Методы обнаружения дефектов в деталях и узлах компрессоров

Как отмечено ранее, дефектация направлена в первую очередь на выявление дефектов деталей компрессоров и их узлов. Харак­терным признаком дефектации является получение дефектоскопи­ческой информации на основе применения неразрушающих мето­дов контроля тех или иных параметров состояния деталей и узлов. При поузловой дефектации выявляют отклонения деталей узлов от заданного взаимного положения. При подетальной дефектации определяют возможность повторного использования деталей и характер требуемого ремонта. Сортируют детали на следующие группы: детали, имеющие износ в пределах допуска и годные для повторного использования без ремонта; детали с износом выше допустимого, но пригодные для ремонта; детали с износом выше допустимого и непригодные к ремонту.

При сортировке деталей по группам рекомендуется помечать их краской: годные — белой, ремонтопригодные — зеленой, не­годные — красной.

Основные методы дефектоскопии деталей и узлов компрессо­ров приведены на рис. 1.7.

При визуальном контроле (наружном осмотре) выявляют видимые трещины, изломы, изгибы, истирания, выкрашивания, смятия, разъедание, царапины на поверхностях деталей.

Для визуального контроля со­стояния деталей без разборки ком­прессора, например состояния ло­паток турбокомпрессоров, приме­няют приборы для контроля внут­ренних поверхностей и обнару­жения дефектов в труднодоступ­ных местах — эндоскопы и бороскопы.

Принцип действия эндоскопов заключается в осмотре объекта с помощью специальной оптиче­ской системы, передающей изо­бражение на значительные рас­стояния (до нескольких метров). При этом отношение длины эндо­скопа к его поперечному сечению значительно больше единицы. Существуют линзовые, волоконно-оптические и комбинированные эндоскопы. Для возможности ви­зуального наблюдения конструкция компрессора должна иметь соответствующие полости, лючки и т. п.

С помощью линзовых эндоскопов обнаруживают трещины, ца­рапины, коррозионные пятна, выбоины и другие дефекты разме­рами 0,03…0,08 мм. Линзовые эндоскопы обычно представляют собой жесткую конструкцию, однако созданы приборы (имеющие участки корпуса с гибкой оболочкой), изгибающиеся в пределах 5—10°. Диаметр поля обзора 3…20 мм.

Гибкие волоконно-оптические эндоскопы позволяют переда­вать изображение контролируемого объекта по криволинейному каналу. Принципиальная схема такого контроля показана на рис. 1.8.

 

Рисунок 1.8 – Схема контроля лопаток турбокомпрессора

с помощью эндоскопа

Проверку на ощупь проводят для выявления изменений гео­метрических параметров деталей вследствие изнашивания, а так­же для выявления нарушений режима работы деталей, входящих в состав пар трения.

Инструментальные методы определения износа деталей при­ведены в табл. 8.

 

Обмером с помощью измерительного инструмента завершают, как правило, визуальный контроль деталей. Измерения позволяют определить износ тех или иных рабочих поверхностей, отклонение элементов детали от правильной геометрической формы как в про­дольном (конусообразность, бочкообразность и т. д.), так и в по­перечном (овальность, огранка и т. д.) сечениях детали. При об­мере деталей используют стандартный мерительный инструмент универсального назначения (штангенциркули, микрометры, микрометрические нутромеры и т. д.). Отклонение формы деталей типа тел вращения в поперечных сечениях определяют с помощью кругломеров (например, мод. 256, 289, 290). При выполнении дефектации деталей в условиях специализированного ремонтного предприятия для контроля размеров применяют визуально-оп­тические приборы (проекторы), приборы для автоматического контроля линейных размеров и т. д. Метод обмера чаще всего при­меняют при определении дефектов цилиндров, цилиндровых втулок, поршней, поршневых колец, поршневых штоков и паль­цев, коленчатых валов, роторов, коренных и шатунных подшип­ников, крейцкопфов и параллелей.

Метод взвешивания обычно применяют для определения вели­чины износа и интенсивности изнашивания деталей при исследо­ваниях ресурса компрессора (ресурсных испытаниях). Приме­нение этого метода в производственных условиях осложняется из-за недостаточной определенности места изнашивания, а также отсут­ствия строгих зависимостей износа, выражаемого через изменение размера изнашиваемой поверхности, от изменения массы детали. Поэтому в производственных условиях метод используют для ка­чественной оценки состояния детали при дефектации.

Метод искусственных баз позволяет определять локальный износ детали с высокой точностью. Суть метода: перед началом эксплуатации на изнашиваемой поверхности делают лунки (рис. 1.9, а), или квадратные отпечатки (рис. 1.9, б). Отпечатки могут быть получены, например, при вдавливании алмазной пира­мидки. Геометрические параметры лунок и отпечатков измеряют до и после эксплуатации детали. Толщину изношенного слоя H рассчитывают:

а) в зависимости от изменения длины лунки (см. рис. 1.9, а)

H=h₁- h₂=(l₁²- l₂²)(1/r ± 1/R);

б) в зависимости от изменения диагонали отпечатка
(см. рис. 1.9, б)

H=(d₁ – d₂)/7 ± (d₁² – d₂²)/8R,

где h₁, h₂ и l₁, l₂ – глубина и длина лунки до и после изнашивания; r - радиус вращения резца при нарезании лунки; d₁, d₂ – диагональ отпечатка пирамиды Виккерса до и после изнашивания; R – радиус износа поверхности; «+» - для выпуклых поверхностей; «-» - для вогнутых.

Рисунок 1.9 – Схема к измерению износа

 по методу искусственных баз

 

 

Недостаток метода — необходимость повреждения исследуе­мых поверхностей, что в отдельных случаях может привести к искажению картины изнашивания.

При методе поверхностной активации обследуемая поверхность (участок, точка) детали подвергаются предварительному облуче­нию потоком альфа-частиц. В результате в микрообъеме обра­зуется смесь радиоактивных изотопов, испускающая гамма-излучение. По мере изнашивания активированного объема умень­шается активность излучения, регистрируемого радиометрической аппаратурой (рис. 1.10).

 

Рисунок 1.10 – Схема измерения износа

деталей компрессора методом поверхностной активации

Дефектация деталей по геометрическим признакам (износы, деформации, шероховатость и т. п.) составляет важную информа­цию о техническом состоянии обследуемых объектов. Однако для оценки ресурсных параметров необходима еще информация о внутреннем состоянии материала деталей, определяющем их ста­тическую и динамическую прочность.

Краткие характеристики основных методов выявления дефек­тов материала деталей компрессоров приведены в табл. 9.

Цели гидропневмоисиытаний, проводимых при дефектации де­талей компрессоров, совпадают с целями аналогичных испытаний, проводимых при диагностике ком­прессоров в целом.

Гидропневмоиспытаниям под­вергают корпуса, блок-картеры, цилиндры, цилиндровые втулки, арматуру, трубопроводы и др.    

Корпуса компрессоров (блок-картеры ПК, например) в рабочих условиях находятся под давлением воды и газа (воздуха или паров холо­дильного агента) и их недостаточ­ная прочность может привести к аварии, а недостаточная плот­ность — к утечке газа.

Как всякий сосуд, работающий под давлением, блок-картер испытывают, в соответствии с правилами, установленными Гостехнадзором РФ (Ростехнадзором).

На прочность блок-картеры испытывают водой под давлением, а на плотность — воздухом под давлением.

Блок-картер в сборе с крышками испытывают на прочность гидравлическим давлением, как правило, 3,5 МПа с выдержкой под давлением в течение 10 мин. При испытании персонал должен находиться за непроницаемой перегородкой. Подойти к изделию для контроля разрешается лишь после выдержки испытываемого блок-картера под давлением. Если при осмотре блок-картера, находящегося под давлением жидкости, наблюдаются течи, вы­ступление росы, отпотевание и т. п., то блок-картер бракуют.

После сброса давления до нуля воду из блок-картера сливают.

При испытании блок-картера на герметичность к нему под­соединяют шланг воздушной сети, после чего с помощью тельфера его опускают в ванну с водой. Толщина слоя воды, в ванне над погруженным блок-картером обычно составляет 300…500 мм.

Постепенно поднимают давление до 2,1…2,5 МПа. Блок-кар­тер выдерживают под давлением не менее 5 мин. При этом контро­лируют появление воздушных пузырей в воде.

Пузыри появляются в местах неплотностей, которые поме­чает испытатель.

После испытаний блок-картер и другие детали тщательно ос­матривают. Годные детали клеймят.

На ряде заводов при испытаниях блок-картеров на плотность их наружные поверхности покрывают мыльным раствором, в ко­торый добавляют несколько капель глицерина для предотвращения высыхания. При испытаниях также контролируют появление пузырей.

Подготовку к гидропневмоиспытаниям деталей фреоновых компрессоров проводят особенно тщательно. Детали очищают и обдувают сухим сжатым воздухом. Детали, соприкасающиеся с фреоном, обезжиривают, например, в четыреххлористом угле­роде или бензине-растворителе (уайт-спирите). Испытание на прочность и плотность проводят под водой, используя сухой воздух или азот.

С помощью магнитных методов выявляют трещины, поверх­ностные пленки, волосовины и другие дефекты стальных и чугун­ных деталей компрессоров: коленчатых валов, шатунов, штоков и т. д.

При магнитопорошковом методе для выявления нарушений сплошности в изделиях в качестве индикаторов используют маг­нитные порошки (люминесцентный, цветной) или магнитные сус­пензии. По ГОСТ 21105—87 высшая чувствительность метода ограничена дефектами с шириной раскрытия от 2,0 мкм и мини­мальной протяженностью условного дефекта 0,5 мм.

Магнитопорошковый метод контроля состоит из следующих операций: подготовка детали к контролю, намагничивание детали, нанесение на деталь магнитного порошка или суспензии, ос­мотр детали, оценка результатов контроля и размагничивание.

Подготовка к контролю заключается в очистке поверхности детали от ржавчины, окалины, масляных загрязнений.

Если поверхность детали темная и черный магнитный порошок плохо виден, то ее иногда покрывают тонким слоем белой краски (нитролака).

Чувствительность и возможность обнаружения дефектов за­висят от правильного выбора способа, направления и вида на­магничивания.

Постоянный ток наиболее удобен для выявления внутренних дефектов (на расстоянии от поверхности до 3 мм). Однако детали с толщиной стенки более 25 мм не следует намагничивать пос­тоянным током, так как после контроля их невозможно размагни­тить. Внутренние дефекты можно выявить с помощью переменного (и импульсного) тока, если его амплитуду увеличить в 1,5…2,5 раза по сравнению с амплитудой тока, рассчитанной для выявле­ния поверхностных дефектов. Намагничивание проводят разными способами: пропусканием тока по детали или стержню, проходя­щему через отверстие в детали; с помощью нескольких витков провода, проходящих в отверстие детали и охватывающих частью витка деталь снаружи. Продольное намагничивание чаще осуще­ствляют с помощью соленоида и реже с помощью электромагнитов (еще реже применяют постоянные магниты).

В зоне дефекта резко изменяются параметры магнитного поля рассеяния. Силовые линии в намагниченной детали огибают де­фект как препятствие с малой магнитной проницаемостью. Для выявления дефекта детали необходимо перпендикулярное рас­положение дефекта в направлении магнитного поля. Деталь необ­ходимо проверять в двух взаимно перпендикулярных направле­ниях.

Магнитный порошок приготовляют из сухого, мелко размо­лотого железного сурика или из чистой железной окалины, из­мельченной в шаровой мельнице и просеянной. Порошок наносят на деталь распылением (способ сухого магнитного порошка) либо погружением детали в емкость с порошком, а также способом воздушной взвеси.

Применяют водные, керосиновые, масляные магнитные сус­пензии.

Для получения водной суспензии разводят 15—20 г олеино­вого или хозяйственного мыла в небольшом количестве теплой воды, затем добавляют 50—60 г магнитного порошка и получен­ную смесь тщательно растирают в ступе. После этого доливают горячую воду до одного литра.

Масляные суспензии получают на основе, например, масла РМ либо трансформаторного масла.

Чувствительность магнитных порошков и суспензий оценивают с помощью прибора МП-10И или установки У-2498-78.

Магнитную суспензию наносят на деталь путем погружения в ванну, путем полива, а также аэрозольным способом. Напор струи должен быть слабым, чтобы порошок с дефектных мест не смывался,

Контролер должен осмотреть деталь после стенания с нее основной массы суспензии, когда картина отложений порошка становится неизменной.

Детали проверяют визуально, но в сомнительных случаях и для расшифровки характера дефектов используют оптические при­боры. Увеличение оптических средств не должно превышать х10. Применяют переносные и передвижные магнитные дефектоскопы [29].

Разбраковку деталей по результатам контроля проводит опыт­ный контролер. На его рабочем месте должны быть фотографии дефектов или их дефектограммы (реплики с отложениями порошка, снятые с дефектных мест с помощью клейкой ленты), а также контрольные образцы с минимальными размерами недопустимых дефектов.

Отложения порошка на волосовинах имеют вид прямых или слегка изогнутых тонких линий. Осаждение порошка над трещи­нами имеет вид четких ломаных линий с плотным осаждением порошка. Валики порошка, осевшие под флокенами, представ­ляют собой четкие и резкие короткие черточки, иногда искривлен­ные, расположенные группами (реже единичные). Заковы дают четкое отложение порошка в виде плавно изогнутых линий. Поры и другие точечные дефекты выявляются в виде коротких полосок порошка, направление которых перпендикулярно направлению намагничивания.

Основным недостатком магнитопорошкового метода является возможность перебраковки из-за отложений порошка на так на­зываемых ложных дефектах (магнитная неоднородность, наклеп меди).

Феррозондовый метод применяется для полуавтоматического контроля качества поверхности и сварных соединений толстостен­ных ферромагнитных изделий типа, обечаек, гильз, корпусов на наличие дефектов (разнонаправленных трещин, непроваров, рако­вин и т. д.) на поверхности и на глубине до 5 мм. Феррозондовая установка «Радиан- 1М» позволяет выявлять дефекты размерами не менее 0,15 мм по глубине и 2 мм по протяженности [29].

Магнитографические дефектоскопы позволяют воспроизводить запись полей дефектов на магнитной ленте. Основной элемент при магнитографическом методе — магнитная лента — выполняет двойную роль: сначала служит индикатором дефекта, а затем сама становится источником вторичного отображенного магнитного поля, которое в свою очередь считывается еще одним индикато­ром. Магнитографический метод контроля состоит из процессов записи и считывания. Обеспечивается устойчивое выявление де­фектов диаметром до 2 мм на глубине до 20 мм [29].

Методы капиллярного неразрушающего контроля основаны на проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объекта конт­роля и регистрации образующихся индикаторных следов визуаль­ным способом или с помощью преобразователя.

Методы капиллярного контроля используют для выявления проницаемости деталей компрессоров, работающих под давлением, поверхностных и усталостных трещин. Контролю подвергают де­тали любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики и других мате­риалов. Эти методы применяют для контроля картеров, цилиндро­вых втулок, гильз, полых поршней, валов, шатунных болтов, роторов и т. д.

В зависимости от типа проникающего вещества методы капил­лярного контроля разделяют на:

· метод проникающих растворов (проникающее вещество — жидкий индикаторный раствор);

· метод проникающих суспензий (проникающее вещество — индикаторная суспензия).

В зависимости от способа выявления индикаторного рисунка различают люминесцентный, цветной, люминесцентно-цветной, яркостный методы капиллярного контроля.

Цветной метод применяют для деталей, изготовленных из углеродистых, а также коррозионно-стойких сталей, у которых образование мелких трещин от коррозионного растрескивания происходит около сварных швов. Люминесцентные методы поз­воляют обнаружить поверхностные дефекты деталей, изготовлен­ных из магнитных и немагнитных материалов. Применяют также комбинированные методы: капиллярно-электростатический, ка­пиллярно-электроиндуктивный; капиллярно-магнитопорошковый и др.

Эффективность капиллярного контроля зависит от выбора кон­кретного метода, а также набора дефектоскопических материалов: индикаторного пенетранта, проявителя, очистителя и гасителя. Сведения о наиболее распространенных отечественных наборах дефектоскопических материалов приведены в работе [28].

Широкое применение на практике нашли высокочувствитель­ные набор № 1 (люминесцентный) и № 2 (цветной), позволяющие обнаружить поверхностные дефекты типа трещин и пор размером до 0,1 мкм у деталей, изготовленных из металлов, стекла, кера­мики.

Набор № 1 применяют для контроля поверхностей детали с параметром шероховатости Ra = 2,5... 5,0 мкм при температуре 15—35 °С. В состав набора № 1 входят: пенетрант ЛЖ-6А, про­явитель ПР-1, очиститель ОЖ-1.

Набор № 2 применяют, если Ra = 5,0... 10,0 мкм, при тем­пературе минус 40…плюс 40 °С. В состав набора № 2 входят: пенетрант «К», проявитель «М», очиститель — маслокеросиновая смесь.

Для контроля деталей компрессоров при их ремонте часто используют наборы материалов, которые можно составить сравни­тельно легко. В проникающий раствор для повышения его эф­фективности при цветном капиллярном контроле иногда добав­ляют анилиновые красители (15 г красителя на 1 л раствора). В качестве очистителя пенетранта можно использовать 5%-ный раствор кальцинированной соды. Проявителем является белое абсорбирующее покрытие следующего состава: 0,6 л воды; 0,4 л этилового спирта; 300…350 г каолина или молотого мела.

Для люминесцентного капиллярного контроля можно при­менять люминесцентный состав: 55—75% керосина; 15—20% вазелинового масла; 10—20% бензина или бензола; 2—3 г/л эмульгатора ОП-7; 0,2 г/л дефектоля зелено-золотистого.

Основные операции капиллярного контроля:

ü подготовка детали;

ü обработка детали дефектоскопическими материалами;

ü проявление дефектов;

ü обнаружение дефектов;

ü окончательная очистка детали.

При подготовке детали к дефектации с ее поверхности удаляют лакокрасочные покрытия, моющие составы, следы ранее применя­емых дефектоскопических материалов. Поверхности детали очи­щают струей песка, дроби, абразива, а иногда и резанием (шлифо­ванием, полированием, шабрением). При окончательной очистке используют органические растворители (например, ацетон, бен­зин), водные растворы химических реагентов. Применяют электро­химическую, ультразвуковую, тепловую, сорбционную и другие виды очисток.

Пенетрант наносят на поверхности детали смачиванием (кис­тью), погружением, распылением c помощью сжатого воздуха, хладона или инертного газа. Применяют также вакуумное, комп­рессионное, ультразвуковое и другие виды заполнения полостей несплошностей деталей пенетрантом. Проникающий раствор на­носят как правило, в 3…4 слоя.

Избыток пенетранта удаляют с контролируемой поверхности протиранием салфетками с применением в необходимых случаях очищающего состава или растворителя, а также промыванием во­дой, обдуванием струей песка, дроби, абразива. В необходимых случаях на пенетрант воздействуют гасителем люминесценции или цвета.

При использовании водосмываемых пенетрантов мокрую конт­ролируемую поверхность подвергают естественной сушке или сушке в потоке воздуха. Допускается протирка хлопчатобумаж­ными салфетками, чистой ветошью и т. п.

Проявитель наносят на поверхность детали кистью, распыле­нием струей воздуха или инертного газа, погружением детали в жидкий проявитель, обливанием детали проявителем, наклеива­нием ленты пленочного проявителя и др.

Проявление следов дефектов (окрашивание проявляющего по­крытия) происходит при выдержке детали на воздухе либо ее легком (нормированном по температуре и времени) подогреве при атмосферном давлении. Цвет окрашивания зависит от пенетранта и проявителя.

Дефекты обнаруживают чаще всего визуально, в том числе-с применением оптических и фотографических средств. Применя­ют также фотоэлектрический, телевизионный и другие способы обнаружения. При цветном методе контроля деталей компрессо­ров используют лупу 5…7-кратного увеличения, что дает возмож­ность обнаружить поверхностные дефекты размером до 0,01 мм. При люминесцентном методе используют люминесцентные дефекто­скопы или кварцевые приборы типа ЛЮМ-1, ЛЮМ-2.

Проверяемые детали подвергают воздействию ультрафиоле­товых лучей; при этом выявляют (как люминесцирующие уча­стки) поверхностные дефекты деталей глубиной не менее 0,02 мм.

Окончательную очистку деталей производят для удаления проявителя, а при необходимости и остатков индикаторного пе­нетранта. Очистку осуществляют протиранием салфетками, в не­обходимых случаях с применением воды или органических раство­рителей, ультразвуковой, анодной электрохимической обработкой, обдуванием детали абразивными материалами, выжиганием проя­вителя и т. д.

На практике часто применяют упрощенный метод капилляр­ного контроля — керосиновую пробу. При этом деталь погружают в керосин на 15…30 мин, затем тщательно протирают и покры­вают мелом. Выступающий из трещин керосин увлажнит мел и даст четкие контуры дефекта.

Методы радиационного контроля (рентгено- и гамма-дефекто­скопия) применяют для обнаружения дефектов деталей из корро­зионно-стойких сталей. Наиболее часто эти методы используют для проверки аппаратов, работающих под давлением (воздухо­сборников, холодильников и т. д.), а также при контроле сварных швов.

При радиационной дефектоскопии ионизирующее излучение, испускаемое источником, проходя через изделие, ослабляется поглощается и рассеивается. Степень ослабления зависит от толщины и плотности контролируемого объекта, а также от интенсивности и энергии излучения. При наличии в контроли­руемом объекте внутренних дефектов изменяются интенсивность и энергия пучка излучения.

Применяют следующие методы радиационного контроля:

• радиографический — радиационное изображение контро­лируемого объекта фиксируется на бумаге или фоточувствитель­ной пленке;
• радиоскопический — радиационное изображение объекта наблюдают на экране;
• радиометрический — реги­стрируются электрические сиг­налы, возникающие в прием­нике излучения (детекторе) при прохождении излучения через объект.

Эти методы используют для выявления внутренних дефектов (трещин, раковин, рыхлот, непроваров, неспаев, шлаковых включений) практически всех деталей компрессоров.

При подготовке изделий к де­фектоскопии методами радиаци­онного контроля их осматри­вают и очищают от шлака, масла и других загрязнений. Все наружные дефекты должны быть удалены, так как их изо­бражение на снимках может помешать обнаружению внутрен­них дефектов.

При радиографической дефектоскопии детектором (приемни­ком) излучения является радиографическая пленка, заряжаемая в специальные кассеты. После процедуры контроля и обработки пленки проводят расшифровку снимков. К снимкам предъявляют следующие требования:

1) на снимках должен быть виден весь контролируемый уча­сток с установленными на нем маркировочными знаками и эта­лонами чувствительности;

2) на снимке должны отсутствовать дефекты пленки и фото­обработки (пятна, царапины, отпечатки пальцев, подтеки и т. д.);

3) минимальная (максимальная) плотность почернения сним­ка не должна быть меньше (больше) предельных значений, уста­новленных правилами контроля.

По изображению дефекта на снимке определяют его коорди­наты, а также размеры (ширину и длину). Глубину х залегания дефекта находят, просвечивая изделие со смещением источника излучения (рис. 1.11). В этом случае

x=(Da/(b +a)) - c.

Размеры дефектов измеряют по их изображению на снимке с ис­пользованием в качестве измерительного инструмента лупы с де­сятикратным увеличением, снабженной шкалой с ценой деления 0,10 мм.

 

 

Рисунок 1.11 – Схема определения глубины залегания дефекта

Радиоскопический метод (метод радиационной интроскопии) позволяет исследовать объект непосредственно в момент его про­свечивания Объект можно контролировать под различными углами к направлению просвечивания, что повышает вероятность обна­ружения дефектов и обеспечивает возможность контроля деталей и узлов в эксплуатационных условиях. Контроль проводят с по­мощью специальных технических средств (радиационных интроскопов). Отечественные радиационные интроскопы позволяют определять дефекты размерами 10—60 мкм [28].

Радиометрический метод обнаружения дефектов реализован в специальных технических устройствах — радиометрических де­фектоскопах [28], наиболее часто используемых при контроле сварных швов, качества проката, а также толщины покрытий. Радиометрические дефектоскопы позволяют обнаруживать дефек­ты размерами 0,03—1,0 мм при толщине объекта контроля соот­ветственно 350…550 мм.

Методы ультразвукового контроля применяют для выявления дефектов коленчатых валов, цилиндровых блоков, блок-картеров, рам и других деталей и узлов компрессоров. Основные методы ультразвуковой дефектоскопии: теневой, эхо-метод, резонансный.

Теневой метод основан на уменьшении амплитуды прошедшей волны под действием дефекта (рис. 1.12). Этот метод применяют в основном для контроля конструкций, выполненных из листов малой и средней толщины. Условием его применения является двусторонний доступ к изделию.

Эхо-метод регистрирует эхо-сигналы от дефектов (рис. 1.13). На контролируемом объекте 1 устанавливается преобразователь электрических колебаний в ультразвуковые 2, являющийся излу­чателем, а также преобразователь-приемник эхо-сигналов 3. Импульсный генератор 5, работающий синхронно с генератором развертки 4, формирует электрические колебания, выдаваемые на преобразователь-излучатель 2. Эхо-сигнал от дефекта проходит усилитель 6 и поступает на индикатор (электронно-лучевую труб­ку) 7. На индикаторе наблюдают изображение эхо-сигналов, по характеру которых судят о характере дефекта.

Ультразвуковые эхо-дефектоскопы, распространенные в ре­монтной практике, позволяют обнаружить несплошности и неод породности в изделии, определить их координаты, размеры и ха­рактер, измерить толщину стенок аппаратов и других изделий.

При использовании резонансного метода наличие дефектов или изменение свойств материалов определяют по отклонениям резонансных частот.

1 – ультразвуковой генератор; 2 и 4 – преобразователи;

3 – объект; 5 – приемник.

Рисунок 1.12 – Схема обнаружения дефекта теневым методом

 

Рисунок 1.13 – Схема обнаружения дефекта эхо-методом

 

 

Качество поверхности объекта контроля должно обеспечивать высокую стабильность акустического контакта между преобразо­вателем и объектом. Стабильные результаты получают при пара­метре шероховатости поверхности Ra = 1,25... 2,5 мкм, допу­стимо увеличение шероховатости до Rz = 20... 40 мкм. На контролируемых поверхностях недопустимо наличие отслаиваю­щейся окалины, грубых неровностей или покрытий, препятствую­щих прохождению ультразвука. Для улучшения контакта поверх­ность изделия покрывают вязкой, хорошо смачивающей жид­костью (машинным или трансформаторным маслом, глицерином, клейстером), либо пластичным смазочным материалом (автолом, тавотом и др.).

Ультразвуковые дефектоскопы имеют малые габаритные раз­меры и массу. Однако они неприменимы для контроля изделий из сталей с крупнозернистой структурой, так как такая структура создает помехи, затрудняющие распознавание эхо-сигналов от дефекта. Чувствительность ультразвуковых дефектоскопов сильно зависит от конкретных условий контроля. Характеристики оте­чественных ультразвуковых дефектоскопов приведены в работе [29].

Перспективно применение ультразвуковой интроскопии. Ультразвуковой интроскоп преобразует поле акустических сигна­лов в изображение на экране дисплея, вопринимаемое оператором. В зависимости от задач контроля оператор устанавливает ту или иную программу обработки изображения и вводит критерий авто­матической сигнализации о дефекте. Эффективность интроскопии может быть значительно повышена путем применения ЭВМ для обработки поля сигналов.

Среди электромагнитных методов обнаружения дефектов наи­больший интерес представляют вихретоковые методы.

Вихретоковый метод основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в электропроводящем объекте конт­роля. Плотность вихревых токов в объекте зависит от геометри­ческих и электромагнитных параметров объекта, а также от вза­имного расположения измерительного вихретокового преобразо­вателя и объекта. Контроль можно проводить без контакта преоб­разователя и объекта. На сигналы преобразователя не влияют влажность, давление, загрязненность газовой среды, радиоактив­ные излучения, загрязнение поверхности объекта контроля непро­водящими веществами. Преобразователи просты по конструкции. С помощью вихретоковых методов обнаруживают дефекты типа несплошностей в листовых конструкциях, валах, мелких деталях и т. д. Могут быть обнаружены трещины, расслоения, закаты, плены, раковины, неметаллические включения. Удается выявить трещины глубиной 0,1…0,2 мм и протяженностью 1…2 мм. Могут быть измерены зазоры, перемещения и вибрации в компрессоре. С помощью вихретоковых приборов можно контролировать ка­чество термической и химико-термической обработки, состояние поверхностных слоев после механической обработки, остаточные напряжения, выявить усталостные трещины [29].

В процессе контроля составляют окончательную ведомость дефектов на ремонт, которая является техническим и финансовым документом. Этот документ составляет технолог отдела главного механика (ОГМ) с участием мастера и бригадира ремонтной бри­гады, представителей отдела технического контроля (ОТК) и цеха (предприятия) заказчика.

При проведении контроля часто используют типовые ведо­мости дефектов. В эти ведомости включены всe изнашиваемые де­тали компрессора, определены возможные виды дефектов деталей и узлов и перечислены операции или даны краткие описания от­дельных работ, подлежащих выполнению при ремонте. Исполь­зование типовых ведомостей на ремонт значительно упрощает процесс дефектации, сокращает время на оформление. Найдя в ведомости обнаруженный у детали дефект, подчеркивают соответ­ствующий порядковый номер, операцию, группу операций и ре­монтных работ. При отсутствии в типовой ведомости нужной де­тали или дефекта делают в ней соответствующую дополнительную запись.

После оформления ведомости на ремонт проводится конструк­торская проработка чертежей для проведения ремонта и изго­товления деталей, а также оформляется технологическая доку­ментация. Ведомость является документом, по которому контро­лируют ход изготовления деталей, ремонта, сборки и сдачи комп­рессора после ремонта.

***

Для обеспечения эксплуатационной надежности большое зна­чение имеют испытания компрессоров после их изготовления. Испытания позволяют определить основные показатели качества машин или дать сравнительную оценку этих показателей для сопоставляемых машин. По назначению испытания машин при­нято разделять на функциональные и ресурсные.

Функциональные испытания проводят для проверки способ­ности изделий выполнять свои функции. Таким испытаниям подвергают опытные образцы новых моделей.

Ресурсные испытания относятся к испытаниям на надежность, в состав которых входят еще испытания на безотказность, ре­монтопригодность и сохраняемость. Значимость ресурсных испы­таний обусловлена, в частности, особенностью машин, для которых к числу первостепенных относится вопрос о сочетании по ресурсности тех или иных деталей и сборочных единиц в одном агрегате. В процессе ресурсных испытаний выявляют и показатели без­отказности, и ремонтопригодности. По результатам ресурсных испытаний уточняют спецификации быстроизнашиваемых деталей, а также ремонтные комплекты деталей. Для экспериментального подтверждения назначенного межремонтного ресурса по работо­способности основных узлов и систем в различных условиях эксплуатации применяют дефектоскопическое исследование дета­лей после проведения каждого этапа испытаний.

Эксплуатационные методы обеспечения надежности компрес­соров включают:

1) соблюдение правил и условий эксплуатации компрессоров;

2)эксплуатационные испытания;

3) качественное проведение технического обслуживания и ре­монтов в установленные сроки.

Соблюдение правил и условий эксплуатации гарантирует безотказную работу компрессора в течение срока, определенного для данной конструкции, а также способствует увеличению ресурса машины при ее высокой надежности.

Эксплуатационные испытания позволяют получить наиболее представительный объем информации о техническом состоянии компрессора. Изучение компрессора на стадии эксплуатации не вносит никаких изменений в режим его работы, поэтому эксплу­атационные испытания являются, по сути, организованным сбором информации, включающим планирование наблюдений, т. е. выбор условий эксплуатации и режимов работы наблюдаемых компрес­соров, продолжительности наблюдений и т. п.

Правила сбора информации определены соответствующими государственными стандартами, где предусмотрена организа­ционная структура специальной службы надежности.

Наряду с постоянными наблюдениями применяются также периодические и разовые.

При постоянных наблюдениях отказы фиксируют по мере их появления, и накопленная таким образом информация имеет высокую степень достоверности. Однако при постоянных наблю­дениях неизбежны большие затраты и организационные трудно­сти. Постоянные наблюдения могут быть организованы для ком­прессоров, эксплуатируемых стационарно (компрессорные стан­ции заводов, газоперекачивающие станции, различные храни­лища и т. п.).

Периодические испытания сводятся к осмотру наблюдаемых компрессоров и опросу обслуживающего их персонала в заданные интервалы обследования. Периодичность обследований различна: 1 раз в месяц; через каждые 1000 ч работы и т. д. Затраты на сбор информации сокращаются, однако определенный объем информа­ции теряется.

При разовых наблюдениях сбор информации проводят на основе осмотра эксплуатируемых компрессоров и их элементов, опроса обслуживающего персонала и изучения первичной учетной документации. Такие обследования проводят в моменты частичной разборки и сборки компрессоров при их техническом обслужива­нии и ремонте. Для опенки показателей надежности такие наблю­дения не обеспечивают достаточной степени достоверности.

Основным недостатком эксплуатационных испытаний является их пассивность, так как условиями эксплуатации компрессоров наблюдатель не управляет, а только контролирует их.

Информацию о работе компрессора, полученную к ходе экс­плуатационных испытаний, используют для совершенствования конструкции машины, уточнения правил ее эксплуатации и тех­нического обслуживания, оптимизации ремонтных комплектов.

Испытание отремонтированных компрессоров — наиболее до­стоверный источник информации о качестве выполненного ремонта и ожидаемой эксплуатационной надежности изделия.

По результатам испытаний проводят:

а) сравнение показателей надежности сборочных единиц и
агрегатов, отремонтированных по различным технологическим
вариантам;

б) сопоставление ресурсов деталей, восстановленных различ­
ными способами.

Испытание отремонтированных компрессоров отличается от испытания новых главным образом организацией их проведения и анализом полученных результатов. По используемым методам и техническим средствам указанные испытания не имеют прин­ципиальных отличий.

Особенности испытаний отремонтированных компрессоров следующие.

1. Отремонтированные компрессоры отличаются от новых боль­шим числом переменных факторов, определяющих их техническое состояние. Появляются дополнительные факторы: степень исчер­пания ресурса деталей и сборочных единиц при эксплуатации; качество выполненных технических обслуживании; число дета­лей, замененных новыми, или восстановленных.

2. Показатели технического состояния отремонтированных компрессоров по сравнению с новыми колеблются в широком диапазоне. Это затрудняет сопоставимость результатов испытаний отдельных машин. Наиболее целесообразными являются стендовые испытания.

3. Неоднородность свойств отремонтированных компрессо­ров усиливается еще и тем, что их ремонтируют в различных условиях (при различной организационно-технической оснащен­ности).

[*] Здесь и далее по тексту шрифтом выделены основные термины, которые необходимо знать и четко и не двусмысленно понимать. Если определения и толкования того или иного термина не было дано в самом тексте, смотри приложение «Термины и определения».

 

[†] Об изнашивании и износе см. также раздел 1 [B]

[‡] Подробнее по «методам» см. раздел 1.4

[§] см. также раздел 1.4