ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 21
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ВОПРОСЫ ПОД ВОПРОСОМ
Неразрушающий контроль - это область науки и техники, изучающая и разрабатывающая методы и средства определения и прогнозирования технического состояния механизмов, машин и оборудования без их разборки.
Техническое состояние - совокупность свойств объекта, определяющих возможность его функционирования и подверженных изменению в процессе производства, эксплуатации и ремонта.
Работоспособный объект - объект, который может выполнять возложенные на него функции.
Зарождающийся дефект - потенциально опасное изменение состояния объекта в процессе его эксплуатации, при котором значение информативного параметра (или параметров) не вышло за пределы допусков, задаваемых в технической документации.
Дефект - изменение состояния объекта в процессе его изготовления, эксплуатации или ремонта, которое потенциально может привести к уменьшению степени его работоспособности.
Неисправность - изменение состояния объекта, приводящее к уменьшению степени его работоспособности.
Отказ - изменение состояния объекта, исключающее возможность продолжения его функционирования.
Параметры состояния - количественные характеристики свойств объекта, определяющие его работоспособность, заданные технической документации на изготовление, эксплуатацию и ремонт.
Мониторинг - выполняемые без вмешательства в функционирование объекта процессы измерения, анализа и прогнозирования контролируемых параметров или характеристик объекта с отображением их во времени, сравнением с ретроспективными данными и с пороговыми значениями.
Защитный мониторинг - мониторинг, обеспечивающий в случае возникновения аварийной ситуации прекращение функционирования объекта.
Прогнозирующий мониторинг - мониторинг с прогнозом изменения контролируемых характеристик объекта на время, определяемое длительностью прогноза.
Диагностика (диагностирование) - процесс определения состояния объекта.
Тестовая диагностика - процесс определения состояния объекта по его реакции на внешнее воздействие определенного типа
Функциональная (рабочая) диагностика - процесс определения состояния объекта без нарушения режима его функционирования.
Диагностические показатели - значения параметров или характеристик объекта, совокупность которых определяет состояние объекта.
Диагностический признак - свойство объекта, качественно отражающее его состояние, в том числе и появление различных видов дефектов.
Диагностический сигнал - контролируемая характеристика объекта, используемая для выявления диагностических признаков. По диагностическому сигналу могут классифицироваться виды мониторинга и диагностики, например, тепловой или вибрационный мониторинг и диагностика.
Диагностический параметр - количественная характеристика измеряемого диагностического сигнала, входящая в совокупность показателей состояния объекта.
Диагностический симптом - это разность между фактическим и эталонным значениями диагностического параметра.
Диагностика в пространстве состояний - процесс определения состояния объекта по результатам непосредственного измерения параметров состояния.
Диагностика в пространстве признаков - процесс определения состояния объекта по результатам измерения диагностических параметров, определяющих диагностические признаки, в том числе косвенно связанные с параметрами состояния объекта.
Диагностическое правило - совокупность диагностических признаков и параметров, характеризующих появление в объекте определенного вида дефектов или неисправностей, и пороговых значений, разделяющих множества бездефектных объектов и объектов с разной величиной дефекта.
Диагностическая модель - совокупность диагностических правил по всем потенциально опасным дефектам в объекте диагностики.
Алгоритм диагностики - совокупность предписаний по выполнению определенных действий, необходимых для постановки диагноза в соответствии с конкретной диагностической моделью объекта.
Диагноз - заключение о состоянии технического объекта.
Прогноз - заключение о степени работоспособности объекта в течение прогнозируемого периода, вероятности его отказа за этот период или об остаточном
ресурсе объекта.
Технические средства мониторинга - средства, предназначенные для измерения и
анализа контролируемых характеристик объекта, а также для прогноза их возможных
изменений.
Программное обеспечение для мониторинга - программное обеспечение для
поддержки баз данных выполняемых для мониторинга измерений и/или для управления
этими измерениями.
Технические средства диагностики - средства, предназначенные для измерения
диагностических параметров и постановки диагноза.
Система мониторинга и диагностики - совокупность объекта, технических средств мониторинга и диагностики, а также (при необходимости) оператора и эксперта, обеспечивающая постановку диагноза и прогноза состояния объекта.
Автоматическая диагностика - процесс определения состояния объекта диагностики без участия оператора по данным измерений, выполненных техническими средствами диагностики либо с помощью оператора, либо автоматически.
Программы автоматической диагностики - программное обеспечение, позволяющее заменить эксперта персональным компьютером при решении типовых диагностических задач.
Протектор преобразователя (Wear plate, wear face, diaphragm):
1. Деталь, расположенная между пьезоэлементом и объектом контроля или иммерсионной средой, служащая для защиты пьезоэлемента от износа и механических повреждений.
2. Составная часть преобразователя в виде тонкого слоя защитного материала, предохраняющего пьезоэлемент от непосредственного контакта с объектом контроля [10].
4.5.2.7. Демпфер (Damping element, damper, transducer backing, buffer):
1. Деталь преобразователя, предназначенная для увеличения затухания колебаний его активного элемента. Демпфер расширяет полосу пропускания преобразователя и уменьшает длительность излучаемых им импульсов, а также повышает прочность преобразователя.
2. Материал, соединенный с тыльной поверхностью пьезоэлемента и предназначенный для гашения собственных колебаний последнего [10].
4.5.2.8. Призма преобразователя (наклонного) (Wedge, shoe):
1. Деталь в виде призмы специальной формы (обычно выполняемая из пластика), расположенная между пьезоэлементом преобразователя и объектом контроля и служащая для ввода в этот объект ультразвука под известным углом преломления и (или) приема упругих волн, падающих на поверхность ОК под углом, отличным от прямого.
Излучатели и приемники — ультразвуковые преобразователи — могут быть пьезоэлектрическими и магнитострикционными. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из металлического корпуса 4 (рис. 2.2.29), внутри которого располагается материал 3, обладающий пьезоэлектрическим эффектом.
Рис. 2.2.29. Пьезоэлектрический преобразователь
К числу таких материалов относятся кристаллы кварца, турмалина, титаната бария и др. В последнее время наибольшее применение находит сегнетова соль. Кристалл, преобразующий электрическую энергию в механическую, и, наоборот, приклеивается или прижимается к прокладке 2 с помощью пружины 1, предназначенной для демпфирования свободных колебаний.
Рис. 2.2.30. Магнитострикционный преобразователь
Магнитостриктор 2 собирается из тонких изолированных друг от друга пластинок из никеля или другого материала, обладающего под действием магнитного поля возможностью сжиматься и растягиваться. Пакет пластинок помещается в катушку, по которой пропускается переменный электрический ток, если преобразователь используется как излучатель, или возникает переменный электрический ток, если преобразователь работает как приемник. В торце расположена металлическая мембрана 3, которая жестко прикреплена к корпусу 1.
Преобразователи, представленные на рис. 2.2.29 и 2.2.30, возбуждают продольные волны. Для получения поперечных волн используется явление трансформации продольной волны на границе раздела двух сред.
Наиболее распространенным является способ, основанный на явлении пьезоэлектрического эффекта. Физическая сущность этого эффекта заключается в том, что при механическом растяжении или сжатии на поверхности пластин некоторых твердых материалов появляются электрические заряды противоположного знака - возникает прямой пьезоэффект; наоборот, при подаче на поверхность пластин переменных электрических зарядов пластина начинает сжиматься и разжиматься - имеет место обратный пьезоэффект. Такими свойствами обладает ряд природных и искусственных
материалов: кварц, турмалин, сегнетова соль, титанат бария, цирконат-титанат свинца
(ЦТС) и др.
При реализации обратного пьезоэффекта механически вибрирующая пьезопластинка играет роль «молоточка», посылающего пучок упругих колебаний в контролируемый материал. Одновременно та же пластинка под действием прямого пьезоэффекта может служить преобразователем «приёмником».
Рис. 8. Схема работы пьезопластины: а – прямой пьезоэффект; б – обратный пьезоэффект
Шумодиагностический метод применяется не только на динамически работающих агрегатах, но и в целях течеискания на трубопроводах, сосудах и резервуарах. Течи обнаруживаются по шуму, создаваемому трением истекающей через дефект среды о его края.
Вибродиагностический метод применяется как обязательный при диагностике компрессоров газопроводных систем в металлургическом производстве.
Акустико-эмиссионный (АЭ) метод обеспечивает выявление развивающихся дефектов посредством регистрации и анализа акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и роста трещин в контролируемых объектах. Кроме того, метод АЭ позволяет выявить истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. Указанные свойства метода АЭ дают возможность формировать адекватную систему классификации дефектов и критерии оценки технического состояния, объекта, основанные на реальном влиянии дефекта на объект.
Импедансный метод (от английского «impedance» - «сопротивление») широко применяется в аэрокосмической промышленности. Только этот метод позволяет достоверно оценить качество спайки сверхлегких сотовых панелей, применяемых в конструкциях элементов крыльев самолетов и корпусов спутников.
Локальный метод свободных колебаний используют в военной промышленности для проверки качества присоединения звукопоглощающих покрытий на корпусах подводных лодок.
Применение интегрального метода свободных колебаний пассажиры железнодорожных поездов могут наблюдать во время стоянки на крупных станциях.
Резонансные методы вынужденных колебаний в настоящее время практически не используются, так как задачи дефектоскопии и толщинометрии более точно решают импульсные ультразвуковые методы.
Теневой амплитудный метод – самый первый в истории возникновения ультразвуковой дефектоскопии (был открыт в 1928 году в России инженером С.Я. Соколовым). Сегодня он используется только при контроле крупных отливок и поковок. Достоинствами метода является то, что он может быть реализован в простом непрерывном режиме излучения ультразвука и то, что волны проходят толщину объекта лишь в одну сторону, что снижает потери их амплитуды от затухания на крупном зерне материала объекта.
Недостатки теневого амплитудного метода:
1. Метод требует двустороннего доступа к объекту с соосным расположением излучателя и приемника.
2. Метод не дает возможности определять глубину залегания дефектов.
Теневой временной метод является продуктом совершенствования теневого амплитудного метода с применением импульсного режима. Он позволяет не только выявить внутренний дефект в поковке или отливке, но и оценить его размеры.
Велосиметрический метод (от английского «velocity» - «скорость» и греческого «метрико» - «измеряю»), кроме показанного варианта, в ином виде применяется для оценки качества (определения марки) бетона. Объект из бетона известной толщины подвергают прозвучиванию по принципу теневого метода, измеряя скорость звука в нем. Для бетона характерна ярко выраженная прямая зависимость скорости звука от его качества (дисперсности). Поэтому метод нашел применение в строительстве (см. стандарт [19]).
Эхо-зеркальный метод ранее при контроле сварных соединений котлоагрегатов вменялся как обязательный для оценки формы и размеров дефектов, заведомо выявленных эхо-методом. Но из-за отрицательного влияния габаритов датчиков он мог быть применим только на объектах толщиной более 40 мм. Сегодня такие задачи успешно решаются с помощью дифракционно-временного и дельта-метода.
Реверберационный метод применяется для проверки качества межметаллической адгезии в биметаллах, например, при диагностике состояния плакирующих наплавок на внутренней поверхности варочных котлов бумагоделательного производства.
Ультразвуковая толщинометрия (импульсным эхо-методом) – неотъемлемая процедура при диагностировании сосудов, трубопроводов, резервуаров, а также в судостроительном и судоремонтном производстве. На объектах Ростехнадзора в большинстве случаев удовлетворяет точность измерения ± 0,1 мм, но некоторые современные толщиномеры (например, выпускаемые германской фирмой «Крауткремер») позволяют измерять толщины от 1 до 50 мм с точностью ± 0,001 мм.
Эхо-теневой метод применяется как вспомогательный при лабораторном контроле небольших, но ответственных деталей. Для него необходим специальный дефектоскоп с дополнительным приемным каналом.
Зеркально-теневой метод применяется как дополнительный (подтверждающий результаты эхо-метода) при контроле толстых сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводов в электроэнергетике.
Эхо-сквозной метод, в частности, реализован российско-германской компанией «Нординкрафт» в виде стационарной установки для контроля листового проката на Череповецком металлургическом комбинате (см. фото на рисунке 33).
Наибольшее распространение нашли пьезоэлектрические ПАЭ, схе ма которых мало отличается от пьезопреобразователей (ПЭП), ис пользуемых при проведении ультразвукового контроля.
По конструкции различают следующие виды ПАЭ:
•однополюсный и дифференциальный;
•резонансный, широкополосный или полосовой;
•совмещенный с предусилителем или несовмещенный.
По уровню чувствительности ПАЭ разделяются на четыре класса (1—4-й), по частотным диапазонам — на низкочастотные (до 50 кГц), стандартные промышленные (50...200 кГц), специальные промыш ленные (200...500 кГц) и высокочастотные (более 500 кГц). Затухание упругих колебаний снижается с уменьшением их частоты, поэтому низкочастотные ПАЭ используют прежде всего при контроле протя женных объектов, например трубопроводов и объектов с высоким затуханием колебаний.
Специальные ПАЭ применяют для контроля малых объектов с длиной до 1 м, высокочастотные — при проведении лабораторных исследований.
В зависимости от амплитудно-частотной характеристики разли чают ПАЭ резонансные (полоса пропускания 0,2 Fpi где Fp — рабочая частота ПАЭ), полосовые (полоса пропускания 0,2...0,8 Fp) и широ кополосные (полоса пропускания более 0,8 Fp).
Основное отличие ПАЭ от прямых ПЭП заключается в особен ностях демпфирования, необходимого для гашения свободных соб ственных колебаний пьезопластины, а также в толщине самой пьезо пластины. Тыльная сторона пьезопластины ПАЭ может оставаться свободной или частично или полностью задемпфированной.
Одной из основных характеристик ПАЭ является коэффициент преобразования к, определяемый из выражения
Радиоционный НК
Ренгеноскопический метод
МАГНИТНЫЙ МЕТОД
По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля:
-
магнитопорошковый (МП), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве
индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии;
-
магнитографический (МГ), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитной пленки;
-
феррозондовый (ФЗ), основанный на измерении напряженности магнитного поля феррозондами;
-
эффекта Холла (ЭХ), основанный на регистрации магнитных полей датчиками Холла;
-
индукционный (И), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния по величине или фазе индуктируемой ЭДС;
-
пондеромоторный (ПМ), основанный на регистрации силы отрыва (притяжения) постоянного магнита или сердечника электромагнита от контролируемого объекта;
-
магниторезисторный (МР), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния магниторезисторами;
-
магнитооптический (МП), основанный на визуализации доменной структуры материала с помощью ферритогранатовой пленки с зеркальной подложкой.
С помощью перечисленных методов можно осуществить контроль сплошности (МП, МГ, ФЗ, ЭХ, И, МР, МО), размеров (ФЗ, ЗХ И, ПМ), структуры и физико-механических свойств (ФЗ, ЭХ, Й, МО).
Считают, что постоянный ток наиболее удобен для выявления подповерхностных дефектов (на расстоянии от поверхности до 2...3 мм). Однако детали с толщиной стенки более 20...25 мм не следует намагничивать постоянным током, так как такие детали после контроля практически невозможно размагнитить. Кроме того, подповерхностные дефекты можно выявить с помощью импульсного тока, если его амплитуду увеличить в 1,5...2,5 раза по сравнению с лмплитудой тока, рассчитанной для выявления аналогичных поверхностных дефектов.
ВОПРОСЫ ПОД ВОПРОСОМ
Неразрушающий контроль - это область науки и техники, изучающая и разрабатывающая методы и средства определения и прогнозирования технического состояния механизмов, машин и оборудования без их разборки.
Техническое состояние - совокупность свойств объекта, определяющих возможность его функционирования и подверженных изменению в процессе производства, эксплуатации и ремонта.
Работоспособный объект - объект, который может выполнять возложенные на него функции.
Зарождающийся дефект - потенциально опасное изменение состояния объекта в процессе его эксплуатации, при котором значение информативного параметра (или параметров) не вышло за пределы допусков, задаваемых в технической документации.
Дефект - изменение состояния объекта в процессе его изготовления, эксплуатации или ремонта, которое потенциально может привести к уменьшению степени его работоспособности.
Неисправность - изменение состояния объекта, приводящее к уменьшению степени его работоспособности.
Отказ - изменение состояния объекта, исключающее возможность продолжения его функционирования.
Параметры состояния - количественные характеристики свойств объекта, определяющие его работоспособность, заданные технической документации на изготовление, эксплуатацию и ремонт.
Мониторинг - выполняемые без вмешательства в функционирование объекта процессы измерения, анализа и прогнозирования контролируемых параметров или характеристик объекта с отображением их во времени, сравнением с ретроспективными данными и с пороговыми значениями.
Защитный мониторинг - мониторинг, обеспечивающий в случае возникновения аварийной ситуации прекращение функционирования объекта.
Прогнозирующий мониторинг - мониторинг с прогнозом изменения контролируемых характеристик объекта на время, определяемое длительностью прогноза.
Диагностика (диагностирование) - процесс определения состояния объекта.
Тестовая диагностика - процесс определения состояния объекта по его реакции на внешнее воздействие определенного типа
Функциональная (рабочая) диагностика - процесс определения состояния объекта без нарушения режима его функционирования.
Диагностические показатели - значения параметров или характеристик объекта, совокупность которых определяет состояние объекта.
Диагностический признак - свойство объекта, качественно отражающее его состояние, в том числе и появление различных видов дефектов.
Диагностический сигнал - контролируемая характеристика объекта, используемая для выявления диагностических признаков. По диагностическому сигналу могут классифицироваться виды мониторинга и диагностики, например, тепловой или вибрационный мониторинг и диагностика.
Диагностический параметр - количественная характеристика измеряемого диагностического сигнала, входящая в совокупность показателей состояния объекта.
Диагностический симптом - это разность между фактическим и эталонным значениями диагностического параметра.
Диагностика в пространстве состояний - процесс определения состояния объекта по результатам непосредственного измерения параметров состояния.
Диагностика в пространстве признаков - процесс определения состояния объекта по результатам измерения диагностических параметров, определяющих диагностические признаки, в том числе косвенно связанные с параметрами состояния объекта.
Диагностическое правило - совокупность диагностических признаков и параметров, характеризующих появление в объекте определенного вида дефектов или неисправностей, и пороговых значений, разделяющих множества бездефектных объектов и объектов с разной величиной дефекта.
Диагностическая модель - совокупность диагностических правил по всем потенциально опасным дефектам в объекте диагностики.
Алгоритм диагностики - совокупность предписаний по выполнению определенных действий, необходимых для постановки диагноза в соответствии с конкретной диагностической моделью объекта.
Диагноз - заключение о состоянии технического объекта.
Прогноз - заключение о степени работоспособности объекта в течение прогнозируемого периода, вероятности его отказа за этот период или об остаточном
ресурсе объекта.
Технические средства мониторинга - средства, предназначенные для измерения и
анализа контролируемых характеристик объекта, а также для прогноза их возможных
изменений.
Программное обеспечение для мониторинга - программное обеспечение для
поддержки баз данных выполняемых для мониторинга измерений и/или для управления
этими измерениями.
Технические средства диагностики - средства, предназначенные для измерения
диагностических параметров и постановки диагноза.
Система мониторинга и диагностики - совокупность объекта, технических средств мониторинга и диагностики, а также (при необходимости) оператора и эксперта, обеспечивающая постановку диагноза и прогноза состояния объекта.
Автоматическая диагностика - процесс определения состояния объекта диагностики без участия оператора по данным измерений, выполненных техническими средствами диагностики либо с помощью оператора, либо автоматически.
Программы автоматической диагностики - программное обеспечение, позволяющее заменить эксперта персональным компьютером при решении типовых диагностических задач.
Протектор преобразователя (Wear plate, wear face, diaphragm):
1. Деталь, расположенная между пьезоэлементом и объектом контроля или иммерсионной средой, служащая для защиты пьезоэлемента от износа и механических повреждений.
2. Составная часть преобразователя в виде тонкого слоя защитного материала, предохраняющего пьезоэлемент от непосредственного контакта с объектом контроля [10].
4.5.2.7. Демпфер (Damping element, damper, transducer backing, buffer):
1. Деталь преобразователя, предназначенная для увеличения затухания колебаний его активного элемента. Демпфер расширяет полосу пропускания преобразователя и уменьшает длительность излучаемых им импульсов, а также повышает прочность преобразователя.
2. Материал, соединенный с тыльной поверхностью пьезоэлемента и предназначенный для гашения собственных колебаний последнего [10].
4.5.2.8. Призма преобразователя (наклонного) (Wedge, shoe):
1. Деталь в виде призмы специальной формы (обычно выполняемая из пластика), расположенная между пьезоэлементом преобразователя и объектом контроля и служащая для ввода в этот объект ультразвука под известным углом преломления и (или) приема упругих волн, падающих на поверхность ОК под углом, отличным от прямого.
Излучатели и приемники — ультразвуковые преобразователи — могут быть пьезоэлектрическими и магнитострикционными. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из металлического корпуса 4 (рис. 2.2.29), внутри которого располагается материал 3, обладающий пьезоэлектрическим эффектом.
Рис. 2.2.29. Пьезоэлектрический преобразователь
К числу таких материалов относятся кристаллы кварца, турмалина, титаната бария и др. В последнее время наибольшее применение находит сегнетова соль. Кристалл, преобразующий электрическую энергию в механическую, и, наоборот, приклеивается или прижимается к прокладке 2 с помощью пружины 1, предназначенной для демпфирования свободных колебаний.
Рис. 2.2.30. Магнитострикционный преобразователь
Магнитостриктор 2 собирается из тонких изолированных друг от друга пластинок из никеля или другого материала, обладающего под действием магнитного поля возможностью сжиматься и растягиваться. Пакет пластинок помещается в катушку, по которой пропускается переменный электрический ток, если преобразователь используется как излучатель, или возникает переменный электрический ток, если преобразователь работает как приемник. В торце расположена металлическая мембрана 3, которая жестко прикреплена к корпусу 1.
Преобразователи, представленные на рис. 2.2.29 и 2.2.30, возбуждают продольные волны. Для получения поперечных волн используется явление трансформации продольной волны на границе раздела двух сред.
Наиболее распространенным является способ, основанный на явлении пьезоэлектрического эффекта. Физическая сущность этого эффекта заключается в том, что при механическом растяжении или сжатии на поверхности пластин некоторых твердых материалов появляются электрические заряды противоположного знака - возникает прямой пьезоэффект; наоборот, при подаче на поверхность пластин переменных электрических зарядов пластина начинает сжиматься и разжиматься - имеет место обратный пьезоэффект. Такими свойствами обладает ряд природных и искусственных
материалов: кварц, турмалин, сегнетова соль, титанат бария, цирконат-титанат свинца
(ЦТС) и др.
При реализации обратного пьезоэффекта механически вибрирующая пьезопластинка играет роль «молоточка», посылающего пучок упругих колебаний в контролируемый материал. Одновременно та же пластинка под действием прямого пьезоэффекта может служить преобразователем «приёмником».
Рис. 8. Схема работы пьезопластины: а – прямой пьезоэффект; б – обратный пьезоэффект
Шумодиагностический метод применяется не только на динамически работающих агрегатах, но и в целях течеискания на трубопроводах, сосудах и резервуарах. Течи обнаруживаются по шуму, создаваемому трением истекающей через дефект среды о его края.
Вибродиагностический метод применяется как обязательный при диагностике компрессоров газопроводных систем в металлургическом производстве.
Акустико-эмиссионный (АЭ) метод обеспечивает выявление развивающихся дефектов посредством регистрации и анализа акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и роста трещин в контролируемых объектах. Кроме того, метод АЭ позволяет выявить истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. Указанные свойства метода АЭ дают возможность формировать адекватную систему классификации дефектов и критерии оценки технического состояния, объекта, основанные на реальном влиянии дефекта на объект.
Импедансный метод (от английского «impedance» - «сопротивление») широко применяется в аэрокосмической промышленности. Только этот метод позволяет достоверно оценить качество спайки сверхлегких сотовых панелей, применяемых в конструкциях элементов крыльев самолетов и корпусов спутников.
Локальный метод свободных колебаний используют в военной промышленности для проверки качества присоединения звукопоглощающих покрытий на корпусах подводных лодок.
Применение интегрального метода свободных колебаний пассажиры железнодорожных поездов могут наблюдать во время стоянки на крупных станциях.
Резонансные методы вынужденных колебаний в настоящее время практически не используются, так как задачи дефектоскопии и толщинометрии более точно решают импульсные ультразвуковые методы.
Теневой амплитудный метод – самый первый в истории возникновения ультразвуковой дефектоскопии (был открыт в 1928 году в России инженером С.Я. Соколовым). Сегодня он используется только при контроле крупных отливок и поковок. Достоинствами метода является то, что он может быть реализован в простом непрерывном режиме излучения ультразвука и то, что волны проходят толщину объекта лишь в одну сторону, что снижает потери их амплитуды от затухания на крупном зерне материала объекта.
Недостатки теневого амплитудного метода:
1. Метод требует двустороннего доступа к объекту с соосным расположением излучателя и приемника.
2. Метод не дает возможности определять глубину залегания дефектов.
Теневой временной метод является продуктом совершенствования теневого амплитудного метода с применением импульсного режима. Он позволяет не только выявить внутренний дефект в поковке или отливке, но и оценить его размеры.
Велосиметрический метод (от английского «velocity» - «скорость» и греческого «метрико» - «измеряю»), кроме показанного варианта, в ином виде применяется для оценки качества (определения марки) бетона. Объект из бетона известной толщины подвергают прозвучиванию по принципу теневого метода, измеряя скорость звука в нем. Для бетона характерна ярко выраженная прямая зависимость скорости звука от его качества (дисперсности). Поэтому метод нашел применение в строительстве (см. стандарт [19]).
Эхо-зеркальный метод ранее при контроле сварных соединений котлоагрегатов вменялся как обязательный для оценки формы и размеров дефектов, заведомо выявленных эхо-методом. Но из-за отрицательного влияния габаритов датчиков он мог быть применим только на объектах толщиной более 40 мм. Сегодня такие задачи успешно решаются с помощью дифракционно-временного и дельта-метода.
Реверберационный метод применяется для проверки качества межметаллической адгезии в биметаллах, например, при диагностике состояния плакирующих наплавок на внутренней поверхности варочных котлов бумагоделательного производства.
Ультразвуковая толщинометрия (импульсным эхо-методом) – неотъемлемая процедура при диагностировании сосудов, трубопроводов, резервуаров, а также в судостроительном и судоремонтном производстве. На объектах Ростехнадзора в большинстве случаев удовлетворяет точность измерения ± 0,1 мм, но некоторые современные толщиномеры (например, выпускаемые германской фирмой «Крауткремер») позволяют измерять толщины от 1 до 50 мм с точностью ± 0,001 мм.
Эхо-теневой метод применяется как вспомогательный при лабораторном контроле небольших, но ответственных деталей. Для него необходим специальный дефектоскоп с дополнительным приемным каналом.
Зеркально-теневой метод применяется как дополнительный (подтверждающий результаты эхо-метода) при контроле толстых сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводов в электроэнергетике.
Эхо-сквозной метод, в частности, реализован российско-германской компанией «Нординкрафт» в виде стационарной установки для контроля листового проката на Череповецком металлургическом комбинате (см. фото на рисунке 33).
Наибольшее распространение нашли пьезоэлектрические ПАЭ, схе ма которых мало отличается от пьезопреобразователей (ПЭП), ис пользуемых при проведении ультразвукового контроля.
По конструкции различают следующие виды ПАЭ:
•однополюсный и дифференциальный;
•резонансный, широкополосный или полосовой;
•совмещенный с предусилителем или несовмещенный.
По уровню чувствительности ПАЭ разделяются на четыре класса (1—4-й), по частотным диапазонам — на низкочастотные (до 50 кГц), стандартные промышленные (50...200 кГц), специальные промыш ленные (200...500 кГц) и высокочастотные (более 500 кГц). Затухание упругих колебаний снижается с уменьшением их частоты, поэтому низкочастотные ПАЭ используют прежде всего при контроле протя женных объектов, например трубопроводов и объектов с высоким затуханием колебаний.
Специальные ПАЭ применяют для контроля малых объектов с длиной до 1 м, высокочастотные — при проведении лабораторных исследований.
В зависимости от амплитудно-частотной характеристики разли чают ПАЭ резонансные (полоса пропускания 0,2 Fpi где Fp — рабочая частота ПАЭ), полосовые (полоса пропускания 0,2...0,8 Fp) и широ кополосные (полоса пропускания более 0,8 Fp).
Основное отличие ПАЭ от прямых ПЭП заключается в особен ностях демпфирования, необходимого для гашения свободных соб ственных колебаний пьезопластины, а также в толщине самой пьезо пластины. Тыльная сторона пьезопластины ПАЭ может оставаться свободной или частично или полностью задемпфированной.
Одной из основных характеристик ПАЭ является коэффициент преобразования к, определяемый из выражения
Радиоционный НК
Ренгеноскопический метод
МАГНИТНЫЙ МЕТОД
По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля:
-
магнитопорошковый (МП), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве
индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии;
-
магнитографический (МГ), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитной пленки;
-
феррозондовый (ФЗ), основанный на измерении напряженности магнитного поля феррозондами;
-
эффекта Холла (ЭХ), основанный на регистрации магнитных полей датчиками Холла;
-
индукционный (И), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния по величине или фазе индуктируемой ЭДС;
-
пондеромоторный (ПМ), основанный на регистрации силы отрыва (притяжения) постоянного магнита или сердечника электромагнита от контролируемого объекта;
-
магниторезисторный (МР), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния магниторезисторами;
-
магнитооптический (МП), основанный на визуализации доменной структуры материала с помощью ферритогранатовой пленки с зеркальной подложкой.
С помощью перечисленных методов можно осуществить контроль сплошности (МП, МГ, ФЗ, ЭХ, И, МР, МО), размеров (ФЗ, ЗХ И, ПМ), структуры и физико-механических свойств (ФЗ, ЭХ, Й, МО).
Считают, что постоянный ток наиболее удобен для выявления подповерхностных дефектов (на расстоянии от поверхности до 2...3 мм). Однако детали с толщиной стенки более 20...25 мм не следует намагничивать постоянным током, так как такие детали после контроля практически невозможно размагнитить. Кроме того, подповерхностные дефекты можно выявить с помощью импульсного тока, если его амплитуду увеличить в 1,5...2,5 раза по сравнению с лмплитудой тока, рассчитанной для выявления аналогичных поверхностных дефектов.
ВОПРОСЫ ПОД ВОПРОСОМ
Неразрушающий контроль - это область науки и техники, изучающая и разрабатывающая методы и средства определения и прогнозирования технического состояния механизмов, машин и оборудования без их разборки.
Техническое состояние - совокупность свойств объекта, определяющих возможность его функционирования и подверженных изменению в процессе производства, эксплуатации и ремонта.
Работоспособный объект - объект, который может выполнять возложенные на него функции.
Зарождающийся дефект - потенциально опасное изменение состояния объекта в процессе его эксплуатации, при котором значение информативного параметра (или параметров) не вышло за пределы допусков, задаваемых в технической документации.
Дефект - изменение состояния объекта в процессе его изготовления, эксплуатации или ремонта, которое потенциально может привести к уменьшению степени его работоспособности.
Неисправность - изменение состояния объекта, приводящее к уменьшению степени его работоспособности.
Отказ - изменение состояния объекта, исключающее возможность продолжения его функционирования.
Параметры состояния - количественные характеристики свойств объекта, определяющие его работоспособность, заданные технической документации на изготовление, эксплуатацию и ремонт.
Мониторинг - выполняемые без вмешательства в функционирование объекта процессы измерения, анализа и прогнозирования контролируемых параметров или характеристик объекта с отображением их во времени, сравнением с ретроспективными данными и с пороговыми значениями.
Защитный мониторинг - мониторинг, обеспечивающий в случае возникновения аварийной ситуации прекращение функционирования объекта.
Прогнозирующий мониторинг - мониторинг с прогнозом изменения контролируемых характеристик объекта на время, определяемое длительностью прогноза.
Диагностика (диагностирование) - процесс определения состояния объекта.
Тестовая диагностика - процесс определения состояния объекта по его реакции на внешнее воздействие определенного типа
Функциональная (рабочая) диагностика - процесс определения состояния объекта без нарушения режима его функционирования.
Диагностические показатели - значения параметров или характеристик объекта, совокупность которых определяет состояние объекта.
Диагностический признак - свойство объекта, качественно отражающее его состояние, в том числе и появление различных видов дефектов.
Диагностический сигнал - контролируемая характеристика объекта, используемая для выявления диагностических признаков. По диагностическому сигналу могут классифицироваться виды мониторинга и диагностики, например, тепловой или вибрационный мониторинг и диагностика.
Диагностический параметр - количественная характеристика измеряемого диагностического сигнала, входящая в совокупность показателей состояния объекта.
Диагностический симптом - это разность между фактическим и эталонным значениями диагностического параметра.
Диагностика в пространстве состояний - процесс определения состояния объекта по результатам непосредственного измерения параметров состояния.
Диагностика в пространстве признаков - процесс определения состояния объекта по результатам измерения диагностических параметров, определяющих диагностические признаки, в том числе косвенно связанные с параметрами состояния объекта.
Диагностическое правило - совокупность диагностических признаков и параметров, характеризующих появление в объекте определенного вида дефектов или неисправностей, и пороговых значений, разделяющих множества бездефектных объектов и объектов с разной величиной дефекта.
Диагностическая модель - совокупность диагностических правил по всем потенциально опасным дефектам в объекте диагностики.
Алгоритм диагностики - совокупность предписаний по выполнению определенных действий, необходимых для постановки диагноза в соответствии с конкретной диагностической моделью объекта.
Диагноз - заключение о состоянии технического объекта.
Прогноз - заключение о степени работоспособности объекта в течение прогнозируемого периода, вероятности его отказа за этот период или об остаточном
ресурсе объекта.
Технические средства мониторинга - средства, предназначенные для измерения и
анализа контролируемых характеристик объекта, а также для прогноза их возможных
изменений.
Программное обеспечение для мониторинга - программное обеспечение для
поддержки баз данных выполняемых для мониторинга измерений и/или для управления
этими измерениями.
Технические средства диагностики - средства, предназначенные для измерения
диагностических параметров и постановки диагноза.
Система мониторинга и диагностики - совокупность объекта, технических средств мониторинга и диагностики, а также (при необходимости) оператора и эксперта, обеспечивающая постановку диагноза и прогноза состояния объекта.
Автоматическая диагностика - процесс определения состояния объекта диагностики без участия оператора по данным измерений, выполненных техническими средствами диагностики либо с помощью оператора, либо автоматически.
Программы автоматической диагностики - программное обеспечение, позволяющее заменить эксперта персональным компьютером при решении типовых диагностических задач.
Протектор преобразователя (Wear plate, wear face, diaphragm):
1. Деталь, расположенная между пьезоэлементом и объектом контроля или иммерсионной средой, служащая для защиты пьезоэлемента от износа и механических повреждений.
2. Составная часть преобразователя в виде тонкого слоя защитного материала, предохраняющего пьезоэлемент от непосредственного контакта с объектом контроля [10].
4.5.2.7. Демпфер (Damping element, damper, transducer backing, buffer):
1. Деталь преобразователя, предназначенная для увеличения затухания колебаний его активного элемента. Демпфер расширяет полосу пропускания преобразователя и уменьшает длительность излучаемых им импульсов, а также повышает прочность преобразователя.
2. Материал, соединенный с тыльной поверхностью пьезоэлемента и предназначенный для гашения собственных колебаний последнего [10].
4.5.2.8. Призма преобразователя (наклонного) (Wedge, shoe):
1. Деталь в виде призмы специальной формы (обычно выполняемая из пластика), расположенная между пьезоэлементом преобразователя и объектом контроля и служащая для ввода в этот объект ультразвука под известным углом преломления и (или) приема упругих волн, падающих на поверхность ОК под углом, отличным от прямого.
Излучатели и приемники — ультразвуковые преобразователи — могут быть пьезоэлектрическими и магнитострикционными. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из металлического корпуса 4 (рис. 2.2.29), внутри которого располагается материал 3, обладающий пьезоэлектрическим эффектом.
Рис. 2.2.29. Пьезоэлектрический преобразователь
К числу таких материалов относятся кристаллы кварца, турмалина, титаната бария и др. В последнее время наибольшее применение находит сегнетова соль. Кристалл, преобразующий электрическую энергию в механическую, и, наоборот, приклеивается или прижимается к прокладке 2 с помощью пружины 1, предназначенной для демпфирования свободных колебаний.
Рис. 2.2.30. Магнитострикционный преобразователь
Магнитостриктор 2 собирается из тонких изолированных друг от друга пластинок из никеля или другого материала, обладающего под действием магнитного поля возможностью сжиматься и растягиваться. Пакет пластинок помещается в катушку, по которой пропускается переменный электрический ток, если преобразователь используется как излучатель, или возникает переменный электрический ток, если преобразователь работает как приемник. В торце расположена металлическая мембрана 3, которая жестко прикреплена к корпусу 1.
Преобразователи, представленные на рис. 2.2.29 и 2.2.30, возбуждают продольные волны. Для получения поперечных волн используется явление трансформации продольной волны на границе раздела двух сред.
Наиболее распространенным является способ, основанный на явлении пьезоэлектрического эффекта. Физическая сущность этого эффекта заключается в том, что при механическом растяжении или сжатии на поверхности пластин некоторых твердых материалов появляются электрические заряды противоположного знака - возникает прямой пьезоэффект; наоборот, при подаче на поверхность пластин переменных электрических зарядов пластина начинает сжиматься и разжиматься - имеет место обратный пьезоэффект. Такими свойствами обладает ряд природных и искусственных
материалов: кварц, турмалин, сегнетова соль, титанат бария, цирконат-титанат свинца
(ЦТС) и др.
При реализации обратного пьезоэффекта механически вибрирующая пьезопластинка играет роль «молоточка», посылающего пучок упругих колебаний в контролируемый материал. Одновременно та же пластинка под действием прямого пьезоэффекта может служить преобразователем «приёмником».
Рис. 8. Схема работы пьезопластины: а – прямой пьезоэффект; б – обратный пьезоэффект
Шумодиагностический метод применяется не только на динамически работающих агрегатах, но и в целях течеискания на трубопроводах, сосудах и резервуарах. Течи обнаруживаются по шуму, создаваемому трением истекающей через дефект среды о его края.
Вибродиагностический метод применяется как обязательный при диагностике компрессоров газопроводных систем в металлургическом производстве.
Акустико-эмиссионный (АЭ) метод обеспечивает выявление развивающихся дефектов посредством регистрации и анализа акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и роста трещин в контролируемых объектах. Кроме того, метод АЭ позволяет выявить истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. Указанные свойства метода АЭ дают возможность формировать адекватную систему классификации дефектов и критерии оценки технического состояния, объекта, основанные на реальном влиянии дефекта на объект.
Импедансный метод (от английского «impedance» - «сопротивление») широко применяется в аэрокосмической промышленности. Только этот метод позволяет достоверно оценить качество спайки сверхлегких сотовых панелей, применяемых в конструкциях элементов крыльев самолетов и корпусов спутников.
Локальный метод свободных колебаний используют в военной промышленности для проверки качества присоединения звукопоглощающих покрытий на корпусах подводных лодок.
Применение интегрального метода свободных колебаний пассажиры железнодорожных поездов могут наблюдать во время стоянки на крупных станциях.
Резонансные методы вынужденных колебаний в настоящее время практически не используются, так как задачи дефектоскопии и толщинометрии более точно решают импульсные ультразвуковые методы.
Теневой амплитудный метод – самый первый в истории возникновения ультразвуковой дефектоскопии (был открыт в 1928 году в России инженером С.Я. Соколовым). Сегодня он используется только при контроле крупных отливок и поковок. Достоинствами метода является то, что он может быть реализован в простом непрерывном режиме излучения ультразвука и то, что волны проходят толщину объекта лишь в одну сторону, что снижает потери их амплитуды от затухания на крупном зерне материала объекта.
Недостатки теневого амплитудного метода:
1. Метод требует двустороннего доступа к объекту с соосным расположением излучателя и приемника.
2. Метод не дает возможности определять глубину залегания дефектов.
Теневой временной метод является продуктом совершенствования теневого амплитудного метода с применением импульсного режима. Он позволяет не только выявить внутренний дефект в поковке или отливке, но и оценить его размеры.
Велосиметрический метод (от английского «velocity» - «скорость» и греческого «метрико» - «измеряю»), кроме показанного варианта, в ином виде применяется для оценки качества (определения марки) бетона. Объект из бетона известной толщины подвергают прозвучиванию по принципу теневого метода, измеряя скорость звука в нем. Для бетона характерна ярко выраженная прямая зависимость скорости звука от его качества (дисперсности). Поэтому метод нашел применение в строительстве (см. стандарт [19]).
Эхо-зеркальный метод ранее при контроле сварных соединений котлоагрегатов вменялся как обязательный для оценки формы и размеров дефектов, заведомо выявленных эхо-методом. Но из-за отрицательного влияния габаритов датчиков он мог быть применим только на объектах толщиной более 40 мм. Сегодня такие задачи успешно решаются с помощью дифракционно-временного и дельта-метода.
Реверберационный метод применяется для проверки качества межметаллической адгезии в биметаллах, например, при диагностике состояния плакирующих наплавок на внутренней поверхности варочных котлов бумагоделательного производства.
Ультразвуковая толщинометрия (импульсным эхо-методом) – неотъемлемая процедура при диагностировании сосудов, трубопроводов, резервуаров, а также в судостроительном и судоремонтном производстве. На объектах Ростехнадзора в большинстве случаев удовлетворяет точность измерения ± 0,1 мм, но некоторые современные толщиномеры (например, выпускаемые германской фирмой «Крауткремер») позволяют измерять толщины от 1 до 50 мм с точностью ± 0,001 мм.
Эхо-теневой метод применяется как вспомогательный при лабораторном контроле небольших, но ответственных деталей. Для него необходим специальный дефектоскоп с дополнительным приемным каналом.
Зеркально-теневой метод применяется как дополнительный (подтверждающий результаты эхо-метода) при контроле толстых сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводов в электроэнергетике.
Эхо-сквозной метод, в частности, реализован российско-германской компанией «Нординкрафт» в виде стационарной установки для контроля листового проката на Череповецком металлургическом комбинате (см. фото на рисунке 33).
Наибольшее распространение нашли пьезоэлектрические ПАЭ, схе ма которых мало отличается от пьезопреобразователей (ПЭП), ис пользуемых при проведении ультразвукового контроля.
По конструкции различают следующие виды ПАЭ:
•однополюсный и дифференциальный;
•резонансный, широкополосный или полосовой;
•совмещенный с предусилителем или несовмещенный.
По уровню чувствительности ПАЭ разделяются на четыре класса (1—4-й), по частотным диапазонам — на низкочастотные (до 50 кГц), стандартные промышленные (50...200 кГц), специальные промыш ленные (200...500 кГц) и высокочастотные (более 500 кГц). Затухание упругих колебаний снижается с уменьшением их частоты, поэтому низкочастотные ПАЭ используют прежде всего при контроле протя женных объектов, например трубопроводов и объектов с высоким затуханием колебаний.
Специальные ПАЭ применяют для контроля малых объектов с длиной до 1 м, высокочастотные — при проведении лабораторных исследований.
В зависимости от амплитудно-частотной характеристики разли чают ПАЭ резонансные (полоса пропускания 0,2 Fpi где Fp — рабочая частота ПАЭ), полосовые (полоса пропускания 0,2...0,8 Fp) и широ кополосные (полоса пропускания более 0,8 Fp).
Основное отличие ПАЭ от прямых ПЭП заключается в особен ностях демпфирования, необходимого для гашения свободных соб ственных колебаний пьезопластины, а также в толщине самой пьезо пластины. Тыльная сторона пьезопластины ПАЭ может оставаться свободной или частично или полностью задемпфированной.
Одной из основных характеристик ПАЭ является коэффициент преобразования к, определяемый из выражения
Радиоционный НК
Ренгеноскопический метод
МАГНИТНЫЙ МЕТОД
По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля:
-
магнитопорошковый (МП), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве
индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии; -
магнитографический (МГ), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитной пленки; -
феррозондовый (ФЗ), основанный на измерении напряженности магнитного поля феррозондами; -
эффекта Холла (ЭХ), основанный на регистрации магнитных полей датчиками Холла; -
индукционный (И), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния по величине или фазе индуктируемой ЭДС; -
пондеромоторный (ПМ), основанный на регистрации силы отрыва (притяжения) постоянного магнита или сердечника электромагнита от контролируемого объекта; -
магниторезисторный (МР), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния магниторезисторами; -
магнитооптический (МП), основанный на визуализации доменной структуры материала с помощью ферритогранатовой пленки с зеркальной подложкой.
С помощью перечисленных методов можно осуществить контроль сплошности (МП, МГ, ФЗ, ЭХ, И, МР, МО), размеров (ФЗ, ЗХ И, ПМ), структуры и физико-механических свойств (ФЗ, ЭХ, Й, МО).
Считают, что постоянный ток наиболее удобен для выявления подповерхностных дефектов (на расстоянии от поверхности до 2...3 мм). Однако детали с толщиной стенки более 20...25 мм не следует намагничивать постоянным током, так как такие детали после контроля практически невозможно размагнитить. Кроме того, подповерхностные дефекты можно выявить с помощью импульсного тока, если его амплитуду увеличить в 1,5...2,5 раза по сравнению с лмплитудой тока, рассчитанной для выявления аналогичных поверхностных дефектов.
| | Величины неравномерной осадки днища резервуара определяются? | 1. На глаз 2. С помощью уровня 3. С помощью рулетки 4. С помощью нивелиров | |||
| | Для резервуаров, находящихся в эксплуатации более 5 лет, допускаются отклонения? | 1. На 50 % больше, чем для построенных вновь, по всем результатам обследования. 1 2. На 10 % больше, чем для построенных вновь, по всем результатам обследования. 3. На 30 % больше, чем для построенных вновь, по всем результатам обследования. 4. Отклонения не допускаются | |||
| | На днищах диаметром свыше 12 м при предельной площади хлопуна - 5 м2., высота выпучин не должна превышать ? | 1. 150 мм. 2. 180 мм. 3. 200 мм. 4. 160 мм. | |||
| | Визуальный и измерительный контроль позволяет выявлять наиболее часто встречающиеся поверхностные дефекты, за исключением дефектов, имеющих размеры? | 1. До 0,15 мм. . 2..До..0,05.мм. . 3. До 0,25 мм. . 4. До 0,20 мм. | |||
| | Расчетная толщина стенки трубопровода при наличии в нем продольных осевых сжимающих напряжений определяется по формуле? | | |||
| 206 | Что такое пьезоэлектричество? | 1. возникновение поверхностных электрических зарядов под действием механических напряжений (прямой пьезоэффект) и возникновение деформации под действием электрического поля (обратный пьезоэффект) в некоторых анизотропных диэлектриках и полупроводниках. 2. возникновение поверхностных деформации под действием электрического поля. 3. пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезоэлемента, соединенные так, что при возбуждении один из них расширяется, другой сжимается, в результате чего создаются изгибные колебания. 4. возникновение поверхностных электрических зарядов под действием механических напряжений | | ||
| 208 | В случае наличия в резервуаре дефекта, выявленного одним из методов НК, метод АЭК может быть использован для ? | 1. Подтверждения наличия дефекта в резервуаре 2. Определения размера этого дефекта 3. Слежения за развитием этого дефекта 4. Определения происхождения этого дефекта | | ||
