Разновидности неразрушающего контроля в промышленности
Современные методы неразрушающего контроля получили широкое распространение за счет своей универсальности, поскольку они позволяют получать данные о внутренних дефектах, структуре и прочих внутренних показателей на удалении. Возможно даже получить достоверную информацию в момент функционирования изделия. На сегодняшний день существует несколько видов неразрушающего контроля: тепловой, электрический, радиоволновый, магнитный, вихретоковый, оптический, акустический, радиационный и контроль проникающими веществами. Каждый из этих видов можно классифицировать по определённым признакам, например, способу получения информации или типу взаимодействия с объектом.
Несомненным достоинством современных методов неразрушающего контроля является возможность передачи полученной информации на компьютер, за счет чего становится возможной автоматизация процесса контроля, а также прогнозирование и моделирование возникающих дефектов. Таким образом, предупреждение дефектов становится реальностью.
Особенности ультразвукового контроля
Известно, что среда распространения оказывает слияние на свойства любой волны, поэтому изменение параметров ультразвуковой волны при прохождении сквозь исследуемый объект свидетельствует о наличии в нём скрытых дефектов. Это могут быть изменения в упругости, твёрдости, однородности или плотности. Несомненным преимуществом ультразвукового метода неразрушающего контроля является возможность его применения даже на работающем объекте, поскольку волны этого диапазона способны проникать в движущиеся объекты без контакта с преобразователем. Удивительно и то, что использование строб-импульсов позволяет получать информацию о параметрах лишь одного слоя в многослойных структурах.
При изучении свойств объектов ультразвуковым методом обычно производится оценка следующих параметров высокочастотной волны:
- Скорость прохождения через объект. Этот показатель зависит от плотности и однородности исследуемого материала, поэтому изменение скорости распространения волны говорит об изменениях в структуре объекта.
- Энергия излучения. Такие характеристики материала, как плотность, вязкость и твёрдость влияют на уровень энергии ультразвука.
- Рассеяние излечения. Волны ультразвукового диапазона имеют свойство отражения от границ между материалами, поэтому изменение внутренней структуры объекта исследования обязательно скажется на частоту, амплитуду и направление ультразвукового излучения.
- Частота. Любой материал можно представить в виде низкочастотного фильтра, который подвергает изменениям проходящий через него широкополосный спектр ультразвука.
При использовании метода неразрушающего контроля в большинстве случаев применяют ультразвуковые волны частотой от 500 кГц до 20 МГц. Волны этого диапазона имеют небольшую длину, за счёт чего они обладают повышенной чувствительностью к структурным изменениям среды распространения. Для максимально эффективного использования этого свойства рекомендуется применять ультразвуковые волны более высокой частоты. В процессе изучения объекта ультразвуковые импульсы проникают внутрь материала и поступают на вход пьезоэлектрических преобразователей. При этом может использоваться эхоимпульсный режим, когда в качестве излучающего и приёмного выступает один преобразователь, находящийся на одной стороне объекта. При изучении материалов с высоким уровнем ослабления применяется режим сквозного прозвучивания, когда преобразователи размещают по обе стороны объекта. В обоих режимах полученный сигнал поступает на вход усилителя и в дальнейшем подвергается обработке.
В качестве приборов оценки данных могут использоваться аналоговые или цифровые устройства. Отклонения в скорости ультразвука позволяют определить толщину материала с помощью ультразвуковых толщинометров. Уровень ослабления, рассеяния и та же скорость ультразвука могут быть измерены посредством цифровых дефектоскопов.
Ультразвуковое излечение широко применяется для анализа множества свойств материалов, некоторые из них приведены ниже.
- Модуль упругости. Этот показатель может быть вычислен при помощи измерения скорости поперечных и продольных ультразвуковых волн.
- Степень отверждения. Изменения скорости распространения в материале позволит оценить степень его отверждения.
- Уровень содержания графита в чугуне. Концентрацию графита в чугуне можно рассчитать на основе изменения скорости прохождения волн.
- Концентрация жидкостей. Скорость ультразвука также поможет оценить коэффициент смешивания жидкостей.
- Качество продуктов питания. Ультразвук позволяет оценить возраст и степень зрелости продуктов, а также содержание в них примесей.
- Пористость материала. Неоднородность объекта исследования влияет на частоту и амплитуду ультразвука.
Эндоскопический контроль
Метод эндоскопического контроля позволяет в жёстких условиях производить диагностику промышленных устройств. Эндоскопы помогают оценивать сварные соединения в самых труднодоступных местах, а при их оснащении ультрафиолетовым источником света – обнаружить микроскопические трещины. Основная область применения этого метода неразрушающего контроля – выявление очагов коррозии, непроваренных швов и повреждений.
Скоростная видеосъемка
Метод скоростной видеосъёмки предусматривает проведение съёмки на скорости 150 000 кадров в секунду, за счёт чего становится возможным отслеживание корректности работы быстрофункционирующего оборудования. На основе такой оценки в перспективе можно увеличить производительность устройств, а также финансовые затраты на обслуживание.
Вибродиагностика
Вибрация представляет собой один из наиболее простых, но в то же время информативных способов определения состояния объекта. Вибродиагностика может использоваться на самых разных этапах создания какого-либо устройства, позволяя при этом существенно снизить эксплуатационные затраты, а также оптимизировать процесс обслуживания объекта.