Качество продукции, поставляемой промышленными предприятиями, охватывает широкую гамму характеристик. Процессы производства, испытаний и контроля направлены на обеспечение качества и максимально эффективное использование имеющихся ресурсов. Поэтому промышленность постоянно разрабатывает, внедряет и совершенствует методы тестирования, тем самым повышая достоверность полученных результатов. О том, что такое качество металлопроката и как его проверять, вы можете прочесть в другой статье нашего блога. А в сегодняшнем материале поговорим об одном из самых перспективных направлений контроля качества – неразрушающих методах, их особенностях и сферах применения.
Разрушающие и неразрушающие методы исследований: плюсы и минусы
По характеру воздействия на изделие, все виды испытаний можно разделить на разрушающие (англ. destructive testing) и неразрушающие (англ. non-destructive testing, NDT).
Разрушающий контроль (РК) применяют для определения всех ключевых механических свойств металлопродукции, оценки микро- и макроструктуры и т.п. К разрушающим относят металлографические, коррозионные и механические испытания (на растяжение, ударный изгиб, сжатие и др.), специальные технологические тесты (гибка, отбортовка, сплющивание, высадка и т.п.). К плюсам РК можно отнести:
- Получение количественных результатов испытания и определение выносливости изделия при заданной нагрузке;
- Возможность имитирования реальных условий эксплуатации и определения стойкости изделия в этих условиях.
Без минусов тоже не обходится. Среди них:
- Полное или частичное разрушение изделия, что делает невозможным его дальнейшее целевое использование;
- Испытание только части производимой партии (масштабирование результата тестирования возможно только при условии стабильности технологических процессов и воспроизводимости качества продукции);
- Отсутствие возможности проведения полноценных испытаний в «полевых» эксплуатационных условиях.
Неразрушающий контроль (НК) включает такие способы исследований, которые не изменяют качественных параметров изделия и не приводят к его повреждению или полному разрушению. В качестве средств для неразрушающего контроля используются контрольно-измерительные приборы, работающие с проникающими полями, излучением и веществами для получения данных о качестве объектов тестирования.
Преимущества NDT-исследований:
- Возможность проведения испытаний на разных этапах производства, эксплуатации, технического обслуживания и ремонта изделий. Современные производственные линии могут быть оборудованы средствами для автоматизированного неразрушающего контроля 100% продукции в темпе с производством;
- Выявление скрытых дефектов (для стальных изделий – расслоение, непровар, раковины, неметаллические включения, дефекты сварных швов и т.п.);
- Экономия затрат за счет выявления дефектов на более ранних стадиях производства.
Недостатки неразрушающих методов:
- Это косвенные способы оценки, основанные на измерении вторичных физических параметров (электромагнитных, акустических, оптических), в определенной степени коррелирующих со структурой или наличием дефектов. Но для определения чёткой корреляции требуется большая база однотипных тестов;
- Сложно выявить связь показателей НК с эксплуатационной стойкостью и надежностью конечной металлоконструкции без дополнительных разрушительных испытаний;
- В большинстве случаев результаты НК носят качественный, а не количественный характер. Результаты также могут потребовать расшифровки и анализа профильными специалистами;
- Обнаружение определенного дефекта может потребовать применения не одного, а нескольких методов неразрушающего контроля с различной спецификой тестирования.
Следует также помнить, что поскольку качество металлопродукции имеет много составляющих, оценить его только путем применения одного-единственного разрушающего или NDT-метода попросту невозможно.
.png)
Классификация методов неразрушающего контроля
Дефектоскопия – это термин, объединяющий всю совокупность существующих методов НК, направленных на выявление поверхностных, скрытых и внутренних дефектов. Способы неразрушающего контроля в нормативных документах могут различаться по многим признакам. В рамках подклассов тоже существует разветвленная классификация. Если не сильно углубляться и обобщить, то все методы NDT можно разделить:
- По физическому воздействию:
- Физический НК – все виды неразрушающего контроля, основанные на физических явлениях и позволяющие выявлять дефекты с помощью излучений (ультразвук, рентген и т.п.) и различных полей (магнитного, теплового и др.), а также с применением специальных веществ;
- Визуально-оптический и измерительный контроль – методы контроля, заключающиеся в осмотре поверхности объекта невооруженным глазом или с использованием оптических приборов (микроскопы, зеркала, перхоти, эндоскопы) и измерительных инструментов (линейки, штангенциркули, микрометры и т.п.);
- По степени проникновения:
- Поверхностные методы обнаруживают только те дефекты, которые выходят на контролируемую поверхность объекта;
- Объемные методы обнаруживают внутренние дефекты изделия;
- По степени автоматизации:
- Ручные методы;
- Механизированные и автоматизированные методы.
Выбор необходимого вида неразрушающего контроля должен базироваться на габаритах и особенностях конструкции изделия (толщина, форма, наличие соединений и др.), а также на анализе технологий его производства, возможных дефектов и морфологии их расположения.
Виды неразрушающего контроля в соответствии с ДСТУ 2865
| Наименование | Суть метода |
|---|---|
| Вихретоковый контроль | Контроль основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с полем вихревых токов, возбуждаемых в объекте |
| Акустический НК | Применение упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля. Наиболее распространенным является ультразвуковой метод (УЗК контроль) |
| Радиационный контроль | Регистрация и оценка ионизирующего излучения после взаимодействия с контролируемым объектом |
| Радиоволновой НК | Анализ взаимодействия электромагнитного излучения радиоволнового диапазона с объектом контроля |
| Тепловой НК | Регистрация тепловых полей объекта. Различают два основных метода теплового контроля – активный (контролируемый объект нагревают или охлаждают) и пассивный (внешнее тепло не используют) |
| Электрический НК | Регистрация параметров электрического поля, вступающего во взаимодействие с объектом контроля или возникающего в объекте под внешним воздействием |
| Оптический НК | Анализ взаимодействия оптического излучения с объектом контроля |
| Газоразрядная визуализация и фотографирование в полях высокого напряжения | Визуализация внутренней структуры в полях высокого напряжения |
| Органолептический НК | Первичная информация воспринимается органами чувств человека — зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания. Полученные данные не имеют количественного выражения |
| Визуальный контроль | Органолептический НК с помощью органов зрения |
| Магнитный контроль | Регистрация магнитных полей рассеивания над дефектами или определение магнитных свойств объекта |
| Электрогазодинамический НК | Регистрация амплитуды прогиба покрытия под действием воздушных ударных волн, превращающихся в электрический сигнал электростатическим или емкостным способом |
| НК проникающими веществами (капиллярный контроль) | Метод основан на проникновении веществ в полости дефектов контролируемого объекта |
.jpg)
Применение неразрушающего контроля
Сущность дефектоскопии заключается в сборе и оценке данных, полученных с датчиков, или анализе полей и сред, изменяющихся при контакте с объектом контроля. NDT-методы могут использоваться в течение всего жизненного цикла продукции. Их применяют на производстве (например, для определения качества полуфабрикатов и готовых изделий) и при эксплуатации (оценка целостности металлоконструкций и деталей, проверка качества ремонта и технического обслуживания).
Ключевыми факторами, влияющими на эффективность выполнения неразрушающего контроля, являются производительность метода, оперативность выполнения работ, выявляемость дефектов, безопасность и стоимость. Критерии оценки качества продукции путем дефектоскопии базируются на изучении корреляции реальных размеров дефектов с параметрами, получаемыми при НК. На основе этих критериев формируются требования к минимальным размерам недопустимых дефектов, которые вносятся в соответствующие стандарты ДСТУ/ ГОСТ/ EN и технические нормы на поставку продукции.
Основными направлениями использования неразрушающего контроля остаются следующие:
- Исследование дефектов и структуры материалов при их производстве с целью обеспечения текущего контроля качества и/ или оценки эффективности совершенствования технологий;
- Непрерывная или периодическая дефектоскопия ответственных деталей и устройств (например, оборудования атомных станций, космических аппаратов, плавсредств);
- Периодическая дефектоскопия оборудования и элементов с длительным периодом эксплуатации (магистральные рельсы, краны, котлы, мостовые и портовые сооружения).
Неразрушающий контроль качества продукции является одним из самых эффективных способов оценки состояния материалов, деталей и конструкций. Применение ультразвукового, радиографического, магнитопорошкового контроля и других методов позволяет выявлять внутренние и поверхностные дефекты без повреждения изделий или вывода из эксплуатации. Своевременное выявление критических несовершенств уменьшает риск аварий, возникновения брака продукции или сокращения срока службы оборудования. Это позволяет производителям поддерживать высокий уровень качества продукции и отвечать требованиям международных стандартов.
К плюсам неразрушающего контроля следует отнести и значительную экономию ресурсов. Выявление дефектов на ранних стадиях позволяет устранить проблемы до того, как они повлекут за собой дорогостоящие ремонты или остановку производства. Дефектоскопия помогает оптимизировать техническое обслуживание оборудования, продлить его срок эксплуатации и снизить риски для персонала и окружающей среды. Именно поэтому NDT-технологии являются важной составляющей современных систем менеджмента качества в металлургии, строительстве, энергетике, транспортной отрасли и других сферах промышленности.
