Общие понятия о контроле качества материалов и деталей

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный морской технический университет

А. М. Фирсов

ОСНОВЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ И ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Учебное пособие

Санкт-Петербург

УДК 681.2

Фирсов А.М. Основы неразрушающего контроля материалов и деталей машин. Учебное пособие. СПб: Изд. Центр СПбГМТУ. 2009

В пособии изложены физические основы наиболее широко применяемых в машиностроении видов неразрушающего контроля: магнитного, вихретокового, радиационного, акустического, капиллярного. Рассматриваются достоинства и недостатки каждого метода, наиболее рациональные области применения. Анализируются возможности применения некоторых методов для обнаружения дефектов структуры материалов. Пособие предназначено для кораблестроительных и машиностроительных специальностей СПбГМТУ

 

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И ДЕТАЛЕЙ

 

Надежность и долговечность машин, механизмов, приборов, конструкций и т.д. обеспечивается в значительной степени тем, что материалы, детали этих устройств и сами устройства в целом подвергаются контролю на всех этапах изготовления и эксплуатации. Контролем в технике называется проверка соответствия продукции установленным техническим требованиям. Эти требования (например, определенные линейные размеры, твердость, балл зернистости, допустимый размер несплошностей и др.) записываются в специальном техническом паспорте каждого изделия.

Качество продукции – это совокупность ее свойств, обусловливающих пригодность продукции удовлетворять определенные потребности в связи с ее назначением.

Дефектом называют каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Дефекты разделяют на явные (обнаружение которых возможно предусмотренными правилами, методами и средствами контроля) и скрытые. Их также разделяют на критические, которые делают использование продукции практически невозможным, значительные (оказывающие существенное влияние на возможность и долговечность использования продукции) и малозначительные. Дефекты разделяют также на устранимые (устранение которых технически возможно и экономически целесообразно) и неустранимые.

Рассмотрим некоторые разновидности технического контроля. По этапам создания и использования продукции различают контроль проектирования (проверка технической документации поставщика, поступающей к заказчику), операционный (контроль продукции во время выполнения или после завершения технологической операции) и приемочный (контроль продукции, по результатам которого принимают решение о ее пригодности к использованию). В эксплуатационном контроле различают входной и текущий виды контроля. Например, железнодорожные рельсы регулярно подвергаются текущему контролю.

По исполнителям контроль подразделяют на самоконтроль, контроль производственным мастером, контроль специальным отделом (ОТК), ведомственный контроль, осуществляемый органами министерства или ведомства) и государственный надзор за качеством продукции (например, Морской регистр).

По полноте охвата различают сплошной контроль и выборочный. Сплошному контролю подвергают только продукцию ответственного назначения, в других случаях проводят выборочный контроль.

При выборочном контроле могут применяться разрушающие методы, нарушающие пригодность продукции к применению, например, механические испытания на разрыв, удар и т.д. Неразрушающие методы контроля не нарушают пригодность продукции к применению. Как правило, неразрушающими методами контролируют всю продукцию, что резко повышает ее эксплуатационную надежность

Важность перехода от выборочного контроля к сплошному возрастает с увеличением сложности контролируемого оборудования. Это можно пояснить таким примером. Основную часть парового котла современной электростанции составляет трубная система, включающая в себя сотни тысяч отдельных труб и сварных соединений. Наличие даже одного дефектного узла, выводит станцию из строя. Поэтому, введение сплошного неразрушающего контроля трубной системы котла является необходимым условием его успешной эксплуатации

 

1.1.Виды и методы неразрушающего контроля

 

Неразрушающий контроль (НК) подразделяют на девять видов: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический., радиационный, акустический и проникающими веществами.. Каждый вид НК подразделяется на методы. которые классифицируют, опираясь на следующие признаки:

- характер взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом

- первичный информативный параметр

- способ получения первичной информации

Первичный информативный параметр - конкретный параметр поля или вещества (амплитуда поля, количество вещества и т.д.), изменение которого используют для характеристики контролируемого объекта. Например, при просвечивании рентгеновским излучением наличие несплошности в объекте контроля увеличивает амплитуду прошедшего излучения.

1.2 Средства неразрушающего контроля

Каждому методу контроля соответствуют определенные средства контроля. Все средства контроля разделены на семь основных групп. В одну группу объединены оптические и тепловые приборы, а также вихретоковые и электрические.

Таблица 1.1

Классификация приборов неразрушающего контроля качества материалов и изделий

Код	Приборы НК	Код	Приборы НК
	Акустические для контроля методом:		Оптические и тепловые Оптические для контроля методом:
	теневым		прошедшего излучения
	эхо-импульсным		отраженного излучения
	резонансным		собственного излучения
	свободых колебаний		Тепловые для контроля методом:
	эмиссионным		прошедшего излучения
	импедансным		отраженного излучения
	велосиметрическим		собственного излучения
	Капиллярные для контроля методом:		Радиационныедля контроля методом:
	цветным		рентгеновским
	яркостным		гамма
	люминисцентным		бета
	люминисцентно-цветным		нейтронным
	фильтрующихся частиц		позитронным
	комбинированным		Радиоволновые для контроля методом:
	Магнитные для контроля методом:		прошедшего излучения
	магнитопорошковым		отраженного излучения
	магнитографическим		собственного излучения
	магнитоферрозондовым		Электромагнитные (вихревых токов) и электрические для контроля с использованием преобразователей:
	индукционным		проходных
	пондеромоторным		накладных
	магнитополупроводниковым		экранных
			комбинированных
			для контроля электрическим методом

 

В классификаторе (табл. 1.1) первые четыре знака определяют общие отраслевые признаки средств НК, пятый знак обозначает основной физический метод, на основе которого создан прибор. Шестой знак определяет класс аппаратуры по основным приборным признакам.

По видам контролируемых параметров средства НК разделяют на приборы, предназначенные:

-для обнаружения дефектов типа нарушений сплошности (трещины, раковины, расслоения и т.п.) – приборы -дефектоскопы

- для контроля геометрических характеристик (наружные и внутренние диаметры, толщина стенки, толщина покрытий, слоев, степень износа, ширина и длина изделия и т.п.)

- для измерения физико-механических и физико-химических характеристик(электрических, магнитных и структурных параметров, отклонений от заданного химического состава, измерение твердости пластичности, контроля качества упрочненных слоев, содержания и распределения ферритной фазы и т.п.) – приборы -структуроскопы

Выбор того или иного метода и прибора неразрушающего контроля зависит от параметров контролируемого (размеры, электрические, магнитные свойства и т.п.) объекта и условий его обследования (в заводском цеху, в установке и т.п.) Ни один из методов и приборов не является универсальным. В соответствии с назначением приборов измеряемые и определяемые параметры и дефекты разделяют на четыре группы (табл.2)

Таблица 2

Классификация контролируемых параметров и дефектов

Группа	Параметры и дефекты
	Дефекты типа нарушения сплошности: раковины, трещины, расслоения, поры и т.п.
	Отклонения размеров – длины, ширины, высоты, диаметра, толщины стенки. А так же толщины покрытия, и глубины поверхностного слоя (закаленного, обезуглероженного и т.п.)
	Удельная электрическая проводимость, магнитная проницаемость, коэрцитивная сила, остаточная индукция, твердость, влажность, напряжения, структура, химический состав, предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, плотность и т.п.
	Эмиссия волн напряжения, развитие во времени трещин, увеличение напряжений, утонение стенки, увеличение зазора и т.п.