Produktu kvalitātes kontrole ir būtiska īpašuma pārvaldības sistēmas sastāvdaļa. Katrā ražošanas posmā ir īpašas prasības dažādiem produktu veidiem un līdz ar to arī izmantotajiem materiāliem. Sākotnēji galvenās prasības bija galvenokārt precizitāte un izturība, taču līdz ar rūpniecības attīstību un ražoto iekārtu sarežģījumiem daudzkārt pieaudzis raksturlielumu skaits, pēc kuriem to var noraidīt.
Izstrādājumu funkcionālo spēju pārbaude, tos neiznīcinot, ir kļuvusi iespējama, pateicoties nesagraujošo testēšanas metožu pilnveidošanai. Tās veikšanas veidi un metodes ļauj novērtēt dažādus parametrus, nepārkāpjot produkta integritāti un līdz ar to arī pēc iespējas precīzāk. Mūsdienās ne viens vien tehnoloģisks process atbildīgu produktu ražošanai bez labi izveidotas kontroles sistēmas ir tiesīgs tikt ieviests nozarē.
Nedestruktīvas testēšanas jēdziens
Šis process tiek saprasts kā kopatādas pārbaudes, kurām objekts tiek tieši pakļauts, vienlaikus saglabājot tā veiktspēju bez materiāla bojājumiem. Visu mūsdienās pastāvošo nesagraujošo testu veidu un metožu galvenais mērķis ir rūpnieciskās drošības nodrošināšana, uzraugot iekārtu, ēku un būvju tehnisko stāvokli. Tie tiek veikti ne tikai ražošanas (celtniecības) stadijā, bet arī savlaicīgai un kvalitatīvai apkopei un remontam.
Tādējādi dažāda veida nesagraujošās pārbaudes pēc GOST var izmērīt izstrādājumu ģeometriskos parametrus, novērtēt virsmas apstrādes kvalitāti (piemēram, raupjumu), materiāla struktūru un ķīmisko sastāvu, klātbūtni ar dažādiem defektiem. Iegūto datu savlaicīgums un ticamība ļauj pielāgot tehnoloģisko procesu un ražot konkurētspējīgus produktus, kā arī novērst finansiālus zaudējumus.
Pārbaudes prasības
Lai visu veidu nesagraujošās pārbaudes rezultāti būtu atbilstoši un efektīvi, tai jāatbilst noteiktām prasībām:
- tā ieviešanas iespēja visos ražošanas posmos, izstrādājumu ekspluatācijas un remonta laikā;
- kontrole jāveic maksimāli iespējamajam doto parametru skaitam konkrētai produkcijai;
- pārbaudei pavadītajam laikam jābūt pamatoti saistītam ar citiem ražošanas procesa posmiem;
- rezultātu ticamībai jābūt ļoti augstai;
- autorstehnoloģisko procesu kontroles iespējas būtu mehanizētas un automatizētas;
- nesagraujošajos testos izmantoto ierīču un iekārtu uzticamība, to lietošanas veidi un nosacījumi ir jāmaina;
- metožu vienkāršība, ekonomiskā un tehniskā pieejamība.
Lietojumprogrammas
Visi dažādi nesagraujošās pārbaudes veidi un metodes saskaņā ar GOST tiek izmantoti šādiem mērķiem:
- kritisko daļu un mezglu defektu noteikšana (kodolreaktori, lidaparāti, zemūdens un virszemes peldlīdzekļi, kosmosa kuģi utt.);
- ilglaicīgai ekspluatācijai paredzētu ierīču defektoskopija (ostas iekārtas, tilti, celtņi, atomelektrostacijas un citi);
- pētījumi ar nesagraujošās metālu testēšanas metodēm, to konstrukciju veidiem un iespējamiem izstrādājumu defektiem tehnoloģiju uzlabošanai;
- nepārtraukta kontrole pār defektu rašanos visaugstākās atbildības blokos un ierīcēs (piemēram, atomelektrostaciju katlos).
Nesagraujošās pārbaudes veidu klasifikācija
Pamatojoties uz iekārtu darbības principiem un fizikālām un ķīmiskām parādībām, visas metodes iedala desmit veidos:
- akustiskā (jo īpaši ultraskaņas);
- vibroakustiskā;
- ar caurlaidīgām vielām (kapilāru un noplūdes kontrole);
- magnētiska (vai magnētiska daļiņa);
- optiskā (vizuāli-optiskā);
- starojums;
- radio vilnis;
- termiskā;
- elektrisks;
- Virpuļstrāva (vai elektromagnētiska).
Saskaņā ar GOST 56542 iepriekš uzskaitītie nesagraujošās pārbaudes veidi un metodes ir sīkāk iedalītas atbilstoši šādām pazīmēm:
- vielu vai fizikālo lauku mijiedarbības īpatnības ar kontrolējamo objektu;
- primārie parametri, kas sniedz informāciju;
- iegūstiet primāro informāciju.
Akustiskās metodes
Saskaņā ar nesagraujošās pārbaudes veidu un metožu klasifikāciju saskaņā ar GOST R 56542-2015, šis veids ir balstīts uz elastīgo viļņu analīzi, kas tiek ierosināti un (vai) rodas kontrolētā objektā.. Ja tiek izmantots frekvenču diapazons, kas lielāks par 20 kHz, termina "akustiskā" vietā var izmantot terminu "ultraskaņa".
Nesagraujošās pārbaudes akustiskais veids ir sadalīts divās lielās grupās.
Pirmkārt – metodes, kuru pamatā ir akustisko viļņu emisija un uztveršana. Kontrolei tiek izmantoti vadāmā objekta ceļojošie un stāvviļņi vai rezonanses vibrācijas. Tie ietver:
- Ēnu metode. Defekta esamība tiek konstatēta saņemtā signāla vājināšanās vai tā reģistrācijas aizkavēšanās dēļ defekta noapaļošanas dēļ ar ultraskaņas viļņiem.
- Atbalss metode. Defekta esamību nosaka defekta atstarotā signāla ierašanās laiks un objekta virsmas, kas ļauj noteikt defekta vietu materiāla tilpumā.
- Spoguļa-ēnu metode. Tā ir ēnu metodes variācija, kurā tiek izmantots aprīkojums noatbalss metode. Vājš signāls ir arī defekta pazīme.
- Pretestības metode. Ja izstrādājumam ir defekts, tad noteiktas virsmas laukuma pretestība samazinās, it kā tas mīkstinās. Tas ietekmē stieņa svārstību amplitūdu, mehānisko spriegumu tā galā, svārstību fāzi un to frekvences nobīdi.
- Rezonanses metode. Svarīgi plēves pārklājuma biezuma mērīšanai. Defektu konstatē, virzot meklētāju pa izstrādājuma virsmu, kas liecina par signāla pavājināšanos vai rezonanses izzušanu.
- Brīvās vibrācijas metode. Pārbaudes gaitā tiek analizētas parauga dabisko svārstību frekvences, kas rodas ietekmes uz to rezultātā.
Otrajā grupā ietilpst metodes, kuru pamatā ir izstrādājumos un materiālos radušos viļņu reģistrēšana:
- Akustiskā emisija. Tas ir balstīts uz viļņu reģistrāciju, kas rodas plaisu veidošanās un attīstības laikā. Bīstami defekti izraisa signālu frekvences un amplitūdas palielināšanos noteiktā frekvenču diapazonā.
- Trokšņa-vibrācijas metode. Tas sastāv no mehānisma vai tā daļu frekvenču spektra novērošanas darbības laikā.
Nesagraujošās pārbaudes veidi un metodes no iepriekš norādītās klasifikācijas tiek izmantoti dažādiem mērķiem. Maza biezuma velmēta metāla, gumijas izstrādājumu, stikla šķiedras, betona parametru noteikšanai vislabāk piemērota ēnu metode. Tās būtisks trūkums ir nepieciešamība piekļūt produktam no divām pusēm. Ar vienvirziena piekļuviparaugam var izmantot spoguļēnas vai rezonanses metodes. Šie divi veidi ir labi piemēroti metināto savienojumu nesagraujošai pārbaudei, kā arī akustiskās emisijas pārbaudei. Pretestības metode, kā arī brīvās vibrācijas metode, pārbauda stikla, metāla un plastmasas līmēto un lodēto izstrādājumu kvalitāti.
Kapilārās metodes
Saskaņā ar nesagraujošās pārbaudes veidu un metožu klasifikāciju saskaņā ar GOST R 56542-2015, kapilārās metodes ir saistītas ar izmeklēšanu ar iekļūstošām vielām.
To pamatā ir īpašu šķidrumu, ko sauc par indikatoru, pilienu iekļūšana defektu dobumā. Metode ir samazināta līdz detaļas virsmas tīrīšanai un caurlaidīga šķidruma uzklāšanai uz tās. Šajā gadījumā dobumi tiek aizpildīti, pēc tam šķidrums tiek noņemts no virsmas. Pārējais tiek noteikts, izmantojot izstrādātāju, kas veido defektu atrašanās vietas indikatoru modeli.
Kapilārā tipa nesagraujošās pārbaudes jutīgums lielā mērā ir atkarīgs no defektu noteikšanas materiālu izvēles, tāpēc to sākotnējā pārbaude ir obligāta. Risinājumu indikatoru spējas tiek salīdzinātas ar dažiem standarta risinājumiem. Izstrādātāju b altums tiek pārbaudīts, salīdzinot ar barīta plāksni (b altuma standarts).
Kapilāro metožu priekšrocība ir iespēja tās izmantot lauka un laboratorijas apstākļos ar atšķirīgu apkārtējās vides temperatūru. Taču tās spēj atklāt tikai virsmas defektus ar neaizpildītiem dobumiem. Kapilārās metodes ir piemērotasdažādu formu metāla un nemetāla detaļu defektu noteikšana.
Magnētiskās metodes
Tie ir balstīti uz magnētisko lauku reģistrāciju, kas rodas virs defekta, vai uz pētāmo izstrādājumu magnētisko īpašību noteikšanu. Magnētiskās metodes ļauj atrast plaisas, ruļļus un citus defektus, piemēram, feromagnētisko tēraudu un čuguna mehāniskās īpašības.
GOST pieejamā nesagraujošo veidu un kontroles metožu klasifikācija paredz magnētisko iedalījumu šādās apakšsugās:
- magnetogrāfiskā (lauku reģistrācija tiek veikta ar feromagnētisko plēvi kā indikatoru);
- magnētiskā daļiņa (magnētisko lauku analīze tiek veikta ar feromagnētisko pulveri vai magnētisko suspensiju);
- magnetorezistors (izkliedētu magnētisko lauku reģistrāciju veic magnetorezistori);
- magnētiskās nesagraujošās pārbaudes indukcijas veids (tiek uzraudzīts inducētās EML lielums vai fāze);
- ponderomotīve (tiek reģistrēts magnēta atsaukšanas spēks no kontrolēta objekta);
- ferozonde (pamatojoties uz magnētiskā lauka intensitātes mērījumu, izmantojot fluxgates);
- Hall efekta metode (magnētiskos laukus reģistrē Hola sensori).
Optiskās metodes
Nesagraujošās pārbaudes veidu, kas balstās uz gaismas starojuma iedarbību uz objektu un šīs darbības rezultātu reģistrāciju, sauc par optisko. Parasti ir trīs metožu grupas:
Vizuālā (kā arī vizuāli optiskā metode) pamatā ir operatora (laboranta) personiskās īpašības: pieredze, prasme, redzējums. Tas ir ļoti pieejams un viegli izpildāms, kas izskaidro tā visuresamību. Vizuālā kontrole tiek veikta bez jebkādiem optiskiem līdzekļiem. Tas ir efektīvs lieliem objektiem, lai atklātu rupjus trūkumus, ģeometrijas un izmēru pārkāpumus. Vizuāli optiskā analīze tiek veikta ar optiskiem palīglīdzekļiem, piemēram, palielināmo stiklu vai mikroskopu. Tas ir mazāk produktīvs, tāpēc to parasti apvieno ar vizuālo
- Fotometriskās, densitometriskās, spektrālās un televīzijas metodes ir balstītas uz instrumentāliem mērījumiem, un tām ir raksturīga mazāka subjektivitāte. Šāda veida optiskā nesagraujošā pārbaude ir neaizstājama ģeometrisko izmēru, virsmas laukumu mērīšanai, vājinājuma koeficienta kontrolei, caurlaidības vai atstarošanas novērtēšanai, defektu noteikšanai.
- Interferences, difrakcijas, fāzes kontrasta, refraktometriskās, nefelometriskās, polarizācijas, stroboskopiskās, hologrāfiskās metodes balstās uz gaismas viļņu īpašībām. Ar to palīdzību jūs varat kontrolēt produktus, kas izgatavoti no materiāliem, kas ir caurspīdīgi vai caurspīdīgi gaismas starojumam.
Radiācijas metodes
Pamatojoties uz jonizējošā elektromagnētiskā starojuma ietekmi uz objektu, kam seko šīs darbības parametru reģistrēšana un kontroles rezultātu summēšana. Nesagraujošās pārbaudes starojuma veidam tiek izmantoti dažādi starojumi, kas ļauj raksturot to kvantus ar šādiem fizikāliem lielumiem: frekvence, viļņa garums vaienerģija.
Izejot caur produktu, rentgenstaru vai gamma starojums, kā arī neitrīno plūsmas tiek dažādās pakāpēs vājinātas daļās ar un bez defektiem. Tie ļauj spriest par iekšējo trūkumu klātbūtni. Tos veiksmīgi izmanto metinātu un lodētu šuvju, velmētu izstrādājumu pārbaudei.
Nesagraujošās pārbaudes radiācijas veidi rada bioloģisku apdraudējumu, kas darbojas slēpti. Tas prasa ievērot darba aizsardzības un drošības noteikumu organizatoriskās un sanitārās normas.
Termiskās metodes
Svarīgs parametrs ir analizētā parauga termiskajos vai temperatūras laukos notikušo izmaiņu reģistrēšana. Kontrolei tiek mērīta temperatūra un objekta termisko raksturlielumu atšķirības.
NDT termiskais skats var būt pasīvs vai aktīvs. Pirmajā gadījumā paraugus neietekmē ārējie siltuma avoti, un temperatūras lauku mēra pie darbības mehānisma. Temperatūras paaugstināšanās vai pazemināšanās dažviet var liecināt par sava veida trūkumiem, piemēram, plaisām dzinējos. Izmantojot aktīvo termisko kontroli, materiāli vai izstrādājumi tiek uzkarsēti vai atdzesēti, un temperatūra tiek mērīta no divām pretējām pusēm.
Precīzu un objektīvu datu iegūšanai tiek izmantoti šādi primārie termiskā starojuma mērpārveidotāji: termometri, termopāri, termiskās pretestības, pusvadītāju ierīces, elektroniskās vakuumierīces, piroelektriskie elementi. Bieži tiek izmantoti termisko lauku indikatori, kas irplāksnes, pastas, termojutīgu vielu plēves, kas mainās, sasniedzot noteiktu temperatūru. Tātad kušanas termiskie indikatori, krāsu maiņas termiskie indikatori un fosfori ir izolēti.
Izmantojot īpašu aprīkojumu, termiskās metodes ļauj izmērīt objektu fiziskos un ģeometriskos parametrus bez saskares diezgan lielos attālumos. Tie arī ļauj noteikt ķīmisko un fizisko piesārņojumu, raupjumu, pārklājumus uz to virsmām, pamatojoties uz termiskās emisijas vērtībām.
Noplūdes noteikšanas metodes
Saskaņā ar galveno nesagraujošās testēšanas veidu klasifikāciju šī metode attiecas uz paraugu testēšanu ar caurlaidīgiem šķidrumiem. Noplūdes noteikšana atklāj produktu un konstrukciju defektus, caur tiem iekļūstot testējamām vielām. Bieži dēvē par noplūdes kontroli.
Šķidrumi, dažas gāzes, šķidrumu tvaiki var kalpot kā testa vielas. Saskaņā ar šo parametru noplūdes noteikšanas kontroles metodes tiek sadalītas šķidrumā un gāzē. Gāzes nodrošina lielāku jutību, kas nozīmē, ka tās tiek izmantotas biežāk. Arī metodes jutīgumu ietekmē izmantotais aprīkojums. Vakuuma tehnika šajā gadījumā ir labākā izvēle.
Lai atklātu noplūdes, ir nepieciešamas īpašas ierīces, ko sauc par noplūžu detektoriem, taču dažos gadījumos ir piemērotas arī ar ierīci nesaistītas noplūžu noteikšanas metodes. Lai kontrolētu šo metodi, tiek izmantoti šādi noplūdes detektori:
- Masu spektrometrija - raksturojas ar vislielākojutība un daudzpusība, ļauj pārbaudīt dažādu izmēru izstrādājumus. Tas viss izskaidro tā plašo pielietojumu. Taču masas spektrometrs ir ļoti sarežģīts un apjomīgs instruments, kura darbībai nepieciešams vakuums.
- Halogēns, kura darbības pamatā ir straujš sārmu metālu katjonu emisijas pieaugums, kad pārbaudāmajā vielā parādās halogēni.
- Burbulis - pamatā ir noplūdes rezultātā izdalīto testa gāzes burbuļu noteikšana kontrolēta objekta gāzes spiediena pārbaudes laikā, uzklājot šķidrumu uz tā virsmas vai iegremdējot tvertnē. Šī ir diezgan vienkārša metode, kas neprasa sarežģītus instrumentus un īpašas gāzes, bet nodrošina augstu jutību.
- Manometriskais - ļauj novērtēt testa objekta hermētiskumu, izmantojot manometrus, kas mēra testa gāzu spiedienu.
Elektriskās metodes
Šis nesagraujošās pārbaudes veids saskaņā ar GOST R 56542-2015 ir balstīts uz elektriskā lauka (vai strāvas) parametru analīzi, kas iedarbojas uz kontrolējamo objektu vai rodas objektā ārējas ietekmes dēļ.
Informatīvie parametri šajā gadījumā - elektriskā jauda vai potenciāls. Lai kontrolētu dielektriķus vai pusvadītājus, tiek izmantota kapacitatīvā metode. Tas ļauj analizēt plastmasu un pusvadītāju ķīmisko sastāvu, noteikt to pārtraukumus un novērtēt beramo materiālu mitruma saturu.
Vadītāju vadība tiek veikta ar elektriskā potenciāla metodi. Šajā gadījumā vadošā slāņa biezums, pārtraukumu klātbūtneVadītāja virsmas tuvumā tiek kontrolēts, mērot potenciāla kritumu noteiktā apgabalā.
Virpuļstrāvas metode
Ir cits nosaukums - virpuļstrāvas metode. Tas ir balstīts uz izmaiņām spoles elektromagnētiskā lauka darbībā ar virpuļstrāvu lauku, ko šī spole inducē kontrolētā objektā. Piemērots magnētisko un nemagnētisko detaļu un pusfabrikātu virsmas defektu noteikšanai. Ļauj arī atrast plaisas dažādu konfigurāciju izstrādājumos.
Virpuļstrāvas metodes vērtība ir tāda, ka ne mitrums, ne spiediens, ne vides piesārņojums, ne radioaktīvais starojums un pat objekta piesārņojums ar nevadošām vielām praktiski neietekmē mērīšanas signālu. Tās pielietošanas jomas ir šādas:
- Izstrādājumu lineāro izmēru pārbaude (piemēram, stieņa diametrs, caurules, metāla loksnes biezums, korpusa sieniņu biezums).
- Uzklāto pārklājumu biezuma mērīšana (diapazons no mikrometra līdz desmitiem milimetru).
- Noviržu noteikšana metālu un sakausējumu sastāvā un struktūrā.
- Mehānisko spriegumu vērtību noteikšana.
Nedestruktīvo metožu priekšrocības un trūkumi
Neskatoties uz to, ka abiem testēšanas veidiem, gan destruktīvajiem, gan nesagraujošajiem, ir savi plusi un mīnusi, mūsdienu ražošanas apstākļos pēdējam ir vairākas priekšrocības:
- Pārbaudes tiek veiktas nekavējoties izstrādājumiem, kas tiks izmantoti darba apstākļos.
- Aptauju var veikt par jebkuru daļu vai mezglu, kas paredzēts lietošanai reālajā pasaulē, tačuja tas ir ekonomiski pamatoti. Bieži vien to var izdarīt pat tad, ja partijai ir raksturīgas lielas atšķirības starp daļām.
- Varat pārbaudīt visu daļu vai tikai tās visbīstamākās daļas. Atkarībā no vadīšanas ērtībām vai tehnoloģiskajiem apstākļiem tos var veikt vienlaikus vai secīgi.
- To pašu objektu var pārbaudīt ar daudzām nesagraujošām testēšanas metodēm, no kurām katra būs jutīga pret noteiktām detaļu īpašībām vai daļām.
- Ierīcei darbības apstākļos var izmantot nesagraujošas metodes, un nav nepieciešams pārtraukt tās darbību. Tie nerada traucējumus un detaļu īpašību izmaiņas.
- Testēšana ļauj atkārtoti pārbaudīt tās pašas daļas pēc jebkura laika perioda. Tas ļauj izveidot saikni starp darbības režīmiem un to radītajiem bojājumiem un to pakāpi.
- Nesagraujošā pārbaude ļauj nesabojāt detaļas, kas izgatavotas no dārgiem materiāliem.
- Parasti testus veic bez paraugu pirmapstrādes. Daudzas analītiskās ierīces ir pārnēsājamas un ātras, kā arī bieži vien automatizētas.
- Nedestruktīvas testēšanas izmaksas ir zemākas nekā destruktīvo metožu izmaksas.
- Lielākā daļa metožu ir ātras un prasa mazāk cilvēkstundu. Šādas metodes jāizmanto, lai noteiktu visu detaļu kvalitāti, ja to izmaksas ir mazākas vai salīdzināmas ar destruktīvas aptaujas veikšanas izmaksām.tikai neliela daļa detaļu visā partijā.
Nesagraujošām testēšanas metodēm nav tik daudz trūkumu:
- Parasti tiek analizētas netiešās īpašības, kurām darbības laikā nav tiešas saistības ar vērtībām. Rezultātu ticamībai tiek konstatēta netieša sakarība starp iegūtajiem datiem un darbības ticamību.
- Lielākā daļa testu nenorāda uz objekta mūžu, bet spēj tikai sekot līdzi iznīcināšanas procesiem.
- Lai atšifrētu un interpretētu analītiskā darba rezultātus, tie paši pētījumi ir jāveic arī ar īpašiem paraugiem un īpašos apstākļos. Un, ja attiecīgā saikne starp šiem testiem nav acīmredzama un pierādīta, novērotāji var tai nepiekrist.
Mēs analizējām nesagraujošās pārbaudes veidus, to īpašības un trūkumus.
