Методы неразрушающего контроля металлов и сплавов

Обновлено: 17.05.2024

О сновная задача любой системы контроля – выявление дефектов и определение пределов прочности и надежности. Дефекты могут возникнуть в результате ошибки при конструировании, производстве или эксплуатации: дефекты литья, усталостное разрушение, атмосферная коррозия, изнашивание сопряженных деталей, дефекты при нанесении покрытий, дефекты неразъемных соединений металла и так далее. В каждом конкретном случае применяются специальные методики, позволяющие определить степень влияния дефекта на качество изделия: насколько уменьшится надежность, рабочие характеристики, как изменятся сроки и условия эксплуатации, или дефект является критичным и предмет не может быть допущен к использованию. Различают две основные группы испытаний: разрушающего и неразрушающего контроля.

Методы разрушающего контроля

Разрушающий контроль служит для количественного определения максимальной нагрузки на предмет, после которой наступает разрушение. Испытания могут носить разный характер: статические нагрузки позволяют точно измерить силу воздействия на образец и подробно описать процесс деформации. Динамические испытания служат для определения вязкости или хрупкости материала: это разного рода удары, при которых возникают инерционные силы в частях образца и испытательной машины. Испытания на усталость – это многократные нагрузки небольшой силы, вплоть до разрушения. Испытания на твердость служат для измерения силы, с которой более твердое тело (например, алмазный наконечник ударника) внедряется в поверхность образца. Испытания на изнашивание и истирание позволяют определить изменения свойств поверхности материала при длительном воздействии трения. Комплексные испытания позволяют описывать основные конструкционные и технологические свойства материала, регламентировать максимально допустимые нагрузки для изделия.

Для определения характеристик механической прочности используют разрывные машины. Например, WEB 600, производства TIME Group Inc.: она способна развивать усилие 600 кН. Машины для технологических испытаний, такие как ИА 5073-100, ИХ 5133, ИХ 5092 отечественного производства, поставляемые компанией ООО «Северо-Западные Технологии», служат для испытаний на скручивание проволоки, выдавливание листового металла, перегибов проволоки и так далее.

Есть несколько методов определения твердости металла: по Виккерсу, когда в поверхность вдавливается четырехгранная алмазная пирамидка под действием нагрузки в 5, 10, 20, 30, 50 и 100 кгс. Затем отпечаток измеряют по диагоналям квадрата, и по таблице определяют число твердости. Машины для определения твердости – твердомеры. Например ИТ 5010 – машина для определения твердости по Виккерсу.

При исследовании твердости по методу Роквелла, образец плавно нагружают до 98 Н (10 кгс). Затем дается дополнительная нагрузка до максимального значения 490 Н (50 кгс) – 1373 Н (140 кгс). После его достижения на шкале индикатора прибора отображается количество единиц твердости образца. Один из распространенных твердомеров по Роквеллу – ТР 5006 М. Среди машин, предназначенных для испытания на усталость можно назвать МУИ-6000 (поставщик – «Северо-Западные Технологии»).

Методы неразрушающего контроля

Если методы разрушающего контроля применяются только к контрольным образцам, для выяснения общих механических свойств, то неразрушающий контроль служит для массового контроля качества продукции. Работа приборов неразрушающего контроля основывается на принципах изменения свойств предмета при наличии дефектов. Это ультразвуковая дефектоскопия и толщинометрия , радиография , магнитопорошковый и капиллярный контроль, вихретоковый контроль, оптико-визуальный контроль и другие. Например, оборудование ультразвуковой дефектоскопии измеряет разницу в прохождении ультразвука, в зависимости от толщины и плотности металла. Толщиномеры 26МG, 26MG-XT, 26XTDL, 36DLPLUS, производства компании Panametrics служат для определения остаточной толщины стенок труб, котлов и других конструкций, подверженных износу. 36 DL PLUS – современный цифровой эхо-импульсный переносной контактный толщиномер, который позволяет измерять толщину даже тех объектов, к которым можно подойти только с одной стороны. Применяется в энергетике и машиностроении для измерения толщины стенок трубопроводов, сосудов давления, котлов и других объектов.

Один из распространенных методов неразрушающего контроля – вихретоковый. Он основан на измерении возмущений вихревых токов при наведении электрического тока на образец. Даже малейшая трещина или каверна в металле, точечная коррозия или истончение сразу фиксируется в изменении вихревых токов. Современные вихретоковые дефектоскопы служат для контроля посадочных полок дисков колес, ряда крепежных деталей авиационных конструкций, детектирования трещин вблизи крепежных отверстий, а также для отображения С-скана крепежных отверстий, контроля многослойной коррозии в автомобильной, авиационной и аэрокосмической отраслях. Среди оборудования вихретокового контроля можно назвать приборы компании Zetec, которые позволяют выполнять широкий спектр обследований различных конструкций самолетов, узлов двигателей и колес. Например, MIZ®-21SR – многорежимный вихретоковый дефектоскоп и бонд-тестер. Это легкий портативный прибор, использующий два метода вихретоковой дефектоскопии для обнаружения непроклея, расслоения и аномалий плотности. Кроме того, MIZ®-21SR имеет функции измерения проводимости и толщины покрытий. Вся информация отображается на дисплее с высоким разрешением и четкостью изображения.

Рентгеновский контроль

Этот метод обыкновенно используется для дефектоскопии крупных сварных металлических конструкций, подверженных коррозионному воздействию атмосферы: трубопроводов, опор и несущих и любых других металлических конструкций. Рентгеновские аппараты могут быть стационарные (кабельного и моноблочного типа), переносные или монтироваться на кроулеры. Кроулер – самоходный, дистанционно управляемый робот, несущий автономный рентгеновский комплекс. Он предназначен для контроля качества сварных соединений трубопроводов. Такой аппарат по команде извне перемещается в трубопроводе, останавливается и снимает рентгенограмму. Экспонирующее устройство кроулера работает полностью независимо. Одни рентгеновские аппараты требуют экспонирования и проявки специальной пленки, другие отражают информацию сразу в цифровом виде.

Среди аппаратуры рентгеновского контроля нужно назвать продукцию ЗАО «Синтез НДТ», входящую в группу предприятий «ЮНИТЕСТ». Стационарные аппараты серии «Витязь» изготовлены моноблоком, со стеклянной рентгеновской трубкой. Их стоимость относительно невысока. Серия «Бастион» – аппараты кабельного типа, в них используется металлокерамическая трубка, что обеспечивает надежность и длительный срок службы, но они более дороги. Как правило, стационарные аппараты используются для контроля материалов или готовой продукции, они отличаются от переносных высокой стабильностью параметров тока, напряжения и минимумом пульсаций. Переносные рентгеновские аппараты серии «РПД», того же производителя, предусматривают и варианты для работы в тяжелых климатических условиях, на Крайнем севере. В этом случае, блок питания и управления монтируется в металлическом корпусе, категория защиты — IP65. На кроулеры устанавливаются панорамные рентгеновские трубки серии СХТ. Они обеспечивают максимально возможную жесткость спектра излучения с высоким КПД, аппараты питаются от аккумуляторной батареи кроулера. Оборудование СХТ снабжено системой принудительного воздушного охлаждения анодов вентиляторами.

Сегодня не существует одного универсального метода, который позволял бы измерить все свойства металлического изделия разом. Поэтому методы контроля качества применяются в комплексе: на стадиях разработки и изготовления – разрушающие, в процессе эксплуатации – различные неразрушающие. Выбор конкретного способа контроля зависит не только от специфики и назначения металлической конструкции, но и от многочисленных внешних факторов, которые непременно учитываются специалистами.

Современные методы неразрушающего контроля

Неразрушающий контроль - это широкая группа методов анализа, используемых для проверки, оценки или тестирования состояния материалов, деталей, компонентов, конструкций, оборудования и различной техники без разрушения исследуемого объекта.

Это очень ценные методы, которые могут значительно сэкономить как деньги, так и время на оценке объекта, поиске и устранении неисправностей, различных измерений и исследований. Методы неразрушающего контроля могут быть применены на металлах, пластмассах, керамике, композитах, металлокерамиках и различных покрытиях для обнаружения трещин, внутренних пустот, полостей поверхности, расслоений, дефектов сварных швов и любых других дефектов, которые могут привести к преждевременному разрушению конструкции или механизма.
Многие методы неразрушающего контроля способны определять параметры дефектов, такие как размер, форма и ориентация.

Обзор методов неразрушающего контроля

Целью неразрушающего контроля является проверка объекта исследования безопасным, надежным и экономичным способом без ущерба для оборудования или необходимости остановки эксплуатации объекта. Это противоречит разрушающим испытаниям, когда испытываемая часть может быть повреждена или разрушена во время процесса проверки.
Методы неразрушающего контроля основаны на использовании преобразования электромагнитного излучения, звука и других сигналов с помощью специального оборудования.

Основные методы неразрушающего контроля:

Ультразвуковой метод;
Акустический метод;
Метод магнитных частиц (магнитопорошковый);
Метод контроля проникающими веществами;
Вихретоковый метод;
Вибродиагностический метод;
Электрический метод;
Тепловой метод;
Радиоволновой метод;
Радиационный метод;
Оптический метод;
Метод визуальных испытаний.

Акустические методы неразрушающего контроля

В акустическом (ультразвуковом) методе неразрушающего контроля для выявления размера и положения дефектов используются звуковые волны, которые генерируются и направляются в исследуемый материал с помощью специального пьезоэлектрического преобразователя и которые отражаются от границы материала или дефектов, если они присутствуют в материале. Далее отраженные волны фиксируются и анализируются преобразователем и на основе проанализированной информации на дисплее прибора можно сделать вывод о наличии или отсутствии дефектов, или отклонений.

Акустический метод неразрушающего контроля может быть использован для исследования и тестирования практически любого материала. При ультразвуковой дефектоскопии используются упругие волны ультразвукового диапазона (выше 20 кГц) и акустический неразрушающий контроль называют ультразвуковым.

В методах акустического неразрушающего контроля можно выделить контроль с применением акустической эмиссии.

Акустическая эмиссия

Тестирование акустической эмиссии (AET) - это метод неразрушающего контроля, основанный на генерации волн, вызванных внезапным перераспределением напряжения в материале.
Когда часть оборудования подвергается внешнему воздействию - изменению давления, нагрузки или температуры, это вызывает высвобождение энергии в виде волн напряжений, которые распространяются на поверхность и регистрируются датчиками. Обнаружение и анализ сигналов акустической эмиссии может предоставить информацию о наличии разрывов в материале.

Из-за своей универсальности метод тестирования акустической эмиссии имеет множество применений в различных отраслях, таких как:

Оценка целостности объекта;
Обнаружение дефектов;
Контроль качества сварки;
Обнаружение активной коррозии на дне различных резервуаров для хранения;
Обнаружение повреждений в системах высокоэнергетических трубопроводов;
Инспекция сосудов под давлением;
Обнаружение утечек.

Этот метод особенно эффективный для непрерывного наблюдения(мониторинга) за несущими конструкциями.

Магнитопорошковые методы неразрушающего контроля

Магнитопорошковый метод контроля или метод тестирования магнитных частиц (MT) использует одно или несколько магнитных полей для обнаружения поверхностных или лежащих около поверхности пор, разрывов и трещин в ферромагнитных материалах. При использовании этого метода неразрушающего контроля металлический исследуемый объект подвергается воздействию сильного магнитного поля. Магнитное поле может применяться с постоянным магнитом или электромагнитом. При использовании электромагнита поле присутствует только при подаче тока.

Поскольку линии магнитного потока плохо перемещаются в воздухе, то на краях пор и трещин магнитное поле концентрируется и вызывает притягивание очень мелких цветных ферромагнитных частиц, которые наносятся на поверхность объекта. После прекращения действия магнитного поля на краях разрывов и пор будет наблюдаться концентрация этих частиц, производя видимую индикацию места дефекта на поверхности детали. Магнитные частицы могут быть сухим порошком или жидким раствором магнитного порошка, также они могут быть окрашены цветным или флуоресцентным красителем, который флуоресцирует под ультрафиолетовым светом. Для выявления всех дефектов проводят 2 проверки – первая перпендикулярно поверхности, вторая – с ориентацией на 90 градусов к первому положению.

Методы неразрушающего контроля проникающими веществами

Контроль жидкостного пенетранта является эффективным инструментом для оценки поверхностей сварных швов, отливок и других компонентов, которые нельзя разобрать или разрушить. В дополнение к проверке на наличие трещин и пор, его также можно использовать для определения других характеристик поверхности, таких как пористость. Неразрушающий контроль проникающими веществами долгое время остается одним из самых надежных, эффективных и экономически выгодных методов для обнаружения поверхностных дефектов в непористых материалах.

Основным принципом испытаний на проникновение жидкости является то, что при нанесении на поверхность детали очень специальной жидкости (пенетранта) она проникает в открытые на поверхности трещины и пустоты. После нанесения жидкого красителя и обеспечения надлежащего времени выдержки часть жидкости очищается и наносится проявляющий порошок. Инспектор, который проводит анализ извлекает жидкость, просачивающуюся в трещины или поры, что приводит к появлению видимых следов, идентифицирующих дефекты.

При проведении осмотра проникающими веществами необходимо, чтобы испытуемая поверхность была чистой и не содержала каких-либо посторонних материалов или жидкостей, которые могли бы блокировать проникновение пенетранта в открытые пустоты или трещины.

Вихретоковые методы контроля

Вихретоковое тестирование является эффективным и точным методом. Вихретоковый метод контроля основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, проходящих по исследуемому образцу.

Вихревые токи могут использоваться для обнаружения трещин, измерения толщины материала или покрытия, измерения проводимости для идентификации материала, контроля термообработки. Методы вихревых токов обычно используются для неразрушающего контроля и мониторинга состояния большого разнообразия металлических конструкций, включая трубы теплообменников, фюзеляжи самолетов и конструктивные элементы летательных аппаратов.

К преимуществам вихретокового контроля относятся:

Чувствительность к небольшим трещинам и другим дефектам;
Способность обнаруживать поверхностные и около поверхностные дефекты,
Результаты в режиме онлайн;
Переносное компактное оборудование;
Широкий спектр использования;
Минимальная подготовка деталей;
Отсутствие необходимости контакта с проверяемой деталью (зазор до 2мм);
Возможностью проверки сложных форм и размеров исследуемого объекта.

Виброакустический метод контроля

Виброакустические методы неразрушающего контроля относятся к процессу мониторинга сигнатур вибраций оборудования или конструкции, характерных для части вращающегося механизма, и анализа этой информации для определения состояния этого оборудования.
Обычно используются три типа датчиков:

Датчики смещения;
Датчики скорости;
Акселерометры.

Электрические методы неразрушающего контроля

Электрические методы неразрушающего контроля основаны на фиксации показателей электрического поля, взаимодействующего с исследуемым объектом или возникающем в контролируемом объекте в следствии стороннего воздействия. Электрический метод неразрушающего контроля позволяет определять некоторые характеристики материала: плотность, степень полимеризации, толщину материалов и покрытий.

Тепловой метод неразрушающего контроля

Термическое / инфракрасное тестирование используются для измерения или отображения температуры поверхности на основе инфракрасного излучения, выделяемого объектом, когда тепло проходит через этот объект или из него. Большая часть инфракрасного излучения длиннее длины волны, чем видимый свет, но может быть обнаружена с использованием тепловизионных устройств (тепловизоров), называемых «инфракрасными камерами». Для точного ИК-тестирования исследуемая часть должна находиться в прямой видимости с камерой, не должна быть закрыта посторонними предметами или крышкой, поскольку крышки будут рассеивать тепло и могут привести к ложным показаниям. При правильном использовании тепловое изображение может использоваться для обнаружения коррозионных повреждений, отложений, пустот, различных включений, а также многих других дефектов и отклонений.

Радиоволновые методы неразрушающего контроля

Неразрушающий контроль с использованием принципов радиоволнового исследования состоит в фиксации изменений параметров радиомагнитных волн, которые взаимодействуют с исследуемым объектом.

Радиационные методы неразрушающего контроля

Радиографическое тестирование (RT) - метод неразрушающего контроля, который включает использование либо рентгеновских лучей, либо гамма-лучей для просмотра внутренней структуры компонента. В нефтехимической промышленности радиографическое тестирование часто используется для проверки механизмов, таких как сосуды под высоким давлением и клапаны, для обнаружения дефектов. Радиографическое тестирование также используется для проверки качества сварных швов.

По сравнению с другими методами неразрушающий контроль качества с помощью рентгенографии имеет ряд преимуществ.

Метод может использоваться на различных материалах;
Собранные данные могут храниться для последующего анализа.

Радиография - эффективный инструмент, который требует очень небольшой подготовки поверхности. Многие радиографические системы компактны и имеют автономное питание, что позволяет использовать их в полевых условиях.

Типы радиографии

Существуют различные виды неразрушающего контроля с помощью радиографии, включая обычную рентгенографию и множественные формы цифрового радиографического тестирования.
Все эти виды неразрушающего контроля работают по-разному и имеют свой собственный набор преимуществ и недостатков.

Обычная рентгенография. В обычной радиографии используется чувствительная пленка, которая реагирует на излучение объекта для захвата изображения испытываемой части. Затем это изображение может быть проверено на предмет наличия повреждений или недостатков. Самое большое ограничение этого метода заключается в том, что пленки можно использовать только один раз, и они занимают много времени для обработки и интерпретации.
Цифровая радиография. В отличие от обычной радиографии технология цифровой радиографии не требует пленки. Вместо этого он использует цифровой детектор для отображения рентгенографических изображений на экране компьютера почти мгновенно. Это позволяет значительно сократить время экспозиции, чтобы изображения могли быть интерпретированы быстрее. Цифровые изображения значительно выше по качеству, чем обычные рентгенографические изображения. Благодаря возможности получения высококачественных изображений технология может быть использована для выявления дефектов материала, посторонних предметов в конструкции, изучения качества сварных швов и проверки предметов на коррозию под изоляцией.

Визуальное и оптическое тестирование, как способы неразрушающего контроля

Визуальное тестирование является наиболее часто используемым методом тестирования в промышленности. Поскольку большинство методов тестирования требуют, чтобы оператор смотрел на поверхность проверяемой детали, визуальный осмотр присущ большинству других методов испытаний. Как следует из названия, визуальный контроль включает в себя визуальное наблюдение поверхности исследуемого объекта для оценки наличия видимых дефектов и отклонений. Проверки с использованием визуального контроля могут проводиться с помощью прямого просмотра с использованием зрения или могут быть улучшены с использованием оптических инструментов, таких как увеличительные стекла, зеркала, бороскопы, видеоэндоскопы и компьютерные системы просмотра.

Портативный блок видеонаблюдения с зумом позволяет осмотреть большие резервуары и суда, железнодорожные цистерны, канализационные линии.
Роботизированные сканеры допускают наблюдение в опасных зонах, таких как воздуховоды, реакторы, трубопроводы.
Коррозия, несоосность деталей, физические разрывы и трещины являются лишь некоторыми из дефектов, которые могут быть обнаружены с помощью технологии визуального и оптического тестирования.

Сравнение методов неразрушающего контроля

Ни один метод неразрушающего контроля не будет работать для всех задач обнаружения дефектов или измерений. Каждый из методов имеет преимущества и недостатки по сравнению с другими методами. В приведенной ниже таблице приведены основные виды неразрушающего контроля, общие сферы применения, преимущества и недостатки некоторых из наиболее часто используемых методов неразрушающего контроля.

Методы неразрушающего контроля проникающими веществами		Магнитные методы неразрушающего контроля	Акустические методы неразрушающего контроля	Вихретоковые методы неразрушающего контроля	Радиационные методы неразрушающего контроля
Основное использование
Используется для обнаружения трещин, пористости и других дефектов, которые находятся на поверхности материала и имеют достаточный объем для заливки и удерживания проникающего материала.		Используется для проверки ферромагнитных материалов (тех, которые могут быть намагничены) для дефектов, которые приводят к переходу в магнитную проницаемость материала. Проверка магнитных частиц может обнаруживать дефекты поверхности	Используется для обнаружения поверхностных и внутренних дефектов во многих материалах, включая металлы и пластмассы. Ультразвуковой контроль также используется для измерения толщины материалов и в других случаях характеризует свойства материала на основе измерений скорости звука и затухания.	Используется для обнаружения поверхностных и около поверхностных дефектов в проводящих материалах, таких как металлы. Вихретоковый контроль также измеряет толщину тонких листов металла и непроводящих покрытий, таких как краска.	Используется для контроля почти любого материала для внутренних дефектов. Рентгеновские лучи могут также использоваться для обнаружения и измерения внутренних характеристик, подтверждения местоположения скрытых деталей в сборке и измерения толщины материалов.
Основные преимущества
Можно быстро и недорого осмотреть большие площади поверхности или большие объемы деталей / материалов Детали со сложной геометрией регулярно проверяются. Показания производятся непосредственно на поверхности детали, обеспечивая визуальный образ разрыва. Инвестиции в оборудование минимальны.	Большие поверхности сложных деталей можно быстро проверять. Может обнаруживать поверхностные и около поверхностные дефекты. Показания магнитных частиц производятся непосредственно на поверхности детали и образуют изображение разрыва. Стоимость оборудования относительно низкая.	Глубина проникновения для обнаружения дефектов или измерения превосходит другие методы. Требуется только односторонний доступ. Предоставляет информацию о глубине залегания дефекта. Требуется подготовка детали. Метод может использоваться гораздо больше, чем просто обнаружение дефектов.	Обнаруживает дефекты поверхности. Датчик не нуждается в контакте с деталью. Метод может использоваться для обнаружения различных дефектов. Требуется минимальная подготовка детали.	Может использоваться для проверки практически всех материалов. Обнаруживает скрытые внутренние дефекты. Возможность проверки сложных форм и многослойных конструкций без разборки. Требуется минимальная подготовка детали.
Недостатки
Способ обнаруживает только дефекты разрушения поверхности. Подготовка поверхности имеет решающее значение, поскольку загрязняющие вещества могут маскировать дефекты. Требуется относительно гладкая и непористая поверхность.	Могут быть проверены только ферромагнитные материалы. Правильное выравнивание магнитного поля и дефекта является критическим. Большие токи необходимы для очень больших деталей. Требуется относительно гладкая поверхность.	Поверхность должна быть доступна для зонда и муфты. Поверхность и шероховатость могут мешать проверке. Линейные дефекты, ориентированные параллельно звуковому лучу, могут оставаться незамеченными.	Могут быть проверены только проводящие материалы. Ферромагнитные материалы требуют специальной обработки для устранения магнитной проницаемости. Глубина проникновения ограничена.Недостатки, которые лежат параллельно направлению обмотки катушки контрольного зонда, могут оставаться незамеченными.	Приборы и методы неразрушающего контроля с помощью радиографии требуют хорошей подготовки. Обычно требуется доступ к обеим сторонам структуры. Ориентация пучка излучения на объемные дефекты имеет решающее значение. Требуется относительно дорогостоящее инвестирование в оборудование. Возможная радиационная опасность для персонала.

В нашей компании представлено все необходимое оборудование и приборы для проведения полного цикла исследования объектов с помощью методов неразрушающего контроля, которое Вы можете купить или взять в аренду по выгодной цене.

Квалифицированные менеджеры всегда готовы помочь выбрать оборудование для неразрушающего контроля оптимально подходящее под Ваши задачи.

online

2.5. Неразрушающий контроль деталей

Дефекты материала сопровождают деталь на протяжении всего периода существования. Они могут появиться на стадии:

получения заготовки (дефекты литья, дефекты ковки или прокатки);
изготовления (дефекты обработки, закалки);
эксплуатации (усталостные трещины, хрупкое и вязкое разрушение).

При этом зачастую дефекты изготовления, не обнаруженные своевременно, реализуются на стадии эксплуатации, приводя к внезапным отказам, остановкам и простоям оборудования.

Многочисленными исследованиями установлено, что детали, подверженные циклическим нагрузкам, 90-97% времени срока службы работают при наличии и развитии дефектов [9]. Даже хрупкое разрушение не происходит мгновенно, а занимает определённый промежуток времени с момента зарождения дефекта до полного разрушения.

Такое постепенное накопление повреждений в материале детали позволяет контролировать её состояние, используя неразрушающие методы контроля. Использование этих методов позволяет не только обнаружить дефекты, но и оценить опасность повреждения, определить причину возникновения дефекта. Знание причины позволяет, изменив технологию производства, исключить возможность появления подобных дефектов.

Методы неразрушающего контроля обеспечивают нахождение дефектов в материале изделия (объекта) без разрушения путём взаимодействия физического поля или вещества с объектом контроля. В качестве объекта в неразрушающем контроле наиболее часто выступает деталь или соединение деталей (сварочный шов, покрытие, клеевое соединение). С точки зрения физических явлений выделяют девять основных видов неразрушающего контроля:

Магнитный неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия магнитного поля с объектом контроля. Метод применяют для контроля объектов из ферромагнитных материалов. Свойства, которые требуется контролировать (химический состав, структура, наличие несплошностей и другие), обычно связаны с параметрами процесса намагничивания и петлёй гистерезиса.
Электрический неразрушающий контроль основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом (собственно электрический метод), или поля, возникающего в объекте контроля в результате внешнего воздействия (термоэлектрический и трибоэлектрический методы). Первичными информационными параметрами являются электрическая ёмкость или потенциал.
Вихретоковый неразрушающий контроль основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля. Метод применяют для контроля объектов из электропроводящих материалов. Вихревые токи возбуждаются в объекте преобразователем в виде индуктивной катушки, питаемой переменным или импульсным током. Приёмным преобразователем (измерителем) служит та же или другая катушка. Возбуждающую и приёмную катушки располагают либо с одной стороны, либо по разные стороны от объекта контроля. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его размеров, электрических и магнитных свойств материала, от наличия в материале нарушений сплошности, взаимного расположения преобразователя и объекта контроля, то есть от многих параметров.
Радиоволновой неразрушающий контроль основан на регистрации изменений параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с объектом контроля. Обычно применяют волны сверхвысокочастотного диапазона и контролируют изделия из материалов, где радиоволны не сильно затухают:
- диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно);
- магнитодиэлектрики (ферриты);
- полупроводники;
- тонкостенные металлические объекты.

По характеру взаимодействия с объектом контроля различают методы:

прошедшего излучения;
отражённого излучения;
рассеянного излучения;
резонансный.

пассивный или собственного излучения (на объект не воздействуют внешним источником энергии);
активный (объект нагревают или охлаждают от внешнего источника).

прошедшего излучения;
отраженного излучения;
рассеянного излучения;
индуцированного излучения.

капиллярные — основаны на капиллярном проникновении в полость дефекта индикаторной жидкости (керосина, скипидара), хорошо смачивающей материал объекта; их применяют для обнаружения слабо видимых невооруженным глазом поверхностных дефектов;
течеискания — используют для выявления сквозных дефектов.

Визуальный контроль

Визуально обнаруживаются поверхностные дефекты — трещины, дефекты сваривания, концентраторы напряжения в виде острых зазубрин и рисок. Для выявления поверхностных трещин необходимо предварительно подготовить поверхность в месте предполагаемого повреждения, для чего поврежденные места необходимо зачистить и отполировать, затем осмотреть с лупой. Такой осмотр даёт возможность выявлять наиболее крупные трещины с шириной раскрытия 20-50 мкм. Результаты обзора — субъективные, поскольку зависят от индивидуальных особенностей оператора и его физического состояния (степени усталости, внимательности, пунктуальности). Для облегчения обзора применяют зеркала, линзы, микроскопы, телескопы, прожекторы, бороскопы, фотоэлектрические системы, волоконную оптику.

Внешний вид трещины характеризует параметры и механику её развития. Причины и обстоятельства отказов оборудования могут быть установлены при квалифицированном визуальном обзоре. Кроме того, может быть проведена оценка срока службы элемента и выданы рекомендации по необходимости специальных ремонтных влияний и периодичности осмотров для раннего выявления трещин.

Методы неразрушающего контроля проникающими веществами предназначены для выявления поверхностных и сквозных дефектов в объектах контроля, определения их расположения, протяжённости и ориентации на поверхности. Подробная методика проведения контроля капиллярными методами, применяемые материалы, классификация методов приведены в ГОСТ 18442-80.

Капиллярные методы делятся на люминесцентный и цветной. Особенность метода — выявление трещин, раковин, пор, имеющих свойства капиллярных трубок. Сущность цветного (хроматического) метода заключается в покрытии проверяемой поверхности проникающей жидкостью, высушивании поверхности и нанесении проявляющего покрытия. Проникающая жидкость просачивается из трещин и окрашивает проявляющее покрытие. Примерами реагентов для реализации метода могут служить: масло и известь, керосин и мел.

Использование флюоресцирующих, люминесцентных реагентов вместе с ультрафиолетовым освещением даёт наилучший эффект при проявлении трещин. Проникающие красители при облучении ультрафиолетовыми лучами дают зелёное свечение, которое позволяет найти тонкие трещины (с раскрытием 1-10 мкм).

Для обнаружения поверхностных трещин применяется метод цветной дефектоскопии, который заключается в следующем. Поверхность контролируемой детали очищается, обезжиривается ацетоном или спиртом, протирается сухой чистой салфеткой и просушивается горячим воздухом. На очищенную контролируемую поверхность наносится кистью или аэрозолем проникающая жидкость (80% керосина, 15% трансформаторного масла, 5% скипидара, дополнительно на каждый литр краски берут 15-20 г судана-3 или жирового оранжа, красного или чёрного цвета). После высыхания нанесенная проникающая жидкость при помощи масло-керосиновой смеси и салфеток удаляется с контролируемой поверхности. После этого на сухую поверхность наносится проявляющая жидкость (раствор мела в воде — белого цвета). Имеющиеся поверхностные дефекты проявляются в виде окрашенных полос и извилин (трещины), точек и расплывшихся пятен (поры, шлаковые включения). Чувствительность метода позволяет выявлять дефекты глубиной 10-30 мкм и более с минимальной шириной раскрытия 1-2 мкм. Дефекты, имеющие раскрытие более чем 0,3-0,5 мм, из-за интенсивного вымывания проникающей жидкости из устья дефекта надёжно не выявляются. Такие дефекты следует выявлять визуальным осмотром.

Магнитный контроль

Магнитный неразрушающий контроль (МК) позволяет выявить дефекты на поверхности и внутри конструкций из ферромагнитных материалов (железа, никеля и кобальта). По этой причине его еще называют магнитной дефектоскопией.

МК должен проводиться, когда требуется:

проверить наличие несплошностей в ферромагнетиках;
оценить качество стали и сплавов.

Методы магнитного неразрушающего контроля

Основу всех методов МК составляет обнаружение локальных искажений магнитного поля, которые вызываются повреждениями, присутствующими в намагниченном изделии (объекте контроля). Магнитная проницаемость несплошности (трещины) гораздо ниже, чем у объекта в целом. Если она есть, то магнитные силовые линии искривляются. Образуются так называемые поля рассеяния, или поля дефекта. Они фиксируются различными магнитными преобразователями (некоторые виды используемых преобразователей дают название методу контроля). По форме и амплитуде магнитных линий можно понять параметры и глубину расположения дефекта. После завершения исследования объект размагничивается с помощью соленоида.

ГОСТ Р 56542-2019 подразделяет этот вид неразрушающего контроля на следующие методы (в основе классификации лежит способ, с помощью которого получают исходные данные):

Магнитопорошковый: в качестве индикатора магнитных линий используется магнитный порошок. Этот метод применяется чаще всего. Он универсален, отличается высокой чувствительностью и простотой выполнения. С помощью него можно обнаружить поверхностные и подповерхностные (на глубине до 2 мм) дефекты.
Индукционный: магнитные поля объекта регистрируют с помощью индукционных преобразователей.
Магниторезистивный: магнитное поле объекта регистрируют с помощью магниторезистивных преобразователей.
Магнитографический: магнитные поля объекта записываются на магнитный носитель в виде сигналограммы.
Пондеромоторный: основан на одноименном взаимодействии фиксируемого магнитного поля объекта и магнитного поля электромагнита, постоянного магнита или рамки с током.
Феррозондовый: магнитные поля объекта регистрируют с помощью феррозондовых преобразователей.
Метод эффекта Холла: для регистрации магнитных полей используют одноименные преобразователи.

Проведение магнитного контроля регламентируется российскими и международными стандартами, включая ГОСТ Р 55612-2013, ГОСТ Р 56512-2015 и EN 1290:1998.

Область применения и выявляемые дефекты

Магнитный контроль качества изделий позволяет обнаружить следующие дефекты:

имеющие ширину раскрытия от 0,002 мм при глубине залегания от 0,01 мм;
расположенные под поверхностью изделия на глубине от 2 мм;
расположенные на поверхности изделия и имеющие глубину до 2 мм;
расположенные под немагнитным покрытием, толщина которого менее 0,25 мм.

Этот вид неразрушающего контроля активно применяется в тяжелой промышленности практически повсеместно: в металлургии, машиностроении, нефтегазовом комплексе, нефтехимии, энергетике (ТЭЦ и АЭС); в авиа-, судо- и автомобилестроении.

Чаще всего с помощью магнитного контроля проверяют качество:

поковок и деталей;
труб и трубопроводов;
металлов и листового проката;
арматуры;
резервуаров и других промышленных емкостей.

Также проводится магнитный контроль сварных швов и соединений.

Магнитный контроль позволяет выявить даже самые мелкие дефекты изделий из ферромагнитных материалов на ранней стадии и своевременно устранить их.

Читайте также: