Что такое ширина раскрытия дефекта
Капиллярный контроль – простой и надёжный способ обнаружения трещин и раковин
Как метод дефектоскопии ручной и механизированный капиллярный контроль чрезвычайно универсален. Ограничений по форме и габаритам объектов нет. Чёрные и цветные металлы, неферромагнитные сплавы, керамические изделия, пластмассы и даже стекло – всё это может быть проверено при помощи данного вида НК. В технических заданиях на проведение технического освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности трубопроводов и резервуаров он часто упоминается в качестве дополнительного. Именно этот метод предпочитают в случаях, когда магнитопорошковая дефектоскопия объектов из ферромагнитных сплавов не способна обеспечить требуемую чувствительность. К тому же далеко не все объекты в эксплуатации можно намагничивать.
При определении чувствительности учитывается также тип освещения (УФ-облучённость или дополнительная подсветка с люминесцентными лампами либо лампами накаливания).
Преимущества и недостатки капиллярного контроля
Даже к стенам помещения есть свои требования – для отделки нужно использовать легко моющиеся покрытия.
Методы капиллярного контроля
Цветной метод базируется на использовании ярко окрашенных жидкостей. Белый проявитель, красный пенетрант – такой контраст легко и быстро «считывается» дефектоскопистом. Подходит для испытаний даже при обычном дневном свете.
Люминесцентный метод – это, если можно так выразиться, цветной метод «на максималках». Проводится в затемнённом помещении с применением ультрафиолетового освещения с длиной волны 365 нм. Индикаторная жидкость содержит люминофор, который на тёмном фоне светится сильным жёлто-зелёным цветом. Данному способу свойственна повышенная чувствительность: люминесцентный капиллярный контроль сварных соединений, околошовной зоны и основного металла способен выявлять дефекты с раскрытием всего 0,1 мкм и более.
Наконец, люминесцентно-цветной метод – самый чувствительный из всех. Предполагает регистрацию контраста между цветным индикаторным рисунком и люминесцентным. Как в видимом спектре, так и длинноволновом УФ-излучении. Сочетание источников освещение помогает регистрировать мельчайшие несплошности.
Порядок проведения
Цветная дефектоскопия сварных швов, околошовной зоны и основного металла выполняется с учётом критериев допустимости дефектов, отражённых в руководящей документации. Трактовать результаты можно по индикаторному рисунку и по фактическим параметрам трещин, раковин или пор, чётко обозначившихся после удаления всех рабочих жидкостей. В целом, основанием для положительной оценки является отсутствие протяжённых следов удлинённого вида. Что касается одиночных несплошностей, то тут всё, повторимся, зависит от инструкции.
Аппаратура и материалы для цветной дефектоскопии
Из необходимых аксессуаров также отметим СИЗ – очки, перчатки, респираторы и пр.
Если не приобретать готовые материалы, а приготавливать их самостоятельно, то делать это можно только в специально оборудованном помещении с вытяжкой.
Помимо уже упомянутых расходников, для капиллярного метода контроля сварных швов по-прежнему востребованы такие проверенные временем материалы, как керосин, ацетон, этиловый спирт, каолин, ксилол и пр. Так, если в отапливаемых помещениях для очистки поверхности можно использовать воду, то при отрицательных температурах не обойтись без спирта.
Исчерпывающий перечень расходников доступен в приложении №5 к методическим рекомендациям РД 13-06-2006.
Сообщество специалистов по капиллярному методу контроля
На форуме «Дефектоскопист.ру» зарегистрированы тысячи специалистов ПВК (ЦД), аттестованных и сертифицированных по СДАНК-02-2021 или СНК ОПО РОНКТД-02-2021 (в зависимости от того, в какой Системе НК нужно подтвердить компетенцию, чтобы зайти на объект заказчика). В специальном разделе на форуме доступны десятки обсуждения по теоретическим и практическим аспектам данного вида неразрушающего контроля. Ему также посвящена отдельная категория в электронной библиотеке «Архиус», где собрана вся актуальная нормативная документация. Если у вас есть какой-либо вопрос, вы можете поискать необходимую информацию на нашем сайте – либо создать новую тему и изложить свою проблему. Коллеги обязательно подскажут, помогут, направят на путь истинный.
Чтобы быть успешным специалистом капиллярного контроля, зарегистрируйтесь на форуме «Дефектоскопист.ру» и следите за обновлениями!
Капиллярный метод неразрушающего контроля (кнк) (капиллярная дефектоскопия)
КНК обычно используют для обнаружения дефектов, не видимых невооруженным глазом. Его абсолютную чувствительность определяют средним раскрытием дефекта типа трещин длиной 3-5 мм. выявляемого с заданной вероятностью.
Индикаторные рисунки, образующиеся при контроле, либо обладают способностью люминесцировать в ультрафиолетовых лучах, либо имеют окраску, вызываемую избирательным поглощением (отражением) части падающих на них световых лучей. Линии индикаторного рисунка имеют ширину от 0.05 до 0.3 мм (на расстоянии наилучшего зрения это соответствует угловой ширине от 15″ до Г30″). яркостный контраст 30-60% и более, а также высокий цветовой контраст. Это значительно выше соответствующих параметров поверхностных дефектов, обнаруживаемых визуально (угловой размер от Г до 10″. яркостный контраст 0-5%. цветовой контраст отсутствует).
КНК позволяет диагностировать объекты контроля любых размеров и форм, изготовленных из чёрных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твёрдых неферромагнитных материалов. При этом выявляются такие дефекты, как трещины, пористость, рыхлоты.
При КНК применяют следующие материалы:
Для выполнения КНК применяется следующая аппаратура:
Проникающую жидкость наносят на предварительно очищенную поверхность деталей, чтобы заполнить полости возможных поверхностных дефектов. Продолжительность контакта жидкости с поверхностью детали зависит от физических свойств жидкости, характера обнаруживаемых дефектов и способа заполнения жидкостью полостей дефектов.
В табл. 4.1 приведены способы заполнения полостей дефектов пенетрантом. Наиболее простым и распространенным в производственных условиях является капиллярный способ. При этом для улучшения проникновения жидкости в полости может подогреваться проникающая жидкость или проверяемая деталь.
При вакуумном способе деталь помешают в герметичную камеру, из которой откачивают воздух. После подачи проникающей жидкости камеру разгерметизируют. Жидкость заполняет полости дефектов под действием капиллярного и атмосферного давлений. При разрежении около 1 Па выявляются трещины шириной на порядок меньше, чем при капиллярной пропитке.
При ультразвуковом способе ускоряется процесс заполнения полостей дефектов, особенно загрязненных. Высокой эффективности способ достигает при использовании пенетрантов средней и высокой вязкости (нориола, шубнкола. смесей масла с керосином), когда направление колебаний совпадает с плоскостью полости дефекта.
Под воздействием статических сил увеличивается ширина раскрытия полости дефектов, улучшаются условия заполнения этих полостей н выявления дефектов ннзковязкимн жидкостями.
При обычных условиях, например, заполнение поверхностных трещин раскрытием 0.002 мм и глубиной происходит за 20 с: такая же трещина глубиной 3 мм полностью заполняется примерно за 40 с.
Скорость заполнения сквозных дефектов зависит от их размеров и конфигурации, время заполнения измеряется секундами.
Индикаторные пенетранты для красок и люминофоров, приготовленные на основе растворителей (керосин, бензин и т.п.). достаточно быстро испаряются. Длительная выдержка пенетранта на контролируемой поверхности может привести к его высыханию и выпадению в виде осадка из частиц красителя или люминофора. Эти частицы, являясь сорбентом, могут привести к извлечению пенетранта из устья дефекта: в результате выявление дефектов при контроле ухудшается. Для предотвращения высыхания можно периодически наносить дополнительно пенетрант. однако это процесс трудоемкий, особенно при контроле больших площадей, поэтому время нахождения пенетранта на контролируемой поверхности обычно ограничено 3-5 мин. После этого индикаторный пенетрант необходимо удалить с поверхности КО.
Способы удаления проникающей жидкости с поверхности выбирают с учетом необходимости сохранения ее в полостях дефектов, а также типа пенетранта. шероховатости поверхности, условий контроля, объема работ и требуемой производительности труда. При локальном контроле условиях в случае использования невысыхающих жидкостей детали протирают ветошью или бумагой. При большом объеме работ или при контроле шероховатых деталей (с чистотой обработки поверхности ниже пятого класса) этот способ непригоден. В этих случаях применяют промывку органическими растворителей!, водой и пр. Для удаления невысыхающих жидкостей применяют обдувку струей песка, дроби, косточковой крошки, опилок и т.п. Гашением устраняется люминесценция или окраска при использовании специальных проникающих жидкостей. При контроле массовых деталей в цеховых условиях применяют комбинированный способ удаления проникающей жидкости с поверхности деталей.
Полноту удаления пенетранта определяют визуально или (при люминисцентном методе) в ультрафиолетовом свете. Оценку считают удовлетворительной, если отсутствует светящийся или окрашенный фон.
Если фон обнаружен, для повторной очистки используют очиститель типа O-l или 0-2. При температуре окружающего воздуха ниже 8°С индикаторный пенетрант с поверхности КО снимают бязью, смоченной в спирте. Влагу с поверхности изделия удаляют влажной бязью до полного исчезновения с нее капель воды, после чего поверхность считается подготовленной к следующей операции. Проявитель чаще всего наносят кистью. При этом расход проявителя значительно меньше, чем при нанесении его краскораспылителем, окружающий воздух меньше насыщается вредными для человека парами растворителей и аэрозолей.
В цеховых условиях применяют также способ посыпания и способ наложения липких пленок. Затем происходит медленное перемещение мениска в глубь трещины (рис. 4.2) и незначительное увеличение индикаторного следа. Размер индикаторного следа определяется объемом пенетранта. извлеченного из устья трещины, после образования мениска по всей ее протяженности.
В некоторых случаях в условиях производства возникает необходимость многократного контроля. Перед повторным контролем проводят полный цикл подготовки изделий, тщательно промывая КО ацетоном, бензином или другими растворителями для удаления остатков дефектоскопических материалов из поверхностных дефектов. Небольшие изделия перед повторным контролем рекомендуется помещать на несколько часов в растворители индикаторного красителя. В качестве иллюстрации влияния первичного контроля на последующие проверки на рис. 4.3 приведены результаты двух серий (каждая по пять раз) контроля образцов из стали, на которых при первичном осмотре было обнаружено 11 единичных трещин.
Осмотр контролируемой поверхности, как правило, проводят дважды: через 5-6 мин для обнаружения крупных дефектов и через 25-60 мин для обнаружения мелких. При люминесцентном методе контроля используют ультрафиолетовое излучение с длиной волны Сумма площадей индикаторных следов, обнаруженных на образцах, изменяется в зависимости от числа проведенных ранее испытаний.
Между сериями испытаний образцы помешали на 8-10 ч в растворители индикаторного красителя. Из рис. 4.3 видно, что такая обработка образцов почти полностью исключает влияние загрязнений дефектов остатками дефектоскопических материалов, используемых на предыдущих стадиях контроля.
КНК подразделяется на четыре уровня, как указано в табл. 4.2.
У КНК есть верхний и нижний пределы чувствительности. Верхний предел определяется наибольшей шириной дефекта, при которой пенетрант полностью вытекает из него, образуя размытое облако. Нижний предел определяется настолько малым дефектом, что проникшего в него пенетранта недостаточно для обнаружения.
Чувствительность КНК определяется геометрическим к. и оптическим ко факторами: KKHK=f(kr. ko). где f- знак функции.
Приборы для КНК выпускаются серийно. В качестве примеров приведём отечественный прибор ЛДА-3 н прибор США «Тнн-Kq) АФБ». Последний позволяет контролировать в течение часа до 500 лопаток турбин.
Основные положения, которые необходимо знать при КНК. следующие.
Общий осмотр проводят невооруженным глазом или с применением луп малого увеличения с большим полем зрения 2.
Общий осмотр проводят невооруженным глазом или с применением луп малого увеличения с большим полем зрения. При осмотре отыскивают окрашенный или люминесцирующнй индикаторный рисунок, обращая внимание на основные признаки:
— Трещины любого происхождения, волосовины, закаты, неслитнны. непровары. неспаи, плены выявляются в виде четких, иногда прерывистых окрашенных линий различной конфигурации (рис.4.5. 4.6)
— Растрескивание материала, межкристаллнтная коррозия участков поверхности крупнозернистых сплавов проявляются в виде группы отдельных коротких линий или сетки (рис.4.7. б)
— Межкристалльная коррозия участков поверхности мелкозернистых сплавов выявляется в виде пятен, размытых полос:
— Поры, язвенная коррозия, выкрашивание материала, эрозионные повреждения поверхности выявляются отдельными точками, звездочками (рис.4.7, а).
Обнаружение рисунка, соответствующего указанным выше основным признакам, служит основанием для анализа допустимости дефекта по его размеру, положению, характеру.
Капиллярный контроль, цветная дефектоскопия, капиллярный метод неразрушающего контроля
Существует люминесцентный (флуоресцентный) и цветной методы капиллярной дефектоскопии.
В основном по техническим требованиям или условиям необходимо выявлять очень малые дефекты (до сотых долей миллиметра) и идентифицировать их при обычном визуальном осмотре невооруженным глазом просто невозможно. Использование же портативных оптических приборов, например увеличительной лупы или микроскопа, не позволяет выявить поверхностные повреждения из-за недостаточной различимости дефекта на фоне металла и нехватки поля зрения при кратных увеличениях.
В таких случаях применяют капиллярный метод контроля.
При капиллярном контроле индикаторные вещества проникают в полости поверхностных и сквозных дефектов материала объектов контроля, в последствие образующиеся индикаторные линии или точки регистрируются визуальным способом или с помощью преобразователя.
Контроль капиллярным методом осуществляется в соответствии с ГОСТ 18442-80 “Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования.”
Главным условием для обнаружения дефектов типа нарушения сплошности материала капиллярным методом является наличие полостей, свободных от загрязнений и других технических веществ, имеющих свободный доступ к поверхности объекта и глубину залегания, в несколько раз превышающую ширину их раскрытия на выходе. Для очистки поверхности перед нанесением пенетранта используют очиститель.
Назначение капиллярного контроля (капиллярной дефектоскопии)
Капиллярная дефектоскопия (капиллярный контроль) предназначена для обнаружения и инспектирования, невидимых или слабо видимых для невооруженного глаза поверхностных и сквозных дефектов (трещины, поры, непровары, межкристаллическая коррозия, раковины, свищи и т.д.) в контролируемых изделиях, определение их консолидации, глубины и ориентации на поверхности.
Применение капиллярного метода неразрушающего контроля
Капиллярный метод контроля применяется при контроле объектов любых размеров и форм, изготовленных из чугуна, черных и цветных металлов, пластмасс, легированных сталей, металлических покрытий, стекла и керамики в энергетике, ракетной технике, авиации, металлургии, судостроении, химической промышленности, при строительстве ядерных реакторов, в машиностроении, автомобилестроении, электротехники, литейном производстве, медицине, штамповке, приборостроении, медицине и других отраслях. В некоторых случаях этот метод является единственным для определения технической исправности деталей или установок и допуск их к работе.
Капиллярную дефектоскопию применяют как метод неразрушающего контроля также и для объектов из ферромагнитных материалов, если их магнитные свойства, форма, вид и расположение повреждений не позволяют достигать требуемой по ГОСТ 21105-87 чувствительности магнитопорошковым методом или магнитопорошковый метод контроля не допускается применять по техническим условиям эксплуатации объекта.
Капиллярные системы также широко применяются для контроля герметичности, в совокупности с другими методами, при мониторинге ответственных объектов и объектов в процессе эксплуатации. Основными достоинствами капиллярных методов дефектоскопии являются: несложность операций при проведение контроля, легкость в обращение с приборами, большой спектр контролируемых материалов, в том числе и немагнитные металлы.
Приборы и оборудования применяемые при капиллярном контроле:
Параметр «чувствительность» в капиллярном методе дефектоскопии
Выявление поверхностных дефектов, имеющих размер раскрытия более 500 мкм, капиллярными методами контроля не гарантируется.
Класс чувствительности Ширина раскрытия дефекта, мкм
технологический Не нормируется
Физические основы и методика капиллярного метода контроля
Цветной или красящий пенетрант наносится с помощью кисти или распылителя на поверхность объекта контроля. Благодаря особым качествам, которое обеспечиваются на производственном уровне, выбор физических свойств вещества: плотности, поверхностного натяжения, вязкости, пенетрант под действием капиллярного давления, проникает в мельчайшие несплошности, имеющие открытый выход на поверхность контролируемого объекта.
Проявитель, наносимый на поверхность объекта контроля через относительно недолгое время после осторожного удаления с поверхности неусвоенного пенетранта, растворяет находящийся внутри дефекта краситель и за счет взаимного проникновения друг в друга “выталкивает” оставшийся в дефекте пенетрант на поверхность объекта контроля.
Процесс обнаружения дефектов капиллярным методом разделяется на 5 стадий (проведение капиллярного контроля):
«Возможности капиллярного метода неразрушающего контроля»
Капиллярный метод неразрушающего контроля основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объекта контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуальным способом.
Данный метод неразрушающего контроля предназначен для выявления невидимых или слабо видимых невооруженным глазом поверхностных и сквозных дефектов (трещины, поры, раковины, непровары, межкристаллическая коррозия, свищи и т.д.) в объектах контроля, определения их расположения, протяженности и ориентации по поверхности.
Проявителем называют дефектоскопический материал, предназначенный для извлечения пенетранта из капиллярной несплошности с целью образования четкого индикаторного рисунка и создания контрастирующего с ним фона. Существует пять основных видов проявителей, используемых с пенетрантами:
— суспензия в растворителе;
Процесс капиллярного контроля состоит из 5 этапов:
К недостаткам капиллярного контроля следует отнести его высокую трудоемкость при отсутствии механизации, большую длительность процесса контроля (от 30 мин до 1,5 ч), снижение достоверности результатов при отрицательных температурах, субъективность контроля (зависимость достоверности результатов от профессионализма оператора).
Достоинствами капиллярного контроля являются: простота операций контроля, несложность оборудования, применимость к широкому спектру материалов, в том числе к немагнитным металлам. Главным преимуществом капиллярной дефектоскопии является то, что с его помощью можно не только обнаружить поверхностные и сквозные дефекты, но и получить по их расположению, протяженности, форме и ориентации по поверхности ценную информацию о характере дефекта и даже некоторых причинах его возникновения (концентрация напряжений, несоблюдение технологии и пр.).
Дефектоскопические материалы для цветной дефектоскопии выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к контролируемому объекту, его состояния и условий контроля. В качестве параметра размера дефекта принимается поперечный размер дефекта на поверхности объекта контроля – так называемая ширина раскрытия дефекта. Минимальная величина раскрытия выявленных дефектов называется нижним порогом чувствительности и ограничивается тем, что весьма малое количество пенетранта, задержавшееся в полости небольшого дефекта, оказывается недостаточным, чтобы получить контрастную индикацию при данной толщине слоя проявляющего вещества. Существует также верхний порог чувствительности, который определяется тем, что из широких, но неглубоких дефектов пенетрант вымывается при устранении излишков пенетранта на поверхности. Обнаружение индикаторных следов, соответствующего указанным выше основным признакам, служит основанием для анализа о допустимости дефекта по его размеру, характеру, положению. ГОСТ 18442-80 установлено 5 классов чувствительности (по нижнему порогу) в зависимости от размеров дефектов