Методы дефектации

Они разделяются на разрушающие и нераз­рушающие.

К разрушающим методам контроля относятся: меха­нические испытания деталей или образцов (статические, динами­ческие, усталостные, на загиб, сплющивание, отбортовку, твер­дость, срез и др.), гидравлические и воздушные испытания под давлением; металлографический и химический анализы материалов деталей.

Механическими, гидравлическими и воздушными испытаниями на пробное давление или нагрузку проверяют прочность и плот­ность детали или конструкции.

Неразрушающим методам контроля уделяется особое внимание. Они делятся по способам дефектации, использующим какое-либо общее физическое явление или свойство, положенное в основу метода и конструкции средства дефектоскопии. Ниже рассматриваются неразрушающие методы дефектации, наиболее распространенные в судовом машиностроении и при ремонте судов.

Внешний осмотр и обмер деталей, как правило, предшествуют любому виду контроля, так как позволяют сделать заключение об общем состоянии детали. При наличии недопустимых поверхностных дефектов другие методы контроля не применяются. Возможности внешнего визуального осмотра расширяются примене­нием оптических средств: луп с кратностью увеличения до 10; мик­роскопов с различной кратностью увеличения (10...2000); профилометров и профилографов; бороскопов для осмотра внутренних поверхностей и труднодоступных мест; перископических устройств. Оптические приборы (в большинстве конструкций) снабжены отсчетными измерительными устройствами.

Для определения величины внешних дефектов и износов при­меняются различные инструменты: линейки, щупы, микрометры, микрометрические и индикаторные инструменты, штангенинструменты и др. Используются также поверочные инструменты и приспособления: контрольные линейки, угольники, плиты, скобы, шаб­лоны, концевые меры длины, калибры и т. д.

Классификация неразрушающих физических методов контроля качества дана на рисунке 1.

Рисунок 1. Классификация физических методов неразрушающего контроля

Капиллярные методы позволяют выявить поверхност­ные или подповерхностные открытые дефекты в виде трещин и пор. Они основаны на капиллярных свойствах жидкости, проникающей в открытые дефекты, и ее адсорбции на поверхности дефектов.

Керосино-меловой метод технологически прост. Очи­щенная поверхность детали смачивается керосином, протирается насухо, затем наносится слой меловой обмазки. Керосин способен растекаться по поверхности и образовывать тонкие молекулярные пленки. Выходя на поверхность детали из дефекта, он окрашивает мел. По оттенку сухого и смоченного керосином мела судят о харак­тере дефекта. Керосино-меловой способ (проба) обладает малой чувствитель­ностью, однако применяется, например, для контроля плотности сварных швов.

При цветном методе контроля применяются проникаю­щие и проявляющие жидкости и очищающие составы. Дефектация осуществляется в следующем порядке: деталь очищается и обезжи­ривается бензином или ацетоном; на поверхность наносится про­никающий раствор с пигментным красителем (керосин — 65%, трансформаторное масло — 30%, скипидар — 5%, краситель «судан» — 5...6 г на

1 л раствора); после выдержки 5... 10 мин поверх­ность моется струей воды; наносится слой каолина с добавкой сульфонала (1 кг на литр воды), который просушивается потоком теплого воздуха.

Дефект проявляется в виде цветного (красного) изображения. Контрастность зависит от глубины и величины раскрытия дефекта. После дефектации деталь очищается. Существуют другие варианты цветных проб.

Люминесцентная дефектоскопия осуществляется с помощью стационарных дефектоскопов типа

ЛД-4 или переносных ультрафиолетовых осветителей типа УМ-1.

Технология дефектации следующая: деталь очищается и обез­жиривается; покрывается флуоресцирующим составом; промывает­ся и сушится струей теплого воздуха; покрывается тонким слоем порошка, например талька, избыток которого удаляется; облучает­ся ртутно-кварцевой лампой. Декорирование дефектов происходит в результате свечения люминофора. Дефекты рассматриваются в затемненном помещении.

Из описанных капиллярных методов люминесцентный обладает наибольшей чувствительностью (обнаруживаются трещины с раскрытием 0,01...0,03 мм и глубиной 0,03...0,04 мм).

Цветные пробы создают четкую картину дефектов при толщине слоя краски около 0,25 мм.

Капиллярные методы широко используются для выявления тре­щин в поршнях, втулках, цилиндровых крышках ДВС и других деталях.

Магнитные методы дефектоскопии позволяют обнаруживать дефекты, поверхностные и внутренние, находящие­ся на глубине до 30 мм.

Магнитно-порошковый метод получил наибольшее распространение при ремонте судов. Он позволяет выявить по­верхностные и подповерхностные дефекты на глубине до 2 мм. Метод основан на искажении дефектами поля намагничивания детали; картина такого искажения декорируется суспензией маг­нитного порошка, располагающегося по направлениям магнитных силовых линий на поверхности детали. В зависимости от располо­жения ожидаемых дефектов применяются различные схемы намагни­чивания деталей.

Отечественная промышленность выпускает различные стацио­нарные (МДЭ-1000М и др.) и переносные (ДМП-2 и др.) дефекто­скопы, которые нашли применение для дефектации деталей судовых механизмов.

Магнитно-порошковый метод позволяет обнаруживать реальные поверхностные дефекты шириной от 0,001 мм, глубиной 0,005 мм и длиной 2 мм. Однако его чувствительность зависит от условий намагничивания, состояния поверхности детали, качества суспензии и величины фракций магнитного порошка. Процесс дефектации детали состоит из следующих операций: очистки поверхности, мест­ного или общего намагничивания, нанесения магнитной суспензии (или сухого порошка), осмотра и размагничивания.

Магнитографический метод применяется для конт­роля качества сварных швов. Сущность метода заключается в следующем. На очищенную поверхность сварного шва и околошов­ной зоны накладывается и плотно прижимается ферромагнитная лента, которая намагничивается подвижным устройством. На ленте таким образом создается запись искаженного магнитного поля в соответствии с имеющимися дефектами. Экспонированную ленту осторожно снимают и вводят в читающий блок прибора и на эк­ране осциллоскопа воспроизводятся дефекты сварного шва.

Выпускаемые серийные приборы (МД-11, МДУ-1, МГК-1 и др.) позволяют дефектовать сварные швы и прокат толщиной 1...16 мм. Индукционные методы основаны на измерении искажения маг­нитных полей из-за дефектов деталей.

Феррозондовый метод используется для контроля сплошности стальных труб, прутков, деталей шарикоподшипников, контроля сварных соединений, поверхностных и подповерхностных дефектов деталей на глубине до 15 мм, выявлений усталостных трещин резьбовых деталей и др. Применение метода основано на намагничивании поверхности детали до насыщения. По поверхности перемещается датчик прибора. Дефекты искажают поле рассеяния магнитного потока, что фиксируется феррозондовым датчиком. Промышленность выпускает приборы типа МД-41К.

Электроиндукционный метод, или метод вихревых токов, основан на регистрации изменений во взаимодействии на­веденного электромагнитного поля вихревых токов в детали с изме­рительным электромагнитным полем катушки. Метод осуществля­ется в трех вариантах: помещение объекта в индукционную ка­тушку (метод проходной катушки); накладывание катушки на де­таль (метод накладной катушки); помещение объекта между пер­вичной и вторичной катушкой (экранный метод). Отечественная промышленность выпускает различные приборы — измерители электропроводности типа ЭИ-1, ЭИ-ТМ и другие, позволяющие производить сортировку магнитных и немагнитных материалов, определять толщину гальванических и других покрытий, трещин. Индуктивные дефектоскопы типа ЭМИД-2, ЭМИД-8 и другие используются для контроля трещин, качества термообработки стальных деталей, структурных превращений в результате эксплуа­тации и т. п. Дефектоскопы с накладной катушкой типа ДНМ-500, ППД-1 предназначены для дефектации деталей и заготовок из магнитных и немагнитных материалов. Толщиномеры типа ТПН-1, ЭМТ-2А, ТВФ-1 используются для определения толщины металли­ческих, неметаллических оксидных и других покрытий на деталях, разностенности полых деталей и др. Достоинство метода вихревых токов заключается в возможности автоматизации процессов контро­ля качества деталей.

Радиационные методы дефектоскопии основаны на ионизирующем излучении рентгеновских аппаратов и гамма-излу­чении радиоизотопных источников; применяются для обнаружения скрытых дефектов деталей. На рисунке 2 дана принципиальная схема контроля радиационным методом. От источника 1 лучи поступают на деталь 3, проходят через дефект 2, при этом интенсивность излучения меняется, что фиксируется на регистраторе 4.

Рисунок 2. Схема контроля радиационным методом

Рентгеновские методы подразделяются на рентгено-графирование и ксерографию. При ксерографии в качестве реги­стратора используют алюминиевую пласти­ну, покрытую аморфным селеном. Перед просвечиванием пластина заряжается ста­тическим электричеством. После просвечи­вания различные участки пластины разря­жаются по-разному и образуют скрытое электростатическое изображение в аморф­ном слое пластины, которое затем проявляет­ся электростатическим способом.

Гамма-изотопные методы подраз­деляются на гаммаграфирование, гаммаско­пию и радиометрию (по описанному выше принципу регистрации излучения).

В радиометрическом методе регистраторами дефектов служат ионизационные счетчики.

При ремонте судов применяются рентгено- и гаммаграфиро­вание (для контроля ответственных деталей, прежде всего сварных швов).

Наша промышленность выпускает рентгеновские аппараты типа РУТ и РУП. Наибольшее распространение получили переносные рентгеновские аппараты «МИРа-2Д» и «МИРа-ЗД».

В зависимости от мощности излучения рентгеновские аппараты позволяют дефектовать стальные детали толщиной до 80 мм, а из сплавов на основе алюминия — до 2000 мм.

Гаммаграфические аппараты выпускаются для работы в цехо­вых, стапельных и лабораторных условиях. В качестве источников излучения применяются искусственные радиоактивные изотопы: кобальт-60, цезий-137, иридий-192, тулий-170 и др. Диапазон про­свечиваемых толщин зависит от радиоактивного источника, условий гаммаграфирования и составляет для сталей — до 200 мм, а алюми­ниевых сплавов — до 500 мм.

На судоремонтных предприятиях используются гаммадефектоскопы «Стапель-5М» и ДВС-2.

При ультразвуковом контроле используется один из трех методов прозвучивания: теневой (рис. 3), отражения (рис. 4) или резонансный (в зависимости от условий дефектации и кон­струкции прибора). На рисунке 3 в детали 2 дефект 3 обнаруживается ультразвуком, который посылается излучателем 1 и улавливается приемником 4 (если в детали есть дефект, то в этом случае ультра­звуковая энергия, улавливаемая приемником 4, уменьшается или исчезает).

На рисунке 4 приемник 4, расположенный на одной поверхности с излучателем 1, улавливает отраженные ультразвуковые волны от дефекта 3 детали 2. Ультразвуковая дефектация позволяет обна­руживать дефекты на глубине от 3 мм и более. В судоремонтной и судостроительной практике применяются ультразвуковые дефек­тоскопы ДУК-66ПМ и более новый УД-24.

Рисунок 3. Схема контроля Рисунок 4. Схема контроля ультра­-