ЗАО Промприбор

Дефектоскопы, дефектоскопия

Дефектоско́п (лат. defectus недостаток + гр. ςκοπεω наблюдаю) — устройство для обнаружения дефектов в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов методами неразрушающего контроля. К дефектам относятся нарушения сплошности или однородности структуры, зоны коррозионного поражения, отклонения хим. состава и размеров и др.

Область техники и технологии, занимающаяся разработкой и использованием дефектоскопов называется дефектоскопия. С приборами функционально связаны и другие виды средств неразрушающего контроля — течеискатели, толщиномеры, твердомеры, структуроскоп, интроскопы и стилоскопы.

Применение

Приборы используются на транспорте, в различных областях машиностроения, в химической промышленности, нефтегазовой промышленности, в энергетике, строительстве, в научно-исследовательских лабораториях для определению свойств твердого тела и молекулярных свойств и в других отраслях; применяются для контроля деталей и заготовок, сварных, паяных и клеевых соединений, наблюдения за деталями агрегатов. Некоторые дефектоскопы позволяют проверять изделия, движущиеся со значительной скоростью (например, трубы в процессе прокатки), или сами могут передвигаться с большой скоростью относительно изделия (например, рельсовые дефектоскопы, тележки и вагоны-дефектоскопы). Существуют дефектоскопы для контроля изделий, нагретых до высокой температуры.

Акустические (ультразвуковые) и

Импульсные ультразвуковые дефектоскопы

В импульсных приборах используются эхо-метод, теневой и зеркально-теневой методы контроля.

Он основан на посылке в изделие коротких импульсов ультразвуковых колебаний и регистрации интенсивности и времени прихода эхосигналов, отражённых от дефектов. Для контроля изделия датчик эходефектоскопа сканирует его поверхность. Метод позволяет обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты с различной ориентировкой.

При теневом методе ультразвуковые колебания, встретив на своём пути дефект, отражаются в обратном направлении. О наличии дефекта судят по уменьшению энергии ультразвуковых колебаний или по изменению фазы ультразвуковых колебаний, огибающих дефект. Метод широко применяют для контроля сварных швов, рельсов и др.

Зеркально-теневой метод используют вместо или в дополнение к эхо-методу для выявления дефектов, дающих слабое отражение ультразвуковых волн в направлении раздельно-совмещенного преобразователя. Дефекты (например, вертикальные трещины), ориентированные перпендикулярно поверхности, по которой перемещают преобразователь(поверхности ввода), дают очень слабый рассеянный сигнал и донный сигнал благодаря тому, что на их поверхности продольная волна трансформируется в головную, которая в свою очередь излучает боковые волны, уносящие энергию. Пример применения зеркально-теневого метода — контроль рельсов на вертикальные трещины в шейке. По чувствительности этот метод и обычно в 10—100 раз хуже эхо-метода.

Вихретоковые

Принцип действия основан на методе вихревых токов, заключающемся в возбуждении вихревых токов в локальной зоне контроля и регистрации изменений электромагнитного поля вихревых токов, обусловленных дефектом и электрофизическими свойствами объекта контроля.

Импедансные

Принцип работы основан на определении отличия полного механического сопротивления (импеданса) дефектного участка по сравнению с доброкачественным, для чего контролируемая поверхность сканируется с помощью двух пьезоэлементов, один из которых возбуждает колебания в материале, а другой — воспринимает колебания. Импедансные дефектоскопы предназначены для обнаружения дефектов, расслоений, непроклеев, пористости и нарушения целостности композитных материалов и сотовых структур в авиастроении, космической, автомобильной и других отраслях промышленности.

Инфракрасные

Использует инфракрасные (тепловые) лучи для обнаружения непрозрачных для видимого света включений. Так называемое инфракрасное изображение дефекта получают в проходящем, отражённом или собственном излучении исследуемого изделия. Дефектные участки в изделии изменяют тепловой поток. Поток инфракрасного излучения пропускают через изделие и регистрируют его распределение теплочувствительным приёмником.

Капиллярные

Представляет собой совокупность приборов капиллярного неразрушающего контроля. Капиллярный контроль основан на искусственном повышении светоконтрастности и цветоконтрастности дефектного участка относительно неповреждённого. Методы капиллярной дефектоскопии позволяют обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и др. несплошности материала, образующиеся при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Полости поверхностных трещин заполняют специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. Для так называемого люминесцентного метода пенетранты составляют на основе люминофоров (керосин, нориол и др.). На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т.п.), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах. При так называемом цветном методе контроля пенетранты составляют на основе керосина с добавлением бензола, скипидара и специальных красителей (например, красной краски).

Магнитно-порошковые

Позволяет контролировать различные по форме детали, сварные швы, внутренние поверхности отверстий, путем намагничивания отдельных контролируемых участков или изделия в целом циркулярным или продольным полем, создаваемым с помощью набора намагничивающих устройств, питаемых импульсным или постоянным током, или с помощью постоянных магнитов. Принцип действия основан на создании поля рассеяния над дефектами контролируемой детали с последующим выявлением их магнитной суспензией. Наибольшая плотность магнитных силовых линий поля рассеяния наблюдается непосредственно над трещиной (или над другой несплошностью) и уменьшается с удалением от нее. Для обнаружения несплошности на поверхность детали наносят магнитный порошок, взвешенный в воздухе (сухим способом) или в жидкости (мокрым способом). На частицу в поле рассеяния будут действовать силы: магнитного поля, направленная в область наибольшей плотности магнитных силовых линий, то есть к месту расположения трещины; тяжести; выталкивающего действия жидкости; трения; силы электростатического и магнитного взаимодействия, возникающие между частицами. В магнитном поле частицы намагничиваются и соединяются в цепочки. Под действием результирующей силы частицы притягиваются к трещине и накапливаются над ней, образуя скопление порошка. Ширина полоски (валика) из осевшего порошка значительно больше ширины раскрытия трещины. По этому осаждению – индикаторному рисунку определяют наличие дефектов.

Радиационные

Осуществляется облучение объектов рентгеновскими, α-, β- и γ-лучами, а также нейтронами. Источники излучений - рентгеновские аппараты, радиоактивные изотопы, линейные ускорители, бетатроны, микротроны. Радиационное изображение дефекта преобразуют в радиографический снимок (радиография), электрический сигнал (радиометрия) или световое изображение на выходном экране радиационно-оптического преобразователя или прибора (радиационная интроскопия, радиоскопия).

Радиоволновые

Радиодефектоскопия основана на проникающих свойствах радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов (микрорадиоволн), позволяет обнаруживать дефекты главным образом на поверхности изделий обычно из неметаллических материалов. Радиодефектоскопия металлических изделий из-за малой проникающей способности микрорадиоволн ограничена. Этим методом определяют дефекты в стальных листах, прутках, проволоке в процессе их изготовления, а также измеряют их толщину или диаметр, толщину диэлектрических покрытий и т.д. От генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, микрорадиоволны через рупорные антенны проникают в изделие и, пройдя усилитель принятых сигналов, регистрируются приёмным устройством.

Резонансные

Резонансный метод основан на определении собственных резонансных частот упругих колебаний (частотой 1—10 МГц) при возбуждении их в изделии. Этим методом измеряют толщину стенок металлических и некоторых неметаллических изделий. При возможности измерения с одной стороны точность измерения около 1%. Кроме того, при помощи резонансной дефектоскопии можно выявлять зоны коррозионного поражения. Вариантом резонансного метода является спектрально-акустическая дефектоскопия

Термоэлектрические

Принцип действия основан на измерении электродвижущей силы (термоЭДС), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных материалов. Если один из этих материалов принять за эталон, то при заданной разности температур горячего и холодного контактов величина и знак термоЭДС будут определяться химическим составом второго материала. Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда требуется определить марку материала, из которого состоит полуфабрикат или элемент конструкции (в том числе и в готовой конструкции).

Феррозондовые

Используют метод магнитной дефектоскопии, основанный на том, что при движении феррозонда (чувствительного элемента, реагирующего на изменение магнитного поля) вдоль изделия вырабатываются импульсы тока, форма которых зависит от наличия дефектов в изделии. Высокая чувствительность дефектоскопов-градиентометров позволяет выявлять дефекты с шириной раскрытия в несколько микрометров и глубиной от 0,1 мм. Возможно выявление дефектов под немагнитным покрытием толщиной до 6 мм. Шероховатость контролируемых поверхностей -- до Rz 320 мкм. Градиентометры применяются для контроля литых деталей, проката, сварных соединений.

Электроискровые

Принцип действия основан на электрическом пробое воздушных промежутков между касающимся поверхности изоляционного покрытия щупом, подключенным к одному полюсу источника высокого напряжения, и диагностируемым объектом, подключенным к другому полюсу источника высокого напряжения непосредственно или через грунт при помощи заземлителя.

Электронно-оптические

Предназначены для дистанционного контроля высоковольтного энергетического оборудования находящегося под напряжением. В основе метода диагностики лежит определение характеристик коронных (КР) и поверхностно-частичных разрядов (ПЧР), а так же их зависимостей от величины напряжения и степени загрязнения изоляции.

Другие методы акустической дефектоскопии

• Реверберационный метод основан на анализе времени объемной реверберации — процесса постепенного затухания звука в некотором объеме — контролируемом объекте.
• Акустико-эмиссионный метод контроля основан на приеме и анализе волн акустической эмиссии, возникающих в изделии при развитии трещин в процессе его нагружения.
• Велосиметрический метод эходефектоскопии основан на измерении изменения скорости распространения упругих волн в зоне расположения дефектов в многослойных конструкциях, используется для обнаружения зон нарушения сцепления между слоями металла.
• Акустико-топографический метод основан на возбуждении в контролируемом изделии мощных изгибных колебаний заданной (в первом варианте метода) или непрерывно меняющейся (во втором варианте) частоты с одновременной визуализацией картины колебаний поверхности изделия, напр. путём нанесения на эту поверхность тонкодисперсного порошка. При достаточно сильных колебаниях поверхности изделия с заданной частотой частицы порошка из мест, не принадлежащих узлам, постепенно смещаются к узлам колебаний, рисуя картину распределения узловых линий на поверхности — т. н. Хладни фигуры. Для бездефектного изотропного материала эта картина получается чёткой и непрерывной. Если же в материале имеется дефект, то в зоне дефекта картина меняется: узловые линии искажаются в месте наличия включений, а также на участках, характеризующихся анизотропией механич. свойств, или прерываются при наличии расслоения. Если используется второй вариант метода то при наличии расслоения находящийся над ним участок верхнего слоя изделия рассматривается как колеблющаяся, закреплённая по краю диафрагма; в момент резонанса, т. е. совпадения частоты возбуждения с собственной частотой этой диафрагмы, амплитуда её колебаний резко возрастает, и частицы порошка перемещаются к границам дефектной зоны, оконтуривая её с большой точностью. Работа ведётся на частотах 30—200 кГц. Чувствительность метода весьма высока: в многослойном изделии (напр., биметал-лич. или триметаллич. лист) с толщиной верхнего листа 0,25 мм обнаруживаются дефекты протяжённостью 1 —1,5 мм. Мёртвая зона отсутствует, сканирование не требуется — излучатель прижимается к поверхности изделия в одной точке.