Капілярний контроль. Капілярна дефектоскопія. Капілярний метод неруйнівного контролю. Капілярний контроль Кольоровий метод неруйнівного контролю

Капілярний контроль зварних з'єднань застосовується виявлення зовнішніх (поверхневих і наскрізних) і . Такий спосіб перевірки дозволяє виявляти такі дефекти, як гарячі і непровари, пори, раковини та деякі інші.

За допомогою капілярної дефектоскопії можна визначити розташування та величину дефекту, а також його орієнтацію на поверхні металу. Цей метод застосовується як , і . Також його використовують при зварюванні пластмас, скла, кераміки та інших матеріалів.

Сутність методу капілярного контролю полягає у здатності спеціальних індикаторних рідин проникати у порожнини дефектів шва. Заповнюючи дефекти, індикаторні рідини утворюють індикаторні сліди, які реєструються при візуальний огляд, або за допомогою перетворювача. Порядок капілярного контролю визначається такими стандартами, як ГОСТ 18442 та EN 1289.

Класифікація методів капілярної дефектоскопії

Способи капілярної перевірки поділяються на основні та комбіновані.

Основні мають на увазі лише капілярний контроль проникаючими речовинами.

Комбіновані засновані на спільному застосуванні двох або більше, одним з яких є капілярний контроль.

Основні методи контролю

Основні методи контролю поділяються:
Залежно від типу проникаючої речовини:

перевірка за допомогою проникаючих розчинів

перевірка за допомогою фільтруючих суспензій
Залежно від способу зчитування інформації:
яскравий (ахроматичний)
кольоровий (хроматичний)

люмінесцентний

люмінісцентно-кольоровий.

Комбіновані методи капілярного контролю
Комбіновані методи поділяються залежно від характеру та способу впливу на поверхню, що перевіряється. І бувають вони:
Капілярно-електростатичний
Капілярно-електроіндукційний
Капілярно-магнітний

Капілярно-радіаційний метод поглинання

До проведення капілярного контролю поверхню, що перевіряється, необхідно очистити і просушити. Після цього на поверхню наносять індикаторну рідину – панетрант.

Ця рідина проникає в поверхневі дефекти швів і через деякий час проводять проміжне очищення, в ході якої видаляється зайва індикаторна рідина. Далі на поверхню наносять проявник, який починає витягувати індикаторну рідину зі зварених дефектів. Таким чином, на контрольованій поверхні проявляються малюнки дефекту, видимі неозброєним оком або за допомогою спеціальних проявників.

Етапи капілярного контролю

Процес контролю капілярним методом можна поділити на такі етапи:
Підготовка та попереднє очищення
Проміжне очищення
Процес прояву
Виявлення зварювальних дефектів
Складання протоколу відповідно до результатів перевірки

Остаточне очищення поверхні

Матеріали для капілярного контролю Списокнеобхідних матеріалів

для проведення капілярної дефектоскопії дано у таблиці:	Індикаторна рідина	Проміжний очищувач
Проявник Флуоресцентні рідини Кольорові рідини		Флуоресцентні кольорові рідини
	Сухий проявник	Емульгатор на олійній основі
	Рідкий проявник на водній основі	Розчинний рідкий очищувач
	Водний проявник у вигляді суспензії
	Водочутливий емульгатор	Вода чи розчинник

Рідкий проявник на основі води або розчинника для спеціального застосування

Підготовка та попереднє очищення поверхні, що перевіряється При необхідності, з контрольованої поверхні зварного шва видаляють забруднення, такі як окалина, іржа, масляні плями, фарба та ін. Ці забруднення видаляють за допомогою механічної абохімічної очистки

, або комбінацією цих способів

Механічне очищення рекомендується проводити лише у виняткових випадках, якщо на контрольованій поверхні знаходиться пухка плівка оксидів або є різкі перепади між валиками шва, глибокі підрізи. Обмежене застосування механічна очистка отримала через те, що її проведенні часто поверхневі дефекти виявляються закритими внаслідок затирання, і вони виявляються під час перевірки. Хімічна очистка відбувається із застосуванням різних хімічних засобів для чищення, які видаляють з перевіряється поверхні такі забруднення, як фарба, масляні плями та ін. Залишки хімічних реагентів можуть реагувати з індикаторними рідинами і впливати на точність контролю. Томупісля попереднього очищення повинні змиватися з поверхні водою, або іншими засобами.

Після попереднього очищенняповерхні її потрібно просушити. Просушування необхідно для того, щоб на зовнішній поверхні шва, що перевіряється, не залишилося ні води, ні розчинника, ні будь-яких інших речовин.

Нанесення індикаторної рідини

Нанесення індикаторних рідин на контрольовану поверхню може виконуватись такими способами:

Капілярним способом. І тут заповнення зварних дефектів відбувається мимоволі. Рідина наноситься за допомогою змочування, занурення, струменем або розпорошенням стисненим повітрям або інертним газом.
Вакуумний спосіб. При такому способі в порожнинах дефектів створюється розряджена атмосфера і тиск у них менше, ніж атмосферне, тобто. виходить своєрідний вакуум у порожнинах, який всмоктує індикаторну рідину.
Компресійний метод. Цей спосіб протилежний вакуумному способу. Заповнення дефектів відбувається під впливом індикаторну рідина тиску, що перевищує атмосферний тиск. Під великим тиском рідина заповнює дефекти, витісняючи їх повітря.
Ультразвуковий метод. Заповнення порожнин дефектів відбувається в ультразвуковому полі та використанням ультразвукового капілярного ефекту.
Деформаційний метод. Порожнина дефектів заповнюється під впливом на індикаторну рідину пружних коливань звукової хвилі або при статичному навантаженні, що збільшує мінімальний розмір дефектів.

Для кращого проникненняіндикаторної рідини в порожнині дефектів температура поверхні повинна бути в межах 10-50°С.

Проміжне очищення поверхні

Наносити речовини для проміжної очистки поверхні слід таким чином, щоб індикаторна рідина не видалялася з поверхневих дефектів.

Очищення водою

Надлишки індикаторної рідини можуть бути видалені оббризкуванням або протиранням вологою тканиною. При цьому слід уникати механічного впливу на контрольовану поверхню. Температура води має перевищувати 50°С.

Очищення розчинником

Спочатку зайву рідину видаляють за допомогою чистої тканини без ворсу. Після цього поверхню очищають тканиною, змоченою розчинником.

Очищення емульгаторами

Для видалення індикаторних рідин використовують водочутливі емульгатори або емульгатори на основі масел. Перед нанесенням емульгатора необхідно змити надлишки індикаторної рідини водою і відразу нанести емульгатор.

Після емульгтрування поверхню металу необхідно промити водою.

Комбінована очистка водою та розчинником

При такому способі очищення спочатку з контрольованої поверхні змивають водою зайву індикаторну рідину, а потім очищають поверхню безворсовою тканиною, змоченою розчинником.

Сушіння після проміжного очищення

Для висушування поверхні після проміжної очистки можна застосувати кілька способів:
витиранням чистою сухою неволокнистою тканиною
випаровуванням при температурі навколишнього середовища
сушінням при підвищеній температурі
сушінням у повітряному струмені

комбінуванням вищеперерахованих способів сушіння.

Процес сушіння необхідно проводити таким чином, щоб не відбувалося висихання індикаторної рідини у порожнинах дефектів. Для цього сушіння виконують при температурі, що не перевищує 50°С.

Процес прояву поверхневих дефектів у зварному шві

Флуоресцентні кольорові рідини

Проявник наносять на контрольовану поверхню тонким рівним шаром. Процес прояву слід розпочинати якнайшвидше після проміжного очищення.

Застосування сухого проявника можливе лише з індикаторними флуоресцентними рідинами. Наноситься сухий проявник напиленням або електростатичного розпилення. Ділянки, що контролюються, повинні покриватися однорідно, рівномірно.

Локальні скупчення проявника неприпустимі.

Рідкий проявник на основі водної суспензії

Проявник наноситься однорідно при зануренні до нього контрольованого з'єднання або розбризкуванням за допомогою апарата. При використанні методу занурення, для отримання найкращих результатів, тривалість занурення має бути якомога коротшою. Після цього контрольоване з'єднання має пройти сушіння випаровуванням або обдуванням у печі.

Рідкий проявник на основі розчинника

Рівномірне нанесення такого проявника досягається за допомогою занурення в нього контрольованих поверхонь, або за допомогою розпилення спеціальними апаратами.

Занурення має бути короткочасним, у цьому випадку досягаються найкращі результати перевірки. Після цього контрольовані поверхні висушують випаром або обдуванням печі.

Тривалість процесу прояву

Тривалість процесу прояву продовжується, як правило, протягом 10-30 хв. У окремих випадках допускається збільшення тривалості прояви. Відлік часу прояви починається: для сухого проявника відразу після його нанесення, а рідкого проявника - відразу після закінчення просушування поверхні.

Виявлення зварювальних дефектів внаслідок капілярної дефектоскопії

По можливості огляд контрольованої поверхні починають відразу ж після нанесення проявника або після його висушування. Але остаточний контроль відбувається після завершення процесу вияву. Як допоміжні прилади, при оптичному контролі, застосовуються збільшувальні скла, або окуляри зі збільшувальними лінзами.

При використанні флуоресцентних індикаторних рідин

Неприпустиме використання фотохроматичних окулярів. Необхідно, щоб очі контролера адаптувалися до темряви у випробувальній кабіні протягом 5 хвилин, як мінімум.

Ультрафіолетове випромінювання не попадає в очі контролера. Усі контрольовані поверхні не повинні флуоресціювати (відбивати світло). Також у поле зору контролера не повинні потрапляти предмети, що відбивають світло під впливом ультрафіолетових променів. Можна застосовувати загальне ультрафіолетове освітлення для того, щоб контролер міг безперешкодно переміщатися випробувальною камерою.

При використанні кольорових індикаторних рідин

Усі контрольовані поверхні оглядаються при денному або штучному освітленні. Освітленість на поверхні, що перевіряється, повинна бути не менше 500лк.

При цьому, на поверхні не повинно бути відблисків через відбиття світла.

Повторний капілярний контроль Якщо є необхідність у повторному контролі, весь процес капілярної дефектоскопії повторюють, починаючи з процесу попереднього очищення. Для цього необхідно, по можливості, забезпечити більш сприятливі умови контролю., не допускається. У цьому випадку необхідно виконати ретельне очищення поверхні, щоб на ній не залишилося слідів від попередньої перевірки.

Згідно з EN571-1, основні стадії капілярного контролю представлені на схемі:

Відео на тему: "Капілярна дефектоскопія зварних швів"

виробники

Росія Молдова Китай Білорусь Армада НДТ YXLON International Time Group Inc.

Testo Sonotron NDT Sonatest SIUI SHERWIN Babb Co (Шервін) Rigaku RayCraft Proceq Panametrics Oxford Instrument Analytical Ой Olympus NDT NEC Mitutoyo Corp.

Micronics Metrel Meiji Techno Magnaflux Labino Krautkramer Katronic Technology Kane JME IRISYS Impulse-NDT ICM HELLING Heine General Electric Fuji Industrial Fluke FLIR Elcometer Dynameters DeFelsko Dali CONDTROL COLENTA CIRCUTOR S.A. Buckleys Balteau-NDT Andrew AGFA Капілярний контроль. Капілярна дефектоскопія. Капілярний метод неруйнівного контролю.Капілярний метод дослідження дефектів

є поняття, яке засноване на проникненні певних

рідких складів поверхневі шари необхідних виробів, що здійснюється за допомогою капілярного тиску. Використовуючи цей процес, можна значно підвищити світлові ефекти, які здатні визначати більш досконало усі дефектні ділянки.Види методів капілярного дослідження Досить частим явищем, яке може зустрічатися вдефектоскопії , це мало повне виявлення необхідних дефектів. Такі результати дуже часто є настільки маленькими, що загальний візуальний контроль не здатний відтворювати дефектні ділянки різних виробів. Наприклад, за допомогою такоговимірювального обладнання , як мікроскоп або проста лупа, неможливо визначитиповерхневі дефекти . Це відбувається через недостатню контрастність наявного зображення. Тому в більшості випадків найбільш якісним методом контролю єкапілярна дефектоскопія

. Такий спосіб використовує індикаторні рідини, які повністю проникають у поверхневі шари досліджуваного матеріалу та утворюють індикаторні відбитки, за допомогою яких відбувається подальша реєстрація

візуальним способом . Ознайомитись з ви можете на нашому сайті.за типом капілярного методу є придбання спеціальних порожнин, які повністю вільні від можливості забруднення, та мають додатковий вихід на поверхневі області об'єктів, а також укомплектовані параметрами глибин, які набагато перевищують ширину їхнього розкриття. Значення капілярного методу дослідження поділяються на кілька категорій: основні, які підтримують лише капілярні явища, комбіновані та поєднані, що використовують з'єднання кількох методів контролю.

Основні дії капілярного контролю

Дефектоскопія, яка використовує капілярний метод контролю, призначена для дослідження найпотаємніших і недоступних дефектних місць. Таких як тріщини, різноманітні види корозії, пори, нориці та інші. Ця система застосовується для правильного визначення розташування, протяжності та орієнтації дефектів. Її робота заснована на ретельному проникненні індикаторних рідин у поверхневі та неоднорідні порожнини матеріалів контрольованого об'єкта. .

Використання капілярного методу

Основні дані фізичного капілярного контролю

Процес зміни насиченості малюнка та відображення дефекту можна змінювати двома способами. Один з них має на увазі полірування верхніх шарівконтрольованого об'єкта, який виконує травлення за допомогою кислот. Така обробка результатів контрольованого об'єкта створює заповнення речовинами корозії, що дає потемніння і прояв на світлому матеріалі. Цей процес має кілька певних заборон. До таких відносяться: нерентабельні поверхні, які можуть бути погано відполіровані. Також не можна використовувати такий спосіб виявлення дефектів, якщо використовуються неметалеві вироби.

Другим процесом зміни є світловіддача дефектів, які передбачає їхнє повне заповнення спеціальними кольоровими або індикаторними речовинами, так званими пенетрантами. Обов'язково потрібно знати, що якщо у пенеранті знаходиться люмінесцентні склади, Тоді дана рідина носитиме назву - люмінесцентна. А якщо головна речовина відноситься до барвників, тоді вся дефектоскопія називатиметься кольоровою. Такий метод контролю містить барвники лише насичених червоних відтінків.

Послідовність операцій при капілярному контролі:

Попереднє очищення	Механічно, щіткою	Струменевим методом	Знежирення гарячою парою	Очищення розчинником
Попереднє просушування
Нанесення пенетранту	Занурення у ванну	Нанесення пензлем	Нанесення з аерозолі / розпилювача	Нанесення електростатичним способом
Підготовка та попереднє очищення	Просоченою водою не ворсистою тканиною або губкою	Просоченою водою пензлем	Сполоснути водою	Просоченою спеціальним розчинником не ворсистою тканиною або губкою
	Висушити на повітрі	Протерти не ворсистою тканиною	Обдути чистим, сухим повітрям	Висушити теплим повітрям
Нанесення проявника	Зануренням (проявник на водній основі)	Нанесення з аерозолі/розпилювача (проявник на спиртовій основі)	Електростатичне нанесення (проявник на спиртовій основі)	Нанесення сухого проявника (при сильній пористості поверхні)
Перевірка поверхні та документування	Контроль за денним або штучним освітленням мін. 500Lux (EN 571-1/EN3059) При використанні флуоресцентного пенетранту: Висвітлення:< 20 Lux Інтенсивність УФ: 1000μW/cm2	Документація на прозорій плівці	Фотооптичне документування	Документування за допомогою фото- або відеозйомки

Основні капілярні методи неруйнівного контролюпідрозділяють залежно від типу проникаючої речовини наступні:

· Метод проникаючих розчинів - рідинний метод капілярного неруйнівного контролю, заснований на використанні як проникаючої речовини рідкого індикаторного розчину.

· Метод суспензій, що фільтруються - рідинний метод капілярного неруйнівного контролю, заснований на використанні в якості рідкої проникаючої речовини індикаторної суспензії, яка утворює індикаторний малюнок з відфільтрованих частинок дисперсної фази.

Капілярні методи залежно від способу виявлення індикаторного малюнка поділяють на:

· Люмінесцентний метод, заснований на реєстрації контрасту люмінесцентного в довгохвильовому ультрафіолетовому випромінюваннівидимого індикаторного малюнка і натомість поверхні об'єкта контролю;

· контрастний (кольоровий) метод, заснований на реєстрації кольорового контрасту у видимому випромінюванні індикаторного малюнка на тлі поверхні об'єкта контролю.

· люмінесцентно-кольоровий метод, заснований на реєстрації контрасту кольорового або люмінесцентного індикаторного малюнка на тлі поверхні об'єкта контролю у видимому або довгохвильовому ультрафіолетовому випромінюванні;

· метод яскравості, Заснований на реєстрації контрасту у видимому випромінюванні ахроматичного малюнка на тлі поверхні об'єкта контролю.

Завжди у наявності! У нас Ви можете (кольоровий дефектоскоп) за низькою ціною зі складу в Москві: пенетрант, проявник, очищувач Sherwin, капілярні системиHelling, Magnaflux, ультрафіолетові ліхтарі, ультрафіолетові лампи, ультрафіолетові освітлювачі, ультрафіолетові світильники та контрольні (еталони) для кольорової дефектоскопії ЦД.

Доставляємо витратні матеріали для кольорової дефектоскопії по Росії та СНД транспортними компаніямита кур'єрськими службами.

Капілярний контроль (капілярна/люмінесцентна/кольорова дефектоскопія, контроль пенетрантами)

Капілярний контроль, капілярна дефектоскопія, люмінесцентна / кольорова дефектоскопія - це найпоширеніші серед фахівців назви методу неруйнівного контролю проникаючими речовинами, - пенетрантами.

Капілярний метод контролю - оптимальний спосібвиявлення дефектів, що виходять поверхню виробів. Практика показує високу економічну ефективністькапілярної дефектоскопії, можливість її використання у різноманітності форм і контрольованих об'єктів, починаючи від металів і закінчуючи пластмасами.

При відносно низькій вартості витратних матеріалів, обладнання для проведення люмінесцентної та кольорової дефектоскопії є більш простим та менш дорогим, ніж для більшості інших методів неруйнівного контролю.

Набори для капілярного контролю

Комплекти для кольорової дефектоскопії на основі червоних пенетрантів та білих проявників

Стандартний набір для роботи в діапазоні температур -10°C...+100°C

Високотемпературний набір для роботи в діапазоні 0°C ... +200°C

Комплекти для капілярної дефектоскопії на основі люмінесцентних пенетрантів

Стандартний набір для роботи в діапазоні температур -10°C ... +100°C у видимому та УФ світлі

Високотемпературний набір для роботи в діапазоні 0 ° C ... +150 ° C з використанням УФ світильника = 365 нм.

Набір для контролю особливо відповідальних виробів у діапазоні 0°C...+100°C з використанням УФ світильника =365 нм.

Капілярна дефектоскопія - огляд

Історична довідка

Метод дослідження поверхні об'єкта проникаючими пенетрантами, який також відомий як , як мікроскоп або проста лупа, неможливо визначити(Капілярний контроль), з'явився в нашій країні в 40-х роках минулого сторіччя. Капілярний контроль вперше почали застосовувати в авіабудуванні. Його прості та зрозумілі принципи залишилися незмінними до теперішнього часу.

За кордоном приблизно в цей же час був запропонований, а незабаром і запатентований червоно-білий метод виявлення поверхневих дефектів. Згодом він отримав назву - метод контролю проникаючими рідинами (Liquid penetrant testing). У другій половині 50-х років минулого століття матеріали для капілярної дефектоскопії були описані у військовій специфікації США (MIL-1-25135).

Контроль якості проникними речовинами

Можливість контролю якості виробів, деталей та вузлів проникаючими речовинами - пенетрантамиіснує завдяки такому фізичному явищу, як змочування. Дефектоскопічна рідина (пенетрант) змочує поверхню, заповнює гирло капіляра, створюючи умови для появи капілярного ефекту.

Проникаюча здатність – комплексна властивість рідин. Це - основа капілярного контролю. Проникаюча здатність залежить від наступних факторів:

властивості досліджуваної поверхні та ступінь її очищення від забруднень;
фізико-хімічні властивості матеріалу об'єкта контролю;
властивості пенетранта(змочування, в'язкість, поверхневий натяг);
температура об'єкта дослідження (впливає на в'язкість пенетранту та змочуваність)

Серед інших видів неруйнівного контролю (НК) капілярний метод відіграє особливу роль. По-перше, за сукупністю якостей, це ідеальний спосіб контролю поверхні на наявність невидимих мікроскопічних ока несуцільностей. Від інших видів ПК його вигідно відрізняють портативність та мобільність, вартість контролю одиниці площі виробу, відносна простота реалізації без використання складного обладнання. По-друге, капілярний контроль більш універсальний. Якщо, наприклад, застосовується лише контролю феромагнітних матеріалів мають відносну магнітну проникність понад 40, то капілярна дефектоскопія застосовна до виробів практично будь-якої форми і матеріалу, де геометрія об'єкта і напрямок дефектів особливої ролі не грають.

Розвиток капілярного контролю як методу неруйнівного контролю

Розвиток методів дефектоскопії поверхонь, як одного з напрямків неруйнівного контролю, безпосередньо пов'язаний з науково-технічним прогресом. Виробники промислового обладнаннязавжди були стурбовані економією матеріалів та людських ресурсів. При цьому експлуатація обладнання часто пов'язана з підвищеними механічними навантаженнями на деякі його елементи. Як приклад наведемо лопатки турбін авіаційних двигунів. У режимі інтенсивних навантажень саме тріщини на поверхні лопаток є відомою небезпекою.

У цьому випадку, як і в багатьох інших, капілярний контроль виявився дуже доречним. Виробники швидко оцінили, він був узятий на озброєння та отримав стійкий вектор розвитку. Капілярний метод виявився одним із найчутливіших і затребуваних методів неруйнівного контролю у багатьох галузях. Головним чином, у машинобудуванні, серійному та дрібносерійному виробництві.

В даний час вдосконалення методів капілярного контролю здійснюється у чотирьох напрямках:

підвищення якості дефектоскопічних матеріалів, спрямоване розширення діапазону чутливості;
зниження шкідливого впливуматеріалів на навколишнє середовище та людину;
використання систем електростатичного напилення пенетрантів та проявників для більш рівномірного та економного їх нанесення на контрольовані деталі;
впровадження схем автоматизації у багатоопераційний процес діагностики поверхонь на виробництві.

Організація ділянки кольорової (люмінесцентної) дефектоскопії

Організація ділянки для кольорової (люмінесцентної) дефектоскопії здійснюється відповідно до галузевих рекомендацій та стандартів підприємств: РД-13-06-2006. Ділянка закріплюється за лабораторією неруйнівного контролю підприємства, яка атестується відповідно до Правил атестації та основних вимог до лабораторій неруйнівного контролю ПБ 03-372-00.

Як у нашій країні, так і за кордоном, використання методів кольорової дефектоскопії на великих підприємствах описано у внутрішніх стандартах, які повністю ґрунтуються на національних. Кольорова дефектоскопія описана у стандартах компаній Pratt&Whitney, Rolls-Royce, General Electric, Aerospatiale та інших.

Капілярний контроль - плюси та мінуси

Переваги капілярного методу

Низькі витрати на витратні матеріали.
Висока об'єктивність результатів контролю.
Може застосовуватися майже всім твердих матеріалів(метали, кераміка, пластмаси і т.д.) крім пористих.
У більшості випадків капілярний контроль не вимагає використання технологічно складного обладнання.
Здійснення контролю у будь-якому місці за будь-яких умов, у тому числі стаціонарних з використанням відповідного обладнання.
Завдяки високій продуктивності контролю можлива швидка перевірка великих об'єктів, що мають велику площу досліджуваної поверхні. З використанням цього методу на підприємствах з безперервним виробничим циклом можливий потоковий контроль виробів.
Капілярний метод ідеально підходить для виявлення всіх типів поверхневих тріщин, забезпечуючи чітку візуалізацію дефектів (при здійсненні контролю належним чином).
Прекрасно підходить для контролю виробів зі складною геометрією, легких металевих деталей, наприклад, турбінних лопаток в аерокосмічній галузі та енергетиці, деталей двигунів в автомобільній промисловості.
За певних обставин метод може бути застосований для випробувань на герметичність. І тому пенетрант наноситься однією сторону поверхні, а проявник в іншу. У місці витоку пенетрант витягується на поверхню проявником. Контроль герметичності для виявлення та визначення місцезнаходження витоків є надзвичайно важливим для таких виробів як резервуари, ємності, радіатори, гідравлічні системи тощо.
На відміну від рентгенівського контролю, капілярна дефектоскопія не вимагає спеціальних заходів безпеки, таких як застосування засобів радіаційного захисту. Під час проведення досліджень оператору достатньо виявляти елементарну обережність під час роботи з витратними матеріалами та користуватися респіратором.
Відсутність спеціальних вимог щодо знань та кваліфікації оператора.

Обмеження для кольорової дефектоскопії

Основним обмеженням капілярного методу контролю є можливість виявлення лише дефектів, які відкриті до поверхні.
Фактором, що знижує ефективність капілярного тестування, є шорсткість об'єкта досліджень - пориста структура поверхні призводить до отримання хибних показань.
До особливих випадків, хоч і досить рідкісних, слід зарахувати малу змочуваність поверхні деяких матеріалів пенетрантами як на водній основі, так і на основі органічних розчинників.
У деяких випадках до недоліків методу можна віднести складність виконання підготовчих операцій, пов'язаних із видаленням лакофарбових покриттів, оксидних плівок та сушіння деталей.

Капілярний контроль - терміни та визначення

Капілярний контроль, що не руйнує

Капілярний контроль, що не руйнуєбазується на проникненні пенетрантів у порожнини, що утворюють дефекти на поверхні виробів. Пенетрант – це барвник. Його слід після відповідної обробки поверхні реєструється візуально або за допомогою приладів.

У капілярному контролізастосовуються різні способитестування, засновані на використанні пенетрантів, матеріалів для підготовки поверхні, проявників та для капілярних досліджень. В даний час на ринку є достатня кількість витратних матеріалів для капілярного контролю, які дозволяють провести вибір та розробку методик, що задовольняють, по суті, будь-які вимоги чутливості, сумісності та екології.

Фізичні основи капілярної дефектоскопії

Основа капілярної дефектоскопії- це капілярний ефект, як фізичне явище та пенетрант, як речовина з певними властивостями. На капілярний ефект впливають такі явища як поверхневий натяг, змочування, дифузія, розчинення, емульгування. Але для того, щоб ці явища працювали на результат, поверхня об'єкта контролю має бути добре очищена та знежирена.

Якщо поверхня підготовлена належним чином, крапля пенетранта, що потрапила на неї, швидко розтікається, утворюючи пляму. Це говорить про гарне змочування. Під змочуванням (прилипання до поверхні) розуміють здатність рідкого тіла утворювати стійку поверхню поділу на кордоні з твердим тілом. Якщо сили взаємодії між молекулами рідини та твердого тіла перевищують сили взаємодії між молекулами всередині рідини, відбувається змочування поверхні твердого тіла.

Частинки пігменту пенетранта, у багато разів менше за розміром, ніж ширина розкриття мікротріщин та інших пошкоджень поверхні об'єкта дослідження. Крім того, найважливішою фізичною властивістю пенетрантів є низький поверхневий натяг. За рахунок цього параметра пенетранти мають достатню проникаючу здатність і добре змочують різні видиповерхонь – від металів, до пластику.

Проникнення пенетранту в несплошності (порожнини) дефектіві подальше вилучення пенетранту у процесі прояви відбувається під впливом капілярних сил. А розшифрування дефекту стає можливим за рахунок різниці в кольорі (кольорова дефектоскопія) або світінні (люмінесцентна дефектоскопія) між фоном та ділянкою поверхні над дефектом.

Таким чином, за звичайних умов дуже дрібні дефекти на поверхні об'єкта контролю людському оку не видно. У процесі поетапної обробки поверхні спеціальними складами, на якому і заснована капілярна дефектоскопія, над дефектами утворюється контрастний індикаторний малюнок, що легко читається.

У кольоровій дефектоскопії, рахунок дії проявника пенетранта, який " витягує " пенетрант на поверхню силами дифузії, розмір індикації зазвичай виявляється значно більше, ніж розмір самого дефекту. Розмір індикаторного малюнка загалом, за дотримання технології контролю, залежить від поглиненого несплошностью обсягу пенетранта. Оцінюючи результатів контролю можна здійснити деяку аналогію з фізикою " ефекту посилення " сигналів. У нашому випадку, "вихідний сигнал" - це контрастний індикаторний малюнок, який за розміром може бути в кілька разів більший за "вхідний сигнал" - зображення несуцільності (дефекту), що не читається оком.

Дефектоскопічні матеріали

Дефектоскопічні матеріалидля капілярного контролю це засоби, які використовуються при контролі рідиною (контроль пенетрацією), що проникає в поверхневі несплошності виробів, що перевіряються.

Пенетрант

Пенетрант - це індикаторна рідина, що проникає (від англійської penetrate - проникати) .

Пенетрантами називають капілярний дефектоскопічний матеріал, здатний проникати в поверхневі несплошности контрольованого об'єкта. Проникнення пенетранта в порожнину ушкодження відбувається під впливом капілярних сил. Внаслідок малого поверхневого натягуі дії сил змочування пенетрант заповнює порожнечу дефекту через гирло, відкрите до поверхні, утворюючи, при цьому, увігнутий меніск.

Пенетрант – головний витратний матеріал для капілярної дефектоскопії. Пенетранти розрізняють за способом візуалізації на контрастні (кольорові) і люмінесцентні (флуоресцентні), за способом видалення з поверхні на водозмивні та видалені очищувачем (пост-емульговані), за чутливістю на класи (у порядку зменшення - I, II, III і IV класи по ГОСТ 18442-80)

Зарубіжні стандарти MIL-I-25135E і AMS-2644 на відміну від ГОСТ 18442-80 поділяють рівні чутливості пенетрантів на класи в порядку зростання: 1/2 - ультранизька чутливість, 1 - низька, 2 - середня, 3 - висока, 4 - .

До пенетрантів пред'являють цілий рядвимог, головне з яких – гарна змочуваність. Наступний, важливий для пенетрантів параметр - в'язкість. Чим вона нижча, тим менше часу потрібно для повного просочення поверхні об'єкта контролю. У капілярному контролі враховуються такі властивості пенетрантів, як:

змочуваність;
в'язкість;
поверхневий натяг;
леткість;
точка займання (температура спалаху);
питома вага;
розчинність;
чутливість до забруднень;
токсичність;
запах;
інертність.

До складу пенетранту зазвичай входять висококиплячі розчинники, барвники (люмінофори) на основі пігменту або розчинні, поверхнево-активні речовини (ПАР), інгібітори корозії, що зв'язують. Пенетранти випускаються в балонах для аерозольного нанесення (найбільш відповідна форма випуску для виїзних робіт), пластикових каністрах та бочках.

Проявник

Проявник - матеріал для капілярного неруйнівного контролю, який завдяки своїм властивостям витягує на поверхню пенетрант, що знаходиться в порожнині дефекту.

Проявник пенетранта, як правило, має білий колір і виступає як контраст фону для індикаторного зображення.

Проявник наноситься на поверхню об'єкта контролю тонким, рівномірним шаром після її очищення (проміжне очищення) від пенетранту. Після процедури проміжної очистки деяка кількість пенетранту залишається в зоні дефекту. Проявник, під дією сил адсорбції, абсорбції або дифузії (залежно від типу дії) "витягує" на поверхню пенетрант, що залишився в капілярах дефектів.

Таким чином, пенетрант під дією проявника "підфарбовує" ділянки поверхні над дефектом, утворюючи чітку дефектограму - індикаторний малюнок, що повторює розташування дефектів на поверхні.

За типом дії проявники поділяють на сорбційні (порошки та суспензії) та дифузійні (фарби, лаки та плівки). Найчастіше проявники є хімічно нейтральними сорбентами із сполук кремнію, білого кольору. Такі проявники, покриваючи поверхню, створюють шар, що має мікропористу структуру, в яку, під дією капілярних сил, легко проникає фарбуючий пенетрант. При цьому шар проявника над дефектом забарвлюється в колір барвника (кольоровий метод) або змочується рідиною з добавкою люмінофора, яка в ультрафіолетовому світлі починає флуоресціювати (люмінесцентний метод). У разі використання проявителя необов'язково - він лише збільшує чутливість контролю.

Правильно вибраний проявник повинен забезпечувати рівномірне покриття поверхні. Чим вище сорбційні властивості проявника, тим краще він "витягує" пенетрант із капілярів у ході прояву. Це найважливіші властивості проявника, що його якість.

Капілярний контроль передбачає використання сухих та мокрих проявників. У першому випадку йдеться про порошкові проявники, у другому про проявники на водній основі (водні, водозмивні), або на основі органічних розчинників (не водні).

Проявник у складі дефектоскопічної системи, як та інші матеріали цієї системи підбирається з вимог до чутливості. Наприклад, для виявлення дефекту, що має ширину розкриття до 1 мікрона, відповідно до американського стандарту AMS-2644 для діагностики деталей газотурбінної установки, що рухаються, слід застосовувати порошковий проявник і люмінесцентний пенетрант.

Порошкові проявники мають хорошу дисперсність і наносяться на поверхню електростатичним або вихровим способом, з утворенням тонкого і рівномірного шару, необхідного для гарантованого витягування невеликого об'єму пенетранту з порожнин тріщин.

Проявники на водній основі не завжди забезпечують створення тонкого та рівномірного шару. У цьому випадку, за наявності на поверхні дрібних дефектів, пенетрант не завжди виходить на поверхню. Занадто товстий шар проявника може маскувати дефект.

Проявники можуть взаємодіяти хімічно з індикаторними пенетрантами. За характером цієї взаємодії проявники поділяють на хімічно активні та хімічно пасивні. Останні отримали найбільше широке розповсюдження. Хімічно активні проявники реагують із пенетрантом. Виявлення дефектів, у разі, проводиться у наявності продуктів реакції. Хімічно пасивні проявники виступають лише ролі сорбенту.

Проявники пенетрантів випускаються в балонах для аерозольного нанесення (найбільш відповідна форма випуску для виїзних робіт), пластикових каністрах та бочках.

Емульгатор пенетранту

Емульгатор (гаситель пенетранту за ГОСТ 18442-80) - це дефектоскопічний матеріал для капілярного контролю, що застосовується для проміжного очищення поверхні при використанні пенетранту, що постемульгується.

У процесі емульгування пенетрант, що залишився на поверхні, взаємодіє з емульгатором. Згодом отримана суміш видаляється водою. Метою процедури є очищення поверхні від надлишку пенетранту.

Процес емульгування може істотно впливати на якість візуалізації дефектів, особливо при контролі об'єктів з шорсткою поверхнею. Виражається це в отриманні контраст фону необхідної чистоти. Для отримання добре читаного індикаторного малюнка яскравість фону не повинна перевищувати яскравість індикації.

У капілярному контролі застосовують ліпофільні та гідрофільні емульгатори. Ліпофільний емульгатор – виготовляється на олійній основі, гідрофільний – на водній. Розрізняються вони механізмом дії.

Липофільний емульгатор, покриваючи поверхню виробу, переходить в пенетрант, що залишився, під дією сил дифузії. Суміш, що вийшла, легко видаляється з поверхні водою.

Гідрофільний емульгатор діє пенетрант іншим чином. За його впливу пенетрант поділяється на безліч частинок меншого обсягу. В результаті утворюється емульсія і пенетрант втрачає властивості до змочування поверхні об'єкта контролю. Отримана емульсія видаляється механічно (змивається водою). Основа гідрофільних емульгаторів - розчинник та поверхнево-активні речовини (ПАР).

Очищувач пенетранту(поверхні)

Очищувач для капілярного контролю - це органічний розчинник для видалення надлишків пенетранту (проміжне очищення), очищення та знежирення поверхні (попереднє очищення).

Істотний вплив на змочування поверхні надають її мікрорельєф та ступінь очищення від олій, жирів та інших забруднень. Для того, щоб пенетрант проникав навіть у найменші пори, здебільшого механічного очищення недостатньо. Тому, перед проведенням контролю, поверхню деталі обробляють спеціальними очищувачами, виготовленими на основі висококиплячих розчинників.

Ступінь проникнення пенетранту у порожнини дефектів:

Найважливішими властивостями сучасних очисників поверхні для капілярного контролю є:

здатність до знежирення;
відсутність нелетких домішок (здатність до випаровування з поверхні без залишення слідів);
мінімальний зміст шкідливих речовин, що впливають на людину та навколишнє середовище;
Діапазон робочих температур.

Сумісність витратних матеріалів для капілярного контролю

Дефектоскопічні матеріали для капілярного контролю за фізичними та хімічними властивостями повинні бути сумісні як між собою, так і з матеріалом об'єкта контролю. Компоненти пенетрантів, очищаючих засобів та проявників не повинні призводити до втрати експлуатаційних властивостейконтрольованих виробів та до псування обладнання.

Таблиця сумісності витратних матеріалів Елітест для капілярного контролю:

⚫

Витратники

Р10

Р10Т

Е11

ПР9

ПР20

ПР21

ПР20Т

Система електростатичного напилення

Опис

* за ГОСТ Р ІСО 3452-2-2009
** виготовляється за особливою, екологічно чистою технологією зі зниженим вмістом галогенних вуглеводнів, сполук сірки та інших речовин, що негативно впливають на довкілля.

Р10

⚫

Очищувач біо**, клас 2 (негалогенізований)

Р10Т

∨

⚫

Очисник високотемпературний біо**, клас 2 (негалогенізований)

Е11

⚫

Емульгатор гідрофільний біо** для очищення пенетрантів. Розлучається у воді у пропорції 1/20

ПР9

⚫

∨

⚫

Проявник порошковий білого кольору, форма a

ПР20

⚫

∨

⚫

Проявник білого кольору на основі ацетону, форма d, e

ПР21

⚫

∨

⚫

Проявник білого кольору на основі розчинника, форма d, e

ПР20Т

⚫

Виявник високотемпературний на основі розчинника, форма d, e

П42

⚫

∨

⚫

∨

⚫

∨

Червоний пенетрант, 2 (високий) рівень чутливості*, метод A, C, D, E

П52

⚫

∨

⚫

∨

⚫

∨

Червоний пенетрант біо**, 2 (високий) рівень чутливості*, метод A, C, D, E

П62

∨

⚫

∨

⚫

Червоний високотемпературний пенетрант, 2 (високий) рівень чутливості*, метод A, С, D

П71

⚫

∨

⚫

Люм. високотемпературний пенетрант на водній основі, 1 (низький) рівень чутливості*, метод A, D

П72

⚫

∨

⚫

Люм. високотемпературний пенетрант на водній основі, 2 (середній) рівень чутливості*, метод A, D

П71К

⚫

∨

⚫

Концентрат люм. високотемпературного пенетранту біо**, 1/2 (наднизький) рівень чутливості*, метод A, D

П81

⚫

∨

⚫

∨

⚫

Люмінесцентний пенетрант, 1 (низький) рівень чутливості*, метод A, С

∨

⚫

∨

⚫

Люмінесцентний пенетрант, 1 (низький) рівень чутливості*, метод B, C, D

П92

⚫

∨

⚫

∨

⚫

Люмінесцентний пенетрант, 2 (середній) рівень чутливості*, метод B, C, D

⚫

∨

⚫

Люмінесцентний пенетрант, 4 (надвисокий) рівень чутливості*, метод B, C, D

⚫ - рекомендується використовувати; ∨ - можна використовувати; × - не можна використовувати
Завантажити таблицю сумісності витратних матеріалів для капілярного та магнітопорошкового контролю:

Устаткування для капілярного контролю

Устаткування, яке використовується при капілярному контролі:

еталонні (контрольні) зразки для капілярної дефектоскопії;
джерела ультрафіолетового освітлення (УФ ліхтарі та світильники);
випробувальні панелі (тест-панель);
пневмогідропістолети;
пульвелізатори;
камери для капілярного контролю;
системи електростатичного нанесення дефектоскопічних матеріалів;
системи очищення води;
сушильні шафи;
баки для імерсійного нанесення пенетрантів.

Дефекти, що виявляються

Методи капілярної дефектоскопії дозволяють виявляти дефекти, що виходять на поверхню виробу: тріщини, пори, раковини, непровари, міжкристалітна корозіята інші несуцільності з шириною розкриття менше 0,5 мм.

Контрольні зразки для капілярної дефектоскопії

Контрольні (стандартні, еталонні, випробувальні) зразки для капілярного контролю є пластини з металу з нанесеними на них штучними тріщинами (дефектами) певного розміру. Поверхня контрольних зразківможе мати шорсткість.

Контрольні зразки виготовляються за закордонними нормативами відповідно до європейських та американських стандартів EN ISO 3452-3, AMS 2644C, Pratt & Whitney Aircraft TAM 1460 40 (стандарт підприємства - найбільшого американського виробника авіаційних двигунів).

Контрольні зразки використовують:

визначення чутливості тест-систем з урахуванням різних дефектоскопічних матеріалів (пенетрант, проявник, очищувач);
для порівняння пенетрантів, один з яких може бути взятий за зразковий;
для оцінки якості змивності люмінесцентних (флуоресцентних) та контрастних (кольорових) пенетрантів відповідно до норм AMS 2644C;
для загальної оцінкиякості капілярного контролю

Використання контрольних зразків для капілярного контролю у російському ГОСТ 18442-80 не регламентовано. Проте, в нашій країні контрольні зразки активно застосовуються відповідно до ДСТУ ISO 3452-2-2009 та норм підприємств (наприклад, ПНАЕГ-7-018-89) для оцінки придатності дефектоскопічних матеріалів.

Методики капілярного контролю

На сьогоднішній день накопичено досить великий досвід застосування капілярних методів для цілей експлуатаційного контролю виробів, вузлів та механізмів. Проте, розробку робочої методики щодо капілярного контролю часто доводиться здійснювати окремо кожному за конкретного випадку. При цьому враховуються такі фактори, як:

вимоги до чутливості;
стан об'єкта;
характер взаємодії дефектоскопічних матеріалів із контрольованою поверхнею;
сумісність витратних матеріалів;
технічні можливості та умови виконання робіт;
характер очікуваних дефектів;
інші чинники, що впливають ефективність капілярного контролю.

ГОСТ 18442-80 визначає класифікацію основних капілярних методів контролю залежно від типу проникаючої речовини - пенетранту (розчин або суспензія частинок пігменту) і залежно від способу отримання первинної інформації:

яскравісний (ахроматичний);
кольоровий (хроматичний);
люмінесцентний (флуоресцентний);
люмінесцентно-кольоровий.

Стандарти ДСТУ ISO 3452-2-2009 та AMS 2644 описують шість основних методів капілярного контролю за типом і групами:

Тип 1. Флуоресцентні (люмінесцентні) методи:

метод А: водозмивний (Група 4);
метод: наступного емульгування (Групи 5 і 6);
Метод С: органорозчинний (Група 7).

Тип 2. Кольорові методи:

метод А: водозмивний (Група 3);
метод: наступного емульгування (Група 2);
Метод С: органорозчинний (Група 1).

§ 9.1. Загальні відомостіпро метод
Капілярний метод контролю (КМК) заснований на капілярному проникненні індикаторних рідин у порожнину несплошностей матеріалу об'єкта контролю та реєстрації індикаторних слідів, що утворюються, візуально або за допомогою перетворювача. Метод дозволяє виявляти поверхневі (тобто виходять на поверхню) і наскрізні (тобто з'єднують протилежні поверхні стінки ОК) дефекти, які можуть бути виявлені також при візуальному контролі. Такий контроль, однак, вимагає великих витратчасу, особливо при виявленні слаборозкритих дефектів, коли виконують ретельний огляд поверхні із застосуванням засобів збільшення. Перевага КМК у багаторазовому прискоренні процесу контролю.
Виявлення наскрізних дефектів входить у завдання методів течування, які розглянуті в гол. 10. У методах течешукання поряд з іншими способами використовують КМК, причому індикаторну рідину наносять з одного боку стінки ОК, а реєструють з іншого. У цьому розділі розглянуто варіант КМК, у якому індикацію виконують із тієї ж поверхні ОК, з якою наносять індикаторну рідину. Основними документами, що регламентують застосування КМК, є ГОСТ 18442 – 80, 28369 – 89 та 24522 – 80.
Процес капілярного контролю складається з наступних основних операцій (рис. 9.1):

а) очищення поверхні 1 ОК і порожнини дефекту 2 від забруднень, жиру тощо шляхом їх механічного видалення та розчинення. Цим забезпечується хороша змочуваність усієї поверхні ОК індикаторною рідиною та можливість проникнення її в порожнину дефекту;
б) просочення дефектів індикаторною рідиною. 3. Для цього вона повинна добре змочувати матеріал виробу та проникати у дефекти внаслідок дії капілярних сил. За цією ознакою метод називають капілярним, а індикаторну рідину – індикаторним пенетрантом або просто пенетрантом (від латів. penetrо – проникаю, дістаю);
в) видалення з поверхні виробу надлишків пенетранту, при цьому пенетрант у порожнині дефектів зберігається. Для видалення використовують ефекти диспергування та емульгування, застосовують спеціальні рідини – очищувачі;

Мал. 9.1 – Основні операції при капілярній дефектоскопії

г) виявлення пенетранта у порожнині дефектів. Як зазначено вище, це роблять частіше візуально, рідше – за допомогою спеціальних пристроїв- Перетворювачів. У першому випадку на поверхні наносять спеціальні речовини - проявники 4, що витягують пенетрант із порожнини дефектів за рахунок явищ сорбції або дифузії. Сорбційний проявник має вигляд порошку чи суспензії. Усі згадані фізичні явища розглянуті у § 9.2.
Пенетрант просочує весь шар проявника (зазвичай досить тонкий) і утворює сліди (індикації) 5 його зовнішньої поверхні. Ці індикації виявляють візуально. Розрізняють яскравісний або ахроматичний метод у якому індикації мають більш темний тон порівняно з білим проявником; кольоровий метод, коли пенетрант має яскравий помаранчевий або червоний колір, і люмінесцентний метод, коли пенетрант світиться під дією ультрафіолетового опромінення. Заключна операція при КМК – очищення ОК від проявника.
У літературі з капілярного контролюдефектоскопічні матеріали позначають індексами: індикаторний пенетрант – «І», очищувач – «М», проявник – «П». Іноді після буквеного позначенняслідують цифри в дужках або у вигляді індексу, що означає особливість застосування даного матеріалу.

§ 9.2. Основні фізичні явища, що використовуються в капілярній дефектоскопії
Поверхневий натяг та змочування. Найбільш важливою характеристикою індикаторних рідин є їхня здатність до змочування матеріалу виробу. Змочування викликається взаємним тяжінням атомів і молекул (надалі - молекул) рідини та твердого тіла.
Як відомо, між молекулами середовища діють сили взаємного тяжіння. Молекули, що знаходяться всередині речовини, відчувають з боку інших молекул у середньому однакова діяза всіма напрямками. Молекули ж, що знаходяться на поверхні, піддаються неоднаковому тяжінню з боку внутрішніх шарів речовини і з боку, що межує з поверхнею середовища.
Поведінка системи молекул визначається умовою мінімуму вільної енергії, тобто. тієї частини потенційної енергії, яка ізотермічно може звернутися до роботи. Вільна енергія молекул на поверхні рідини та твердого тіла більша, ніж внутрішніх, коли рідина або тверде тіло знаходяться в газі або вакуумі. У зв'язку з цим вони прагнуть набути форми з мінімальною зовнішньою поверхнею. У твердому тілі цьому перешкоджає явище пружності форми, а рідина в невагомості під впливом цього явища набуває форми кулі. Таким чином, поверхні рідини та твердого тіла прагнуть скоротитися, і виникає тиск поверхневого натягу.
Величину поверхневого натягу визначають роботою (при постійній температурі), необхідної для утворення одиниці, площі поверхні розділу двох фаз, що знаходяться в рівновазі. Її часто називають силою поверхневого натягу, знижуючи під цим таке. На межі розділу, середовищ виділяють довільний майданчик. Натяг розглядають як наслідок дії розподіленої сили, прикладеної до периметру, цього майданчика. Напрямок сил - по дотичній межі розділу і перпендикулярно периметру. Силу, що віднесена до одиниці довжини периметра, називають силою поверхневого натягу. Два рівноправні визначення поверхневого натягу відповідають двом одиницям, що застосовуються для його вимірювання: Дж/м2 = Н/м.
Для води у повітрі (точніше, у повітрі, насиченому випарами з поверхні води) при температурі 26°C нормальному атмосферному тиску сила поверхневого натягу σ = 7275 ± 0025) 10-2 Н/м. Це значення зменшується зі збільшенням температури. У різних газових середовищах поверхневий натяг рідин практично не змінюється.
Розглянемо краплю рідини на поверхні: твердого тіла (рис. 9.2). Силої тяжкості нехтуємо. Виділимо елементарний циліндр у точці А, де стикаються тверде тіло, рідина та навколишній газ. На одиницю довжини цього циліндра діють три сили поверхневого натягу: тверде тіло – газ σтг, тверде тіло – рідина σтж та рідина – газ σжг = σ. Коли крапля перебуває у стані спокою, рівнодіюча проекцій цих сил на поверхню твердого тіла дорівнює нулю:
(9.1)
Кут 9 називають крайовим кутом змочування. Якщо σтг>σтж, він гострий. Це означає, що рідина змочує тверде тіло (рис. 9.2 а). Чим менше 9, тим сильніше змочування. У межі σтг>σтж + σ відношення (σтг - σтж)/ст (9.1) більше одиниці, чого не може бути, так як косинус кута завжди по модулю менше одиниці. Граничний випадок θ = 0 буде відповідати повному змочування, тобто. розтіканню рідини поверхнею твердого тіла до товщини молекулярного шару. Якщо σтж>σтг, то cos θ від'ємний, отже, кут θ тупий (рис. 9.2, б). Це означає, що рідина не змочує тверде тіло.

Мал. 9.2. Змочування (а) та незмочування (б) поверхні рідиною

Поверхневий натяг σ характеризує властивість самої рідини, a cos cos θ - змочуваність цією рідиною поверхні даного твердого тіла. Складає сили поверхневого натягу cos cos θ, що «розтягує» краплю вздовж поверхні, іноді називають силою змочування. Для більшості добре змочувальних речовин cos θ близький до одиниці, наприклад, для межі скла з водою він дорівнює 0,685, з гасом - 0,90, етиловим спиртом - 0,955.
Сильне впливом геть змочування надає чистота поверхні. Наприклад, шар олії на поверхні сталі або скла різко погіршує її змочуваність водою, cos стає негативним. Найтонший шаролії, що іноді зберігається на поверхні ОК і тріщин дуже заважає застосуванню пенетрантів на водяній основі.
Мікрорельєф поверхні ОК викликає збільшення площі поверхні, що змочується. Для оцінки крайового кута змочування θш на шорсткій поверхні користуються рівнянням

де θ - крайовий кут для гладкої поверхні; α – справжня площа шорсткої поверхні з урахуванням нерівності її рельєфу, а α0 – проекція її на площину.
Розчинення полягає в розподілах молекул розчиняється серед молекул розчинника. У капілярному методі контролю розчинення застосовують під час підготовки об'єкта до контролю (для очищення порожнини дефектів). Розчинення газу (зазвичай повітря), що зібрався біля кінця тупикового капіляра (дефекту) в пенетранті, істотно підвищує глибину проникнення пенетранту в дефект.
Для оцінки взаємної розчинності двох рідин застосовують емпіричне правило, згідно з яким «подібне розчиняється в подібному». Наприклад, вуглеводні добре розчиняються у вуглеводнях, спирти - у спиртах тощо. Взаємна розчинність рідин та твердих тіл у рідині, як правило, збільшується при підвищенні температури. Розчинність газів, як правило, зменшується з підвищенням температури та покращується при підвищенні тиску.
Сорбція (від лат. Sorbeo - поглинаю) - це фізико-хімічний процес, в результаті якого відбувається поглинання якоюсь речовиною газу, пари або розчиненої речовини з навколишнього середовища. Розрізняють адсорбцію – поглинання речовини на поверхні розділу фаз та абсорбцію – поглинання речовини всім обсягом поглинача. Якщо сорбція відбувається переважно внаслідок фізичної взаємодії речовин, її називають фізичної.
У капілярному методі контролю для прояву використовують переважно явище фізичної адсорбції рідини (пенетранту) на поверхні твердого тіла (часток проявника). Це явище викликає осадження на дефект контрастних речовин, розчинених у рідкій основі пенетранта.
Дифузія (від латів. diffusio - поширення, розтікання) - рух частинок (молекул, атомів) середовища, що призводить до перенесення речовини та вирівнює концентрацію частинок різного гатунку. У капілярному методі контролю явище дифузії спостерігається при взаємодії пенетранту з повітрям, стислим у глухому куті капіляра. Тут цей процес не відрізняється від розчинення повітря в пенетранті.
Важливе застосування дифузії при капілярній дефектоскопії - прояв за допомогою проявників типу фарб, що швидко висихають, і лаків. Частинки пенетранта, укладеного в капілярі, входять у контакт з таким проявником (перший момент - рідким, а після застигання - твердим), нанесеним на поверхню ОК, і дифундують через тонку плівку проявника до протилежної поверхні. Таким чином, тут використовується дифузія молекул рідини спочатку через рідке, а потім через тверде тіло.
Процес дифузії обумовлений тепловим рухом молекул (атомів) чи його асоціацій (молекулярна дифузія). Швидкість перенесення через кордон визначається коефіцієнтом дифузії, що є постійним для цієї пари речовин. Дифузія зростає із підвищенням температури.
Диспергування (від латів. dispergo – розсіюю) – тонке подрібнення будь-якого тіла в навколишньому середовищі. Диспергування твердих тіл у рідині відіграє важливу роль при очищенні поверхні від забруднень.
Емульгування (від латів. emulsios - видоєний) -освіта дисперсної системи з рідкою дисперсною фазою, тобто. диспергування рідини. Приклад емульсії - молоко, що складається з дрібних крапель жиру, завислих у воді. Емульгування відіграє важливу роль при очищенні, видаленні, надлишках пенетранту, приготуванні пенетрантів, проявників. Для активізації емульгування та збереження емульсії у стабільному стані застосовують речовини-емульгатори.
Поверхнево-активні речовини (ПАР) - речовини, здатні накопичуватися на поверхні зіткнення двох тіл (середовищ, фаз), знижуючи її вільну енергію. ПАР додають у засоби для очищення поверхні ОК, вводять у пенетранти, очищувачі, оскільки вони є емульгаторами.
Найважливіші ПАР розчиняються у воді. Їх молекули мають гідрофобну та гідрофільну частини, тобто. змочується і незмочується водою. Проілюструємо дію ПАР при змиванні олійної плівки. Зазвичай вода її не змочує та не видаляє. Молекули ПАР адсорбуються на поверхні плівки, орієнтуються до неї своїми гідрофобними кінцями, а гідрофільними - до водяного середовища. В результаті відбувається різке посилення змочуваності, жирова плівка змивається.
Суспензія (від латів. supspensio - підвішую) - грубодисперсна система з рідким дисперсним середовищем і твердою дисперсною фазою, частки якої досить великі і досить швидко випадають в осад або спливають. Суспензії готують зазвичай механічним подрібненням та розмішуванням.
Люмінесценція (від латів. lumen - світло) - світіння деяких речовин (люмінофорів), надлишкове над тепловим випромінюванням, що має тривалість 10-10 с і більше. Вказівка на кінцеву тривалість потрібна, щоб відрізняти люмінесценцію від інших оптичних явищ, наприклад, від розсіювання світла.
У капілярному методі контролю люмінесценцію використовують як один із способів розмаїття для візуального виявлення індикаторних пенетрантів після прояву. Для цього люмінофор або розчиняють в основному речовині пенетранту, або сама речовина пенетранту є люмінофором.
Яскравий та кольоровий контрастиу КМК розглядають з погляду можливості ока людини фіксувати люмінесцентне світіння, кольорові та темні індикації на світлому фоні. Всі дані відносять до ока середньої людини. Можливість розрізняти ступінь яскравості об'єкта називають контрастною чутливістю. Її визначають за помітним оком зміни коефіцієнта відображення. У кольоровому методі контролю вводять поняття яркостно-колірного розмаїття, одночасно враховує яскравість і насиченість сліду від дефекту, який необхідно виявити.
Здатність ока розрізняти дрібні об'єкти, які мають достатній контрастом, визначають мінімальним кутомзору. Встановлено, що об'єкт у вигляді смуги (темної, кольорової або люмінесцентної) очей здатний помітити з відстані 200 мм при її мінімальній ширині понад 5 мкм. У робочих умовах розрізняють об'єкти значно більше - шириною 0,05 ... 0,1 мм.

§ 9.3. Процеси капілярної дефектоскопії

Мал. 9.3. До поняття капілярного тиску

Заповнення наскрізного макрокапіляра. Розстрім добре відомий з курсу фізики досвід: капілярна трубка діаметром 2r вертикально занурена одним кінцем у змочуючу рідину (рис. 9.3). Під дією сил змочування рідина у трубці підніметься на висоту lнад поверхнею. Це капілярного вбирання. Сили змочування діють на одиницю довжини кола меніска. Сумарна їх величина Fк=σcosθ2πr. Цій силі протидіє вага стовпа ρgπr2 l, де ρ - густина, a g - прискорення сили тяжіння. У стані рівноваги σcosθ2πr = ρgπr2 l. Звідси висота підйому рідини в капілярі l= 2σ cos θ/(ρgr).
У цьому прикладі сили змочування розглядалися як прикладені до лінії зіткнення рідини та твердого тіла (капіляра). Їх можна розглядати також як силу натягу поверхні меніска, що утворюється рідиною в капілярі. Ця поверхня є як би: розтягнутою плівкою, що прагне скоротитися. Звідси вводиться поняття капілярного тиску, що дорівнює відношенню чинної на меніск сили FK до площі поперечного перерізу трубки:
(9.2)
Капілярний тиск збільшується зі збільшенням змочуваності та зменшенням радіусу капіляра.
Більш загальна формула Лапласа для тиску від натягу поверхні меніска має вигляд рк=σ(1/R1+1/R2), де R1 та R2 - радіуси кривизни поверхні меніска. Формула 9.2 використовується для круглого капіляра R1=R2=r/cos θ. Для щілини завширшки bіз плоскопаралельними стінками R1®¥, R2= b/(2cosθ). В результаті
(9.3)
На явищі капілярного вбирання засноване просочення дефектів пенетрантом. Оцінимо час, необхідний для просочення. Розглянемо розташовану горизонтально капілярну трубку, один кінець якої відкритий, а інший поміщений в рідину, що змочує: Під дією капілярного тиску меніск рідини рухається у напрямку відкритого кінця. Пройдена відстань lпов'язано з часом наближеною залежністю.
(9.4)

де μ - коефіцієнт динамічний зсувної в'язкості. З формули видно, що час, необхідний проходження пенетрантом через наскрізну тріщину, пов'язані з товщиною стінки l, в якій виникла тріщина, квадратичною залежністю: воно тим менше, ніж менше в'язкість і більше змочуваність. Орієнтовна крива 1 залежності lвід tпоказано на рис. 9.4. Слід мати; у вигляді, що з заповненні пенетрантом реальної; тріщини зазначені закономірності зберігаються лише за умови одночасного дотику пенетрантом всього периметра тріщини та її рівномірної ширини. Невиконання цих умов викликає порушення співвідношення (9.4), проте вплив зазначених фізичних властивостей пенетранта на час просочення зберігається.

Мал. 9.4. Кінетика заповнення пенетрантом капіляра:
наскрізного (1), тупикового з урахуванням (2) та без урахування (3) явища дифузійного просочення

Заповнення тупикового капіляра відрізняється тим, що газ (повітря), стислий поблизу тупикового кінця, обмежує глибину проникнення пенетранта (крива 3 на рис. 9.4). Розраховують граничну глибину заповнення l 1 виходячи з рівності тисків на пенетрант зовні та зсередини капіляра. Зовнішній тиск складається з атмосферного ра й капілярного рк. Внутрішній тиск у капілярі рвизначають із закону Бойля - Маріотта. Для капіляра постійного перерізу: pа l 0S = pв( l 0-l 1) S; рв = ра l 0/(l 0-l 1), де l 0 – повна глибина капіляра. З рівності тисків знаходимо
Величина рдо<<ра тому глибина заповнення, розрахована за цією формулою, становить не більше 10% повної глибини капіляра (завдання 9.1).
Розгляд заповнення тупикової щілини з непаралельними стінками (що добре імітує реальні тріщини) або конічного капіляра (що імітує пори) складніше, ніж капілярів постійного перерізу. Зменшення поперечного перерізу в міру заповнення викликає збільшення капілярного тиску, але ще швидше зменшується об'єм, заповнений стисненим повітрям, тому глибина заповнення такого капіляра (при однаковому розмірі гирла) менша, ніж капіляра постійного перерізу (завдання 9.1).
Реально гранична глибина заповнення тупикового капіляра виявляється, як правило, більшою за розрахункове значення. Це відбувається за рахунок того, що повітря, стиснене поблизу кінця капіляра, частково розчиняється в пенетранті, дифундує в нього (дифузійне заповнення). Для протяжних тупикових дефектів іноді виникає сприятлива для заповнення ситуація, коли заповнення починається з одного кінця по довжині дефекту, а повітря, що витісняється, виходить з іншого кінця.
Кінетика руху змочує рідини в тупиковому капілярі формулою (9.4) визначається лише на початку процесу заповнення. Надалі при наближенні lдо l 1 швидкість процесу заповнення уповільнюється, асимптотично наближаючись до нуля (крива 2 на рис. 9.4).
За оцінками час заповнення циліндричного капіляра радіусом близько 10-3 мм та глибиною l 0 = 20 мм до рівня l = 0,9l 1 трохи більше 1 з. Це значно менше часу витримки в пенетранті, що рекомендується у практиці контролю (§ 9.4), що становить кілька десятків хвилин. Відмінність пояснюється тим, що після досить швидкого процесу капілярного заповнення починається значно більш повільний процес дифузійного заповнення. Для капіляра постійного перерізу кінетика дифузійного заповнення підпорядковується закономірності типу (9.4): l p = KÖt, де lр - глибина дифузійного заповнення, але коефіцієнт Доу тисячі разів менше ніж для капілярного заповнення (див. криву 2 на рис. 9.4). Він зростає пропорційно до збільшення тиску в кінці капіляра рк/(рк+ра). Звідси випливає необхідність тривалого просочення.
Видалення надлишку пенетранту з поверхні ОК зазвичай виконують за допомогою рідини – очищувача. Важливо підібрати такий очисник, який добре видаляв би пенетрант з поверхні, мінімально вимиваючи його з порожнини дефекту.
Процес вияву. У капілярній дефектоскопії використовують дифузійні чи адсорбційні проявники. Перші – це швидковисихаючі білі фарби чи лаки, другі – порошки чи суспензії.
Процес дифузійного прояву полягає в тому, що рідкий Проявник контактує з пенетрантом у гирлі дефекту та сорбує його. Зарахуємо пенетрант дифундує у проявник спочатку – як у шар рідини, а після висихання фарби – як у тверде капілярно-пористе тіло. Одночасно відбувається процес розчинення пенетранту у проявнику, який у цьому випадку не відрізняється від дифузії. У процесі просочення пенетрантом властивості проявника змінюються: він ущільнюється. Якщо застосовується проявник у вигляді суспензії, то на першій стадії прояву відбувається дифузія та розчинення пенетранту у рідкій фазі суспензії. Після висихання суспензії діє описаний механізм прояву.

§ 9.4. Технологія та засоби контролю
Схема загальної технології капілярного контролю показано на рис. 9.5. Зазначимо основні її етапи.

Мал. 9,5. Технологічна схема капілярного контролю

Підготовчі операції мають на меті вивести на поверхню виробу гирла дефектів, усунути можливість виникнення фону та хибних індикацій, очистити порожнину дефектів. Спосіб підготовки залежить від стану поверхні та необхідного класу чутливості.
Механічне зачищення проводять, коли поверхня Виробу покрита окалиною або силікатом. Наприклад, поверхня деяких зварних швів покрита шаром твердого силікатного флюсу типу "березова кора". Такі покриття закривають гирла дефектів. Гальванічні покриття, плівки, лаки не видаляють, якщо вони тріскаються разом із основним металом виробу. Якщо такі покриття наносять на деталі, в яких можуть бути дефекти, то контроль виконують до нанесення покриття. Зачищення виконують різанням, абразивним шліфуванням, обробкою металевими щітками. Цими способами видаляється частина матеріалу із поверхні ОК. Ними не можна зачищати глухі отвори, різьблення. Під час шліфування м'яких матеріалів дефекти можуть перекриватися тонким шаром деформованого матеріалу.
Механічним очищенням називають обдування дробом, піском, кісточковою крихтою. Після механічного очищення передбачають видалення її продуктів із поверхні. Очищення миючими засобами і розчинами піддають всі об'єкти, що надходять на контроль, у тому числі які пройшли механічну зачистку і очищення.
Справа в тому, що механічна зачистка не очищає порожнини дефектів, а іноді її продукти (шліфувальна паста, абразивний пил) можуть сприяти їхньому закриттю. Очищення виконують водою з добавками ПАР і розчинниками, в якості яких використовують спирти, ацетон, бензин, бензол та ін. З їх допомогою видаляють мастило, що консервує, деякі лакофарбові покриття: При необхідності обробку розчинниками виконують кілька разів.
Для повнішого очищення поверхні ОК і порожнини дефектів застосовують способи інтенсифікації очищення: вплив парами органічних розчинників, хімічне травлення (допомагає видаленню з поверхні продуктів корозії), електроліз, прогрівання ОК, вплив низькочастотними ультразвуковими коливаннями.
Після очищення проводять сушіння поверхні ОК. Цим видаляють залишки миючих рідин та розчинників з порожнин дефектів. Сушіння інтенсифікують підвищенням температури, обдуванням, наприклад використовують струмінь теплового повітря з фена.
Просочення пенетрантом. До пенетрантів висувають цілу низку вимог. Хороша змочуваність поверхні ОК – головне з них. Для цього пенетрант повинен мати досить високий поверхневий натяг та крайовий кут, близький до нуля при розтіканні по поверхні ОК. Як зазначалося в § 9.3, найчастіше як основу пенетрантів використовують такі речовини, як гас, рідкі олії, спирти, бензол, скипидар, у яких поверхневий натяг (2,5...3,5)10-2 Н/м. Рідше використовують пенетранти на водяній основі з добавками ПАР. Для всіх цих речовин cos θ не менше ніж 0,9.
Друга вимога до пенетрантів – низька в'язкість. Вона потрібна для скорочення часу просочення. Третя важлива вимога – можливість та зручність виявлення індикацій. За контрастом пенетранту КМК поділяють на ахроматичний (яскравий), кольоровий, люмінесцентний та люмінесцентно-кольоровий. Крім того, є комбіновані КМК, в яких індикації виявляють не візуально, а за допомогою різних фізичних ефектів. За типами пенетрантів, точніше за способами їхньої індикації, здійснюють класифікацію КМК. Існує також верхній поріг чутливості, який визначається тим, що з широких, але неглибоких дефектів вимивається пенетрант при усуненні надлишків пенетранту з поверхні.
Поріг чутливості конкретного вибраного способу КМК залежить від умов контролю та дефектоскопічних матеріалів. Встановлено п'ять класів чутливості (нижнього порога) залежно від розмірів дефектів (табл. 9.1).
Для досягнення високої чутливості (низького порогу чутливості) потрібно застосовувати добре змочують висококонтрастні пенетранти, лакофарбові проявники (замість суспензій або порошків), збільшувати УФ-опроміненість або освітленість об'єкта. Оптимальне поєднання цих факторів дозволяє виявляти дефекти розкриттям десятих частин мкм.
У табл. 9.2 наведено рекомендації щодо вибору способу та умов контролю, що забезпечують необхідний клас чутливості. Освітленість наведена комбінована: перше число відповідає лампам розжарювання, а друге – люмінесцентним. Позиції 2,3,4,6 засновані на застосуванні випущених промисловістю наборів дефектоскопічних матеріалів.

Таблиця 9.1 – Класи чутливості

Не слід без необхідності прагнути досягнення більш високих класів чутливості: це вимагає більш дорогих матеріалів, кращої підготовки поверхні виробу, збільшує час контролю. Наприклад, для застосування люмінесцентного методу необхідне затемнене приміщення, ультрафіолетове випромінювання, що шкідливо впливає на персонал. У зв'язку з цим застосування цього методу доцільно тільки тоді, коли потрібно досягнення високої чутливості та продуктивності. В інших випадках слід застосовувати кольоровий або більш простий та дешевий, яскравий метод. Метод суспензії, що фільтрується, - найбільш високопродуктивний. У ньому відпадає операція прояву. Однак цей метод поступається іншим за чутливістю.
Комбіновані методи через складність їх реалізації застосовують досить рідко, лише у разі необхідності вирішення будь-яких специфічних завдань, наприклад досягнення дуже високої чутливості, автоматизації пошуку дефектів, контролю неметалевих матеріалів.
Перевірку порога чутливості способу КМК згідно з ГОСТ 23349-78 виконують за допомогою спеціально відібраного або підготовленого реального зразка ОК з дефектами. Застосовують зразки з ініційованими тріщинами. Технологія виготовлення таких зразків зводиться до того, щоб викликати появу тріщин поверхневих заданої глибини.
Згідно з одним із способів зразки виготовляють з листової легованої сталі у вигляді пластин товщиною 3...4 мм. Пластини рихтують, шліфують, азотують з одного боку на глибину 0,3...0,4 мм, і цю поверхню ще раз шліфують на глибину близько 0,05...0,1 мм. Параметр шорсткості поверхні Ra0,4 мкм. Завдяки азотуванню поверхневий шар стає крихким.
Зразки деформують або розтягуванням, або вигином (шляхом вдавлювання кульки або циліндра з боку протилежного азотованого). Зусилля деформації плавно збільшують до характерного хрустка. В результаті у зразку виникає кілька тріщин, що проникають на всю глибину азотованого шару.

Таблиця: 9.2
Умови досягнення необхідної чутливості

№ п/п	Клас чутливості	Дефектоскопічні матеріали				Умови контролю
№ п/п	Клас чутливості		Пенетрант	Проміжний очищувач	Очищувач	Шорсткість поверхні, мкм	УФ-опроміненість, отн. од.	Освітленість, лк
		Люмінесцентно-кольоровий		Фарба Пр1
		Люмінесцентний		Фарба Пр1
					Масляно-гасова суміш
		Люмінесцентний		Порошок окису магнію
			Бензин, норинол А, скипидар, барвник	Суспензія каоліну	Проточна вода
		Люмінесцентний		Порошок MgO2	Вода з ПАР
		Фільтруюча люмінесцентна суспензія	Вода, емульгатор, люмотен				Не нижче 50

Виготовлені таким чином зразки атестують. Визначають ширину та довжину окремих тріщин вимірювальним мікроскопом і вносять їх у формуляр зразка. До формуляра додають фотографію зразка з індикаціями дефектів. Зразки зберігають у футлярах, що оберігають їх від забруднення. Зразок придатний для використання не більше 15...20 разів, після чого тріщини частково забиваються сухими залишками пенетранту. Тому зазвичай у лабораторії мають робочі зразки для повсякденного використання та контрольні зразки для вирішення арбітражних питань. Зразки використовують для перевірки дефектоскопічних матеріалів на ефективність спільного застосування, визначення правильної технології (часу просочення, прояви), атестації дефектоскопістів і визначення нижнього порога чутливості КМК.

§ 9.6. Об'єкти контролю
Капілярним методом контролюють вироби з металів (переважно неферомагнітних), неметалевих матеріалів та композитні вироби будь-якої конфігурації. Вироби з феромагнітних матеріалів контролюють зазвичай магнітопорошковим методом, який більш чутливий, хоча для контролю феромагнітних матеріалів іноді застосовують капілярний метод, якщо є труднощі з намагнічуванням матеріалу або складна конфігурація поверхні виробу створює великі градієнти магнітного поля, що ускладнюють виявлення дефектів. Контроль за капілярним методом проводять до ультразвукового або магнітопорошкового контролю, інакше (в останньому випадку) необхідно розмагнітити ОК.
Капілярним методом виявляють лише дефекти, що виходять на поверхню, порожнина яких не заповнена оксидами або іншими речовинами. Щоб пенетрант не вимивався з дефекту, глибина його повинна бути значно більшою за ширину розкриття. До таких дефектів належать тріщини, непровари зварних швів, глибокі пори.
Переважна більшість дефектів, що виявляються при контролі капілярним методом, може виявлятися при звичайному візуальному огляді, особливо якщо попередньо протравити виріб (дефекти при цьому чорніють) і застосувати засоби збільшення. Однак перевага капілярних методів полягає в тому, що при їх застосуванні кут зору на дефект зростає в 10...20 разів (за рахунок того, що ширина індикацій більша, ніж дефектів), а контраст яскравості - на 30...50%. Завдяки цьому немає потреби у ретельному огляді поверхні та час контролю багаторазово зменшується.
Капілярні методи знаходять широке застосування в енергетиці, авіації, ракетній техніці, суднобудуванні, хімічній промисловості. Ними контролюють основний метал та зварні з'єднання зі сталей аустенітного класу (нержавіючих), титану, алюмінію, магнію та інших кольорових металів. З чутливістю за класом 1 контролюють лопатки турбореактивних двигунів, ущільнювальні поверхні клапанів та їх гнізд, металеві ущільнювальні прокладки фланців та ін. За класом 2 перевіряють корпуси та антикорозійні наплавлення реакторів, основний метал та зварні з'єднання трубопроводів, деталі підшипників. За класом 3 перевіряють кріплення ряду об'єктів, за класом 4 - товстостінне лиття. Приклади феромагнітних виробів, які контролюються капілярними методами: сепаратори підшипників, різьбові з'єднання.

Мал. 9.10. Дефекти в пере лопаток:
а - втомна тріщина, виявлена люмінесцентним методом,
б - заків, виявлений кольоровим методом
На рис. 9.10 показано виявлення тріщин та заку на пере лопатки авіаційної турбіни люмінесцентним та кольоровим методами. Візуально такі тріщини спостерігають зі збільшенням удесятеро.
Дуже бажано, щоб об'єкт контролю мав гладку, наприклад, механічно оброблену поверхню. Для контролю за класами 1 та 2 придатні поверхні після холодного штампування, прокатки, аргонно-дугового зварювання. Іноді для вирівнювання поверхні проводять механічну обробку, наприклад, поверхні деяких зварних або наплавлених сполук обробляють абразивним колом для видалення застиглого зварювального: флюсу, шлаків між валиками шва.
Загальний час, необхідний контролю щодо невеликого об'єкта типу турбінної лопатки, 0,5...1,4 год залежно від дефектоскопічних матеріалів і вимог щодо чутливості. Витрати часу в хвилинах розподіляються наступним чином: підготовка до контролю 5...20, просочування 10...30, видалення надлишку пенетранта 3...5, прояв 5...25, огляд 2...5, остаточне очищення 0...5. Зазвичай витримку при просоченні або прояві одного виробу поєднують з контролем іншого виробу, в результаті середнього часу контролю виробу скорочується в 5 ... 10 разів. У задачі 9.2 наведено приклад розрахунку часу контролю об'єкта з великою площею контрольованої поверхні.
Автоматичний контроль застосовують для перевірки невеликих деталей типу лопаток турбін, кріплення, елементів кулько- та роликопідшипників. Установки є комплексом ванн і камер для послідовної обробки ОК (рис. 9.11). У таких установках широко застосовують засоби інтенсифікації операцій контролю: ультразвук, підвищення температури, вакуум і т.д. .

Мал. 9.11. Схема автоматичного встановлення для контролю деталей капілярними методами:
1 - транспортер, 2 - пневматичний підйомник, 3 - автоматичне захоплення, 4 - контейнер з деталями, 5 - візок, 6...14 - ванни, камери та печі для обробки деталей, 15 - рольганг, 16 - місце для огляду деталей при УФ-опроміненні, 17 - місце для огляду у видимому світлі

Транспортер подає деталі у ванну для ультразвукового чищення, потім у ванну для промивання проточною водою. Вологу з поверхні деталей видаляють за температури 250...300°С. Гарячі деталі охолоджують стисненим повітрям. Просочення пенетрантом здійснюють під дією ультразвуку або у вакуумі. Видалення надлишків пенетранту проводять послідовно у ванні з рідиною, що очищає, потім в камері з душовою установкою. Вологу видаляють стисненим повітрям. Проявник наносять розпорошенням фарби у повітрі (у вигляді туману). Деталі оглядають на робочих місцях, де передбачено УФ-опромінення та штучне освітлення. Відповідальну операцію огляду важко автоматизувати (див. §9.7).
§ 9.7. Перспективи розвитку
Важливий напрямок розвитку КМК - його автоматизація. Розглянуті раніше засоби автоматизують контроль невеликих однотипних виробів. Автоматизація; контролю виробів різного типу, зокрема великогабаритних, можлива із застосуванням адаптивних роботів-маніпуляторів, тобто. які мають здатність пристосовуватися до умов, що змінюються. Такі роботи успішно використовуються на фарбувальних роботах, які багато в чому подібні до операцій при КМК.
Найбільш важко піддається автоматизації огляд поверхні виробів та прийняття рішення про наявність дефектів. В даний час для покращення умов виконання цієї операції застосовують освітлювачі та УФ-опромінювачі великої потужності. Щоб зменшити дію на контролера УФ-випромінювання, застосовують світловоди та телевізійні системи. Проте це вирішує завдання повної автоматизації з усуненням впливу суб'єктивних якостей контролера на результати контролю.
Створення автоматичних систем оцінки результатів контролю потребує розробки відповідних алгоритмів для ЕОМ. Роботи ведуться за декількома напрямками: визначення конфігурації індикацій (довжина, ширина, площа), що відповідає неприпустимим дефектам, і кореляційне порівняння зображень контрольованої ділянки об'єктів до та після обробки дефектоскопічними матеріалами. Крім зазначеної області, ЕОМ в КМК застосовують для збирання та аналізу статистичних даних з видачею рекомендацій на коригування технологічного процесу, для оптимального підбору дефектоскопічних матеріалів та технології контролю.
Важливий напрямок досліджень - пошук нових дефектоскопічних матеріалів та технології їх застосування, що має на меті підвищення чутливості та продуктивності контролю. Запропоновано застосування як пенетрант феромагнітних рідин. Вони в рідкій основі (наприклад, гасі) зважені феромагнітні частинки дуже малого розміру (2...10 мкм), стабілізовані ПАР, у результаті рідина поводиться як однофазна система. Проникнення такої рідини дефекти інтенсифікується магнітним полем, а виявлення індикацій можливе магнітними датчиками, що полегшує автоматизацію контролю.
Дуже перспективний напрямок удосконалення капілярного контролю - використання електронного парамагнітного резонансу. Порівняно нещодавно одержані речовини типу стабільних нітроксильних радикалів. Вони є слабозв'язані електрони, які можуть резонувати в електромагнітному полі частотою від десятків гігагерц до мегагерц, причому спектральні лінії визначаються з великим ступенем точності. Нітроксильні радикали стабільні, малотоксичні, здатні розчинятися у більшості рідких речовин. Це дає можливість вводити їх у рідкі пенетранти. Індикація ґрунтується на реєстрації спектра поглинання в збудливому електромагнітному полі радіоспектроскопа. Чутливість цих приладів дуже велика, вони дозволяють виявляти скупчення 1012 парамагнітних частинок і більше. Таким чином вирішується питання про об'єктивні та високочутливі засоби індикації при капілярній дефектоскопії.

Завдання
9.1. Розрахувати та порівняти максимальну глибину заповнення пенетрантом щілинного капіляра з паралельними та непаралельними стінками. Глибина капіляра l 0=10 мм, ширина гирла b=10 мкм, пенетрант на основі гасу з =3×10-2Н/м, cosθ=0,9. Атмосферний тиск прийняти ра-1,013×105 Па. Дифузійне наповнення не враховувати.
Рішення. Глибину заповнення капіляра з паралельними стінками розрахуємо за формулами (9.3) та (9.5):

Рішення виконано таким чином, щоб продемонструвати, що капілярний тиск становить близько 5% атмосферного, а глибина заповнення - близько 5% повної глибини капіляра.
Виведемо формулу для заповнення щілини з непаралельними поверхнями, що має у перерізі вигляд трикутника. Із закону Бойля - Маріотта знайдемо тиск повітря, стисненого біля кінця капіляра рв:

де b1 – відстань між стінками на глибині 9.2. Розрахувати необхідну кількість дефектоскопічних матеріалів набору відповідно до позиції 5 табл. 9.2 та час для виконання КМК антикорозійної наплавки на внутрішній поверхні реактора. Реактор складається з циліндричної частини діаметром D=4 м, висотою, H=12 м з напівсферичним дном (зварено з циліндричною частиною та утворює корпус) та кришкою, а також чотирма патрубками діаметром d=400 мм, довжиною h=500 мм. Час нанесення будь-якого дефектоскопічного матеріалу на поверхню прийняти = 2 хв/м2.

Рішення. Розрахуємо площу контрольованого об'єкта за елементами:
циліндрична S1=πD2Н=π42×12=603,2 м2;
частина
дно та кришка S2=S3=0,5πD2=0,5π42=25,1 м2;
патрубки (кожен) S4=πd2h=π×0,42×0,5=0,25 м2;
сумарна площа S=S1+S2+S3+4S4=603,2+25,1+25,1+4×0,25=654,4 м2.

Враховуючи, що контрольована поверхня наплавлення нерівна, розташована переважно вертикально, приймаємо витрату пенетранта q=0,5 л/м2.
Звідси необхідна кількість пенетранту:
Qп = S q= 654,4 0,5 = 327,2 л.
З урахуванням можливих втрат, повторного контролю тощо приймаємо необхідну кількість пенетранта рівним 350 л.
Необхідна кількість проявника у вигляді суспензії - 300 г на 1 л пенетранту, звідси Qпр = 0,3 350 = 105 кг. Очищувача потрібно у 2...3 рази більше, ніж пенетранта. Приймаємо середнє значення – у 2,5 рази. Таким чином, Qоч = 2,5 350 = 875 л. Рідини (наприклад, ацетону) для попереднього очищення потрібно приблизно 2 рази більше, ніж Qоч.
Час контролю розраховуємо з огляду на те, що кожен елемент реактора (корпус, кришка, патрубки) контролюють окремо. експозицію, тобто. час знаходження об'єкта в контакті з кожним дефектоскопічним матеріалом приймаємо середнім із нормативів, наведених у § 9.6. Найбільша експозиція для пенетранта.- в середньому tп = 20 хв. Експозиція або час знаходження ОК в контакті з іншими дефектоскопічними матеріалами менше, ніж з пенетрантом, причому його можна збільшити без шкоди ефективності контролю.
Виходячи з цього, приймаємо наступну організацію процесу контролю (вона не єдина, можлива). Корпус і кришку, де контролюються великі площі, розбиваємо на ділянки, на кожен з яких час нанесення будь-якого дефектоскопічного матеріалу дорівнює tуч = tп = 20 хв. Тоді час нанесення будь-якого дефектоскопічного матеріалу буде не меншим, чия експозиція для нього. Те саме стосується часу виконання технологічних операцій, не пов'язаних з дефектоскопічними матеріалами (сушіння огляд тощо).
Площа такої ділянки Sуч = tуч/τ = 20/2 = 10 м2. Час контролю елемента з великою площею поверхні дорівнює кількості таких ділянок з округленням у бік збільшення, помноженому на tуч = 20 хв.
Площа корпусу розбиваємо на (S1+S2)/Sуч = (603,2+25,1)/10 = 62,8 = 63 ділянки. Час, необхідне контролю, 20×63 = 1260 хв = 21 год.
Площа кришки розбиваємо на S3/Sуч = 25, l/10 = 2,51 = 3 ділянки. Час контролю 3×20 = 60 хв = 1 год.
Патрубки контролюємо одночасно, тобто, виконавши будь-яку технологічну операцію на одному, переходимо до іншого, після цього виконуємо наступну операцію і т.д. Їхня загальна площа 4S4=1 м2 значно менша, ніж площа однієї контрольованої ділянки. Час контролю, в основному, визначається сумою середніх часів експозицій для окремих операцій як для невеликого виробу в § 9.6 плюс порівняльний невеликий час для нанесення дефектоскопічних матеріалів та огляду. У сумі воно приблизно дорівнює 1ч.
Загальний час контролю 21+1+1=23 год. Приймаємо, що з контролю потрібно три 8-часовых зміни.

НЕРУЙНІВНИЙ КОНТРОЛЬ. Кн. I. Загальні питання. Контроль проникними речовинами. Гурвіч, Єрмолов, Сажин.

Ви можете завантажити документ

Капілярний контроль. Кольорова дефектоскопія Капілярний метод неруйнівного контролю.

_____________________________________________________________________________________

Капілярна дефектоскопія- метод дефектоскопії, заснований на проникненні певних контрастних речовин у поверхневі дефектні шари контрольованого виробу під дією капілярного (атмосферного) тиску, в результаті подальшої обробки проявником підвищується світло- і квітконтрастність дефектної ділянки щодо непошкодженої, з виявленням кількісного та якісного складу ушкоджень міліметра).

Існує люмінесцентний (флуоресцентний) та кольоровий методи капілярної дефектоскопії.

В основному за технічними вимогами або умовами необхідно виявляти дуже малі дефекти (до сотих часток міліметра) та ідентифікувати їх при звичайному візуальному огляді неозброєним оком просто неможливо. Використання портативних оптичних приладів, наприклад збільшувальної лупи або мікроскопа, не дозволяє виявити поверхневі пошкодження через недостатню помітність дефекту на фоні металу і нестачі поля зору при кратних збільшеннях.

У разі застосовують капілярний метод контролю.

При капілярному контролі індикаторні речовини проникають у порожнини поверхневих і наскрізних дефектів матеріалу об'єктів контролю, згодом індикаторні лінії або точки, що утворюються, реєструються візуальним способом або за допомогою перетворювача.

Контроль капілярним методом здійснюється відповідно до ГОСТ 18442-80 “Контроль неруйнівний. Капілярні методи. Загальні вимоги."

Головною умовою для виявлення дефектів типу порушення суцільності матеріалу капілярним методом є наявність порожнин, вільних від забруднень та інших технічних речовин, що мають вільний доступ до поверхні об'єкта та глибину залягання, що у кілька разів перевищує ширину їх розкриття на виході. Для очищення поверхні перед нанесенням пенетранту використовують очисник.

Призначення капілярного контролю (капілярної дефектоскопії)

Капілярна дефектоскопія (капілярний контроль) призначена для виявлення та інспектування, невидимих або слабо видимих для неозброєного ока поверхневих та наскрізних дефектів (тріщини, пори, непровари, міжкристалічна корозія, раковини, нориці тощо) у контрольованих виробах, консолях глибини та орієнтації на поверхні.

Застосування капілярного методу неруйнівного контролю

Капілярний метод контролю застосовується при контролі об'єктів будь-яких розмірів та форм, виготовлених з чавуну, чорних та кольорових металів, пластмас, легованих сталей, металевих покриттів, скла та кераміки в енергетиці, ракетній техніці, авіації, металургії, суднобудуванні, хімічній промисловості, при будівництві ядерних реакторів, у машинобудуванні, автомобілебудуванні, електротехніки, ливарному виробництві, медицині, штампуванні, приладобудуванні, медицині та інших галузях. У деяких випадках цей метод єдиний для визначення технічної справності деталей або установок і допуск їх до роботи.

Капілярну дефектоскопію застосовують як метод неруйнівного контролю також і для об'єктів з феромагнітних матеріалів, якщо їх магнітні властивості, форма, вид і розташування пошкоджень не дозволяють досягати необхідної за ГОСТ 21105-87 чутливості магнітопорошковим методом або магнітопорошковий метод контролю не допускається застосовувати за технічними умовами. .

Капілярні системи також широко застосовуються контролю герметичності, разом із іншими методами, при моніторингу відповідальних об'єктів і в процесі експлуатації. Основними перевагами капілярних методів дефектоскопії є: нескладність операцій під час проведення контролю, легкість у користуванні приладами, великий спектр контрольованих матеріалів, зокрема і немагнітні метали.

Перевага капілярної дефектоскопії в тому, що за допомогою нескладного методу контролю можна не тільки виявити та індентифікувати поверхневі та наскрізні дефекти, але й отримати за їх розташуванням, формою, протяжністю та орієнтацією по поверхні повну інформацію про характер пошкодження і навіть деякі причини його виникнення (концентрація силових напруг, недотримання технічного регламенту при виготовленні та ін.).

Як рідини, що виявляють, застосовують органічні люмінофори - речовини, що володіють яскравим власним випромінюванням під дією ультрафіолетових променів, а також різні барвники та пігменти. Поверхневі дефекти виявляють за допомогою засобів, що дозволяють витягувати пенетрант із порожнини дефектів та виявляти його на поверхні виробу, що контролюється.

Прилади та обладнання, що застосовуються при капілярному контролі:

Набори для капілярної дефектоскопії Sherwin, Magnaflux, Helling (очисники, проявники, пенетранти)
. Пульверизатори
. Пневмогідропістолети
. Джерела ультрафіолетового освітлення (ультрафіолетові ліхтарі, освітлювачі).
. Випробувальні панелі (тест-панель)
. Контрольні зразки кольорової дефектоскопії.

Параметр "чутливість" у капілярному методі дефектоскопії

Чутливість капілярного контролю - здатність виявлення несплошностей даного розміру із заданою ймовірністю при використанні конкретного способу, технології контролю та пенетрантної системи. Відповідно до ГОСТ 18442-80 клас чутливості контролю визначають залежно від мінімального розміру виявлених дефектів із поперечними розміром 0,1 - 500 мкм.

Виявлення поверхневих дефектів, що мають розмір розкриття більше 500 мкм, не гарантується капілярними методами контролю.

Клас чутливості Ширина розкриття дефекту, мкм

II Від 1 до 10

III Від 10 до 100

IV Від 100 до 500

технологічний Не нормується

Фізичні основи та методика капілярного методу контролю

Капілярний метод неруйнівного контролю (ГОСТ 18442-80) заснований на проникненні внутрішньо поверхневого дефекту індикаторної речовини і призначений для виявлення пошкоджень, що мають вільний вихід на поверхню виробу контролю. Метод кольорової дефектоскопії підходить для виявлення неполадок з поперечними розміром 0,1 - 500 мкм, у тому числі наскрізних дефектів, на поверхні кераміки, чорних та кольорових металів, сплавів, скла та інших синтетичних матеріалів. Знайшов широке застосування при контролі цілісності спайок та зварного шва.

Кольоровий пенетрант або барвник наноситься за допомогою кисті або розпилювача на поверхню об'єкта контролю. Завдяки особливим якостям, що забезпечуються на виробничому рівні, вибір фізичних властивостей речовини: густини, поверхневого натягу, в'язкості, пенетрант під дією капілярного тиску, проникає у дрібні несплошності, що мають відкритий вихід на поверхню контрольованого об'єкта.

Проявник, що наноситься на поверхню об'єкта контролю через відносно недовгий час після обережного видалення з поверхні незасвоєного пенетранта, розчиняє барвник, що знаходиться всередині дефекту, і за рахунок взаємного проникнення один в одного "виштовхує" пенетрант, що залишився в дефекті, на поверхню об'єкта контролю.

Наявні дефекти видно досить чітко та контрастно. Індикаторні сліди як ліній вказують на тріщини чи подряпини, окремі колірні точки - на поодинокі пори чи виходи.

Процес виявлення дефектів капілярним методом поділяється на 5 стадій (проведення капілярного контролю):

1. Попереднє очищення поверхні (використовують очисник)
2. Нанесення пенетранту
3. Видалення надлишків пенетранту
4. Нанесення проявника
5. Контроль

Капілярний контроль. Кольорова дефектоскопія Капілярний метод неруйнівного контролю.

Схожі статті

Обговорюють:

Остання зустріч. Дві сестри. Остання зустріч Єлизавети Федорівна вибачила вбивцю свого чоловіка:Єлизавету Федорівну називали однією з найкрасивіших жінок Європи.
Простий суп з капусти. Суп із капустою. Рецепти смачних страв Як варити капустяний суп:Суп зі свіжої капусти є доступним цілий рік. Адже інгредієнти,...
Афоризми та цитати про вчинки Тільки вчинки говорять:***Наслідки будь-якого вчинку містяться в самому вчинку.***У будь-якого...
До чого сняться дрова в ліжниці:Перед тим, як розгадувати, до чого сняться дрова, потрібно уявити, з чим...