МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЕФЕКТОСКОПИИ МАТЕРИАЛА ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

Лекция N 10

Дефектоскопия – это область знаний, охватывающая теорию, методы и технические средства определения дефектов в материале контролируемых объектов, в частности в материале деталей машин и элементов металлоконструкций.

Дефектоскопия является составной частью диагностики технического состояния оборудования и его составных частей. Работы, связанные с выявлением дефектов в материале элементов оборудования, совмещаются с ремонтами и техническим обслуживаниями или выполняются самостоятельно в период технического осмотра.

Для выявления скрытых дефектов в конструкционных материалах используются различные методы неразрушающего контроля (дефектоскопии).

Известно, что дефекты в металле являются причиной изменения его физических характеристик: плотности, электропроводности, магнитной проницаемости, упругих и других свойств. Исследование этих характеристик и обнаружение с их помощью дефектов составляет физическую сущность методов неразрушающего контроля. Эти методы основаны на использовании проникающих излучений рентгеновских и гамма-лучей, магнитных и электромагнитных полей, колебаний, оптических спектров, явлений капиллярности и других.

Согласно ГОСТ 18353 методы неразрушающего контроля классифицируют по видам: акустические, магнитные, оптические, проникающими веществами, радиационные, радиоволновые, тепловые, электрические, электромагнитные. Каждый вид представляет собой условную группу методов, объединенных общностью физических характеристик.

Выбор вида дефектоскопии зависит от материала, конструкции и размеров деталей, характера выявляемых дефектов и условий дефектоскопии (в мастерских или на машине). Основными качественными показателями методов дефектоскопии являются чувствительность, разрешающая способность, достоверность результатов. Чувствительность – наименьшие размеры выявляемых дефектов; разрешающая способность – наименьшее расстояние между двумя соседними минимальными выявляемыми дефектами, измеряется в единицах длины или числом линий на 1 мм (мм

-1). Достоверность результатов – вероятность пропуска дефектов или браковки годных деталей.

Акустические методыоснованы на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в исследуемом объекте. Эти методы широко применяются для контроля толщины деталей, оплошности (трещин, пористости, раковин и т. п.) и физико-механических свойств (зернистости, межкристаллитной коррозии, глубины закаленного слоя и др.) материала. Контроль выполняется на основании анализа характера распространения звуковых волн в материале детали (амплитуды, фазы, скорости, угла преломления, резонансных явлений). Метод пригоден для деталей, материал которых способен упруго сопротивляться деформациям сдвига (металлы, фарфор, оргстекло, некоторые пластмассы).

В зависимости от частоты акустические волны подразделяют на инфракрасные – с частотой до 20 Гц, звуковые (от 20 до 2∙10

4 Гц), ультразвуковые (от 2∙10⁴ до 10⁹ Гц) и гиперзвуковые (свыше 10⁹ Гц). Ультразвуковые дефектоскопы работают с УЗК от 0,5 до 10 МГц.

К основным недостаткам ультразвуковых методов относятся необходимость достаточно высокой чистоты поверхности деталей и существенная зависимость качества контроля от квалификации оператора-дефектоскописта.

Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей рассеивания над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта. Их применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов.

При магнитопорошковом способе для обнаружения магнитного потока рассеивания используют магнитные порошки (сухой способ) или их суспензии (мокрый способ). Проявляющийся материал наносят на поверхность изделия. Под действием магнитного поля рассеивания частицы порошка концентрируются около дефекта. Форма его скоплений соответствует очертанию дефекта.

Сущность магнитографического метода заключается в намагничивании изделия при одновременной записи магнитного поля на магнитную ленту, которой покрывают деталь, и последующей расшифровке полученной информации.

Магнитные силовые линии результирующего поля направлены по винтовым линиям к поверхности изделия, что позволяет обнаруживать дефекты разной направленности.

После контроля все детали, кроме бракованных, размагничивают. Восстановление неразмагниченных деталей механической, обработкой может привести к повреждению рабочих поверхностей из-за притягивания стружки. Не следует размагничивать детали, подвергающиеся при восстановлении нагреву сварочно-наплавочными и другими способами до температуры 600…700^оС.

Степень размагниченности контролируют, осыпая детали стальным порошком. У хорошо размагниченных деталей порошок не должен удерживаться на поверхности. Для этих же целей применяют приборы, снабженные феррозондовыми полюсоискателями.

Для контроля деталей магнитопорошковым способом серийно выпускают стационарные, переносные и передвижные дефектоскопы. Последние включают в себя: источники тока, устройства для подвода тока, намагничивания деталей и для нанесения магнитного порошка или суспензии, электроизмерительную аппаратуру. Стационарные приборы характеризуются большой мощностью и производительностью. На них можно проводить все виды намагничивания.

Вихретоковые методы основаны на анализе взаимодействие внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте.

Методы вихревых токов позволяют обнаруживать поверхностные дефекты, в том числе под слоем металлических и неметаллических покрытий, контролировать размеры покрытий и деталей (диаметры шаров, труб, проволоки, толщину листов и др.), определять физико-механические свойства материалов (твердости, структуры, глубины азотирования и др.), измерять вибрации и перемещения деталей в процессе работы машины.

Дефектоскопия деталей радиационными методами основана на регистрации ослабления интенсивности радиоактивного излучения при прохождении через контролируемый, объект. Наиболее часто применяются рентгеновский и γ-контроль деталей и сварных швов. Промышленностью выпускаются как передвижные рентгеновские аппараты для работы в условиях мастерских , так и портативные для работы в полевых условиях. Регистрация результатов радиационного контроля осуществляется визуально (изображение на экранах, в том числе стереоскопическое изображение), в виде электрических сигналов, фиксацией на фотопленке или обычной бумаге (ксерорадиография).

Достоинства радиационных методов: высокое качество контроля, особенно литья, сварных швов, состояния закрытых полостей элементов машин; возможность документального подтверждения результатов контроля, не требующего дополнительной расшифровки. Существенными недостатками являются сложность аппаратуры и организации выполнения работ, связанной с обеспечением безопасного хранения и использования источников радиационного излучения.

Радиоволновые методы основаны на регистрации изменения электромагнитных колебаний, взаимодействующих с контролируемым объектом. На практике получили распространение сверхвысокочастотные (СВЧ) методы в диапазоне длин волн от 1 до 100 мм. Взаимодействие радиоволн с объектом оценивают по характеру поглощения, дифракции, отражения, преломления волны, интерференционным процессам, резонансным эффектам. Эти методы применяют для контроля качества и геометрических параметров изделий из пластмасс, стеклопластиков, термозащитных и теплоизоляционных материалов, а также для измерения вибрации.

Тепловые методы. В тепловых методах в качестве диагностируемого параметра используется тепловая энергия, распространяющаяся в объекте, излучаемая объектом, поглощаемая объектом. Температурное поле поверхности объекта является источником информации об особенностях процессов теплопередачи, которые, в свою очередь, зависят от наличия внутренних и наружных дефектов, охлаждения объекта или его части в результате истечения среды и т.п.

Контроль температурного поля осуществляют с помощью термометров, термоиндикаторов, пирометров, радиометров, инфракрасных микроскопов, тепловизоров и других средств.

Оптические методы. Оптический неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия оптического излучения с объектом. Для получения информации используют явления интерференции, дифракции, поляризации, преломления, отражения, поглощения, рассеивания света, а также изменение характеристик самого объекта исследования в результате эффектов фотопроводимости, люминесценции, фотоупругости и других.

К числу дефектов, обнаруживаемых оптическими методами, относятся нарушения сплошности, расслоения, поры, трещины, включения инородных тел, изменения структуры материалов, коррозионные раковины, отклонение геометрической формы от заданной, а также внутренние напряжения в материале.

Визуальная энтроскопия позволяет обнаружить дефекты на поверхностях объекта. Энтроскопы (видеобороскопы) для внутреннего обследования труднодоступных мест объекта включают в себя зонд из стекловолокна, с помощью которого исследователь может проникать вовнутрь объекта, и экран визуального наблюдения поверхности, а также принтер для видеозаписи исследуемой поверхности объекта. Применение оптических квантовых генераторов (лазеров) позволяет расширить границы традиционных оптических методов контроля и создать принципиально новые методы оптического контроля: голографические, акустооптические.

Капиллярный метод дефектоскопии основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей объекта, и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью преобразователя (датчика).

Капиллярные методы применяют для обнаружения дефектов в деталях простой и сложной формы. Эти методы позволяют обнаруживать дефекты производственно-технологического и эксплуатационного происхождения: трещины шлифовочные, термические, усталостные, волосовины, закаты и др. В качестве проникающих веществ используют керосин, цветные, люминесцентные и радиоактивные жидкости, а также применяют метод избирательно фильтрующихся частиц.

При использовании цветных жидкостей индикаторный рисунок получается цветным, обычно красным, который хорошо выделяется на белом фоне проявителя – цветная дефектоскопия. При использовании люминесцирующих жидкостей индикаторный рисунок становятся хорошо видимым под воздействием ультрафиолетовых лучей – люминесцентный метод. Контроль характера индикаторных рисунков осуществляется визуально-оптическим методом. При этом линии рисунка обнаруживаются сравнительно легко, так как они в десятки раз шире и контрастнее, чем дефекты.

Простейшим примером капиллярной дефектоскопии является керосиновая проба. Проникающей жидкостью служит керосин. Проявитель – мел в виде сухого порошка или водной суспензии. Керосин, просачиваясь в слой мела, вызывает его потемнение, которое обнаруживается при дневном свете.

Достоинствами капиллярной дефектоскопии являются универсальность в отношении формы, и материалов деталей, хорошая наглядность результатов, простота и низкая стоимость материалов, высокая достоверность и хорошая чувствительность. В частности, минимальные размеры обнаруживаемых трещин составляют: ширина 0,001 – 0,002 мм, глубина 0,01 – 0,03 мм. Недостатки: возможность обнаружения только поверхностных дефектов, большая длительность процесса (0,5 м – 1,5 ч) и трудоемкость (необходимость тщательной очистки), токсичность некоторых проникающих жидкостей, недостаточная надежность при отрицательных температурах.

Трещины в деталях можно обнаруживать с помощью керосиновой пробы.

Керосин обладает хорошей смачивающей способностью, глубоко проникает в сквозные дефекты диаметром более 0,1 мм. При контроле качества сварных швов на одну из поверхностей изделия наносят керосин, а на противоположную – адсорбирующее покрытие (350…450 г суспензии молотого мела на 1 л воды). Наличие сквозной трещины определяют по желтым пятнам керосина на меловой обмазке.

Для выявления сквозных пор и трещин широко используются гидравлический и пневматический методы испытаний.

При гидравлическом методе внутреннюю полость изделия заполняют рабочей жидкостью (водой), герметизируют, создают насосом избыточное давление и выдерживают деталь некоторое время. Наличие дефекта устанавливают визуально по появлению капель воды или отпотеванию наружной поверхности.

Пневматический метод нахождения сквозных дефектов более чувствителен, чем гидравлический, так как воздух легче проходит через дефект, чем жидкость. Во внутреннюю полость деталей закачивают сжатый воздух, а наружную поверхность покрывают мыльным раствором или погружают деталь в воду. О наличии дефекта судят по выделению пузырьков воздуха. Давление воздуха, закачиваемого во внутренние полости, зависит от конструктивных особенностей деталей и обычно равно 0,05 – 0,1 МПа.

Методы неразрушающего контроля не являются универсальными. Каждый из них может быть использован наиболее эффективно для обнаружения определенных дефектов. Выбор метода неразрушающего контроля определяется конкретными требованиями практики и зависит от материала, конструкции исследуемого объекта, состояния его поверхности, характеристики дефектов, подлежащих обнаружению, условий работы объекта, условий контроля и технико-экономических показателей.

Поверхностные и подповерхностные дефекты в ферромагнитных сталях обнаруживают намагничиванием детали и фиксацией при этом поля рассеивания с помощью магнитных методов. Те же дефекты в изделиях, изготовленных из немагнитных сплавов, например, жapoпpoчныx, нержавеющих, нельзя выявить магнитными методами. В этом случае применяют, например, электромагнитный метод. Однако и этот метод непригоден для изделий из пластмасс. В этом случае оказывается эффективным капиллярный метод. Ультразвуковой метод малоэффективен при выявлении внутренних дефектов в литых конструкциях и сплавах с высокой степенью анизотропии. Такие конструкции контролируют с помощью рентгеновских или гамма лучей.

Конструкция (форма и размеры) деталей также обусловливает вы-

бор метода контроля. Если для контроля объекта простой формы можно применить почти все методы, то для контроля объектов сложной формы применение методов ограничено. Объекты, имеющие большое количество выточек, канавок, уступов, геометрических переходов, трудно контролировать такими методами, как магнитный, ультразвуковой, радиационный. Крупногабаритные объекты контролируют по частям, определяя зоны наиболее опасных участков.

Состояние поверхности изделия, под которым подразумевают ее шероховатость и наличие на ней защитных покрытий и загрязнений существенно влияет на выбор метода и подготовку поверхности к исследованиям. Грубая шероховатая поверхность исключает применение капиллярных методов, метода вихревых токов, магнитных и ультразвуковых методов в контактном варианте. Малая шероховатость расширяет возможности методов дефетоскопии. Ультразвуковой и капиллярный методы применяют при шероховатости поверхности не более 2,5 мкм, магнитный и вихретоковый – не более 10 мкм. Защитные покрытия не позволяют применять оптические, магнитные и капиллярные методы. Эти методы можно применять только после удаления покрытия. Если такое удаление невозможно, применяют радиационные, и ультразвуковые методы. Электромагнитным методом обнаруживают трещины на деталях, имеющих лакокрасочные и другие неметаллические покрытия толщиной до 0,5 мм и неметаллические немагнитные покрытия до 0,2 мм.

Дефекты имеют различное происхождение и отличаются по виду, размерам, месту расположения, ориентации относительно волокна металла. При выборе метода контроля следует изучить характер возможных дефектов. По расположению дефекты могут быть внутренними, залегающими на глубине более 1 мм, подповерхностными (на глубине до 1 мм) и поверхностными. Для обнаружения внутренних дефектов в стальных изделиях используют чаще радиационный и ультразвуковые методы. Если изделия имеют сравнительно небольшую толщину, a дефекты, подлежащие выявлению, достаточно большие размеры, то лучше пользоваться радиационными методами. Если толщина изделия в направлении просвечивания больше 100-150 мм или требуется обнаружить в нем внутренние дефекты в виде трещин или тонких расслоений, то применять радиационные методы нецелесообразно, так как лучи не приникают на такую глубину и их направление перпендикулярно направлению трещин. В таком случае наиболее приемлем ультразвуковой контроль.

21. Дефектоскопия. Методы дефектоскопии.

Дефектоскопия — это область знаний, охватывающая теорию, методы и технические средства определения дефектов в материале контролируемых объектов, в частности в материале деталей машин и элементов металлоконструкций. Дефектоскопия является составной частью диагностики тех­нического состояния оборудования и его составных частей. Рабо­ты, связанные с выявлением дефектов в материале элементов оборудования, совмещаются с ремонтами и техническим обслу­живанием или выполняются самостоятельно в период техниче­ского осмотра. Для выявления скрытых дефектов в конструкци­онных материалах используются различные методы неразрушающего контроля (дефектоскопии).

Акустические методы основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в исследуемом объекте. Эти методы широко применяются для контроля толщины деталей, сплошности (трещин, пористости, раковин и т.п.) и физико-механических свойств (зернистости, межкристаллитной корро­зии, глубины закаленного слоя и др.) материала. Метод пригоден для дета­лей, материал которых способен упруго сопротивляться дефор­мациям сдвига (металлы, фарфор, оргстекло, некоторые пласт­массы).

Магнитные методы основаны на регистрации магнитных по­лей рассеивания над дефектами или магнитных свойств контро­лируемого объекта. Их применяют для обнаружения поверхност­ных и подповерхностных дефектов в деталях различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов. Магнитный поток, встречая на своем пути дефект с низкой магнитной проницаемостью по сравнению с ферромагнитным материалом детали, огибает его. 

Вихретоковые методы основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электро­проводящем объекте.Контроль методами вихревых токов базируется на зависимо­стях параметров (амплитуды, фазы, переходных характеристик и др.) вихревых токов, возбуждаемых в детали, от ее формы, размеров, сплошности и физико-механических свойств материала. Дефектоскопия деталей радиационными методами основана на регистрации ослабления интенсивности радиоактивного излу­чения при прохождении через контролируемый объект. Наиболее часто применяются рентгеновский и у-контроль деталей и сварных швов.Радиоволновые методы основаны на регистрации измененияэлектромагнитных колебаний, взаимодействующих с контроли­руемым объектом. На практике получили распространение сверхвысокочастотные (СВЧ) методы в диапазоне длин волн от 1 до 100 мм. Взаимодействие радиоволн с объектом оценивают по характеру поглощения, дифракции, отражения, преломления волны, интерференционным процессам, резонансным эффектам.

Тепловые методы. В тепловых методах в качестве диагности­руемого параметра используется тепловая энергия, распростра­няющаяся в объекте, излучаемая объектом, поглощаемая объек­том. Температурное поле поверхности объекта является источни­ком информации об особенностях процессов теплопередачи, ко­торые, в свою очередь, зависят от наличия внутренних и наруж­ных дефектов, охлаждения объекта или его части в результате истечения среды и т.п.

Капиллярный метод дефектоскопии основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхност­ных и сквозных несплошностей объекта и регистрации образую­щихся индикаторных следов визуально или с помощью преобра­зователя (датчика).

Методы дефектоскопии конструкций и соединений.

 

Физические неразрушающие методы получили широкое распространение для дефектоскопии строительных конструкций и соединений. Их применяют и при освидетельствовании и контроле продукции для выявления скрытых дефектов.

Наиболее широкое применение получили следующие методы дефектоскопии: ультразвуковые, рентгеновские, радиационные, магнитные и электромагнитные, капиллярные, радиоволновые, тепловые и оптические.

В ультразвуковых методах дефектоскопии используется свойство ультразвуковых колебаний распространяться в однородной среде и отражаться на границе двух сред или на участке нарушения сплошности. Ультразвуковые методы применяются для дефектоскопии железобетонных и металлических конструкций с целью обнаружения внутренних трещин, пустот, крупных пор, инородных включений и расслоений; используются для контроля сварных соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, алюминия и его сплавов, а также пластмасс. Среди методов ультразвуковой дефектоскопии наиболее распространены теневой и импульсный эхо-метод.

Теневой метод основан на ослаблении ультразвукового импульс при наличии дефекта, образующего ультразвуковую тень, внутри конструкции. При сквозном прозвучивании элемента на экране электронно-лучевой трубки изменяется фаза колебаний и уменьшается величина сигнала, поступающего в приемную головку (рис. 4.1 а, б).

Импульсный эхо-метод заключается в посылке и отражении ультразвуковых импульсов от границы изделия или дефекта (рис. 4.1,в, г). Испытательные головки совмещенного типа выполняют поочередно функцию излучателя иприемника ультразвука. В момент посылки импульса на экране электронно-лучевой трубки возникает начальный сигнал — всплеск импульса в левом углу. Донный эхо-сигнал сдвинут вправо относительно начального на время прохождения и отражения импульса от нижней грани элемента. Если на пути импульса встретится дефект, сигнал от него отражается раньше. Высота всплеска и его расположение между начальным и донным сигналами характеризуют размеры и глубину залегания дефекта.

 

 

 

Рис. 4.1. Схема ультразвуковой дефектоскопии:

а— теневым методом при отсутствии дефекта; б— при наличии дефекта;

в— эхо-методом при отсутствии дефекта; г— при наличии дефекта;

Н— начальный сигнал;П— сигнал, поступающий в приемную головку;

Д— донный эхо-сигнал ; Дф— сигнал от дефекта

 

Для ультразвуковой дефектоскопии строительных конструкций применяются и другие методы: резонансный, ударной волны, бегущей волны и свободных колебаний.

Рентгеновские и радиационные методы просвечивания контролируемых элементов рентгеновскими или гамма-лучами (рис. 4.2) и регистрации неравномерности ослабления лучей фотографическими, визуальными или ионизационными способами позволяют определить не только размеры и глубину залегания дефектов, но и их характер по степени почернения рентгеновской пленки, по визуальному сравнению контрастности изображения с эталоном чувствительности или интенсивности излучения, измеряемого ионизационным счетчиком.

Рентгеновские и радиационные методы применяются для дефектоскопии сварных соединений из металлов и пластмасс. Они позволяют выявить непровары, раковины, поры, трещины, шлаковые и газовые включения, изучить структуру металла и, определить тип кристаллической решетки.

Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей, образующихся в зоне дефекта ферромагнитных элементов после их намагничивания (рис. 4.3). Эти методы наиболее часто применяются для контроля качества сварных швов металлических конструкций. Среди магнитных методов наибольшее распространение получили: магнитопорошковый, магнитографический, магнитоферрозондовый, индукционный и магнитополупроводниковый. Для сортировки металла по маркам и выявления внутренних дефектов разработан высокочувствительный электромагнитный метод с возбуждением вихревых токов.

 

Рис. 4.2. Схема рентгеновской или радиационной дефектоскопии:

1- источник излучения; 2— диафрагма; 3— лучи;4— контролируемый

элемент; 5— дефект; 6— рентгеновская пленка; 7— изображение дефекта на пленке

 

 

 

Рис. 4.3. Магнитный поток в дефектном сварном шве:

1- контролируемый элемент; 2— сварной шов;

3— дефект; 4— магнитные линии; 5— электромагнит

 

Капиллярные методы дефектоскопии связаны с проникновением индикаторной жидкости в поверхностные дефекты сварных конструкций из металлов и пластмасс.Эти методы можно разделить на три вида: 1) цветной с применением индикаторной жидкости, дающей красный рисунок дефекта на белом фоне проявителя; 2) люминесцентный с применением люминесцентной жидкости, высвечивающейся под действием ультрафиолетовых лучей; 3) люминесцентно-цветной, позволяющий выявлять дефекты при дневном свете и в ультрафиолетовом свете без применения оптических приборов.

В качестве индикаторных жидкостей применяются различные люминофоры, например Люм-6 или раствор, состоящий из керосина (объемная доля 50 %), бензина (25 %), трансформаторного масла (25 %), анилинового или другого красителя (0,03 %). Удобнее применять жидкости в аэрозольной упаковке. Методика капиллярной дефектоскопии включает: обезжиривание контролируемой поверхности; нанесение индикаторной жидкости с последующим удалением ее излишков; нанесение проявляющей жидкости или сухого проявителя; расшифровки результатов контроля.

Радиоволновые методы дефектоскопии основаны на применении радиоволн сверхвысокой частоты — СВЧ диапазона. Эти методы применяются для контроля качества изделий малой толщины из пластмасс, древесины и бетона.

Радиоволновый контроль осуществляется методами отраженного излучения (эхо-метод) или прошедшего излучения (теневой метод) и позволяет фиксировать в изделии наиболее мелкие дефекты и характер их развития во времени по изменению фазы, амплитуды или особенностям поляризации радиоволн.

Тепловые методы контроля базируются на изменении характера тепловых контрастов при наличии в элементе дефектов. Измерение излучаемого или отражаемого тепла производят инфракрасными радиометрами. Тепловые изображения изучаемого объекта могут быть преобразованы и в видимые при использовании для этого жидкокристаллических соединений, что позволяет применять тепловые методы для качественной оценки контролируемых изделий.

Оптические методы, основанные на регистрации светового или инфракрасного излучения, обладают меньшей чувствительностью по сравнению с радиоволновыми. Однако появление лазеров позволило использовать их для высокоточных измерений.

Голография— это метод получения изображения объекта, основанный на интерференции когерентных волн. Когерентными называют волны одинаковой длины, разность фаз которых не изменяется во времени.

Методами голографии можно зафиксировать как амплитуду, так и фазу колебания, а затем воспроизвести их в любой момент времени в виде голограммы. Для этого луч лазера направляют на исследуемый элемент. Рассеиваемый лазером свет попадает на фотографическую пленку. На нее же отражается и часть световых волн непрозрачным зеркалом (рис. 4.4). За счет наложения световых волн на фотопленке возникает интерференционная картина элемента, остающаяся неизменной, если его положение не меняется. Если полученную голограмму осветить лучом лазера такой же частоты, которая была принята при первоначальном наблюдении, получим восстановленное голографическое изображение элемента. Наложение на исследуемый элемент силового, ультразвукового, теплового или радиоволнового поля приводит к изменению интерференционной картины на голограмме.

Методами голографии можно измерять деформации элемента и фиксировать мельчайшие структурные изменения в материалах. При сопоставлении эталонных голограмм бездефектных изделий с полученными для контролируемых элементов с большой точностью обнаруживаются имеющиеся дефекты.

 

 

Рис. 4.4. Схемы:

а— получение галограммы; б— воспроизведение галограммы;

1- лазер; 2— исследуемый элемент; 3— зеркало;

4— голограмма; 5— воспроизведение элемента; 6— наблюдатель

 

ЛЕКЦИЯ 5. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ



Министерство образования и науки Российской Федерации

69

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра Приборостроение

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЕФЕКТОСКОПИИ ИЗДЕЛИЙ

Учебное пособие

для студентов направления подготовки 200100

«Приборостроение»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2013

УДК [681.2 +620] (035)

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЕФЕКТОСКОПИИ ИЗДЕЛИЙ:Учебное пособие / Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». Сост.: Павлов И.В.. СПб, 2013, 73 с.

Учебное пособие разработано в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.

Дисциплина посвящена изучению методов дефектоскопии изделий приборостроения и машиностроения, современных приборов дефектоскопии, структуроскопии, толщинометрии, эндоскопии, контроля герметичности и капиллярного контроля, применяемых в приборостроении и машиностроении, а также приборов реализующих методы на практике.

Ил.2. Библиогр.: 10 назв.

Научный редактор проф. А. И. Потапов

 Национальный минерально-сырьевой

университет «Горный», 2013 г.

Введение (1 час)

[1], с. 6…12;  [2, том 1],с. 3…10

Дефектоскопия, совместно с диагностикой входят в состав науки, называемой «Неразрушающий контроль». Такое объединение естественно, так как дефектоскопия занимается выявлением дефектов в материалах, а диагностика предсказывает влияние этих дефектов на эксплуатационные параметры контролируемых изделий.

Методы дефектоскопии, основанные на воздействии проникающих веществ и физических полей на объект или на регистрации полей, создаваемых самим объектом контроля, образуют класс физических методов неразрушающего контроля. На практике физические методы неразрушающего контроля используют для:

— обнаружения несплошностей материала (дефектоскопия), — исследования структуры материала (структуроскопия), — измерения размеров объектов, как правило, толщины стенок и покрытий, в том числе и при одностороннем доступе к ним (толщинометрия), — изучения внутреннего строения объектов (интроскопия от лат. intro- внутри греч. skopeo — видение — внутривидение).

Методы дефектоскопии стары как мир. Ещё первобытный человек, выбирая себе дубину или переходя реку по упавшему дереву использовал акусто-эмиссионный метод дефектоскопии. Зарождение дефектоскопии, как науки обычно относят ко времени открытия в ноябре 1895г. Рентгеном лучей, названных его именем, которые позволили обнаружить неметаллический предмет в закрытой деревянной коробке, неоднородность внутренней структуры металла.

В 30 — 40-х годах нашего столетия дефектоскопия внедряется в технологические процессы производства металлопродукции. Заметный скачок в развитии методов и средств дефектоскопии приходится на период второй мировой войны (1939-1945гг.). В это время от дефектоскопии отделяются как самостоятельные дисциплины диагностика, толщинометрия, интроскопия и все они объединяются одним обобщенным понятием: неразрушающий контроль (сокращенно НК). Большая роль в развитии НК принадлежит советским ученым Р.И.Янусу, Л.Г.Меркулову, С.Т.Назарову, А.С. Фалькевичу, Н.С.Акулову, М.Н.Михееву, В.В. Клюеву, Н.П. Алёшину и многим другим. Члену-корреспонденту АН СССР С.Я.Соколову (тогда – преподавателя кафедры «Акустика» ЛЭТИ) принадлежит открытие в 1928г. методов ультразвуковой дефектоскопии. В 1952 г. советскими учеными С. И. Маховером и Ю. Н. Усенко предложен магнитографический метод. К этому времени было предложено и научно обосновано множество методов дефектоскопии. Понадобилась их научная классификация. В нашей стране и за рубежом было принято все методы дефектоскопии, в зависимости от применяемого физического поля или принципа разделить на группы, называемые видами, внутри которых может быть множество методов. Классификация видов и методов дефектоскопии (неразрушающего контроля) приведена в ГОСТ 18353-79.

Неразрушающий контроль рассматривается как резерв повышения и гарантия качества выпускаемой продукции. НК — завершающая операция в технологических процессах. Этим объясняются значительные объемы НК при производстве и ремонте продукции. Например, в развитых капиталистических странах затраты на НК составляют в среднем процента от стоимости выпускаемой продукции. При производстве ответственных сварных конструкций (суда, высотные здания, энергетическое оборудование) стоимость операций НК достигает 20…25 процентов от общей стоимости сооружений, а его трудоемкость сопоставима с трудоемкостью сварки. Указанные затраты быстро окупаются, так как благодаря НК на всех этапах изготовления (ремонта) и приемки радикально повышаются качество и эксплуатационная надежность продукции.

Неразрушающий контроль при диагностике объектов обеспечивает безопасность и возможность эксплуатации объектов по их фактическому состоянию, а не по расчетному ресурсу. Так, диагностика рельсов в пути на отечественных железных дорогах посредством ультразвуковых и магнитных дефектоскопов позволяет продлить срок эксплуатации рельсов в 1,5…2 раза по сравнению с расчетным контролем рельсов занято около 14 тыс. специалистов. Ежегодно проверяется более 4.5 млн. км рельсов и 2.5 млн. сварных стыков в них. В среднем путь по всей длине рельса контролируют 2 раза в месяц, а на грузонапряженных участках — через каждые 3…10 дней. По результатам НК ежегодно снимают более 100 тыс. рельсов с дефектами, предотвращая этим возможные их изломы под поездами.

Большая роль отводится НК и, в особенности, дефектоскопии при производстве и эксплуатации изделий из композиционных материалов, таких как стеклопластики, углепластики, бетоны и т. д. Отличительной особенностью материалов этого класса является то, что они не существуют вне конкретных конструкций, а создаются в процессе создания конструкций. Это не позволяет выявлять дефекты на стадии изготовления материала.

После того, как в изделиях обнаружены дефекты, и дефектные изделия отбракованы в «бездефектных» изделиях может наблюдаться значительная изменчивость заданных характеристик, в частности деформативных и прочностных. В чем же причина разброса свойств «бездефектных» материалов и изделий из них. Свойства материала зависят от химического состава, молекулярной, надмолекулярной и композиционной структуры, недоступной расшифровке методами дефектоскопии. Определение значений деформативных и прочностных характеристик материалов без их разрушения производится с помощью диагностики, которая изучается в курсе «Физические методы и средства диагностики материалов».

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. На каких физических принципах основаны современные методы дефектоскопии?

2. Для решения, каких задач используются методы дефектоскопии?

3. В чем различие и общность понятий неразрушающий контроль, диагностика, управление качеством?

4. Можно ли с помощью неразрушающего контроля и, в частности дефектоскопии, повысить качество конкретного контролируемого изделия?

Метод обнаружения дефектов использует

Каждый метод тестирования может обнаружить только определенные дефекты в материале. Следовательно, никакие методы неразрушающего контроля не могут быть обнаружены на всех дефектах труб. Например, обычный метод вихретокового контроля может проходить только через обнаружение стальной поверхности и приповерхностных и ориентированных, как правило, поперечных дефектов, дефектов и дефектов вертикальной трубы внутри или внутренней поверхности бессильного.

Каждый метод тестирования позволяет обнаруживать только определенные дефекты материала. Следовательно, никакие методы неразрушающего контроля не могут быть обнаружены на всех дефектах труб. Например, обычный метод вихретокового контроля может проходить только через обнаружение стальной поверхности и приповерхностных и ориентированных, как правило, поперечных дефектов, дефектов и дефектов вертикальной трубы внутри или внутренней поверхности бессильного. Таким образом, использование различных методов неразрушающего контроля объединено для максимального обнаружения всех типов дефектов в трубе, чтобы гарантировать качество производимой продукции, что стало очень важной частью производства испытательных труб.

Первоначально, с помощью комбинации метода ультразвуковой дефектоскопии и метода вихретокового контроля для обнаружения продольных дефектов, цели могут быть эффективно обнаружены в большинстве дефектов трубы, и, таким образом, это должна быть предпочтительная комбинация методов неразрушающего контроля. Однако из-за ограничений скорости ультразвукового метода обнаружения дефектов не только адаптироваться к требованиям контроля трубопровода из быстрорежущей стали, но и с помощью вихретокового контроля не может соответствовать скорости, поэтому эта комбинация еще не широко используемый.

И ультразвуковая дефектоскопия. Аналогичным образом, технология обнаружения утечки магнитного потока имеет как вертикальные, так и горизонтальные точки измерения. Испытание стальной трубы на обнаружение продольных дефектов с целью проверки на утечку магнитного потока и ультразвукового контроля имеет, по существу, ту же функцию, то есть может быть обнаружено, а ее внутренняя и внешняя поверхности трубы ориентированы по существу в продольном направлении дефекты, за исключением того, что внутренняя и внутренняя часть не так высока только ультразвуковой контроль чувствительности обнаружения.Кроме того, датчик обнаружения метода проверки утечки магнитного потока (зонд) может быть выбран в соответствии с желаемой скоростью обнаружения и настройками, а скорость вращения наконечника также может быть отрегулирована так, чтобы она могла соответствовать скорости износа вихретокового дефекта, но также адаптировать онлайн-тестирование стали к требованиям скорости производственной линии.

Из приведенного выше анализа, комбинация боковой трубы для обнаружения дефектов в качестве основной цели окружения и метода вихретокового контроля для обнаружения дефектов в качестве основной цели метода испытания на продольную утечку магнитного потока может эффективно обнаруживать дефекты в основных стальных изделиях и адаптировать к требованиям скорости онлайн-теста.Эта комбинация методов испытаний для подавляющего большинства стандартов контроля качества стали и достаточна для удовлетворения требований пользователя, таких как труба котла низкого давления, труба для жидкости, конструкционная труба, насосно-компрессорные трубы и другие нефтяные скважины. Требования к качеству котельных труб высокого давления, трубопроводов для химических удобрений высокого давления и т. Д., После онлайн-тестирования этой комбинации методов тестирования, соответствующие стандарты также должны быть подвергнуты ультразвуковой дефектоскопии.

Теги статьи: Метод обнаружения дефектов, вихретоковый контроль, ультразвуковое обнаружение дефектов, утечка магнитного потока, обнаружение дефектов, метод обнаружения, метод тестирования, методы тестирования, вихретоковый, токовый контроль, ультразвуковой дефект, магнитный поток, утечка потока, метод проверки, обнаружение дефектов

Источник: Бесплатные статьи от ArticlesFactory.com

В методе обнаружения дефектов используется

.

Введение в дефектоскопию рельсов

Целостность рельсов имеет решающее значение для железнодорожной отрасли, особенно потому, что дефекты и дефекты рельсов могут привести к поломке рельсов или даже сходу с рельсов. Из-за серьезного характера дефектов рельсов и их влияния на безопасность отрасль отреагировала улучшенными методами обслуживания рельсов и методами обнаружения дефектов.

Одним из наиболее важных методов является использование методов неразрушающего контроля (NDT).Включенная технология и методы тестирования должны обеспечивать выполнение точных, надежных и эффективных тестов в постоянно меняющейся среде. Кроме того, тестирование должно проводиться с приемлемой скоростью, которая не будет мешать работе железной дороги.

Текущие технологии

Метод ультразвукового неразрушающего контроля является наиболее часто используемым в промышленности. Ультразвук использует звуковые волны или вибрации, которые распространяются на частотах, превышающих диапазон человеческого слуха (обычно выше 20 000 Гц или циклов в секунду).Ультразвуковые волны передаются в рельс под разными углами — от верха головки рельса через стенку к низу рельса и по всей ширине головки рельса — пьезоэлектрическими преобразователями. При обнаружении дефекта (состояние поверхности головки рельса, внутренние или видимые дефекты рельса, высадки или отделка сварного шва) достаточного размера и ориентации ультразвуковой сигнал отражается обратно на соответствующий датчик. Затем информация обрабатывается тестовой системой и записывается в постоянную запись тестовых данных.

Методы обнаружения

Современные методы обнаружения используют различные типы механических процессов, которые затем требуют участия человека для интерпретации данных испытаний. Большинство испытаний выполняется в динамическом режиме на скоростях, которые лучше всего подходят для возможностей системы железной дороги. Четыре основных метода дефектоскопии рельсов, используемых в США, включают:

Процесс портативного тестирования : Этот метод заключается в том, что оператор толкает мобильное испытательное устройство либо по одному рельсу по отдельности, либо по обоим рельсам одновременно (в шаговом темпе), визуально интерпретируя данные теста на мониторе.Когда потенциальный недостаток обнаружен, оператор остановится и вручную проверит место, чтобы определить, существует ли недостаток. Затем размер дефекта определяется и определяется его местоположение в секции рельса. Оператор предоставит эту информацию железной дороге для устранения неисправности. В некоторых случаях переносной тестовый блок может обеспечить постоянную цифровую запись теста для будущего анализа.

Запуск / остановка процесса : Этот метод состоит из испытательного оборудования на транспортном средстве (на рельсах или на рельсах), которое медленно перемещается по рельсам (обычно не более 25 миль в час), одновременно представляя данные через монитор оператору для интерпретации .Когда потенциальная неисправность обнаруживается, транспортное средство останавливается, и оператор вручную проверяет местоположение, чтобы определить, существует ли неисправность. Затем размер дефекта определяется и определяется его местоположение в секции рельса. Оператор предоставит эту информацию железной дороге для устранения неисправности. Этот тип метода испытаний обеспечивает постоянную цифровую запись испытаний для будущего анализа.

Процесс с автомобилем погони : Этот метод состоит из основного тестового автомобиля, который выполняет процесс обнаружения дефектов, за которым следует проверочный автомобиль погони.Когда ведущий испытательный автомобиль обнаруживает потенциальную неисправность, копия местоположения передается в электронном виде на автомобиль погони. Затем оператор вагона преследования отвечает за проверку наличия дефекта и сообщение о любых положительных результатах железной дороге для принятия мер по исправлению. Этот метод позволяет ведущему испытательному автомобилю продолжать испытания непрерывно. Этот тип метода испытаний обеспечивает постоянную цифровую запись испытаний для будущего анализа.

Непрерывный процесс тестирования : Этот метод заключается в непрерывной эксплуатации высокоскоростной автомобильной системы на заданном маршруте; это позволяет тестировать участки, которые превышают 100 миль в смену.Данные испытаний отправляются и анализируются в указанном удаленном месте. После того, как данные проанализированы и определено, что раздел может содержать потенциальную ошибку, персоналу по проверке отправляется отчет. Затем оператор проверки подтвердит наличие дефекта с помощью портативного испытательного устройства или ручного дефектоскопа. Отчет о проверке затем предоставляется железной дороге для устранения неисправностей. Этот тип метода испытаний обеспечивает постоянную цифровую запись испытаний для будущего анализа.

.

PPT — Вероятность исследований для количественной оценки дефектоскопии в композитных ламинатных структурах Презентация в PowerPoint

A340 HTP Skin Вероятность исследований для количественной оценки дефектоскопии в композитных ламинатных структурах Деннис Роуч и Том Райс Sandia National Labs Центр обеспечения летной годности FAA — это многопрограммная лаборатория, управляемая Sandia Corporation, входящей в состав компании Lockheed Martin, для Национального управления ядерной безопасности Министерства энергетики США по контракту DE-AC04-94AL85000.

Участники группы ITG Участники группы инспекционной группы Члены инспекционной группы CACRC: Вольфганг Бисл — Airbus Крис Драган — Технологический институт ВВС Польши Дон Дункан — US Airways Джим Хофер — Боинг Куинси Ховард — Боинг Джефф Коллгаард — Боинг Франсуа Ландри — Bell Helicopter Роберт Люитен — KLM Airlines Алекс Мелтон — Delta Air Airlines Эрик Митчелл — American Airlines Стивен Нейдигк — Sandia Labs AANC Кейт Филлипс — Airbus Tom Rice — Sandia Labs AANC Деннис Роуч — Sandia Labs AANC (председатель) Вилмар да Силва ду Vale — Embraer Dennis von Seelen — Lufthansa Technik Darrell Thornton — UPS Сэм Такер — United Airlines Рой Вонг — Bombardier Rusty Jones, Larry Ilcewicz, Dave Galella, Paul Swindell — FAA

Сэндвич-бокс из композитного углеродного волокна в центральной части крыла Алюминий Алюминиевые / стальные / титановые пилоны Мотивация программы — Широкое / растущее использование композитов на коммерческой основе Все самолеты и все более широкое использование NDI для их проверки. Композитные конструкции на Boeing 787. Самолет A380. Цели программы: оценка и улучшение дефектоскопии в композитной конструкции.

Удар молнии на реверсоре тяги. Удар птицы. Буксировка Повреждение. Интерфейс с сотами Источники повреждений в композитной структуре Одна авиакомпания сообщает о 8 случаях сложных повреждений на один самолет (в среднем.) с 87% от удара; Стоимость = 200 тыс. долл. США / самолет

Разрушение волокна на тыльной стороне из-за удара льда Видимое повреждение от удара — внешний перелом кожи Повреждение задней стороны — внутреннее повреждение кожи и раздавливание сердечника Повреждение от наземного транспорта Степень видимых повреждений извне Значительные внутренние повреждения Источник: Карлос Блум (Lufthansa) и С. Уэйт (EASA) Инспекционная задача — Скрытые повреждения от удара

Эксперимент по обнаружению комбинированных дефектов • Участие более 25 авиакомпаний и станций технического обслуживания • Созданы кривые производительности для всей отрасли для количественной оценки: • Насколько хорошо текущий методы проверки позволяют надежно обнаружить дефекты в композитной сотовой структуре. • Степень улучшений, возможных за счет интеграции более совершенных методов и процедур NDI.Composite HoneycombFlaw Detection Experiment Эксперимент по оценке эффективности обнаружения дефектов Слепое применение методов для изучения попаданий, промахов, ложных вызовов и определения размеров дефектов

A380 Fuselage Section 19 737 Composite Horiz. Стабилизатор. Эксперимент по оценке эффективности дефектоскопии в композитных слоистых структурах • Цель • Определение возможностей дефектоскопии в процессе эксплуатации: 1) традиционные методы неразрушающего контроля по сравнению с 2) улучшения за счет использования передовых методов неразрушающего контроля. • Оптимизировать процедуры проверки ламината.• Сравните результаты, полученные с портативных устройств, с результатами, полученными от систем сканирования (основное внимание уделяется А-сканированию и С-сканированию, а также проблемам человеческого фактора в большой зоне покрытия). • Предоставьте дополнительную информацию об инспекциях ламината для «Справочника по неразрушающему контролю композитного материала / NDI для ремонта» (ARP 5089).

Обнаружение дефектов в твердых слоистых композитах • Подход • Статистический расчет дефектов и других переменных, влияющих на NDI — диапазон типов, размеров и глубины дефектов • Изучите факторы, влияющие на проверки, включая композитные материалы, профили дефектов, субструктуры, сложные формы , крепежные детали, вторичные соединения и условия окружающей среды • Сбор данных POD и отношения сигнал / шум • NDI Ref.Stds. подготовлены для оказания помощи в проведении эксперимента Ожидаемые результаты — оценка характеристик производительности 1) точность и чувствительность (совпадения, промахи, ложные вызовы, определение размеров) 2) универсальность, портативность, сложность, время проверки (человеческий фактор) 3) составить руководящие документы для улучшения проверок 4) представить расширенный NDI там, где это требуется

Низкоэнергетическое воздействие 0 0 +45-45 0 90 90 0-45 +45 0 0 Конструкция образца — обнаружение дефектов в твердых ламинатных композитах • Типы образцов — твердый ламинат углерода (от 12 до 64 слоев ) • Фигурные и конические поверхности • Подконструкции — стрингеры, нервюры, лонжероны; ячеистый барьер • Склеенные и герметичные соединения; крепежные детали • Достаточно большие, чтобы работать с сканерами; сложная геометрия для сканеров • Углеродная, одноосная лента Типы дефектов — статистически значимое распределение дефектов с диапазоном размеров и глубин (около передней и задней поверхностей; в областях сужения) 1) взаимные расслоения («поцелуи» и воздушный зазор) 2) повреждение субструктуры 3 ) расслоение кожи и ребра жесткости 4) моделируемое ударное повреждение

Шаблоны дефектов — обеспечение правильного расположения дефектов Вставленные дефекты Толстый ламинат со сложной конусностью — изготовление

Толстый ламинат со сложным конусом — изготовление

Толстый ламинат со сложной конусностью Образец типа I

20-слойный эталонный стандарт 32-слойный эталонный эталонный стандарт — панели обратной связи

Набор образцов — определение дефектов в твердых слоистых композитах — 64 слоя Область проверки: 46 футов.2 Количество дефектов: 202

Набор образцов — дефектоскопия в твердых слоистых композитах Диапазон толщины: 12–64 слоя Простые конусы Сложные конусы Дефекты основания Изогнутые поверхности Массив типов дефектов NDI Ref. Stds.

Участники эксперимента по твердому ламинату

Реализация эксперимента по обнаружению дефектов твердого ламината POD рассчитаны для всего ламината, по семейству толщины, по эффектам субструктуры, по эффектам сложной геометрии, по типам дефектов и т. Д.57 инспекторов

Кривые POD для семейства 12-20-слойных твердых ламинатов Индивидуальные и совокупные сравнения В целом: POD [90/95] = 1,29 дюйма в диаметре. Постоянная толщина (12, 20, 28 слоев): POD [90/95] = 0,86 дюйма в диаметре. Сложная геометрия (коническая, изогнутая, опорная конструкция, крепежные элементы, соты): POD [90/95] = 1,49 дюйма диам. Вероятность обнаружения размера дефекта (диаметр в дюймах) Ложные вызовы: постоянная толщина = 0,4 / инспектор Сложная геометрия = 4,0 / инспектор 34 фута 2 зона проверки

Усовершенствования POD за счет использования методов для обеспечения надлежащего покрытия Вероятность обнаружения Размер дефекта (диаметр в дюймах)

Кривые POD для семейства 20-32-слойных твердых ламинатов Индивидуальные и совокупные сравнения Общие: POD [90/95] = 0.82 ”диам. Постоянная толщина (32 слоя): POD [90/95] = 0,74 дюйма в диаметре. Сложная геометрия (коническая, изогнутая, опорная конструкция, крепежные элементы, соты): POD [90/95] = 0,93 дюйма диам. Каркас: POD [90/95] = 1,50 дюйма диам. Вероятность обнаружения размера дефекта (диаметр в дюймах). Ложные вызовы: Постоянная толщина = 0,8 / инспектор Сложная геометрия = 0,3 / инспектор 12 футов 2 площади инспекции

Желание инспекторов перейти от «среднего» к «хорошо» «Выдающаяся» вероятность обнаружения размера дефекта (диаметр в дюймах)

Общие характеристики импульсно-эхо UT для дефектоскопии в композитных ламинатах В целом: POD [90/95] = 1.13 ”диам. Постоянная толщина (32 слоя): POD [90/95] = 0,80 дюйма в диаметре. Сложная геометрия (коническая, изогнутая, опорная конструкция, крепежные элементы, соты): POD [90/95] = 1,33 дюйма диам. Вероятность обнаружения размера дефекта (диаметр в дюймах)

Эксперимент по проверке повреждений на рампе (RDCE) — «Spin Off» Подмножество эксперимента с твердым ламинатом Цель: оценить новые, основанные на ультразвуке «Go» / «No-Go» »Оборудование, которое OEM-производители планируют развернуть в аэропортах и ​​на других станциях внепланового технического обслуживания с использованием персонала, не имеющего отношения к NDI (например,г. A & Ps). Сценарий использования: оборудование будет развернуто всякий раз, когда происходят визуальные подсказки или другие события, требующие более тщательного изучения композитной ламинатной структуры; Наземный персонал, прошедший соответствующее обучение работе с таким оборудованием, настроит оборудование в соответствии с процедурами, предоставленными изготовителями комплектного оборудования, а затем проведет оценку рассматриваемого региона. Ограничения: такое оборудование UT типа «Go» / «No-Go» предназначено для использования только для оценки местных указаний или регионов, а не для обширных проверок; Операторы оборудования направляются в очень разные места.

Эксперимент по проверке повреждений на рампе — Ультразвуковые устройства с возможностями “Go” / “No-Go” General Electric — “Bondtracer” Olympus — “Ramp Damage Checker”

Эксперимент по проверке повреждений на рампе — Кривые POD для Композитный ламинат • В целом: • POD [90/95] = 0,78 дюйма диам. • Схожие результаты для GE Bondtracer и Olympus Ramp Damage Checker. • Сходные характеристики как у инспекторов, так и у механиков A&P. • Меньшее количество брызг при индивидуальном исполнении. Вероятность обнаружения размера дефекта (диаметр в дюймах) Ложные срабатывания = 0.6 / инспектор Площадь инспекции 14 футов 2

Шеарография Сканер UltraImage Термография PE Phased Array UT UT Колесная решетка SAM Система MAUS System Wide Area и C-Scan Методы контроля

Эксперимент с твердым ламинатом — Advanced NDI Оценки испытаний • Импульсная термография — тепловизионная визуализация • Фазированная матрица UT — Olympus Omniscan • Фазированная матрица UT — Toshiba Matrix Eye • Фазированная матрица UT — SonatestRapidScan • Фазированная матрица UT — Boeing MAUS V • Фазированная матрица UT — GE RotoArray & Phasor • Микроволновая печь Evisive • Цифровое акустическое видео — Imperium Acoustocam • Ультразвуковое видео — DolphiCam • Линейное инфракрасное изображение — Mistras • Шеарография — LTI • Шеарография — Dantec • Рентген обратного рассеяния — Scannex • AcoustoUltrasonics — Physical Acoustic Corp.T-SCOUT • Заблокированный инфракрасный порт — MovieTherm • Laser UT –iPhoton

Пример результатов POD для обнаружения композитных дефектов Характеристики расширенного NDI Вероятность обнаружения размера дефекта (диаметр в дюймах)

Survey of Industry Composite NDI Training Только 25% респондентов в настоящее время проходят специальное комплексное обучение NDI.

Вопрос 15 — Если уровень опыта является фактором при определении квалификации для проведения определенных проверок, используете ли вы какую-то программу ученичества для подвергать таких проверок новым инспекторам? Вопрос 5 — Проходят ли инспекторы также общее обучение композитам, чтобы понимать композитные материалы, слои, укладки, ремонт со скруглением, композитный дизайн, обработку композитов и т. Д.?

Выводы — Проверка сплошных ламинатных конструкций • Результаты могут использоваться OEM-производителями и авиакомпаниями для: 1) определения возможности обнаружения различных дефектов / повреждений, 2) руководства развертыванием и обучением NDI; используется FAA для подготовки руководящих документов. • Дефектоскопия — обычный, устанавливаемый вручную PE-UT: POD [90/95] = 1,12 дюйма в диаметре; Обнаружение дефектов кожи выше, обнаружение дефектов в субструктуре более сложное (POD [90/95] = 1,34 дюйма в диаметре). • Частота ложных вызовов была чрезвычайно низкой: 1 ложный вызов на 17 футов.2 (дефекты ≥ 0,25 дюйма 2) • Оптимальная скорость проверки = 2 фута 2 / час • Препятствия для работы NDI — затухание, сложные отражения сигнала, наличие мешающих гармоник сигнала, быстрые изменения, вызванные изменением / сложной геометрией, оптимальное развертывание и сложность с осмотром больших площадей • Контролируемое и правильное использование повреждений рампы. Проверка «Работает» / «Запрещается» оборудование может работать хорошо (POD [90/95] = 0,77 дюйма в диаметре). • Осторожно — необходимо использовать надлежащую зону калибровки; требуется хорошая схема (имеется?) • Невозможно использовать в областях сужения или изменяющейся геометрии

Рекомендации — Как перенести проверки с «среднего» на «хорошо» на «выдающийся» • Повышенная подверженность репрезентативным композитным проверкам — часто Отраслевые образцы обратной связи NDI • Расширенное целенаправленное обучение составному NDI (ARP, охватывающее первые два пункта) • Использование NDI и комплексного обучения в цехах (OJT, обучение осведомленности, формальное / единообразное использование этого инструмента) • Улучшенные процедуры NDI — развертывание, интерпретация сигналов, более четкие схемы, показывающие структурную конфигурацию • Необходимо использовать вспомогательные средства для охвата инспекций • Разделить инспекции больших площадей на несколько меньших областей • Добавить звуковые сигналы тревоги и сигнальные лампы для проверки в устройствах «Go» / «No-Go» • Подготовить дополнительное отраслевое руководство для обучения, использования эталонных и профессиональных образцов NDI, процедур, осведомленности о конструкции из композитных материалов, разработанных совместными усилиями OEM-производителей, Air линии, FAA и отраслевые группы

2013 Airlines for America NDT Forum Исследования POD для количественной оценки дефектоскопии в композитных ламинатных конструкциях Деннис Роуч Том Райс Центр обеспечения летной годности FAA Sandia National Laboratories Композиты имеют много преимуществ для использования в качестве конструкционных материалов самолетов, в том числе их высокая удельная прочность и жесткость, устойчивость к повреждениям от усталостных нагрузок и устойчивость к коррозии.Авиационная промышленность продолжает расширять использование композиционных материалов, наиболее заметных в области основных конструктивных элементов. Это расширенное использование в сочетании с трудностями, связанными с анализом устойчивости композитов к повреждениям, сделало больший акцент на применении методов точного неразрушающего контроля (NDI). Традиционно для проверки сплошных ламинатных структур использовалось несколько методов ультразвукового контроля. Недавние разработки более совершенных методов NDI привели к появлению ряда новых возможностей контроля.Многие из этих методов можно отнести к категории широкополосных, которые создают двумерные карты дефектов конструкции. Был разработан эксперимент для оценки способности как традиционных, так и передовых методов NDI обнаруживать пустоты, отслоения, отслоения и ударные повреждения в склеенных композитных конструкциях самолетов. Серия образцов из сплошного ламината и углеродного композита со статистически значимыми профилями дефектов была исследована с использованием обычных ручных импульсных эхо-сигналов UT и резонанса, а также новых методов NDI, которые были недавно введены для повышения чувствительности и повторяемости проверок.В это исследование были включены основные факторы, влияющие на обнаружение дефектов в слоистых материалах: тип материала, профили дефектов, наличие сложной геометрии, такой как конус и элементы каркаса, наличие крепежа, вторично склеенные соединения и условия окружающей среды. В этом эксперименте персонал авиакомпании изучал вероятность обнаружения (POD) в полевых условиях и формулировал улучшения существующих методов проверки. Кроме того, для количественной оценки улучшений, достижимых за счет использования более сложных NDI, были применены передовые методы NDI для проверки ламината, такие как термография, ширография, сканирующее импульсно-эхо UT, ультразвуковая спектроскопия, ламинография, микроволновая печь и UT с фазированной решеткой.В этом документе представлен план эксперимента, используемый для оценки применимых методов проверки, и ключевые результаты тестирования POD, проведенного на нескольких объектах авиакомпаний.

.

Метод обнаружения и особенности фотоэлектрических датчиков | Основы работы с датчиками: Вводное руководство по датчикам

Сквозная балка

Обнаружение происходит, когда цель пересекает оптическую ось между передатчиком и приемником фотоэлектрического датчика.

• ・ Большое расстояние обнаружения
• ・ Стабильная позиция обнаружения
• ・ Непрозрачные объекты, обнаруживаемые независимо от формы, цвета или материала
• ・ Мощный луч

Световозвращающий

Обнаружение происходит, когда цель пересекает оптическую ось между головкой датчика и отражателем.

• ・ Отражатель позволяет установку в ограниченном пространстве
• ・ Простое подключение
• ・ Более длинное расстояние обнаружения, чем у датчика диффузного отражения типа
• ・ Легко регулируемая оптическая ось
• ・ Непрозрачные объекты, обнаруживаемые независимо от формы, цвета или материала

Диффузное отражение

Обнаружение происходит, когда луч света, излучаемый на цель, отражается целью и принимается.

• ・ Экономия места (требуется только установка сенсорного блока)
• ・ Регулировка оптической оси не требуется
• ・ Обнаруживаемые светоотражающие прозрачные объекты
• ・ Возможна цветовая дифференциация

Отражающий сфокусированный луч

Обнаружение происходит, когда пятно луча, испущенное на цель, отражается целью и принимается.

• ・ Обнаружение мелких объектов
• ・ Маркировка цели обнаруживаемая
• ・ Обнаружение возможно через узкие отверстия между машинами
• ・ Пятно видимого луча

Небольшая определенная отражающая способность

Передающая и приемная части построены под углом, что позволяет обнаруживать в ограниченной области, где пересекаются оптические оси.

• ・ Влияние фона цели минимальное
• ・ Низкий гистерезис
• ・ Обнаруживаются небольшие перепады высот
• ・ Пятно видимого луча

Фиксированное расстояние

Обнаруживает цель на определенном расстоянии в соответствии с углом отраженного светового луча.

• ・ Не подвержен влиянию отражающих целей или фона
• ・ Стабильное обнаружение материалов с различным коэффициентом отражения и цветом
• ・ Высокоточное обнаружение мельчайших объектов
• ・ Пятно видимого луча

Распознавание блеска

Когда луч света попадает в цель, луч отражается по-разному в зависимости от блеска цели.Датчик определяет разницу в блеске в зависимости от отражения луча (зеркального или диффузного).

• ・ Возможно обнаружение в режиме онлайн.
• ・ На обнаружение не влияет целевой цвет.
• ・ Прозрачные цели могут быть обнаружены.

.