Дефектоскопия

 

    4. Капиллярный  метод

    Капиллярный метод неразрушающего контроля основан  на капиллярном проникновении индикаторной жидкости (пенетранта) в поверхностные дефекты (трещины, поры и пр.) с последующей регистрацией индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя.  
Метод капиллярного контроля позволяет обнаруживать поверхностные дефекты независимо от вида, материала и конфигурации поверхности. Другие методы неразрушающего контроля, при учете вышеназванных условий, применимы лишь условно.

    Капиллярный контроль - основные понятия, термины, определения:

    Этот  вид контроля позволяет диагностировать  объекты любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных  металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твердых  неферромагнитных материалов.

    Капиллярный контроль применяют также для  объектов, изготовленных из ферромагнитных материалов, если их магнитные свойства, форма, вид и местоположение дефектов не позволяют достичь требуемой чувствительности магнитопорошковым методом или магнитопорошковый метод контроля не допускается применять по условиям эксплуатации объекта.

    Капиллярный контроль применяется также при  течеискании и, в совокупности c другими методами, при мониторинге ответственных объектов и объектов в процессе эксплуатации. 
Достоинствами капиллярных методов дефектоскопии являются: простота операций контроля, несложность оборудования, применимость к широкому спектру материалов, в том числе к немагнитным металлам.

    Капиллярные методы дефектоскопии широко и успешно  применяются во многих отраслях машиностроения, строительства, на транспорте.

    Несомненным достоинством капиллярного метода 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.). 
В качестве индикаторных жидкостей применяют органические люминофоры - вещества, дающие яркое собственное свечение под действием ультрафиолетовых лучей, а также различные красители. Поверхностные дефекты выявляют с помощью средств, позволяющих извлекать индикаторные вещества из полости дефектов и обнаруживать их присутствие на поверхности контролируемого изделия.

    Капилляр, выходящий на поверхность объекта  контроля только с одной стороны, называют поверхностной несплошностъю, а соединяющий противоположные стенки объекта контроля, - сквозной. Если поверхностная и сквозная несплошности являются дефектами, то допускается применять вместо них термины «поверхностный дефект» и «сквозной дефект». Изображение, образованное пенетрантом в месте расположения несплошности и подобное форме сечения у выхода на поверхность объекта контроля, называют индикаторным рисунком, или индикикацией.

    Применительно к несплошности типа единичной трещины вместо термина «индикация» допускается применение термина «индикаторный след». Глубина несплошности - размер несплошности в направлении внутрь объекта контроля от его поверхности. Длина несплошности - продольный размер несплошности на поверхности объекта. Раскрытие несплошности - поперечный размер несплошности у ее выхода на поверхность объекта контроля.

    Необходимым условием надежного выявления капиллярным  методом дефектов, имеющих выход  на поверхность объекта, является относительная  их незагрязнённость посторонними веществами, а также глубина распространения, значительно превышающая ширину их раскрытия (минимум 10/1).

    Различают максимальную, минимальную и среднюю  глубину, длину и раскрытие несплошности. Если не требуется заранее оговаривать, какое из указанных значений размеров имеется в виду, то для исключения недоразумений следует принять термин «преимущественный размер». Для несплошностей типа округлых пор раскрытие равно диаметру несплошности на поверхности объекта.

    Чувствительность  дефектоскопических материалов, качество промежуточной очистки и контроль всего капиллярного процесса определяются на контрольных образцах, т.е. на металлических  определенной шероховатости с нанесенными  на них нормированными искусственными трещинами (дефектами).

    Основные  моменты в процессе капиллярного контроля легко представить с  помощью рис.7, где схематически изображена деталь 1 с дефектом 2, имеющим выход на поверхность П. Чтобы выявить дефект (трещину), на поверхность П детали наносится индикаторная жидкость (пенетрант), которая заполняет трещину под действием капиллярных сил (рис. 7, б). 
 
 

 

    Пенетрантом (пенетрант от английского penetrate - проникать) называют капиллярный дефектоскопический материал, обладающий способностью проникать в несплошности объекта контроля и индицировать эти несплошности. Пенетранты содержат красящие вещества (цветной метод) или люминесцирующие добавки (люминесцентный метод), или их комбинацию. Добавки позволяют отличать пропитанную этими веществами область слоя проявителя над трещиной от основного (чаще всего белого) сплошного без дефектов материала объекта (фон). 

    Следующая операция - удаление пенетранта с поверхности изделия. Если пенетрант останется на бездефектной поверхности, он даст ложную информацию, как будто на поверхности есть трещина или другой дефект. Но главное, чтобы пенетрант  остался в трещине. Затем на поверхность, с которой удален излишек пенетранта, наносится проявитель  (рис. 7, г). Капиллярные силы проявителя  извлекают пенетрант из трещины в слой проявителя, который окрашивает часть белого проявителя над дефектом (след дефекта), что и позволяет обнаруживать дефект  под слоем проявителя.

    Проявителем называют дефектоскопический материал, предназначенный для извлечения пенетранта из капиллярной несплошности с целью образования четкого индикаторного рисунка и создания контрастирующего с ним фона. Таким образом, роль проявителя в капиллярном контроле заключается, с одной стороны, в том, чтобы он извлекал пенетрант из дефектов за счет капиллярных сил, с другой стороны, - проявитель должен создать контрастный фон на поверхности контролируемого объекта, чтобы уверенно выявлять окрашенные или люминесцирующие индикаторные следы дефектов. При правильной технологии проявления ширина следа в 10 ... 20 и более раз может превосходить ширину дефекта, а яркостный контраст возрастает на 30 ... 50 %. Этот эффект увеличения позволяет опытным специалистам даже невооруженным глазом выявлять очень маленькие трещины.

    Последовательность  операций при капиллярном контроле:

 

    Все методы капиллярного неразрушающего контроля по характеру взаимодействия проникающих пенетрантов с объектом контроля рассматриваются как молекулярные, что не указывается в определениях для сокращения. 
Капиллярные методы подразделяют на основные, использующие капиллярные явления, и комбинированные. 

     
       Основные капиллярные  методы контроля подразделяют  в зависимости от типа проникающего  вещества на следующие:

    Метод проникающих растворов - жидкостный метод капиллярного неразрушающего контроля, основанный на использовании  в качестве проникающего вещества жидкого  индикаторного раствора. 
 

    Метод фильтрующихся суспензий - жидкостный метод капиллярного неразрушающего контроля, основанный на использовании  в качестве жидкого проникающего вещества индикаторной суспензии, которая  образует индикаторный рисунок из отфильтрованных частиц дисперсной фазы. 

    Капиллярные методы в зависимости от способа  выявления индикаторного рисунка  подразделяют на:

• люминесцентный, основанный на регистрации контраста люминесцирующего в длинноволновом ультрафиолетовом излучении видимого индикаторного рисунка на фоне поверхности объекта контроля;
• контрастный (цветной), основанный на регистрации контраста цветного в видимом излучении индикаторного рисунка на фоне поверхности объекта контроля.
• люминесцентно-цветной, основанный на регистрации контраста цветного или люминесцирующего индикаторного рисунка на фоне поверхности объекта контроля в видимом или длинноволновом ультрафиолетовом излучении;
• яркостный, основанный на регистрации контраста в видимом излучении ахроматического рисунка на фоне поверхности объекта контроля.Комбинированные методы капиллярного НК сочетают два или более различных по физической сущности методов неразрушающего контроля, один из которых обязательно жидкостный. Комбинированные капиллярные методы контроля подразделяют в зависимости от характера физических нолей (излучений) и особенностей их взаимодействия с контролируемым объектом:

    Капиллярно-электростатический метод основан на обнаружении индикаторного рисунка, образованного скоплением электрически заряженных частиц у поверхностной или сквозной несплошности неэлектропроводящего объекта, заполненного ионогенным пенетрантом. 
       Капиллярно-электро-индуктивный метод основан на электроиндуктивном обнаружении электропроводящего индикаторного пенетранта в поверхностных и сквозных несплошностях неэлектропроводящего объекта. 

    Капиллярно-магнитопорошковый  метод основан на обнаружении  комплексного индикаторного рисунка, образованного пенетрантом и ферромагнитным порошком, при контроле намагниченного объекта. 

    Жидкостный  капиллярно-радиационный метод излучения основан на регистрации ионизирующего излучения соответствующего пенетранта в поверхностных и сквозных несплошностях.  
Капиллярно - радиационный метод поглощения на регистрации поглощения ионизирующего излучения соответствующим пенетрантом в поверхностных и сквозных несплошностях объекта контроля.

    В силу сложности реализации, высокой стоимости  материалов, в ряде случаев опасности  материалов для здоровья персонала (методы с использованием ионизирующего  излучения), вышеописанные комбинированные  методы не нашли широкого применения в промышленности и в основном известны как экспериментальные.

    В основном в капиллярной дефектоскопии  след дефекта представляет собой  индикаторный рисунок (изображение), образованный индикаторной жидкостью в месте  расположения несплошности и подобный форме сечения несплошности у выхода на поверхность объекта контроля. Обычно след по величине значительно больше раскрытия (ширины) несплошности на поверхности, что и позволяет уверенно обнаруживать невооруженным глазом места расположения дефектов.

 

 

 
Последовательность операций при  флуоресцентном капиллярном контроле:

 

 

    5. Магнитная  дефектоскопия

    Применяется для обнаружения нарушений сплошности (трещин, немагнитных включений и др. дефектов) в поверхностных слоях деталей из ферромагнитных материалов и выявления ферромагнитных включений в деталях из неферромагнитных материалов; для контроля толщины немагнитных покрытий на деталях из ферромагнитных материалов и толщины стенок тонкостенных деталей, а также для контроля качества термич. или химико-термич. обработки металлич. деталей.