Н.П. Алешин, А.Л. Ремизов, А.А. Дерябин - лекции по ККСС, страница 21

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.

12.3.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 класс чувствительности контроля определяют в зависимости от минимального размера выявленных дефектов с поперечными размером 0,1 - 500 мкм.

Выявление дефектов, имеющих ширину раскрытия более 0,5 мм, капиллярными методами контроля не гарантируется.

С чувствительностью по 1 классу с помощью капиллярной дефектоскопии контролируют лопатки турбореактивных двигателей, уплотнительные поверхности клапанов и их гнезд, металлические уплотнительные прокладки фланцев и др. (выявляемые трещины и поры величиной до десятых долей мкм). По 2 классу проверяют корпуса и антикоррозийные наплавки реакторов, основной металл и сварные соединения трубопроводов, детали подшипников (выявляемые трещины и поры величиной до нескольких мкм). По 3 классу проверяют крепеж ряда объектов, с возможностью выявления дефектов с раскрытием до 100 мкм, по 4 классу – толстостенное литье.

Чувствительность дефектоскопических материалов, качество промежуточной очистки и контроль всего капиллярного процесса определяются на контрольных образцах (эталонах для цветной дефектоскопии ЦД), т.е. на металлических определенной шероховатости с нанесенными на них нормированными искусственными трещинами (дефектами).

Класс чувствительности контроля определяют в зависимости от минимального размера выявляемых дефектов. Постигаемую чувствительность в необходимых случаях определяют на натурных объектах или искусственных образцах с естественными или имитируемыми дефектами, размеры которых уточняют металлографическими или другими методами анализа.

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:

Для комплексной проверки чувствительности различных методов применяют контрольные образцы с естественными или искусствен­ными дефектами. Образцы с естественными дефектами представля­ют собой части изделия с дефектами, соответствующими 1—4 клас­сам чувствительности.
Наибольшее применение нашли контрольные образцы с искусст­венными дефектами, конструкции и методика изготовления которых регламентирована ГОСТ 23349—78.
Методика изготовления образцов предусматривает создание на их поверхности трещин заданной глубины. Для этого одну из по­верхностей стальных пластинчатых образцов шлифуют и азотируют, благодаря чему поверхностный слой глубиной 0,3...0,4 мм становит­ся хрупким. Далее образцы деформируют, например путем изгиба, вдавливая индентор со стороны, противоположной азотированной. Образование трещин при этом сопровождается характерным хру­стом, а их глубина равна глубине азотированного слоя.
Комплект состоит из двух образцов, один из которых является рабочим для повседневного применения, а второй — контрольным, предназначенным для арбитражных вопросов. Образцы хранятся в футляре, предохраняющем их от загрязнения, и снабжаются аттеста­ционными паспортами, в которых приводятся ширина и протяжен­ность трещин и фотография образца с индикациями дефектов.

12.4. Пенетрант и проявитель

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).

Индикаторные пенетранты подразделяют:

- в зависимости от физического состояния и светоколористических признаков в соответствии с таблицей 5.

Таблица 5 Пенетранты

- в зависимости от физических свойств на:

А) нейтральные,

Б) магнитные,

В) электропроводящие,

Г) ионизирующие,

Д) поглощающие ионизирующее излучение,

Е) комбинированные;

- в зависимости от технологических признаков на:

А) удаляемые органическими растворителями,

Б) водосмываемые,

В) водосмываемые после воздействия очистителя или поверхностно-активных веществ,

Г) нейтрализуемые гашением люминесценции или цвета.

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.

Проявители подразделяют:

- в зависимости от состояния в соответствии с табл. 6.

Таблица 6. Проявители

в зависимости от характера взаимодействия проявителя с индикаторным пенетрантом на:

А) химически пассивные, не меняющие колористические свойства индикаторного пенетранта;

Б) химически активные (реактивные) меняющие цвет, способность люминесцировать или дающие продукты реакции, индицирующие дефекты.

12.5. Проведение контроля

12.5.1 Основными этапами проведения капиллярного неразрушающего контроля являются:

подготовка объекта к контролю;

обработка объекта дефектоскопическими материалами;

проявление дефектов;

обнаружение дефектов и расшифровка результатов контроля;

окончательная очистка объекта.

12.5.2. Технологические режимы операций контроля (продолжительность, температуру, давление) устанавливают в зависимости от требуемого класса чувствительности, используемого набора дефектоскопических материалов, особенностей объекта контроля и типа искомых дефектов, условий контроля и используемой аппаратуры.

12.5.3. Подготовка объектов к контролю включает очистку контролируемой поверхности и полостей дефектов от всевозможных загрязнений, лакокрасочных покрытий, моющих составов и дефектоскопических материалов, оставшихся от предыдущего контроля, а также сушку контролируемой поверхности и полостей дефектов. Способы очистки контролируемой поверхности приведены ниже:

механический - очистка струёй абразивного материала (песком, дробью, косточковой крошкой) или механической обработкой поверхности;

паровой - очистка в парах органических растворителей;

растворяющий - очистка промывкой, протирка с применением воды, водных моющих растворов или легколетучих растворителей;

химический - очистка водными растворами химических реактивов;

электрохимический - очистка водными растворами химических реактивов с одновременным воздействием электрического тока;

ультразвуковой - очистка растворителями, водой или водными растворами химических соединений в ультразвуковом поле с использованием ультразвукового капиллярного эффекта;

анодно-ультразвуковой - очистка водными растворами химических реактивов с одновременным воздействием ультразвука и электрического тока;

тепловой - очистка прогревом при температуре, не вызывающей недопустимых изменений материала контролируемого объекта и окисления его поверхности;

сорбционный - очистка смесью сорбента и быстросохнущего органического растворителя, наносимой на очищаемую поверхность, выдерживаемой и удаляемой после высыхания.

Примечания:

1. Необходимые способы очистки, их сочетание и требуемую чистоту контролируемых поверхностей определяют в технической документации на контроль.

2. При заданном высоком классе чувствительности контроля предпочтительны не механические, а химические и электрохимические способы очистки, в том числе с воздействием на объект контроля ультразвука или электрического тока. Эффективность этих способов обусловлена оптимальным выбором очищающих составов, режимов очистки, сочетанием и последовательностью используемых способов очистки, включая сушку.

12.5.4. При подготовке объекта к контролю в необходимых случаях проводят работы по снятию или компенсации остаточных или рабочих напряжений в объекте, сжимающих полости искомых дефектов.

При поиске сквозных дефектов в стенках трубопроводных систем, баллонов, агрегатов и аналогичных полостных объектов, заполненных газом или жидкостью и находящихся под избыточным давлением, полости таких объектов освобождают от жидкости и доводят давление газа в них до атмосферного.

12.5.5. Обработка объекта дефектоскопическими материалами заключается в: