Якість продукції, яку постачають промислові підприємства, охоплює широку гаму характеристик. Процеси виробництва, випробувань і контролю націлені на забезпечення якості та максимально ефективне використання наявних ресурсів. Тому промисловість постійно розробляє, впроваджує та вдосконалює методи тестування, тим самим підвищуючи достовірність отриманих результатів. Про те, що таке якість металопрокату та як її перевіряти, ви можете прочитати в іншій статті нашого блогу. А в сьогоднішньому матеріалі поговоримо про один з найперспективніших напрямків контролю якості - неруйнівні методи, їхні особливості та сфери застосування.
Руйнівні та неруйнівні методи контролю якості: плюси та мінуси
За впливом на виріб, що контролюється, всі види випробувань можна розділити на руйнівні (англ. destructive testing) та неруйнівні (англ. non-destructive testing, NDT).
Руйнівний контроль (РК) застосовують для визначення всіх ключових механічних властивостей металопродукції, оцінювання мікро- та макроструктури тощо. До руйнівних відносять металографічні, корозійні та механічні випробування (на розтягнення для визначення параметрів міцності, ударний вигин, стискання та ін.), спеціальні технологічні тестування (згинання, відбортування, сплющування, висаджування тощо). До плюсів РК можна віднести:
- Отримання кількісних результатів випробування й визначення витривалості виробу за заданого навантаження;
- Можливість імітування реальних умов експлуатації та визначення стійкості виробу в цих умовах.
Без мінусів також не обходиться. Серед них:
- Повне або часткове руйнування виробу, що унеможливлює його подальше цільове використання;
- Випробування лише частини партії, що виробляється (масштабування результату тестування можливе тільки за умови стабільності технологічних процесів й відтворюваності якості продукції);
- Відсутність можливості проведення повноцінних випробувань в «польових» експлуатаційних умовах.
Неруйнівний контроль (НК) включає такі способи досліджень, які не змінюють якісних параметрів виробу й не приводять до його пошкодження або повного руйнування. Як засоби для неруйнівного контролю використовуються контрольно-вимірювальні прилади, що працюють з проникаючими полями, випромінюванням та речовинами для отримання даних щодо якості об'єктів тестування.
Переваги NDT-досліджень:
- Можливість проведення випробувань на різних етапах виробництва, експлуатації, технічного обслуговування та ремонту виробів. Сучасні виробничі лінії можуть бути оснащені устаткуванням для автоматизованого неруйнівного контролю 100% продукції в темпі з виробництвом;
- Виявлення прихованих дефектів (для сталевих виробів - відшаровування, непровар, раковини, неметалеві включення, контроль зварних швів тощо);
- Економія витрат за рахунок виявлення дефектів на більш ранніх стадіях виробництва.
Недоліки неруйнівних методів:
- Це непрямі способи оцінки, що базуються на вимірюванні вторинних фізичних параметрів (електромагнітних, акустичних, оптичних), які певною мірою корелюють зі структурою або наявністю дефектів. Але для визначення точної кореляції потрібна велика база однотипних тестів;
- Складно виявити зв’язок показників НК з експлуатаційною стійкістю та надійністю кінцевої металоконструкції без проведення додаткових руйнівних випробувань;
- В більшості випадків результати НК мають якісний, а не кількісний характер. Результати також можуть потребувати розшифрування та аналізу профільними спеціалістами;
- Для виявлення певного дефекту може бути необхідним застосування не одного, а декількох методів неруйнівного контролю з різною специфікою тестування.
Слід також пам’ятати, що, оскільки якість металопродукції має багато складових, оцінити її тільки шляхом застосування одного руйнівного або NDT-методу просто неможливо.
.png)
Класифікація методів неруйнівного контролю
Дефектоскопія – це термін, який об’єднує всю сукупність існуючих методів НК, направлених на виявлення поверхневих, прихованих та внутрішніх дефектів. Способи неруйнівного контролю в нормативних документах можуть розрізняти за багатьма ознаками. В межах підкласів також існує розгалужена класифікація. Якщо не сильно заглиблюватися й узагальнити, то всі методи неруйнівного контролю можна розділити:
- За фізичним впливом:
- Фізичний НК – всі види неруйнівного контролю, які базуються на фізичних явищах і дозволяють виявляти дефекти за допомогою випромінювань (ультразвук, рентген тощо) та різноманітних полів (магнітного, теплового та ін.), а також застосуванням спеціальних речовин;
- Візуально-оптичний та вимірювальний контроль – методи контролю, що полягають в огляді поверхні об’єкта неозброєним оком або з використанням оптичних приладів (мікроскопи, дзеркала, лупи, ендоскопи) та вимірювальних інструментів (лінійки, штангенциркулі, мікрометри тощо);
- За ступенем проникнення:
- Поверхневі методи виявляють тільки ті дефекти, що виходять на контрольовану поверхню об’єкту;
- Об’ємні методи виявляють внутрішні дефекти виробу;
- За ступенем автоматизації:
- Ручні методи;
- Механізовані та автоматизовані методи.
Вибір необхідного виду неруйнівного контролю повинен базуватися на аналізі технологій виробництва, можливих дефектів та морфології їхнього розташування.
Види неруйнівного контролю за ДСТУ 2865
| Найменування | Сутність методу |
|---|---|
| Вихрострумовий НК | Контроль базується на аналізі взаємодії зовнішнього електромагнітного поля з полем вихрових струмів, що наводяться в об’єкті |
| Акустичний НК | Застосування пружних коливань, які збуджуються або виникають в об’єкті контролю. Найпоширенішим акустичним методом є ультразвуковий контроль (УЗК) |
| Радіаційний НК | Реєстрація та оцінка іонізувального випромінювання після взаємодії з об’єктом, що контролюється |
| Радіохвильовий НК | Аналіз взаємодії електромагнітного випромінювання радіохвильового діапазону з об’єктом контролю |
| Тепловий НК | Реєстрація теплових полів об’єкту. Розрізняють два основні методи теплового контролю - активний (об’єкт нагрівають чи охолоджують) та пасивний (зовнішнє тепло не використовують) |
| Електричний НК | Реєстрація параметрів електричного поля, що вступає у взаємодію з об’єктом контролю або виникає в об’єкті під зовнішнім впливом |
| Оптичний НК | Аналіз взаємодії оптичного випромінення з об’єктом контролю |
| Газорозрядна візуалізація та фотографування в полях високої напруги | Візуалізація внутрішньої структури в полях високої напруги |
| Органолептичний НК | Первинна інформація сприймається органами чуттів людини – зору, слуху, нюху, смаку, дотику. Отримані дані не мають кількісного вираження |
| Візуальний контроль | Органолептичний НК за допомогою органів зору |
| Магнітний НК | Реєстрація магнітних полів розсіювання над дефектами або визначення магнітних властивостей об’єкта |
| Електрогазодинамічний НК | Реєстрація амплітуди прогину покриття під дією повітряних ударних хвиль, які перетворюються в електричний сигнал електростатичним чи ємнісним способом |
| НК проникними речовинами (капілярний контроль) | Метод базується на проникненні речовин в порожнини дефектів контролюваного об’єкту |
.jpg)
Застосування неруйнівного контролю
Сутність дефектоскопії полягає в збиранні та оцінюванні даних, отриманих з датчиків, або аналізі полів та середовищ, які змінюються при контакті з об’єктом контролю. NDT-методи можуть використовуватися протягом всього життєвого циклу продукції. Їх застосовують на виробництві (наприклад, для визначення якості напівфабрикатів та готових виробів) та під час експлуатації (оцінка цілісності металоконструкцій і деталей, перевірка якості виконання ремонту та технічного обслуговування).
Ключовими чинниками, що впливають на ефективність виконання неруйнівного контролю є продуктивність методу, оперативність виконання робіт, виявлюваність дефектів, безпека та вартість. Критерії оцінки якості продукції шляхом дефектоскопії базуються на вивченні кореляції реальних розмірів дефектів з параметрами, що отримуються при НК. На основі цих критеріїв формуються вимоги до мінімальних розмірів неприпустимих дефектів, які вносяться у відповідні стандарти та технічні норми на постачання продукції.
Головними напрямками використання неруйнівного контролю наразі залишаються наступні:
- Дослідження дефектів та структури матеріалів під час виробництва з метою забезпечення поточного контролю якості та/ або оцінки ефективності вдосконалення технологій;
- Безперервна або періодична дефектоскопія відповідальних деталей та пристроїв (наприклад, обладнання атомних станцій, космічних апаратів, плавзасобів);
- Періодична дефектоскопія обладнання та елементів тривалої експлуатації (магістральні рейки, крани, котли, мостові та портові споруди).
Неруйнівний контроль якості є одним з найефективніших способів оцінки стану матеріалів, деталей і конструкцій. Застосування таких методів НК як радіографічний контроль, УЗК-дефектоскопія, магнітопорошковий контроль тощо дозволяє виявляти внутрішні та поверхневі дефекти без пошкодження виробів або їхнього виведення з експлуатації. Своєчасна діагностика та виявлення критичних недосконалостей зменшують ризик аварій, браку продукції чи скорочення терміну служби обладнання. Це дозволяє виробникам підтримувати високий рівень якості продукції та відповідати вимогам міжнародних стандартів.
До плюсів неруйнівного контролю слід віднести й значну економію ресурсів. Виявлення дефектів на ранніх стадіях дає можливість усунути проблеми до того, як вони спричинять дорогі ремонти або зупинку виробництва. Дефектоскопія допомагає оптимізувати технічне обслуговування обладнання, продовжити термін його експлуатації та знизити ризики для персоналу та навколишнього середовища. Саме тому неруйнівний контроль якості продукції є важливою складовою сучасних систем управління якістю в металургії, будівництві, енергетиці, транспортній галузі та інших сферах промисловості.
