Тема: «Контроль методами течеискания (керосиновая проба, галоидный и химический методы)

ЛЕКЦИЯ № 4

КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ ШВОВ КАПИЛЛЯРНЫМ МЕТОДОМ

План

1. Физическая сущность контроля.

2. Понятие пенетранта.

3. Контроль с помощью пенетрантов.

 

Капиллярный контроль основан на капиллярной активности жидкостей - их способности втягиваться, проникать в мельчайшие каналы (капилляры), имеющиеся на поверхности материалов, в том числе поры и трещины сварных швов.

 

Чем выше смачиваемость жидкости и чем меньше радиус капилляра, тем больше глубина и скорость проникновения жидкости.

 

С помощью капиллярного контроля можно контролировать материалы любого вида и формы - ферромагнитные и неферромагнитные, цветные и черные металлы и их сплавы, керамику, пластмассы, стекло. В основном, капиллярный метод применяют для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом поверхностных дефектов с открытой полостью.

 

Однако с помощью некоторых материалов (керосина, например) можно с успехом обнаруживать и сквозные дефекты.

Для капиллярного контроля разработан ГОСТ 18442-80 "Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования".

Контроль сварных швов с помощью пенетрантов.

 

К наиболее распространенным способам контроля качества сварных швов с использованием явления капиллярности относится контроль пенетрантами (англ. penetrant - проникающий) - веществами, обладающими малым поверхностным натяжением и высокой световой и цветовой контрастностью, позволяющей легко их увидеть. Сущность метода состоит в окраске дефектов, заполненных пенетрантами.

Рис.1 Пенетрант для контроля сварных швов

 

 

Существуют десятки рецептур пенетрантов, обладающих различными свойствами.

Есть пенетранты на водной основе и на основе различных органических жидкостей (керосина, скипидара, бензола, уайт-спирита, трансформаторного масла и пр.). Последние (на основе различных органических жидкостей) особенно эффективны и обеспечивают высокую чувствительность выявления дефектов.

 

Если в рецептуру пенетрантов входят люминесцирующие вещества, то их называют люминесцентными, а способ контроля - люминесцентной дефектоскопией.

Наличие таких пенетрантов в трещинах определяется при облучении поверхности ультрафиолетовыми лучами. Если в состав смеси входят красители, видимые при дневном свете, пенетранты называются цветными, а метод контроля - цветной дефектоскопией. Обычно в качестве красителей используются вещества ярко-красного цвета.

 

У разных пенетрантов разная чувствительность. Самые чувствительные (1-й класс чувствительности) способны выявлять капилляры с поперечным размером 0,1-1 мкм. Верхний предел капиллярного метода - 0,5 мм. Глубина капилляра должна быть минимум в 10 раз больше ширины.

 

Пенетрант может храниться в любой емкости и наноситься на контролируемый шов любым способом, но наиболее удобная форма выпуска - аэрозольные баллончики, с помощью которых смесь распыляется на поверхность металла.

Обычно в комплект средства контроля швов входят три баллончика:

· сам пенетрант;

· очиститель, предназначенный для очистки поверхности от загрязнений перед проведением контроля и удаления излишков пенетранта с поверхности перед проявлением;

· проявитель - материал, предназначенный для извлечения пенетранта из дефекта и создания фона, для образования четкого индикаторного рисунка.

Баллончики могут быть разборными, позволяющими заряжать их на специальном зарядном стенде, входящем в комплект.

Методы контроля сварных соединений с использованием разных пенетрантов могут незначительно отличатся друг от друга, но в основном они сводятся к трем операциям - очистке поверхности, нанесению на неё пенетранта и проявлению дефектов с помощью проявителя. В деталях это выглядит следующим образом.

Рис.2 Контроль сварных соединений пенетрантом: 1 - очищенная поверхность с трещиной, 2 - нанесенный на поверхность пенетрант (пенетрант заполнил трещину), 3 - очищенная от пенетранта поверхность (пенетрант остался в трещине), 4 - нанесенный на поверхность проявитель (проявитель вытягивает пенетрант из трещины на поверхность, и может создавать светлый фон)

 

Поверхность шва и околошовной зоны очищается от загрязнения, обезжиривается и сушится. При очистке важно не внести в дефекты новых загрязнений, поэтому механический способ очистки, при котором повреждения могут забиться посторонними включениями, использовать нежелательно.

 

Обычно рекомендуется заканчивать операцию очистки очистителем, идущим в комплекте, - протерев им поверхность материалом не оставляющим волокон. Если сварной шов перед контролем подвергался травлению, травящий состав нужно нейтрализовать 10-15% раствором соды (Na₂CO₃).

 

При контроле в условиях минусовых температур (если свойства используемого пенетранта допускают это), поверхность изделия рекомендуется протереть чистой тканью, смоченной в этиловом спирте.

 

Затем на поверхность распыляют пенетрант и дают выдержку в течение 5-20 минут (в соответствии с инструкций для конкретного состава). Это время необходимо на проникновение жидкости в имеющиеся дефекты.

После выдержки излишки пенетранта удаляются с поверхности. Способ удаления может различаться в зависимости от используемого состава.

 

Водорастворимые смеси удаляют тканью без волокон, смоченной в воде, но обычно излишки пенетранта удаляются очистителем, входящим в состав комплекта. Независимо от способа удаления, нужно добиться того, чтобы поверхность была полностью очищена от препарата.

 

В заключительной стадии операции, из третьего баллончика наносится индикаторная жидкость, которая вытягивает пенетрант из полостей дефектов по принципу промокашки, отображая их расположение и форму в виде цветового рисунка. В случае необходимости, при осмотре применяют лупу с двукратным увеличением.

 

Рис.3 Контроль сварных швов пенетрантом

 

Проверка качества сварных швов с использованием пенетрантов имеет как достоинства, так и недостатки. В числе первых - простота использования, высокая чувствительность и достоверность обнаружения дефектов, многообразие контролируемых по виду и форме материалов, высокая производительность, относительная дешевизна. К основным недостаткам относится возможность обнаружения только поверхностных дефектов, необходимость тщательной очистки шва, невозможность применения после механической обработки поверхностного слоя. Применяя пенетранты, следует также иметь в виду, что широко раскрытые дефекты (более 0,5 мм) могут не проявиться - из-за особенности капиллярного явления.

Контрольные вопросы.

1. Сущность капиллярного метода контроля.

2. Достоинства метода.

3. Какие материалы можно контролировать с помощью капиллярного метода?

Лекция № 8

Тема: «Контроль методами течеискания (керосиновая проба, галоидный и химический методы)

План.

1. Испытания керосином:

а) керосиновый способ;

б) керосино-пневматический способ;

в) керосино-вакуумный способ;

г) керосино-вибрационный способ.

2. Галоидный метод.

3. Химический метод.

1. Контроль швов на непроницаемость с помощью керосина. Несмотря на свою простоту, контроль качества сварных соединений с помощью керосина достаточно эффективен и к тому же не требует сколько-нибудь значительных материальных затрат. Недаром им продолжают широко пользоваться и в наше время, богатое на различные высокофункциональные устройства и приборы.

Керосин способен проникать сквозь мельчайшие трещины в сварных швах, благодаря чему позволяет обнаруживать мельчайшие дефекты. По своей эффективности способ контроля керосином эквивалентен гидравлическому испытанию с давлением 3-4 кгс/мм². Он основан на том же явлении капиллярности, что и контроль пенетрантами. К слову сказать, в некоторые пенетранты фирменного изготовления керосин входит в качестве составляющего компонента.

Проверка керосином сводится к ряду последовательных операций:

· Очистка шва с двух сторон от шлака, грязи и ржавчины.

· Покрытие одной из сторон (той, за которой удобнее наблюдать) водной суспензией каолина или мела (350-450 г на 1 л воды). После нанесения суспензии необходимо подождать, пока она высохнет. Для ускорения процесса покрытие можно просушить горячим воздухом.

· Обильное смачивание обратной стороны керосином - 2-3 раза в течение 15-30 минут, в зависимости от толщины металла. Это можно делать струей из краскопульта или паяльной лампы, а также с помощью кисти или кусочка ветоши.

· Наблюдение за стороной, на которую нанесена меловая или каолиновая суспензия, и маркирование проявляющихся дефектов.

Негерметичность швов обнаруживает себя появлением темных полос или точек на меловом или каолиновом покрытии, которые с течением времени расплываются в более обширные пятна. Именно поэтому наблюдать за обратной стороной нужно сразу после нанесения керосина - чтобы зафиксировать первые проявления керосина, точно указывающие на место и форму дефекта. Проявляющиеся точки свидетельствуют о порах и свищах, полоски - о сквозных трещинах.

 

Рис.1 Цистерна, подготовленная для проверки на герметичность с использованием керосина

Рис.2 Керосин и мел для проверки качества сварных соединений

Продолжительность испытания при комнатной температуре должна составлять несколько часов. Скорость проникновения керосина в дефекты зависит от его вязкости, которая уменьшается с повышением температуры.

Контроль сварных швов с помощью керосина предназначен в основном для стыковых соединений, в отношении нахлесточных он менее эффективен. Повысить его действенность в этом случае можно, просверлив отверстие и закачав или залив керосин между швами. Применяя этот прием нужно иметь в виду, что керосин, попавший в стык деталей, может впоследствии вызвать коррозию, поэтому его необходимо удалить после испытания подогревом детали горелкой или паяльной лампой.

Рис.3 Схема контроля керосином качества швов в нахлесточном соединении: 1 - испытуемое соединение, 2 - емкость с керосином

 

Керосино-пневматический способ повышает производительность и чувствительность метода испытания керосином. В этом случае смоченные швы обдувают со стороны керосина сжатым воздухом при давлении не менее 0,3-0,4 МПа. Это ускоряет перемещение керосина и повышает выявление течей.

Керосино-вакуумный способ. В этом случае на покрытое меловой суспензией сварное соединение устанавливают вакуум-камеру и создают разрежение, которое способствует ускорению проникания керосина через течи.

Керосино-вибрационный способ отличается тем, что сварные соединения опрыскивают керосином в процессе вибрации.

2. Газоаналитический (галоидный) метод применяют для контроля герметичности замкнутых гидравлических газовых и топливных систем и их элементов, а так же агрегатов и отсеков изделий авиации, судостроительной промышленности, ядерного реакторостроения, химической промышленности и других изделий машиностроения.

Сущность метода заключается в регистрации пробного газа, проходящего через локальные неплотности контролируемого изделия, находящиеся на его поверхности. С контролируемой поверхности воздух захватывается щупами - течеискателями и подается в контрольный прибор, где и определяется наличие пробного газа. В качестве контрольных приборов применяются катарометрические и галоидные датчики, а также масс-спектрометры. Контрольные приборы устроены таким образом, что по теплофизическим свойствам пробных газов они регистрируют не только их наличие, но и захваченное количество в отобранной пробе. В качестве пробных газов применяются водород, гелий, аргон, углекислый газ и галоиды - фреон, четыреххлористый углерод и др. Чувствительность этих методов колеблется в очень широких пределах от (2 - 4) * 10-4 мм3*МПа/с у катарометрических течеискателей, до 6,65 * 10-12 мм3*МПа/с у масс-спектрометрических.