Неразрушающие методы контроля — Студопедия
Методы проведения технических экспертиз
Для проведения технических экспертиз применяют две группы методов, различающихся между собой способами проведения необходимых исследований и измерения основных характеристик:
· неразрушающие методы, когда все измерения производятся непосредственно на объекте или на конструкции без повреждения элементов;
· разрушающие методы, связанные с отбором проб или образцов из конструкций и нарушением сплошности материала.
Неразрушающие методы контроля строительных конструкций широко применяются в процессе проведения технических экспертиз зданий и сооружений. Их используют как при приемочном контроле конструкций на заводе-изготовителе, так и непосредственно на объекте при проведении экспертизы.
По физическим принципам исследований эти методы можно классифицировать следующим образом:
1) механические методы;
2) акустические методы;
3) электрофизические методы;
4) методы ионизирующего излучения;
5) радиоволновые методы;
6) тепловые методы;
7) голографические методы;
8) прочие методы.
Механические методы нашли широкое применение в строительстве благодаря своей простоте, удобству и возможности быстро выполнить проверку состояния материала в различных точках конструкции. Прежде всего, это оценка прочности бетона с помощью эталонных молотков К.П.Кашкарова и ИЛ.Физделя. По диаметру отпечатков, полученных при ударе молотком, по эмпирическому графику определяется прочность бетона. Для этих целей также широко применяются склерометры различных типов. В этих приборах о прочности бетона судят по величине отскока стального бойка. Чаще всего их используют в транспортном строительстве при обследовании мостов.
Акустические методы основаны на возбуждении упругих механических колебаний. По параметрам этих колебаний определяют физико-механические характеристики исследуемого материала. В зависимости от частоты колебаний эти методы делят на ультразвуковые (частота 20 тыс. Гц и выше), звуковые (до 20 тыс. Гц) и инфразвуковые (до 20 Гц).
Используют акустические методы, главным образом, для выявления и исследования дефектов конструкций (трещин, расслоения, пустот), проверки качества швов сварных соединений, дефектоскопии клеевых соединений и стыков, определение толщин изделий из металлических сплавов, а также для определения прочностных характеристик бетона по корреляционным зависимостям.
Электрофизические методы обследования делят на магнитные, электрические и электромагнитные.
Магнитные методы применяют для определения дефектов в металле, контроле качества сварных швов. Их использование основано на том, что магнитный поток при наличии дефекта конструкции искривляется и рассеивается.
С помощью электромагнитных методов можно определить толщину металлических элементов, а также контролировать натяжение арматуры в железобетонных конструкциях. Для выявления положения и глубины залегания арматуры в железобетонных конструкциях используются приборы магнитно-индукционного типа.
Электромагнитный метод положен в основу определения влажности древесины. По замеренному электрическому сопротивлению можно судить о состоянии материала в конструкции, пользуясь соответствующими зависимостями между электропроводностью и влажностью для данного сорта древесины.
Неразрушающий контроль с помощью ионизирующего излучения эффективно используют в процессе обследования строительных конструкций для различных целей. Преимущества применения ионизирующего излучения заключаются в возможности быстрого и качественного получения определяемых характеристик.
Контроль рентгеновскими и гамма-излучениями применяется для оценки физико-механических характеристик материалов и качества конструкций. Прежде всего, с его помощью осуществляют дефектоскопию сварных соединений, а также определение упругой составляющей деформации металла. В бетоне и железобетоне производится определение плотности, контроль однородности, а также определение положения и диаметра арматуры и толщины защитного слоя бетона.Для просвечивания деталей и конструкций применяют также источники нейтронного излучения. Наиболее эффективным применением нейтронов оказывается при определении влажности материалов — бетона, древесины и др.
Большие перспективы применения имеет радиоволновой метод контроля (СВЧ). С помощью приборов, разработанных на основе этогс метода, можно оценить такие характеристики, как влажность, плотность пористость строительных материалов, толщину защитного слоя в железобетонных конструкциях.
Также эффективно применение радиоволнового метода при контроле пластмасс, древесины (в том числе и в клееных конструкциях), бетона, железобетона и других материалов. Радиоволновой метод дает возможность исследовать как начальную стадию зарождения очагов нарушения сплошности конструкций, так и ход дальнейшего развития дефектов.
Широкие перспективы при обследовании ограждающих конструкций имеют тепловые методы, на основе которых разработаны специальные приборы — тепловизоры. Они позволяют с высокой точностью проводить теплофизические исследования строительных конструкций.
Принцип действия тепловизоров основан на использовании инфракрасного излучения от внешнего источника, отраженного от исследуемого материала или прошедшего сквозь него. Применение тепловизоров дает возможность оценить общие теплопотери здания, обнаружить усадку теплоизоляции ограждающих конструкций, исследовать температурные поля, найти пустоты в изоляции, трещины в ограждающих конструкциях, Оценить воздухопроницаемость стыковых соединений.
Перспективными для применения являются также голографические методы
, позволяющие получать при изменении условий рассмотрения одной и той же заснятой голограммы объемные изображения такими, какими они видны при различном положении точки наблюдения при непосредственном рассмотрении объекта.Существуют и другие методы неразрушающего контроля. Наиболее эффективным является комплексное применение различных методов, базирующихся на разных физических принципах, взаимно дополняющих друг друга.
При всех своих достоинствах неразрушающие методы не всегда дают достаточно полную характеристику обследуемого объекта. С их помощью не всегда возможно установить все необходимые физико-механические свойства материала конструкции, а также показатели несущей способности, жесткости, трещиностойкости и др.
Виды неразрушающего контроля
Виды и методы неразрушающего контроля классифицируют по следующим признакам:
- характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом;
- первичным информативным параметрам;
- способам получения первичной информации;
- способам представления окончательной информации.
Основные виды неразрушающего контроля:
- Магнитный вид неразрушающего контроля основан на регистрации магнитных полей рассеяния дефектов или магнитных свойств контролируемого объекта. Его применяют для контроля объектов из ферромагнитных материалов.
Процесс намагничивания и перемагничивания ферромагнитного материала сопровождается гистерезисными явлениями. Свойства, которые требуется контролировать (химический состав, структура, наличие несплошностей и др.), обычно связаны с параметрами процесса намагничивания и петлей гистерезиса, измеряя которые можно сделать вывод о наличии тех или иных отклонений от заданных параметров изделия. - Акустический вид неразрушающего контроля основан на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в контролируемом объекте. Этот вид контроля применим ко всем материалам, достаточно хорошо проводящим акустические волны: металлам, пластмассам, керамике, бетоны и т.д. Наибольшее распространение нашел ультразвуковой метод, который наряду с дефектоскопией позволяет обнаруживать неоднородности структуры, определять механические характеристики материалов, анализировать напряженное состояние и решать широкий огромный круг производственных проблем контроля и диагностики. Кроме ультразвукового существуют метод акустической эмиссии, вибрационный метод контроля и другие.
- Капиллярный контроль (контроль проникающими веществами) основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных дефектов и регистрации индикаторного рисунка (цветного, люминесцентного, контрастного). Применяют для обнаружения невидимых и слабовидимых невооруженным глазом поверхностных дефектов.
- Оптический вид неразрушающего контроля основан на взаимодействии светового излучения с контролируемым объектом. Применение инструментов (визуально-оптический контроль) типа луп, микроскопов, эндоскопов для осмотра внутренних полостей, проекционных устройств для контроля формы изделий, спроецированных в увеличенном виде на экран, значительно расширяет возможности оптического метода. Чаще всего оптические методы широко применяют для контроля прозрачных объектов. В них обнаруживают макро- и микродефекты, структурные неоднородности, внутренние напряжения (по вращению плоскости поляризации). Использование гибких световодов, лазеров, оптической голографии, телевизионной техники расширяет область применения оптических методов и повышает точность измерения.
- Радиационный вид неразрушающего контроля основан на взаимодействии проникающего ионизирующего излучения с контролируемым объектом. В зависимости от природы ионизирующего излучения вид контроля подразделяют на подвиды: рентгеновский, гамма-, бета- (поток электронов), нейтронный методы контроля. Этот вид неразрушающего контроля пригоден для любых материалов. Основным способом радиационного (рентгеновского и гамма) контроля является метод прохождения. Имеются хорошие результаты по использованию обратно рассеянного излучения фотонов с целью рентгеновского контроля при одностороннем доступе к объекту.
- Радиоволновой вид неразрушающего контроля основан на регистрации изменений параметров электромагнитных колебаний, взаимодействующих с контролируемым объектом. Обычно применяют волны сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона длиной 1 – 100 мм и контролируют изделия из материала, где радиоволны не очень сильно затухают: диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно), магнитодиэлектрики (ферриты), полупроводники, тонкостенные металлические объекты.
- Вихретоковый вид неразрушающего контроля основан на регистрации изменения взаимодействия собственного электромагнитного поля катушки с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых этой катушкой в контролируемом объекте. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его геометрических размеров, электрических и магнитных свойств материала, от наличия в материале нарушений сплошности, взаимного расположения преобразователя и объекта. Вихретоковый вид неразрушающего контроля в различных вариантах применяют с целью обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов сплошности, контроля геометрических размеров, химсостава, структуры, внутренних напряжений только электропроводящих материалов.
- Тепловой вид неразрушающего контроля основан на регистрации тепловых полей, температуры или теплового контраста контролируемого объекта. Он применим к объектам из любых материалов. Наиболее эффективным средством бесконтактного наблюдения, регистрации температурных полей и тепловых потоков является сканирующий тепловизор.
- Течеискание используют для выявления только сквозных дефектов в деталях и в перегородках. В полость дефекта проникающее вещество заходит либо под действием разности давлений, либо под действием капиллярных сил.
- Электрический вид неразрушающего контроля основан на регистрации электрических полей и электрических параметров контролируемого объекта (собственно электрический метод) или полей, возникающих в контролируемом объекте в результате внешнего воздействия (термоэлектрический и трибоэлектрический методы). Первичными информативными параметрами являются электрические емкость или потенциал.
Кроме названных, применяется емкостный метод для контроля диэлектрических или полупроводниковых материалов. Метод электрического потенциала применяют для контроля проводников с целью определения глубины несплошности вблизи поверхности проводника.
ГОСТ Р 53696-2009 Контроль неразрушающий. Методы оптические. Термины и определения, ГОСТ Р от 15 декабря 2009 года №53696-2009
ГОСТ Р 53696-2009
ОКС 19.100
Дата введения 2011-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»)
2 ВНЕСЕН Управлением по метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 1100-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
Введение
Установленные в стандарте термины, отражающие понятия в области оптического неразрушающего контроля, расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий данной области знания.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Некоторые термины сопровождены краткими формами, которые следует применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.
Установленные определения можно при необходимости изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.
В случаях, когда необходимые и достаточные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено, вместо него поставлен прочерк.
Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткая форма — светлым.
В стандарт включены алфавитный указатель содержащихся в нем стандартизованных терминов на русском языке, справочное приложение А, в котором приведены термины общих физических понятий и технические термины, применяемые при оптическом неразрушающем контроле, и справочное приложение Б, в котором приведены термины приборов, применяемых при оптическом неразрушающем контроле.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области оптического неразрушающего контроля качества материалов, полуфабрикатов и изделий (далее — объекты контроля).
Термины, установленные стандартом, предназначены для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.
2 Термины и определения
2.1 Основные понятия
2.1.1 оптический неразрушающий контроль; оптический контроль: Неразрушающий контроль, основанный на анализе взаимодействия оптического излучения с объектом контроля.
2.1.2 контраст дефекта: Отношение разности энергетических яркостей дефекта и окружающего его фона к одной из них либо их сумме.
2.1.3 видимость дефекта: Отношение фактического контраста дефекта к его пороговому значению в заданных условиях.
2.2 Методы оптического неразрушающего контроля
2.2.1 метод прошедшего оптического излучения; метод прошедшего излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров оптического излучения, прошедшего сквозь объект.
2.2.2 метод отраженного оптического излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров оптического излучения, отраженного от объекта контроля.
2.2.3 метод рассеянного оптического излучения; метод рассеянного излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров оптического излучения, рассеянного от объекта контроля.
2.2.4 метод собственного оптического излучения; метод собственного излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров собственного излучения объекта контроля.
2.2.5 метод индуцированного оптического излучения; метод индуцированного излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации параметров оптического излучения, генерируемого объектом контроля при постороннем воздействии.
2.2.6 спектральный метод оптического излучения; спектральный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе спектра оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.7 когерентный метод оптического излучения; когерентный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на измерении степени когерентности оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.8 амплитудный метод оптического излучения; амплитудный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации интенсивности оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.9 временной метод оптического излучения; временной метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации времени прохождения оптического излучения через объект контроля.
2.2.10 геометрический метод оптического излучения; геометрический метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации направления оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.11 поляризационный метод оптического излучения; поляризационный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации степени поляризации оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.12 фазовый метод оптического излучения; фазовый метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации фазы оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
2.2.13 интерференционный метод оптического излучения; интерференционный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе интерференционной картины, получаемой при взаимодействии когерентных волн, опорной и модулированной объектом контроля.
2.2.14 дифракционный метод оптического излучения; дифракционный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе дифракционной картины, получаемой при взаимодействии когерентного оптического излучения с объектом контроля.
2.2.15 рефракционный метод оптического излучения; рефракционный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров преломления оптического излучения объектом контроля.
2.2.16 абсорбционный метод оптического излучения; абсорбционный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров поглощения оптического излучения объектом контроля.
2.2.17 визуально-оптический метод оптического излучения; визуально-оптический метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на наблюдении объекта контроля или его изображения с помощью оптических или оптико-электронных приборов.
2.2.18 фотохимический метод оптического излучения; фотохимический метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров фотохимических процессов, возникающих при взаимодействии оптического излучения с объектом контроля.
2.2.19 оптико-акустический метод оптического излучения; оптико-акустический метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров оптико-акустического эффекта, возникающего при взаимодействии оптического излучения с объектом контроля.
2.2.20 фотолюминесцентный метод оптического излучения; фотолюминесцентный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров люминесценции, возникающей при взаимодействии оптического излучения с объектом контроля.
2.2.21 электрооптический метод оптического излучения; электрооптический метод: Поляризационный метод оптического неразрушающего контроля, основанный на дополнительном воздействии на объект контроля внешнего электрического поля.
2.2.22 магнитооптический метод оптического излучения; магнитооптический метод: Поляризационный метод оптического неразрушающего контроля, основанный на дополнительном воздействии на объект контроля магнитного поля.
2.2.23 метод согласованной фильтрации оптического излучения; метод согласованной фильтрации: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе изображения объекта контроля с помощью оптического согласованного фильтра.
2.2.24 метод разностного оптического изображения; метод разностного изображения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации различий в изображениях объекта контроля и контрольного образца.
2.2.25 метод фотоэлектрического оптического излучения; метод фотоэлектрического излучения: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров фотоэлектрического эффекта, возникающего при облучении объекта контроля оптическим излучением.
2.2.26 метод спекл-интерферометрии оптического излучения; метод спекл-интерферометрии: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на использовании пространственной корреляции интенсивности диффузно-когерентного оптического излучения для получения интерференционных топограмм объекта контроля.
2.2.27 метод спекл-структур оптического излучения; метод спекл-структур: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе спекл-структур, образующихся при отражении когерентного оптического излучения от шероховатости поверхности объекта контроля.
2.2.28 метод муаровых полос: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на анализе топограмм объекта контроля, получаемых с помощью оптически сопряженных растров.
2.2.29 фотоимпульсный метод контроля геометрических размеров изделия; фотоимпульсный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на измерении длительности импульсов оптического излучения, пропорциональных геометрическим размерам объекта контроля и получаемых с помощью сканирования его изображения.
2.2.30 фотокомпенсационный метод контроля геометрических размеров изделия; фотокомпенсационный метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на измерении изменений интенсивности оптического излучения, вызванных отклонением геометрических размеров объекта контроля от контрольного образца.
2.2.31 фотоследящий метод контроля геометрических размеров изделия; фотоследящий метод: Метод оптического неразрушающего контроля, основанный на регистрации перемещений фотоследящего устройства, пропорциональных изменению геометрических размеров объекта контроля.
2.2.32 голографический метод оптического неразрушающего контроля; голографический метод: —
2.3 Средства оптического неразрушающего контроля
2.3.1 прибор неразрушающего контроля оптический: Система, состоящая из осветительных, оптических и регистрирующих устройств, а также средств калибровки и настройки, предназначенная для оптического неразрушающего контроля.
Примечание — При наличии у прибора оптического неразрушающего контроля нормируемых метрологических характеристик он может использоваться в качестве измерительного прибора.
2.3.2 источник излучения прибора оптического неразрушающего контроля; источник излучения: Часть прибора оптического неразрушающего контроля, предназначенная для облучения или освещения объекта контроля.
2.3.3 оптическая система: Часть прибора оптического неразрушающего контроля, предназначенная для формирования пучков оптического излучения, несущих информацию об объекте контроля.
2.3.4 приемное устройство: Часть прибора оптического неразрушающего контроля, предназначенная для регистрации первичного информативного параметра оптического излучения после его взаимодействия с объектом контроля.
Примечание — В зависимости от вида регистрации различают фотоэлектрическое, фотографическое и другие приемные устройства.
2.3.5 оптический дефектоскоп: Прибор оптического неразрушающего контроля, предназначенный для обнаружения несплошностей и неоднородностей материалов и изделий.
2.3.6 лазерный эллипсометр: Прибор оптического неразрушающего контроля, предназначенный для измерения толщины и (или) показателя преломления прозрачных пленок поляризационным методом.
2.3.7 оптический структуроскоп: Прибор оптического неразрушающего контроля, предназначенный для анализа структуры и (или) физико-химических свойств материалов и изделий.
2.3.8 оптический толщиномер: Прибор оптического неразрушающего контроля, предназначенный для измерения толщины объектов контроля и (или) глубины залегания дефектов.
2.4 Освещение объекта контроля
2.4.1 световое сечение: Освещение объекта контроля плоским пучком света для получения изображения его рельефа.
2.4.2 темное поле: Освещение объекта контроля, при котором яркость его дефектов больше яркости поверхности, на которой они расположены.
2.4.3 светлое поле: Освещение объекта контроля, при котором яркость его дефектов меньше яркости поверхности, на которой они расположены.
2.4.4 стробоскопическое облучение: Облучение объекта контроля модулизированным оптическим излучением, частота и фаза которого синхронизированы с движением объекта контроля.
2.4.5 когерентное облучение: Облучение объекта контроля когерентным излучением.
2.4.6 монохроматическое облучение: —
2.4.7 полихроматическое облучение: Облучение объекта контроля полихроматическим оптическим излучением.
2.4.8 сканирующее облучение: Облучение объекта контроля оптическим излучением с применением сканирования.
2.4.9 телецентрическое облучение: Облучение объекта контроля параллельным пучком оптического излучения.
2.4.10 стигматическое облучение: Облучение объекта контроля точечным источником оптического излучения.
Алфавитный указатель терминов
Видимость дефекта | 2.1.3 |
Дефектоскоп оптический | 2.3.5 |
Источник излучения | 2.3.2 |
Источник излучения прибора оптического неразрушающего контроля | 2.3.2 |
Контраст дефекта | 2.1.2 |
Контроль неразрушающий оптический | 2.1.1 |
Контроль оптический | 2.1.1 |
Метод абсорбционный | 2.2.16 |
Метод амплитудный | 2.2.8 |
Метод визуально-оптический | 2.2.17 |
Метод временной | 2.2.9 |
Метод геометрический | 2.2.10 |
Метод голографический | 2.2.32 |
Метод дифракционный | 2.2.14 |
Метод индуцированного излучения | 2.2.5 |
Метод индуцированного оптического излучения | 2.2.5 |
Метод интерференционный | 2.2.13 |
Метод когерентный | 2.2.7 |
Метод контроля геометрических размеров изделия фотоимпульсный | 2.2.29 |
Метод контроля геометрических размеров изделия фотокомпенсационный | 2.2.30 |
Метод контроля геометрических размеров изделия фотоследящий | 2.2.31 |
Метод магнитооптический | 2.2.22 |
Метод муаровых полос | 2.2.28 |
Метод оптико-акустический | 2.2.19 |
Метод оптического излучения абсорбционный | 2.2.16 |
Метод оптического излучения амплитудный | 2.2.8 |
Метод оптического излучения визуально-оптический | 2.2.17 |
Метод оптического излучения временной | 2.2.9 |
Метод оптического излучения геометрический | 2.2.10 |
Метод оптического излучения дифракционный | 2.2.14 |
Метод оптического излучения интерференционный | 2.2.13 |
Метод оптического излучения когерентный | 2.2.7 |
Метод оптического излучения магнитооптический | 2.2.22 |
Метод оптического излучения оптико-акустический | 2.2.19 |
Метод оптического излучения поляризационный | 2.2.11 |
Метод оптического излучения рефракционный | 2.2.15 |
Метод оптического излучения спектральный | 2.2.6 |
Метод оптического излучения фазовый | 2.2.12 |
Метод оптического излучения фотолюминесцентный | 2.2.20 |
Метод оптического излучения фотохимический | 2.2.18 |
Метод оптического излучения электрооптический | 2.2.21 |
Метод оптического неразрушающего контроля голографический | 2.2.32 |
Метод отраженного оптического излучения | 2.2.2 |
Метод поляризационный | 2.2.11 |
Метод прошедшего излучения | 2.2.1 |
Метод прошедшего оптического излучения | 2.2.1 |
Метод разностного изображения | 2.2.24 |
Метод разностного оптического изображения | 2.2.24 |
Метод рассеянного излучения | 2.2.3 |
Метод рассеянного оптического излучения | 2.2.3 |
Метод рефракционный | 2.2.15 |
Метод собственного излучения | 2.2.4 |
Метод собственного оптического излучения | 2.2.4 |
Метод согласованной фильтрации | 2.2.23 |
Метод согласованной фильтрации оптического излучения | 2.2.23 |
Метод спекл-интерферометрии | 2.2.26 |
Метод спекл-интерферометрии оптического излучения | 2.2.26 |
Метод спекл-структур | 2.2.27 |
Метод спекл-структур оптического излучения | 2.2.27 |
Метод спектральный | 2.2.6 |
Метод фазовый | 2.2.12 |
Метод фотоимпульсный | 2.2.29 |
Метод фотокомпенсационный | 2.2.30 |
Метод фотолюминесцентный | 2.2.20 |
Метод фотоследящий | 2.2.31 |
Метод фотохимический | 2.2.18 |
Метод фотоэлектрического излучения | 2.2.25 |
Метод фотоэлектрического оптического излучения | 2.2.25 |
Метод электрооптический | 2.2.21 |
Облучение когерентное | 2.4.5 |
Облучение монохроматическое | 2.4.6 |
Облучение полихроматическое | 2.4.7 |
Облучение сканирующее | 2.4.8 |
Облучение стигматическое | 2.4.10 |
Облучение стробоскопическое | 2.4.4 |
Облучение телецентрическое | 2.4.9 |
Поле светлое | 2.4.3 |
Поле темное | 2.4.2 |
Прибор неразрушающего контроля оптический | 2.3.1 |
Сечение световое | 2.4.1 |
Система оптическая | 2.3.3 |
Структуроскоп оптический | 2.3.7 |
Толщиномер оптический | 2.3.8 |
Устройство приемное | 2.3.4 |
Эллипсометр лазерный | 2.3.6 |
Приложение А (справочное). Термины общих физических понятий и технические термины, применяемые при оптическом неразрушающем контроле
Приложение А
(справочное)
А.1 спекл-структура: Случайное распределение интенсивности, характерное для диффузно-когерентного излучения.
А.2 сканирование: Анализ исследуемого пространства путем последовательного его просмотра при передвижении мгновенного поля зрения по полю обзора.
Приложение Б (справочное). Термины приборов, применяемых при оптическом неразрушающем контроле
Приложение Б
(справочное)
Б.1 эндоскоп: Оптический прибор, имеющий осветительную систему и предназначенный для осмотра внутренних поверхностей объекта контроля.
Б.2 оптический компаратор: Оптический прибор, предназначенный для одновременного наблюдения объекта контроля и контрольного образца.
Б.3 субтрактивный видеоанализатор: Оптический прибор для формирования разностного изображения объекта контроля и контрольного образца.
Б.4 оптический дисдрометр: Оптический прибор для анализа объемного распределения микрочастиц в контролируемой среде.
УДК 620.179:006.354 | ОКС 19.100 |
Ключевые слова: оптический неразрушающий контроль, методы оптические, оптическое излучение, оптический дефектоскоп, контраст дефекта, оптическая система | |
Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2019
Учебное пособие для подготовки и аттестации контролеров по неразрушающим и разрушающим методам контроля
Учебное пособие предназначено для самостоятельной подготовки контролеров к аттестации и в качестве консультационного материала в практической работе по контролю качества сварных соединений и основного материала оборудования и трубопроводов АЭС. В нем отражены общие вопросы дефектоскопии, а также основные принципы неразрушающих и разрушающих методов контроля.
В пособии дан анализ преимуществ и недостатков каждого метода контроля, указаны области их применения, приведены данные, обосновывающие целесообразность и эффективность применения каждого метода. Приведена классификация дефектов сварных швов и их влияние на механические свойства сварных соединений. Приведенная в учебном пособии информация позволит контролерам АЭС повысить свой профессиональный уровень и окажет методическую помощь в обучении и подготовке к аттестации. Объем пособия 313 страниц. Формат А4
Содержание
Введение
1. Термины и определения в соответствии с ПНАЭ Г-7-010-89
2. Общие сведения о методах контроля оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок
3. Разрушающие методы контроля качества сварных соединений
4. Неразрушающие методы контроля.
5. Преимущества и недостатки разрушающих и неразрушающих методов контроля
6. Основные факторы, влияющие на выбор методов неразрушающего контроля
7. Рекомендации по выбору методов неразрушающего контроля
7.1 Комплексное применение методов НК
8. Классификация несплошностей сварных швов.
9. Влияние дефектов на механические свойства сварных соединений
9.1 Общие соображения.
9.2 Трещины.
9.3 Непровары.
9.4 Подрезы
9.5 Наплывы
9.6 Поры, шлаковые и вольфрамовые включения
9.7 Размеры и форма сварного шва
9.8Смещение кромок
9.9 Перегрев и пережог металла
10. Методы устранения дефектов сварных швов
11. Основы неразрушающих методов контроля
11.1 Визуальный и измерительный контроль
11.2 Капиллярный метод контроля.
11.3 Ультразвуковой контроль и ультразвуковая толщинометрия
11.4 Магнитопорошковый контроль.
11.5 Контроль герметичности.
11.6 Радиографический контроль.
12. Основы разрушающих методов контроля
12.1 Металлография.
12.2Стилоскопирование.
Список литературы
Методы и приборы неразрушающего контроля бетона
Для оценки состояния бетонных конструкций необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики, такие как прочность, толщина защитного слоя, диаметр арматуры, теплопроводность, влажность, адгезия покрытий и т.д. Неразрушающие методы контроля особенно актуальны, когда характеристики бетона и арматуры неизвестны, а объёмы контроля значительны. Методы НК дают возможность контроля как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках в процессе эксплуатации.
В чём плюсы неразрушающего контроля:
- Возможность не организовывать на площадке лабораторию оценки бетона.
- Сохранение целостности проверяемой конструкции.
- Сохранение эксплуатационных характеристик сооружений.
- Широкая сфера применения.
При всем многообразии контролируемых параметров контроль прочности бетона занимает особое место, поскольку при оценке состояния конструкции определяющим фактором является соответствие фактической прочности бетона проектным требованиям.
Процедура обследований регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Неразрушающий контроль прочности бетона подразумевает применение механических методов (удар, отрыв, скол, вдавливание) и ультразвукового сканирования.
Контроль прочности готовых бетонных конструкций как правило проводится по графику, в установленном проектом возрасте, либо при необходимости, например, когда планируется реконструкция. Контроль прочности строящихся конструкций даёт возможность оценить распалубочную и отпускную прочность, сравнить реальные характеристики материала с паспортными.
Методы неразрушающего контроля прочности бетона делят на две группы
| Прямые (методы местных разрушений) | Косвенные |
|
|
Прямые методы испытания бетона (методы местных разрушений)
Методы местных разрушений относят к неразрушающим условно. Их основное преимущество – достоверность. Они дают настолько точные результаты, что их используют для составления градуировочных зависимостей для косвенных методов. Испытания проводятся по ГОСТ 22690-2015.
| Метод | Описание | Плюсы | Минусы |
| Метод отрыва со скалыванием | Оценка усилия, которое требуется, чтобы разрушить бетон, вырывая из него анкер (видео). | — Высокая точность. — Наличие общепринятых градуировочных зависимостей, зафиксированных ГОСТом. |
— Трудоёмкость. — Невозможность использовать в оценке прочности густоармированных сооружений, сооружений с тонкими стенами. |
| Скалывание ребра | Измерение усилия, которое требуется, чтобы сколоть бетон на углу конструкции. Метод применяется для исследования прочности линейных сооружений: свай, колонн квадратного сечения, опорных балок. | — Простота использования. — Отсутствие предварительной подготовки. |
— Не применим, если слой бетона меньше 2 см или существенно повреждён. |
| Отрыв дисков | Регистрация усилия для разрушения бетона при отрыве от него металлического диска. Способ широко использовался в советское время, сейчас почти не применяется из-за ограничений по температурному режиму. | — Подходит для проверки прочности густоармированных конструкций. — Не такой трудоёмкий, как отрыв со скалыванием. |
— Необходимость подготовки: диски нужно наклеить на бетонную поверхность за 3-24 часа до проверки. |
Основные недостатки методов местных разрушений – высокая трудоёмкость, необходимость расчёта глубины прохождения арматуры, её оси. При испытаниях частично повреждается поверхность конструкций, что может повлиять на их эксплуатационные характеристики.
Косвенные методы испытания бетона
В отличие от методов местных разрушений, методы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют большую производительность. Однако, контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25-30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.
Неразрушающий контроль прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий в прессе.
| Метод | Описание | Плюсы | Минусы |
| Ударного импульса | Регистрация энергии, которая появляется при ударе специального бойка. Для обследований используется молоток Шмидта. Как работает молоток Шмидта |
— Компактное оборудование. — Простота. — Возможность одновременно устанавливать класс бетона. |
— Относительно невысокая точность |
| Упругого отскока | Измерение пути бойка при ударе о бетон. Для обследования используют склерометр Шмидта и аналогичные устройства. | — Простота и скорость исследования. | — Жёсткие требования к процедуре подготовки контрольных участков. — Техника требует частой поверки. |
| Пластической деформации | Измерение отпечатка, оставшегося на бетоне при ударе металлическим шариком. Метод устаревший, но используется часто. Для оценки применяют молоток Кашкарова и аппараты статического давления. Оценка прочности бетона молотком Кашкарова. |
— Доступность оборудования. — Простота. |
— Невысокая точность результатов. |
| Ультразвуковой метод | Измерение скорости колебаний ультразвука, проходящего сквозь бетон. | — Возможность проводить массовые изыскания неограниченное число раз. — Невысокая стоимость исследований. — Возможность оценить прочность глубинных слоёв конструкции. |
— Повышенные требования к качеству поверхности. — Требуется высокая квалификация сотрудника. |
Метод ударного импульса
Метод ударного импульса – самый распространённый среди неразрушающих методов из-за простоты измерений. Он позволяет определять класс бетона, производить измерения под разными углами к поверхности, учитывать пластичность и упругость бетона.
Суть метода. Боёк со сферическим ударником под действием пружины ударяется о поверхность. Энергия удара расходуется на деформации бетона. В результате пластических деформаций образуется лунка, в результате упругих возникает реактивная сила. Электроме¬ханический преобразователь превращает механическую энергию удара в эле¬ктрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.
К достоинствам метода относят оперативность, низкие тру¬дозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую за¬висимость от состава бетона. Недостатком считается определение прочности в слое глубиной до 50 мм.
Метод упругого отскока
Метод упругого отскока заимствован из практики определения твёрдости металла. Для испытаний применяют склерометры – пружинные молотки со сферическими штампами. Система пружин допускает свободный отскок после удара. Шкала со стрелкой фиксирует путь ударника при отскоке. Прочность бетона определяют по градуировочным кривым, которые учитывают положение молотка, так как величина отскока зависит от его направления. Среднюю величину вычисляют по данным 5-10 измерений, выполненных на определённом участке. Расстояние между местами ударов – от 30 мм.
Диапазон измерений методом упругого отскока – 5-50 МПа. К достоинствам метода относят простоту и скорость измерений, возможность оценки прочности густоармированных конструкций. Ключевые недостатки такие же, как у других ударных методов: контроль прочности в поверхностном слое (глубина 20-30 мм), необходимость частых поверок (каждые 500 ударов), построение градуировочных зависимостей.
Ниже представлены измерители прочности бетона, работающие по принципу ударного импульса, из ассортимента нашей компании
Метод пластической деформации
Метод пластической деформации считается одним из самых дешёвых. Его суть – в определении твёрдости поверхности посредством измерения следа, который оставляет стальной шарик/стержень, встроенный в молоток. При проведении испытаний молоток располагают перпендикулярно поверхности бетона и совершают несколько ударов. С помощью углового масштаба измеряют отпечатки на бойке и бетоне. Для облегчения измерений диаметров используют листы копировальной или белой бумаги. Полученные характеристики фиксируют и вычисляют среднее значение. Бетонная прочность определяется по соотношению размеров отпечатков.
Принцип действия приборов для испытаний методом пластических деформаций основан на вдавливании штампа при помощи удара либо статического давления. Устройства статических давлений применяются ограниченно, более распространены приборы ударного действия – ручные и пружинные молотки, маятниковые устройства с шариковым/дисковым штампом. Твёрдость стали штампов минимум HRC60, диаметр шарика — минимум 10 мм, толщина диска — не меньше 1 мм. Энергия удара должна быть равна или больше 125 H.
Метод прост, может применяться в густоармированных конструкциях, отличается быстротой, но подходит для оценки прочности бетона не больше М500.
Ультразвуковое обследование
Ультразвуковой метод – это регистрация скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны. Сквозной метод позволяет, в отличие от всех остальных методов НК прочности, контролировать прочность в приповерхностных и глубоких слоях конструкции.
Ультразвуковые приборы неразрушающего контроля бетона могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины и поиска арматуры в бетоне. Они позволяют многократно проводить массовые испытания изделий любой формы, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности.
На зависимость «прочность бетона – скорость ультразвука» влияют количество и состав заполнителя, расход цемента, способ приготовления бетонной смеси, степень уплотнения бетона. Недостатком метода считается довольно большая погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным.
Ниже даны ссылки на приборы неразрушающего контроля бетона, представленные в ассортименте нашей компании
Кроме перечисленных способов контроля прочности существуют менее распространённые. На стадии экспериментального использования метод электрического потенциала, инфракрасные, вибрационные, акустические методы.
Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в базовый комплект специалистов, занятых обследованием, должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов.
Погрешность методов неразрушающего контроля прочности бетона
| № | Наименование метода | Диапазон применения*, МПа | Погрешность измерения** |
| 1 | Пластическая деформация | 5 … 50 | ± 30 … 40% |
| 2 | Упругий отскок | 5 … 50 | ± 50% |
| 3 | Ударный импульс | 10 … 70 | ± 50% |
| 4 | Отрыв | 5 … 60 | нет данных |
| 5 | Отрыв со скалыванием | 5 … 100 | нет данных |
| 6 | Скалывание ребра | 10 … 70 | нет данных |
| 7 | Ультразвуковой | 10 … 40 | ± 30 … 50% |
| * по ГОСТ 17624 и ГОСТ 22690; ** источник: Джонс Р., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. М., Стройиздат, 1974. 292 с. |
|||
Процедура оценки
Общие правила контроля прочности бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Требования к контрольным участкам приведены в следующей таблице
| Метод | Общее число измерений на участке | Минимальное расстояние между местами измерений на участке, мм | Минимальное расстояние от края конструкции до места измерения, мм | Минимальная толщина конструкции, мм |
| Упругий отскок | 9 | 30 | 50 | 100 |
| Ударный импульс | 10 | 15 | 50 | 50 |
| Пластическая деформация | 5 | 30 | 50 | 70 |
| Скалывание ребра | 2 | 200 | -0 | 170 |
| Отрыв | 1 | 2 диаметра диска | 50 | 50 |
| Отрыв со скалыванием при рабочей глубине заделки анкера: 40 мм < 40 мм |
1 |
5h |
150 |
2h |
Наиболее сложными для контроля бетонных конструкций являются случаи воздействия на них агрессивных факторов: химических (соли, кислоты, масла), термических (высокие температуры, замораживание в раннем возрасте, переменное замораживание и оттаивание), атмосферных (карбонизация поверхностного слоя). При обследовании необходимо визуально, простукиванием, либо смачиванием раствором фенолфталеина (случаи карбонизации бетона), выявить поверхностный слой с нарушенной структурой. Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона в этих случаях необходимо определять преимущественно методами местных разрушений или путём отбора образцов. При использовании ударно-импульсных и ультразвуковых приборов шероховатость поверхности не должна превышать Ra 25.
Прочность бетона по маркам
| Класс бетона (В) по прочности на сжатие | Ближайшая марка бетона (М) по прочности на сжатие | Средняя прочность бетона данного класса кгс/см² | Отклонения ближайшей марки бетона от средней прочности бетона этого класса,% |
| В3,5 | М50 | 45,84 | +9,1 |
| В5 | М75 | 65,48 | +14,5 |
| В7,5 | М100 | 98,23 | +1,8 |
| В10 | М150 | 130,97 | +14,5 |
| В12,5 | М150 | 163,71 | -8,4 |
| В15 | М200 | 196,45 | +1,8 |
| В20 | М250 | 261,94 | -4,6 |
| В22,5 | М300 | 294,68 | +1,8 |
| В25 | М350 | 327,42 | +6,9 |
| В27,5 | М350 | 360,16 | -2,8 |
| В30 | М400 | 392,90 | +1,8 |
| В35 | М450 | 458,39 | -1,8 |
| В40 | М500 | 523,87 | -4,6 |
| В45 | М600 | 589 | |
| В50 | М650 | 655 | |
| В55 | М700 | 720 | |
| В60 | М800 | 786 |
Измерение защитного слоя и диаметра арматуры
Основная задача защитного слоя – обеспечить надежное сцепление бетона с арматурой на этапах монтажа и эксплуатации бетонной конструкции. Кроме того, он выполняет функцию защиты от перепадов температур, повышенной влажности, агрессивных химических реагентов. Толщина защитного слоя бетона диктуется условиями эксплуатации конструкции, видом и диаметром используемой арматуры.
При создании защитного слоя бетона руководствуются указаниями СНиП 2.03.04-84 и СП 52-101-2003. Контроль толщины защитного слоя проводится по ГОСТ 22904-93.
Для оперативного контроля качества армирования железобетонных конструкций и определения толщины защитного бетонного слоя используют приборы для поиска арматуры в бетоне — локаторы арматуры. Они работают по принципу импульсной магнитной индукции. Помимо измерения толщины защитного слоя, измеритель способен поиск арматуры в бетоне и определять наличие арматуры на определенном участке, фиксировать сечение, диаметр и другие параметры арматурных включений.
Оборудование для измерения толщины защитного слоя и оценки расположения арматуры
Неразрушающий контроль влажности
Влажность бетона оценивают по ГОСТ 12730.0-78: Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости. Некоторое количество влаги (в ячеистом бетоне до 30–35%) остаётся в стройматериалах в ходе производственного процесса (технологическая влага). В нормальных условиях содержание влаги в бетонных конструкциях в течение первого отопительного периода сокращается до 4-6% по весу.
Для получения полной картины целесообразно использовать несколько различных по физическому принципу методов оценки. Для измерения влажности бетона применяют влагомеры или измерители влажности. Принцип действия влагомера основан на зависимости диэлектрической проницаемости материала и содержания в нем влаги. Следует учитывать, что содержание влаги в бетоне отличается от ее содержания на поверхности. Методы измерения на поверхности дают результат для глубины до 20 мм и не всегда отражают реальное положение вещей.
Оборудование для измерения влажности и проницаемости бетона
Адгезия защитных и облицовочных покрытий
Адгезия измеряется при помощи прямых (с нарушением адгезионного контакта), неразрушающих (с измерением ультразвуковых или электоромагнитных волн) и косвенных (характеризующих адгезию лишь в сопоставимых условиях) методов. Наиболее распространен метод оценки с помощью адгезиметра. Методика оценки установлена ГОСТ 28574-2014: Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий.
Оценка бетона с помощью адгезиметра проводится при диагностике повреждений покрытия, контроле качества антикоррозийных работ, а также при проверке качества строительных материалов. Интенсивность адгезии определяется давлением отрыва, которое следует приложить к покрытию (штукатурке, краске, герметику и т.д.), чтобы отделить его от бетонной основы.
Оборудование для измерения адгезии
Морозостойкость
В большинстве нормативных документов устойчивость покрытий и изделий из застывшей смеси определяется количеством переходов через нулевую отметку, после которого начинается падение эксплуатационных характеристик. Морозостойкость бетона – способность выдерживать температурные перепады, а также количество циклов заморозки и оттаивания бетонной смеси. В ГОСТ 10060-2012 выделяют 11 марок бетона с различной морозостойкостью, которая имеет градацию на циклы от F50 до F1000.
Группы бетонов по морозостойкости
| Группа морозостойкости | Обозначение | Примечание |
| Низкая | менее F50 | Не находит широкого использования |
| Умеренная | F50 – F150 | Морозостойкость и водонепроницаемость бетона этой группы имеет оптимальные показатели. Такие смеси встречаются наиболее часто. |
| Повышенная | F150 – F300 | Морозостойкость бетонной смеси в этом диапазоне дает возможность эксплуатировать здания в достаточно суровых условиях. |
| Высокая | F300 – F500 | Такие растворы требуются в особых случаях, например, при эксплуатации с переменным уровнем влаги. |
| Особо высокая | более F500 | Бетон морозостойкий получается впрыскиванием особых добавок. Применяется при сооружении конструкций на века. |
Дополнительная информация
Морозостойкость бетона оценивают ультразвуковыми методами по ГОСТ 26134-2016. Ультразвуковая диагностика отличается невысокой стоимостью, даёт возможность проводить обследования неограниченное число раз. При этом предъявляются высокие требования к качеству бетонной поверхности и квалификации сотрудника.
Подробную консультацию по контролю бетонных сооружений вы можете получить у наших специалистов по телефонам +7 (495) 972-88-55, +7 (495) 660-49-68.
Оборудование для неразрушающего контроля бетона можно купить с доставкой до двери либо до терминалов транспортной компании в городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.
Обзор неразрушающего контроля (NDT)
Неразрушающий контроль (NDT) состоит из множества неинвазивных методов контроля, используемых для оценки свойств материалов, компонентов или целых технологических единиц. Эти методы также можно использовать для обнаружения, характеристики или измерения наличия механизмов повреждения (например, коррозии или трещин ). НК также обычно называют неразрушающим контролем (NDE), неразрушающим контролем (NDE) и неразрушающим контролем (NDI).Многие методы неразрушающего контроля позволяют обнаруживать дефекты и определять их характеристики, такие как размер, форма и ориентация. Целью неразрушающего контроля является проверка компонента безопасным, надежным и рентабельным способом, не вызывая повреждения оборудования или остановки работы завода. Это отличается от разрушающего испытания, когда проверяемая деталь повреждается или разрушается в процессе проверки.
NDT может выполняться во время или после производства или даже на оборудовании, которое находится в эксплуатации.В процессе производства контроль неразрушающего контроля определяет, подходят ли детали для выполнения заданной функции. Другими словами, детали проверяются, чтобы убедиться, что они прослужат определенное количество времени или циклов до отказа. Во время работы инспекции неразрушающего контроля могут использоваться для оценки текущего состояния повреждений оборудования, отслеживания механизмов повреждения и принятия обоснованных решений для оценки оставшегося срока службы оборудования (например, RBI , FFS ).
Обзор методов неразрушающего контроля
Методы неразрушающего контроля обычно можно разделить на две категории: традиционные и современные.У каждого метода есть свои характерные преимущества и ограничения. Более подробную информацию о каждом тесте можно найти в соответствующих определениях Integripedia.
Обычные методы неразрушающего контроля
Традиционные методы — это методы, которые совершенствовались в течение десятилетий и за это время хорошо задокументированы в кодексах, стандартах и передовых методах. Настройка и процедура обычного метода обычно проще по сравнению с передовыми методами.
Расширенные методы неразрушающего контроля
Передовые методы, как правило, менее понятны по мере их развития по мере развития новых технологий, например неопределенные преимущества или ограничения, отсутствие критериев квалификации технического специалиста или практически полное отсутствие отраслевой кодификации. Как правило, установка, процедура и интерпретация данных более сложных методов более сложны и могут потребовать специальных знаний и опыта от должным образом обученного техника.
Кроме того, некоторые методы можно разделить на обычные и продвинутые.Возьмем две формы ультразвукового контроля, например, ультразвуковой контроль с прямым лучом (UT) — это традиционный метод, используемый в простых приложениях, тогда как ультразвуковой контроль с фазированной решеткой (PAUT) — это продвинутый метод UT. По мере развития передовых методов появляются новые и более продвинутые версии каждой, чтобы начать новый цикл технического понимания и обучения технических специалистов.
.Неразрушающий контроль
Неразрушающий контроль или Неразрушающий контроль ( NDT ) — это широкая группа методов анализа, используемых в науке и промышленности для оценки свойств материала, компонента или системы без повреждения. [1] Термины Неразрушающий контроль ( NDE ), Неразрушающий контроль ( NDI ) и Неразрушающий контроль ( NDE ) также обычно используются для описания этой технологии. [2] Поскольку неразрушающий контроль не приводит к постоянному изменению проверяемого изделия, это очень ценный метод, позволяющий сэкономить деньги и время при оценке продукта, поиске неисправностей и исследовании. Распространенные методы неразрушающего контроля включают ультразвуковой, магнитопорошковый, проникающий, радиографический, дистанционный визуальный контроль (RVI), вихретоковый контроль, [1] и низкокогерентную интерферометрию [3] . [4] NDT — широко используемый инструмент в судебной экспертизе, машиностроении, электротехнике, гражданском строительстве, системной инженерии, авиационной технике, медицине и искусстве. [1]
Методы
Методынеразрушающего контроля могут основываться на использовании электромагнитного излучения, звука и внутренних свойств материалов для исследования образцов. Это включает в себя некоторые виды микроскопии для детального исследования внешних поверхностей, хотя методы подготовки образцов для металлографии, оптической микроскопии и электронной микроскопии, как правило, разрушительны, так как поверхности должны быть гладкими путем полировки или образец должен быть электронно-прозрачным по толщине. Внутренняя часть образца может быть исследована с помощью проникающего электромагнитного излучения, такого как рентгеновские лучи или 3D-рентгеновские лучи для объемного контроля.Звуковые волны используются в случае ультразвукового контроля. Контраст между дефектом и основной массой образца может быть увеличен для визуального осмотра невооруженным глазом за счет использования жидкостей для проникновения в усталостные трещины. Один метод (проникающая жидкость) включает использование красителей, флуоресцентных или нефлуоресцентных, в жидкостях для немагнитных материалов, обычно металлов. Другой широко используемый метод для магнитных материалов включает использование жидкой суспензии мелких частиц железа, нанесенной на деталь, когда она находится во внешнем магнитном поле (испытание магнитными частицами).Термоэлектрический эффект (или использование эффекта Зеебека) использует термические свойства сплава для быстрой и простой характеристики многих сплавов. В химическом тесте, или методе химического точечного тестирования, используются чувствительные химические вещества, которые могут указывать на присутствие отдельных легирующих элементов.
Приложения
Проверка сварного шва
1. Участок материала с поверхностной трещиной, не видимой невооруженным глазом.2. На поверхность наносится пенетрант.
3. Удаляется излишек пенетранта.
4. Наносится проявитель, делая трещину видимой.
В производстве сварные швы обычно используются для соединения двух или более металлических поверхностей. Поскольку эти соединения могут испытывать нагрузки и усталость в течение срока службы продукта, есть вероятность, что они могут выйти из строя, если они не созданы в соответствии с надлежащими техническими характеристиками. Например, основной металл должен достичь определенной температуры во время процесса сварки, должен охладиться с определенной скоростью и должен быть сварен с совместимыми материалами, иначе соединение может быть недостаточно прочным, чтобы удерживать поверхности вместе, или в сварке могут образоваться трещины. сварка, вызывающая его выход из строя.Типичные дефекты сварки, отсутствие плавления сварного шва с основным металлом, трещины или пористость внутри сварного шва, а также колебания плотности сварного шва могут привести к разрыву конструкции или трубопровода.
Сварные швы можно испытывать с использованием методов неразрушающего контроля, таких как промышленная радиография или промышленное компьютерное сканирование с использованием рентгеновских или гамма-лучей, ультразвуковой контроль, проникающая жидкость или вихретоковый контроль. В случае правильного сварного шва эти испытания будут указывать на отсутствие трещин на рентгенограмме, показывать четкое прохождение звука через сварной шов и обратно или указывать на чистую поверхность без пенетранта, захваченного в трещинах.
Технологии сварки также можно активно контролировать с помощью методов акустической эмиссии перед производством, чтобы разработать наилучший набор параметров для правильного соединения двух материалов. [5]
Строительная механика
Конструкции могут представлять собой сложные системы, которые в течение своего срока службы подвергаются различным нагрузкам. Некоторые сложные конструкции, такие как турбомашина в ракете на жидком топливе, также могут стоить миллионы долларов. Инженеры обычно моделируют эти конструкции как связанные системы второго порядка, аппроксимируя компоненты динамических конструкций с помощью пружин, масс и демпферов.Эти наборы дифференциальных уравнений можно использовать для получения передаточной функции, моделирующей поведение системы.
При неразрушающем контроле конструкция подвергается динамическому воздействию, например удару молотка или управляемому импульсу. Ключевые свойства, такие как смещение или ускорение в разных точках конструкции, измеряются как соответствующие выходные данные. Этот вывод записывается и сравнивается с соответствующим выводом, заданным передаточной функцией и известным вводом. Различия могут указывать на неподходящую модель (которая может предупреждать инженеров о непредсказуемой нестабильности или производительности за пределами допусков), неисправные компоненты или неадекватную систему управления.
Рентгенография в медицине
Рентгенография грудной клетки с указанием периферического рака бронхов.Человеческое тело как систему сложно смоделировать как полную передаточную функцию. Однако элементы тела, такие как кости или молекулы, имеют известную реакцию на определенные рентгенологические данные, такие как рентгеновские лучи или магнитный резонанс. В сочетании с контролируемым введением известного элемента, такого как переваренный барий, можно использовать рентгенографию для визуализации частей или функций тела путем измерения и интерпретации реакции на входные рентгенографические данные.Таким образом, при подготовке к лечению можно обнаружить и локализовать многие переломы костей и заболевания. Рентгеновские лучи также могут использоваться для исследования внутренних частей механических систем на производстве с использованием методов неразрушающего контроля.
Известные события в раннем индустриальном неразрушающем контроле
- 1854 г. Хартфорд, Коннектикут: взрывается котел на заводе Fales and Gray Car, в результате чего 21 человек погибает и 50 тяжело ранены. В течение десяти лет в штате Коннектикут принят закон, требующий ежегодной проверки (в данном случае визуальной) котлов.
- 1880 — 1920 Метод обнаружения трещин «масло и белила» используется в железнодорожной промышленности для поиска трещин в тяжелых стальных деталях. (Деталь замачивают в разбавленном масле, затем окрашивают белым покрытием, которое высыхает до порошка. Масло, выходящее из трещин, превращает белый порошок в коричневый, позволяя обнаружить трещины.) Это было предшественником современных тестов на проницаемость жидкости.
- 1895 Вильгельм Конрад Рентген открывает то, что сейчас известно как рентгеновские лучи. В своей первой статье он обсуждает возможность обнаружения дефектов.
- 1920 Д-р Х. Х. Лестер начинает разработку промышленной радиографии металлов.
- 1924 — Лестер использует радиографию для исследования отливок, которые будут установлены на паровой электростанции компании Boston Edison Company [1].
- 1926 Доступен первый электромагнитный вихретоковый прибор для измерения толщины материала.
- 1927 — 1928 Система магнитной индукции для обнаружения дефектов железнодорожных путей, разработанная доктором Элмером Сперри и Х. Дрейк.
- 1929 Впервые применены методы и оборудование с использованием магнитных частиц (А.В. ДеФорест, Ф. Доан)
- 1930-е годы Роберт Ф. Мель демонстрирует рентгеновское изображение с использованием гамма-излучения радия, которое позволяет исследовать более толстые компоненты, чем доступные в то время низкоэнергетические рентгеновские аппараты.
- 1935-1940 Разработаны тесты на проникновение жидкости (Бетц, Доан и ДеФорест)
- 1935 — 1940-е гг. Разработаны вихретоковые инструменты (Х. К. Кнерр, К. Фэрроу, Тео Цушлаг и отец Ф. Ферстер).
- 1940 — 1944 Ультразвуковой метод испытаний, разработанный в США доктором Дж.Флойд Файерстоун.
- 1950 Изобретен молоток Шмидта (также известный как «швейцарский молоток»). В приборе используется первый в мире запатентованный метод неразрушающего контроля бетона.
- 1950 J. Kaiser представляет акустическую эмиссию как метод неразрушающего контроля.
(Источник: Hellier, 2001) Обратите внимание на количество достижений, достигнутых в эпоху Второй мировой войны, когда важность промышленного контроля качества приобретала все большее значение.
Приложения
NDT используется в различных условиях, охватывающих широкий спектр промышленной деятельности.
Методы и приемы
Пример техники 3D-репликации. Гибкие реплики с высоким разрешением позволяют исследовать и измерять поверхности в лабораторных условиях. Реплику можно взять из любых твердых материалов.НК разделен на методов неразрушающего контроля и методов неразрушающего контроля, каждый из которых основан на определенном научном принципе. Эти методы могут быть далее подразделены на различные методы . Различные методы и техники, в силу их специфики, могут особенно хорошо подходить для определенных приложений и иметь небольшую ценность или вообще не иметь ценности для других приложений.Поэтому выбор правильного метода и техники является важной частью выполнения неразрушающего контроля.
Обучение, квалификация и аттестация персонала
Успешное и последовательное применение методов неразрушающего контроля во многом зависит от подготовки, опыта и честности персонала. Персонал, задействованный в применении промышленных методов неразрушающего контроля и интерпретации результатов, должен быть сертифицирован, а в некоторых отраслях промышленности сертификация проводится в соответствии с законом или применяемыми кодексами и стандартами.
Определения
Следующие определения для квалификации и сертификации даны в ISO 9712 [6] и EN 473 [7] :
- Сертификация: «Процедура, используемая органом по сертификации для подтверждения того, что квалификационные требования для метода, уровня и сектора были выполнены, что приводит к выдаче сертификата».
- Квалификация: «Демонстрация физических характеристик, знаний, навыков, подготовки и опыта, необходимых для правильного выполнения задач неразрушающего контроля».
В стандартах и кодексах США, хотя очень похожее определение квалификации включено в ASNT SNT-TC-1A, сертификация просто определяется как «письменное свидетельство квалификации».
Обучение
Обучение неразрушающему контролю (NDT) предназначено для людей, работающих во многих отраслях промышленности. Обычно необходимо, чтобы кандидат успешно завершил теоретическую и практическую программу обучения, а также выполнил несколько сотен часов практического применения конкретного метода, которому он хочет обучаться.На этом этапе они могут сдать сертификационный экзамен. [8] Кроме того, обучение неразрушающему контролю недавно стало доступно онлайн. WorldSpec.org — одна из инновационных компаний, которая помогла открыть новую «эру» обучения неразрушающему контролю.
Схемы сертификации
Существует два подхода к аттестации персонала: [9]
- Сертификация на основе работодателя : В соответствии с этой концепцией работодатель составляет свою собственную письменную практику .Письменная практика определяет обязанности каждого уровня сертификации, реализуемые компанией, и описывает требования к обучению, опыту и экзаменам для каждого уровня сертификации. В промышленных секторах письменные методы обычно основаны на рекомендациях SNT-TC-1A Американского общества неразрушающего контроля. [10] Стандарт ANSI CP-189 определяет требования для любой письменной практики, соответствующей стандарту. [11]
- Персональная централизованная сертификация : Концепция централизованной сертификации заключается в том, что оператор неразрушающего контроля может получить сертификат от центрального центра сертификации, который признается большинством работодателей, третьих сторон и / или государственных органов.Промышленные стандарты для центральных схем сертификации включают ISO 9712, [6] , EN 473. [7] и ACCP. [12] Сертификация в соответствии с этими стандартами включает обучение, опыт работы под наблюдением и сдачу письменного и практического экзамена, установленного независимым сертификационным органом.
В США схемы на основе работодателя являются нормой, однако существуют и централизованные схемы сертификации. Наиболее примечательным является ASNT Level III (созданный в 1976-1977 гг.), Который организован Американским обществом неразрушающего контроля для персонала неразрушающего контроля уровня 3. [13] NAVSEA 250-1500 — еще одна центральная система сертификации США, специально разработанная для использования в военно-морской ядерной программе. [14]
Центральная сертификация более широко используется в Европейском союзе, где сертификаты выдаются аккредитованными органами (независимыми организациями, соответствующими ISO 17024 и аккредитованными национальным органом по аккредитации, таким как UKAS). Директива по оборудованию, работающему под давлением (97/23 / EEC), фактически требует централизованной сертификации персонала для первоначальных испытаний паровых котлов и некоторых категорий сосудов под давлением и трубопроводов. [15] Европейские стандарты, согласованные с этой директивой, определяют сертификацию персонала в соответствии с EN 473. Сертификаты, выданные национальным обществом неразрушающего контроля, которое является членом Европейской федерации неразрушающего контроля (EFNDT), являются взаимоприемлемыми для других обществ-членов [16] по многостороннему соглашению о признании.
Канада также реализует центральную схему сертификации ISO 9712, которая находится в ведении государственного департамента Natural Resources Canada. [17] [18] [19]
Авиакосмический сектор во всем мире придерживается схем, основанных на работодателях. [20] В Америке он в основном основан на AIA-NAS-410 [21] , а в Европейском Союзе — на эквивалентном и очень похожем стандарте EN 4179 [22]
Уровни сертификации
Большинство схем сертификации персонала по неразрушающему контролю, перечисленных выше, определяют три «уровня» квалификации и / или сертификации, обычно обозначаемые как уровень 1 , уровень 2 и уровень 3 (хотя в некоторых кодах указываются римские цифры, например уровень II ).Роли и обязанности персонала на каждом уровне, как правило, следующие (между различными кодексами и стандартами есть небольшие различия или различия):
- Уровень 1 — это технические специалисты, квалифицированные для выполнения только определенных калибровок и испытаний под тщательным наблюдением и руководством со стороны персонала более высокого уровня. Они могут только сообщить о результатах тестирования. Обычно они работают в соответствии с конкретными рабочими инструкциями по процедурам тестирования и критериям отказа.
- Уровень 2 — это инженеры или опытные техники, которые могут настроить и откалибровать испытательное оборудование, провести инспекцию в соответствии с нормами и стандартами (вместо выполнения рабочих инструкций) и составить рабочие инструкции для техников уровня 1.Они также уполномочены сообщать, интерпретировать, оценивать и документировать результаты тестирования. Они также могут контролировать и обучать технических специалистов уровня 1. Помимо методов тестирования, они должны быть знакомы с применимыми нормами и стандартами, а также иметь некоторые знания в области производства и обслуживания тестируемых продуктов.
- Уровень 3 — это обычно специализированные инженеры или очень опытные техники. Они могут устанавливать методы и процедуры неразрушающего контроля и интерпретировать кодексы и стандарты.Они также руководят лабораториями неразрушающего контроля и играют центральную роль в сертификации персонала. Ожидается, что они будут обладать более широкими знаниями в области материалов, производства и технологий производства.
Терминология
Стандартная американская терминология неразрушающего контроля определена в стандарте ASTM E-1316. [23] Некоторые определения могут отличаться в европейском стандарте EN 1330.
- Индикация
- Ответ или свидетельство экспертизы, например, отметка на экране прибора.Показания классифицируются как истинных или ложных . Ложные показания — это те, которые вызваны факторами, не связанными с принципами метода тестирования или неправильной реализацией метода, такими как повреждение пленки при рентгенографии, электрические помехи при ультразвуковом контроле и т. Д. Истинные показания далее классифицируются как соответствующие и нерелевантно . Соответствующие признаки — это признаки дефектов. Нерелевантные показания — это те, которые вызваны известными особенностями испытуемого объекта, такими как зазоры, резьба, закалка и т. Д.
- Интерпретация
- Определение того, относится ли указание к исследуемому типу. Например, при электромагнитных испытаниях признаки потери металла считаются дефектами, потому что их обычно следует исследовать, но признаки, связанные с изменениями свойств материала, могут быть безвредными и не относящимися к делу.
- Ошибка
- Тип нарушения непрерывности, который необходимо исследовать, чтобы определить, можно ли его отклонить. Например, пористость в сварном шве или потеря металла.
- Оценка
- Определение возможности отклонения дефекта.Например, превышает ли пористость сварного шва допустимую норму?
- Дефект
- Дефект, который может быть отклонен, т.е. не соответствует критериям приемки. Дефекты обычно удаляются или ремонтируются. [23]
- Пенетрантное тестирование
- Неразрушающий контроль, обычно включающий пенетрант, метод удаления излишков и проявитель для получения видимой индикации разрывов поверхности. [24]
Надежность и статистика
Тесты на обнаружение дефектов являются одними из наиболее часто используемых неразрушающих тестов.Оценка надежности неразрушающего контроля обычно содержит две статистические ошибки. Во-первых, в большинстве тестов не удается определить объекты, которые в статистике называются «единицами выборки»; из этого следует, что надежность тестов не может быть установлена. Во-вторых, в литературе обычно неправильно используются статистические термины таким образом, что создается впечатление, что единицы выборки определены как . Эти две ошибки могут привести к неверным оценкам вероятности обнаружения. [25] [26]
См. Также
Список литературы
- ^ a b c Картц, Луис (1995). Т. Олдберг (2005). «Этическая проблема в статистике надежности тестов на обнаружение дефектов». NDT.net. http://www.ndt.net/article/v10n05/oldberg/oldberg.htm.
Библиография
- ASTM International, ASTM Volume 03.03 Неразрушающий контроль
- ASNT, Справочник по неразрушающему контролю
- Bray, D.E. и Р.К. Стэнли, 1997, Неразрушающая оценка: инструмент для проектирования, производства и обслуживания ; CRC Press, 1996.
- Шарль Хелье (2003). Справочник по неразрушающей оценке . Макгроу-Хилл. ISBN 0-07-028121-1.
- Шулл, П.Дж., Неразрушающая оценка: теория, методы и приложения , Marcel Dekker Inc., 2002.
- EN 1330: Неразрушающий контроль. Терминология . Девять частей. Части 5 и 6 заменены эквивалентными стандартами ISO.
- EN 1330-1: Неразрушающий контроль. Терминология. Перечень общих условий (1998)
- EN 1330-2: Неразрушающий контроль.Терминология. Общие термины для методов неразрушающего контроля (1998)
- EN 1330-3: Неразрушающий контроль. Терминология. Термины, используемые в промышленных радиографических испытаниях (1997)
- EN 1330-4: Неразрушающий контроль. Терминология. Термины, используемые при ультразвуковом контроле (2010)
- EN 1330-7: Неразрушающий контроль. Терминология. Термины, используемые при испытании магнитных частиц (2005)
- EN 1330-8: Неразрушающий контроль.Терминология. Термины, используемые при испытании на герметичность (1998)
- EN 1330-9: Неразрушающий контроль. Терминология. Термины, используемые при акустико-эмиссионных испытаниях (2009)
- EN 1330-10: Неразрушающий контроль. Терминология. Термины, используемые при визуальном тестировании (2003)
- EN 1330-11: Неразрушающий контроль. Терминология. Термины, используемые при дифракции рентгеновских лучей на поликристаллических и аморфных материалах (2007)
- ISO 12706: Неразрушающий контроль.Пенетрантное тестирование. Словарь (2009)
- ISO 12718: Неразрушающий контроль. Вихретоковый контроль. Словарь (2008)