Неразрушающий контроль: методы, характеристики, преимущества

Неразрушающий контроль: методы, характеристики, преимущества

 

Сегодня под неразрушающим контролем (НК, от англ. Non-destructive testing (NDT)) чаще всего понимают анализ надежности и других свойств и основных рабочих характеристик  всего объекта или отдельных его элементов (участков), не связанный с выведением этого объекта из работы либо его демонтажом. Другими словами, речь идет о проверке изделия без какого- либо его разрушения (англ. nondestructive inspection (NDI)).

И как раз в этом его главное отличие от контроля разрушающего типа. Простой пример. Для оценки прочности объекта на разрыв в любом случае необходимо приложение нагрузки, после которой объект уже не будет пригоден к эксплуатации (к таким методам могут быть отнесены краш-тесты автомобилей).

Что же касается основных методов неразрушающего контроля, то ими, согласно ГОСТу 18353-79,являются такие методы как:

• магнитный;
• вихретоковый;
• радиоволновой;
• оптический;
• акустический (ультразвуковой);
• радиационный;
• тепловой;
• электрический;
• проникающими веществами.

И здесь стоит отметить, что при всем многообразии методов неразрушающего контроля наиболее частое применение находят именно магнитопорошковый и ультразвуковой метод. Что же касается, например, радиационного контроля, то он используется гораздо реже. Зато именно приборы радиационного контроля позволяют контролировать большие толщины материалов, а также те виды материалов, диагностика которых остальными методами затруднена (в частности, композиты). Своими особенными преимуществами  обусловлено и применение акустического метода неразрушающего контроля: это, прежде всего, возможность диагностики дефектов внутреннего типа, относительная простота приборов неразрушающего контроля, широкий спектр материалов, пригодных для обследования. В этом плане он выгодно отличается, например, от магнитных, вихревых и электрических методов контроля, позволяющих диагностировать лишь поверхность и подповерхностный слой металлов.

Подробнее об особенностях каждого метода неразрушающего контроля смотрите в наших таблицах.

Таблица №1

Метод неразрушающего контроля и НТД	Требуемое для его реализации  оборудование
Визуально-измерительный (ВИК) РД 03-606-03 Инструкция по визуальному и измерительному контролю	Не требующий какого-либо оборудования метод неразрушающего контроля – может реализовываться с помощью простых измерительных средств (комплект для визуального контроля)
Магнитопорошковый (МК) ГОСТ 21105-87 Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод   РД-13-05-2006 Методические рекомендации по порядку проведения магнитопорошкового контроля технических устройств	Устройство для размагничивания и намагничивания  контролируемых объектов   Магнитный индикатор (порошки, суспензии, магнитогуммированные пасты)
Капиллярный (ПВК) ГОСТ 18442-80 Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования.   РД-13-062006. Методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля	Дефектоскопические материалы: Пенетрант, Проявитель, Очиститель
Ультразвуковой (УК) ГОСТ 14782-86. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые	Ультразвуковой дефектоскоп Преобразователи пьезоэлектрического типа (ПЭП) Стандартные образцы предприятий (СОП)
Радиационный (РК) ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический контроль.	Рентгеновский аппарат
Тепловой (ТК) ГОСТ 23483-79 Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие требования.   РД-13-04-2006 Методические рекомендации о порядке проведения теплового контроля	Тепловизор
Течеискание (ПВТ) ГОСТ 24054-80 Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытания на герметичность	Течеискатель
Акустико-эмиссионный (АЭ)   ПБ 03-593-03 Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов	Акустико-эмиссионная система
Вибродиагностический (ВД)   РТМ 38.001-94 Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов   РД 08.00-60.30.00-КТН-016-1-05 Руководство по техническому обслуживанию и ремонту оборудования и сооружений нефтеперекачивающих станций	Вибродиагностический комплекс
Вихретоковый (ВТ)   РД-13-03-2006 Методические рекомендации о порядке проведения вихретокового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах	Вихретоковый дефектоскоп
Электрический (ЭЛ)   ГОСТ 25315-82 Контроль неразрушающий электрический	Электроискровой дефектоскоп

 

Таблица №2

Метод неразрушающего контроля	Дефекты выявляемые  данным методом неразрушающего контроля	Недостатки метода
Визуально-измерительный (ВИК)	Дефекты на поверхности объекта размером от 0,1 мм и больше	Низкая способность обнаружения мелких поверхностных дефектов   Уровень выявляемости дефектов приборами зависит от субъективных факторов
Магнитопорошковый (МК)	Диагностика объектов, изготовленных из сталей ферромагнитного типа: поверхностные и подповерхностные (2-3мм) дефекты с протяженностью от 0,5 мм и шириной раскрытия от 2мкм   Возможно применение для неразрушающего контроля по немагнитным покрытиям  (кадмий, хром и т.д.). Покрытия с толщиной до 20 мкм практически не влияют на корректность контроля и выявляемость дефектов	Не возможен магнитопорошковый контроль элементов и конструкций из неферромагнитных  сталей, если на их поверхности отсутствует зона необходимая для нанесения индикаторных материалов и намагничивания, либо изделий со структурными неоднородностями и/или резкими изменениями площади поперечного сечения с наличием несплошностей с плоскостью раскрытия  не совпадающей с направлением магнитного поля, либо составляющей с ним угол в 30 градусов и менее
Капиллярный (ПВК)	Дефекты поверхностного и сквозного типа с раскрытием порядка 1мкм	С помощью приборов  данного метода неразрушающего контроля возможно обнаружение лишь выходящих на поверхность, либо сквозных дефектов без определения их точной глубины.   Сложность механизации и автоматизации реализации метода.   Необходимость тщательной обработки поверхности контролируемого объекта
Ультразвуковой (УК)	Подходит для неразрушающего контроля изделий как из металлов, так и неметаллов   Позволяет выявлять все виды дефектов в основном материале, сварных швах, околошовных зонах   Высокая скорость, производительность контроля при низкой стоимости и безопасности для человека   Мобильность ультразвукового дефектоскопа	Поверхность объекта должна быть подготовлена для введения ультразвука, а в случае сварных соединений  - необходима подготовка и направлений шероховатости (они должны быть перпендикулярными шву)   Необходимо применение контактных жидкостей (вода, клейстер, масло). Причем, при диагностике вертикальных или сильно наклоненных поверхностей эти контактные жидкости должны обладать определенной густотой   Применение «притертых» преобразователей (с радиусом кривизны подошвы R, равным 0,9-1,1 R радиуса контролируемого объекта), не пригодных в таком виде для диагностики плоских поверхностей   Приборы данного метода неразрушающего контроля не позволяют ответить на вопрос о размерах обнаруженного дефекта, измеряя лишь его отражательную способность в направлении приемника (в то время как данная величина кореллирует не для всех видов дефектов)   Не позволяет контролировать соединения, в которых оба элемента кованные,литые,  либо штампованные; угловые наклонные (с отклонением от перпендикулярности более 10 градусов) сварные соединения трубчатых элементов между собой либо с другими элементами, а также металлы с крупнозернистой структурой, изделия малых размеров и сложной формы.
Радиационный (РК) .	Внутренние дефекты сварных соединений (трещины, непровары, поры, шлаковые включения)	Низкое выявление поверхностных дефектов   Метод неразрушающего контроля не позволяет выявлять включения  и поры с диаметром поперечного сечения, трещины и непровары с плоскостью раскрытия не совпадающей с направлением просвечивания   При применении соответствующих приборов необходимо обеспечение радиационной безопасности персонала
Тепловой (ТК)	Выявление мест проходимости теплоносителей, протечек, нарушений изоляционных покрытий, участков нагрева электрических контактов	Зависимость корректности измерений от окружающей среды и  погодных условий
Течеискание (ПВТ)	Нахождение течей	Обнаружение лишь дефектов сквозного типа
Акустико-эмиссионный (АЭ)	Обнаруживает поверхностные и внутренние дефекты, в том числе – и это особенно важно – дефекты, находящиеся еще только в стадии развития (от десятых долей миллиметра). Благодаря этому позволяет проводить классификацию дефектов, в том числе, по степени их опасности	Достаточно сложная технология, требующая дорогого оборудования и приборов.   Акустико-эмиссионные сигналы, как правило,  трудно выделяются из помех.    Необходимость последующей диагностики контролируемых объектов другими методами.
Вибродиагностический (ВД)	Обнаружение и диагностика пульсации потока технологической среды, колебаний движущихся частей	Жесткие дополнительные  требования к способу крепления датчика.   Зависимость уровня вибрации от целого ряда факторов   Трудности выделения вибрационного сигнала
Вихретоковый (ВТ)	Обнаруживает поверхностные и подповерхностные (глубина -1 – 4 мм) дефекты	Применяется только для диагностики изделий из токопроводящих материалов
Электрический (ЭЛ)	Позволяет проводить оценку целостности изоляций	Предполагает необходимость контакта с объектом   Жесткие требования к  чистоте поверхности  объекта   Сложность автоматизации процесса неразрушающего контроля   Зависимость корректности результатов измерений от состояния окружающей среды

 

Неразрушающий контроль на службе человека  

Официально днём рождения неразрушающего контроля принято считать 28 декабря 1895 года, когда была опубликована статья Вильгельма Рентгена «О новом типе лучей». Ведь именно использование этих – рентгеновских – лучей было положено в основу одного из методов неразрушающего контроля.

Сферой, которая первой «приручила» неразрушающий контроль и взяла себе на вооружение, является строительство. В настоящее время контролю неразрушающего типа подвергаются не только сами строительные материалы, «полуфабрикаты», но и уже готовые объекты строительства. Приборы неразрушающего контроля за счет своих технических характеристик позволяют с замечательной точностью контролировать такие параметры, как прочность основного слоя и нанесённого на его поверхность покрытия, влажность древесины, глубину защитного бетонного слоя до армирующей сетки; обнаруживать трещины на внутренних стенках  трубопроводов, пустоты в монолитах, участки с растрескиванием, разъеданием, ржавчиной, мелкие дефекты сварных швов, рельсов...

Вообще, полный перечень отраслей, для которых применение неразрушающего контроля стало не просто привычным, а необходимым, занял бы очень много места. «Секрет» такой распространённости и популярности кроется как в достоинствах самих методов НК,  так в том, что они отвечают требованиям, предъявляемых к методам контроля современной реальностью. Очевидно, что современная дефектоскопия должна обеспечивать возможность осуществления диагностики по большинству существующих параметров на всех стадиях – от изготовления продукции до ее ремонта. При максимальной оперативности исследований их результаты должны быть достоверны, а дефектоскопические приборы для их получения – автоматизированными, надёжными, мобильными, быстродействующими, пригодными к ремонту и долговременной эксплуатации.

Преимущества неразрушающих методов контроля перед другими методами

Сама суть неразрушающих методов контроля (НМК) отражается в слове «неразрушающий». Другими словами, для диагностики объект контроля не нужно демонтировать, нет необходимости в  приостановке его эксплуатации или остановке производства для оценки качества изготавливаемой продукции. 

Кроме этого, за счет использования приборов неразрушающего контроля появляется прекрасная и уникальная возможность диагностировать непосредственно то изделие, которое будет затем эксплуатироваться. Взять, например, некий котел. С помощью статистического метода контроля можно установить: вероятность того, что данный агрегат не взорвется, составляет 98%. Разрушающий метод определит (разобрав прежде этот котел на мелкие детали), что раз конкретно в нем дефектов не обнаружено, то и в другом котле, произведённом по аналогичной технологии и на том же оборудовании, дефектов тоже не окажется. Скорее всего, не окажется...  И только неразрушающий метод может дать гарантию: именно это изделие прошло диагностику и именно оно пригодно к использованию. Причем, в отличие от большинства прочих методов, неразрушающий контроль не требует тщательной предварительной подготовки образцов.

Есть здесь и еще одна особенность. Приборы неразрушающего контроля позволяют проверять объект как полностью, так и «фрагментарно», то есть только «опасные» его участки, которые вызывают наибольшие опасения с точки зрения эксплуатационной надёжности, склонны к износу и т.д. Разнообразие приборов неразрушающего контроля, у каждого из которого свой уровень чувствительности к определённому свойству материала, позволяет получать информацию о самых многочисленных  характеристиках объекта. И самое важное: от воздействия на эти характеристики неразрушающего контроля объект своих качеств не теряет (что особенно важно, например, при контроле дорогостоящей продукции).

Наконец, с помощью неразрушающего контроля можно проводить анализ объектов не только при их сдаче в эксплуатацию или выпуске продукции. Традиционно часто практикуется ещё один способ (скорее даже «режим») применения приборов неразрушающего контроля  – непрерывный контроль. В частности, это касается трубопроводов на АЭС и других объектов, подверженных большим нагрузкам и  нуждающихся в постоянном наблюдении – притом, что в рамках проведения их контроля технологический процесс прерываться не должен.

То что, в последнее время развитие неразрушающего контроля все увереннее превращается в одно из важнейших и необходимых условий промышленной безопасности, неудивительно. Согласно статистике, каждый год в развитых странах по вине недостаточного качества выпускаемой продукции «теряется» 10% национального дохода. В США только от коррозии металла потери составляют в год более 200 млрд. долларов, плюс более 100 млрд. - от дефектов усталости. Что же касается нашей страны, то там потери от некачественных материалов и изделий, не секрет, заметно выше. Большая часть промышленной продукции  по различным техническим и организационным причинам быстро выходит из строя; учитывая колоссальные ремонтные объемы и нарушение экологических норм, потери морального и материального порядка возрастают в разы, требуя детального анализа и принятия взвешенных кардинальных решений.