеющих
ширину раскрытия более 0,5 мм, капиллярными
методами контроля не гарантируется.
Согласно ГОСТ 18442-80 класс чувствительности
контроля определяется в зависимости
от размера выявляемых дефектов. В качестве
параметра размера дефекта принимается
поперечный размер дефекта на поверхности
объекта контроля – так называемая ширина
раскрытия дефекта. Поскольку глубина
и длина дефекта также оказывают существенное
влияние на возможность его обнаружения
(в частности, глубина должна существенно
больше раскрытия), эти параметры считаются
стабильными. Нижний порог чувствительности,
т.е. минимальная величина раскрытия выявленных
дефектов ограничивается тем, что весьма
малое количество пенетранта; задержавшееся
в полости небольшого дефекта, оказывается
недостаточным, чтобы получить контрастную
индикацию при данной толщине слоя проявляющего
вещества. Существует также верхний порог
чувствительности, который определяется
тем, что из широких, но неглубоких дефектов
пенетрант вымывается при устранении
излишков пенетранта на поверхности.
Установлено 5 классов чувствительности
(по нижнему порогу) в зависимости от размеров
дефектов:
Класс чувствительности
|
Ширина раскрытия дефекта, мкм
|
I |
Менее 1 |
II |
От 1 до 10 |
III |
От 10 до 100 |
IV |
От 100 до 500 |
технологический |
Не нормируется |
Капиллярный метод неразрушающего
контроля (ГОСТ 18442-80) основан на капиллярном
проникновении внутрь дефекта индикаторной
жидкости и предназначен для выявления
дефектов, имеющих выход на поверхность
объекта контроля. Данный метод пригоден
для выявления несплошностей с поперечными
размером 0,1 - 500 мкм, в том числе сквозных,
на поверхности черных и цветных металлов,
сплавов, керамики, стекла и т.п. Широко
применяется для контроля целостности
сварного шва.
Цветной или красящий пенетрант
наносится на поверхность объекта контроля.
Благодаря особым качествам, которые обеспечиваются
подбором определенных физических свойств
пенетранта: поверхностного натяжения,
вязкости, плотности, он, под действием
капиллярных сил, проникает в мельчайшие
дефекты, имеющие выход на поверхность
объекта контроля
Проявитель, наносимый на поверхность
объекта контроля через некоторое время
после осторожного удаления с поверхности
пенетранта, растворяет находящийся внутри
дефекта краситель и за счет диффузии
“вытягивает” оставшийся в дефекте пенетрант
на поверхность объекта контроля.
Имеющиеся дефекты видны достаточно
контрастно. Индикаторные следы в виде
линий указывают на трещины или царапины,
отдельные точки - на поры.
Процесс обнаружения дефектов
капиллярным методом разделяется на 5
стадий (проведение капиллярного контроля):
- предварительная очистка поверхности
(используют очиститель);
- нанесение пенетранта;
- удаление излишков пенетранта;
- нанесение проявителя;
- контроль.
Инспектирование ОК начинается
непосредственно после окончания процесса
проявки и заканчивается согласно разным
стандартам не более чем через 30 мин. Интенсивность
окраски говорит о глубине дефекта, чем
бледнее окраска, тем дефект мельче. Интенсивную
окраску имеют глубокие трещины. После
проведения контроля проявитель удаляется
водой или очистителем.
Красящий пенетрант наносится
на поверхность объекта контроля (ОК).
Благодаря особым качествам, которые обеспечиваются
подбором определенных физических свойств
пенетранта: поверхностного натяжения,
вязкости, плотности, он, под действием
капиллярных сил, проникает в мельчайшие
дефекты, имеющие выход на поверхность
объекта контроля. Проявитель, наносимый
на поверхность объекта контроля через
некоторое время после осторожного удаления
с поверхности пенетранта, растворяет
находящийся внутри дефекта краситель
и за счет диффузии “вытягивает” оставшийся
в дефекте пенетрант на поверхность объекта
контроля. Имеющиеся дефекты видны достаточно
контрастно. Индикаторные следы в виде
линий указывают на трещины или царапины,
отдельные точки - на поры.
Наиболее удобны распылители,
например аэрозольные баллоны. Можно наносить
проявитель и окунанием. Сухие проявители
наносятся в вихревой камере, либо электростатически.
После нанесения проявителя следует выждать
время от 5 мин для крупных дефектов, до
1 часа для мелких дефектов. Дефекты будут
проявляться, как красные следы на белом
фоне.
Сквозные трещины на тонкостенных
изделиях можно обнаруживать, нанося проявитель
и пенетрант с разных сторон изделия. Прошедший
насквозь краситель будет хорошо виден
в слое проявителя.
Пенетрантом (пенетрант от английского
penetrate - проникать) называют капиллярный
дефектоскопический материал, обладающий
способностью проникать в несплошности
объекта контроля и индицировать эти несплошности.
Пенетранты содержат красящие вещества
(цветной метод) или люминесцирующие добавки
(люминесцентный метод), или их комбинацию.
Добавки позволяют отличать пропитанную
этими веществами область слоя проявителя
над трещиной от основного (чаще всего
белого) сплошного без дефектов материала
объекта (фон).
Проявителем (проявитель) называют
дефектоскопический материал, предназначенный
для извлечения пенетранта из капиллярной
несплошности с целью образования четкого
индикаторного рисунка и создания контрастирующего
с ним фона. Таким образом, роль проявителя
в капиллярном контроле заключается, с
одной стороны, в том, чтобы он извлекал
пенетрант из дефектов за счет капиллярных
сил, с другой стороны, - проявитель должен
создать контрастный фон на поверхности
контролируемого объекта, чтобы уверенно
выявлять окрашенные или люминесцирующие
индикаторные следы дефектов. При правильной
технологии проявления ширина следа в
10 ... 20 и более раз может превосходить ширину
дефекта, а яркостный контраст возрастает
на 30 ... 50 %. Этот эффект увеличения позволяет
опытным специалистам даже невооруженным
глазом выявлять очень маленькие трещины.
Основные капиллярные методы
неразрушающего контроля подразделяют
в зависимости от типа проникающего вещества
на следующие [8]:
- метод проникающих растворов
- жидкостный метод капиллярного неразрушающего
контроля, основанный на использовании
в качестве проникающего вещества жидкого
индикаторного раствора;
- метод фильтрующихся суспензий
- жидкостный метод капиллярного неразрушающего
контроля, основанный на использовании
в качестве жидкого проникающего вещества
индикаторной суспензии, которая образует
индикаторный рисунок из отфильтрованных
частиц дисперсной фазы.
3 Коррозионное
поражение основного металла
Происходит
за счет химических и электрохимических
процессов и реакций. Коррозия часто не
изменяет механические свойства материала,
а приводит к постепенному равномерному
уменьшению размеров нагруженной детали,
например, вследствие постепенного растворения.
В результате напряжения, действующие
в опасном сечении, растут, и, когда они
превысят допустимый уровень, произойдет
разрушение.
Коррозия
— термин, используемый для обозначения
широкого класса видов разрушения, при
которых деталь или элемент машины утрачивает
способность исполнять свою функцию из-за
нежелательной порчи материала в результате
химического или электрохимического взаимодействия
с окружающей средой. Коррозионное разрушение
часто проявляется во взаимодействии
с другими видами разрушения, такими, как
износ или усталость. Среди многих типов
коррозии отметим следующие. Химическая
коррозия представляет собой, по-видимому,
наиболее общий тип коррозии вследствие
непосредственного контакта поверхности
детали с коррозионной средой. Химическая
коррозия происходит более или менее равномерно
по всей открытой поверхности детали.
Электрохимическая коррозия происходит,
когда два разнородных металла образуют
часть электрической цепи, замыкаемой
раствором или пленкой электролита или
коррозионной средой.
Щелевая
коррозия — в значительной степени локализованный
быстро-протекающий процесс в щелях, трещинах
или стыках, т. е. в местах, где задерживаются
малые количества раствора, соприкасающегося
с корродирующим металлом. Точечная (питтинговая)
коррозия представляет собой локализованные
воздействия, в результате которых происходит
образование углублений и ямок на поверхности
металла. Межкристаллическая коррозия
характеризуется локальными воздействиями
на границах зерен некоторых медных, хромовых,
никелевых, алюминиевых, магниевых и цинковых
сплавов после неправильной термообработки
или сварки. Образование локальных гальванических
ячеек, в которых осаждаются продукты
коррозии, приводит к существенному снижению
прочности материала в результате межкристаллической
коррозии.