Классификация комбинированных капиллярных методов
Комбинированные методы подразделяются в зависимости от характера физических полей (излучений) и особенностей их взаимодействия с контролируемым объектом:
а) капиллярно-электростатический метод (КЭ) основан на обнаружении индикаторного рисунка, образованного скоплением электрически заряженных частиц у поверхностной или сплошной несплошности неэлектропроводящего объекта, заполненного ионогенным пенетрантом;
б) капиллярно-электроиндуктивный (КИ) метод – обнаружение дефектов в неэлектропроводных объектах электроиндуктивным методом по изменению удельной электрической проводимости в зоне дефекта, заполненного индикаторным пенетрантом;
в) капиллярно-магнитопорошковый (КМ) основан на обнаружении комплексного индикаторного рисунка, образованного проявителем, содержащим ферромагнитный порошок и индикаторный пенетрант, при контроле ферромагнитного объекта;
г) капиллярно-радиационный метод излучения (КР) основан на регистрации ионизирующего излучения радиоактивного пенетранта, заполняющего дефекты объекта;
д) капиллярно-радиационный метод поглощения основан на регистрации поглощения ионизирующего излучения в зоне дефекта, наполненного соответствующим пенетрантом.
В условиях изготовления, монтажа, эксплуатации и ремонта машиностроительных изделий, сварных конструкций и контроле основного металла применяют цветной, люминесцентный, люминесцентно-цветной методы капиллярной дефектоскопии. Они позволяют выявлять трещины, раскрытие которых 2 мкм и более, а глубина более 0,02 мм.
|
|
|
Преимущества и недостатки капиллярных методов
Преимуществам методов капиллярной дефектоскопии по сравнению с другими методами неразрушающего контроля являются:
– высокие чувствительность и разрешающая способность;
– наглядность результатов контроля;
– возможность контроля деталей сложной геометрической конфигурации, изготовляемых из широкого спектра материалов;
– простота и универсальность технологических операций контроля;
– относительно низкая стоимость используемых дефектоскопических материалов, аппаратуры и оборудования;
– высокая производительность при поточном контроле;
– возможность применения разных методик с различной чувствительностью.
Недостатками методов капиллярного контроля являются:
– возможность обнаружения только выходящих на поверхность дефектов;
– не применимость к пористым веществам и материалам (резина, пластмассы) химически не стойким к пенетранту;
– невозможность точного определения глубины дефектов;
– сложность механизации и автоматизации процессов контроля;
|
|
|
– большая продолжительность контроля и снижение его достоверности при отрицательных температурах;
– требуется использование специальных составов проявителей и пенетрантов при контроле высокотемпературных поверхностей (выше 900С);
– необходимость тщательной подготовки поверхности к проведению контроля, её очистка и удаление проявителя пенетранта после проведения контроля;
– вредность некоторых дефектоскопических материалов, ограниченный срок хранения дефектоскопических материалов и необходимость использования различных защитных приспособлений;
– некоторая субъективность контроля, зависящая от психофизиологического состояния и квалификации дефектоскописта.
Благодаря высокой чувствительности методы капиллярной дефектоскопии применяют часто, а для подтверждения наличия поверхностных дефектов применяют другие методы контроля: магнитный, вихретоковый, ультразвуковой и т. д.
Физические основы контроля
Капиллярная дефектоскопия основана на капиллярном проникновении индикаторных пенетрантов во внутреннюю полость дефектов, сорбции и диффузии, яркостном и цветовом контрастах дефектоскопических материалов.
Размеры дефектов, которые должны быть выявлены методами капиллярной дефектоскопии, так малы, что обнаружение их невооруженным глазом практически невозможно. Дефект на поверхности изделия можно заметить только в том случае, если имеется яркостный колористический контраст между самим дефектом и бездефектной частью контролируемого изделия – фоном поверхности. Если фон темный, то дефекты должны быть светлыми и наоборот. Поэтому для обнаружения дефектов невооруженным глазом следует искусственно повысить контрастность дефектного и неповрежденного участков контролируемой поверхности. Это достигается изменением светопоглощения и светоиспускания поверхностей после нанесения специальных индикаторных пенерантов.
|
|
|
Заполнение полостей дефектов специальными свето и цветоконтрастными индикаторными пенетрантами – первая основная задача капиллярной дефектоскопии. Макроскопическое раскрытие и длина дефектов уподобляют их капиллярным сосудам, обладающим своеобразной способностью всасывать смачивающие жидкости под действием капиллярных сил. У стенок дефектов шероховатость выше, чем у контролируемой поверхности, поэтому в полостях дефектов у жидкостей будет более высокая смачивающая способность по отношению к твердому телу.
|
|
|
Явления, обусловленные втягиванием смачивающих жидкостей в капилляры или выталкиванием несмачивающих жидкостей из капилляров, называются капиллярными.
На контролируемую поверхность детали наносят жидкость с большой смачивающей способностью, а значит, и большим капиллярным давлением, которое заставляет жидкость проникать в мельчайшие поверхностные трещины и поры. Находящийся в полостях дефектов воздух частично вытесняется из них, частично сжимается или растворяется в жидкости. Скорость затекания жидкости в дефект можно определить из формулы Райдиля (1):
ℓ2= t ( γ cosθ) /2η , (1)
где γ/2η – коэффициент проникновения, который прямо пропорционален скорости затекания жидкости в дефект;
ℓ – расстояние, на которое жидкость проникает в полость дефекта за
время t;
γ – поверхностное натяжение;
θ – угол смачивания;
η – вязкость жидкости.
Если силы взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела больше этих же сил между молекулами самой жидкости, то жидкость хорошо смачивает поверхность твердого тела, образует с ней устойчивую поверхность раздела, т. е. прилипает к ней.
В смачивающую жидкость в качестве индикатора добавляют либо краситель, либо люминесцирующую добавку. После того как жидкость проникнет во все сколько-нибудь значительные дефекты (для этого деталь выдерживают в проникающей среде некоторое время, которое определяется формулой), ее излишки удаляют с поверхности. При этом, естественно, какая-то часть проникающей жидкости с введенным в неё красителем, люминофором остается в дефекте.
Для отыскания дефекта следует извлечь на поверхность подвергаемую осмотру как можно большее количество индикаторного пенетранта, находящегося в микрополости. В этом состоит следующая вторая задача капиллярных методов.
Извлечение и локализация индикаторного пенетранта у кромок поверхностных и сквозных несплошностей достигается за счет молекулярных сил и сорбционных свойств проявителей пенетранта.
При физической адсорбции молекулы индикаторного пенетранта сохраняют свое первоначальное строение, а при химической адсорбции образуют на контролируемой поверхности изделия химическое соединение с проявителем пенетранта.
При использовании в качестве проявителей красок и лаков наблюдается абсорбция жидкости: проявитель, располагающийся над дефектом, поглощает находящуюся в полости дефекта жидкость (индикаторный пенетрант), которая затем растворяется в проявителе. При наличии в проявителе частиц твердого пигмента процесс поглощения жидкости (индикаторного пенетранта) связан с адсорбцией и абсорбцией.
Нанесенное на поверхность адсорбирующее вещество вытягивает из дефекта оставшуюся там жидкость и при этом либо окрашивается в яркий цвет красителя в месте расположения дефекта, либо смачивается жидкостью с люминесцирующей добавкой, которая при облучении ультрафиолетовыми лучами начинает флуоресцировать.
Люминесцентный и люминесцентно-цветной методы контроля проводят при облучении изделий ультрафиолетовыми лучами. Это невидимые лучи, расположенные за крайней фиолетовой частью спектра, которые обладают ярко выраженным химическим действием и имеют длину волны 400-50 нм. При облучении контролируемой поверхности ультрафиолетовыми лучами многие вещества их поглощают и начинают испускать видимый свет. Если между моментом поглощения энергии телом и её выделением в виде излучения проходит измеримый промежуток времени, то это излучение называется люминесцентным, а вызванное им свечение – люминесценцией.
Люминесценция, которая прекращается сразу после того, как заканчивается действие возбудителя свечения, называется флуоресценцией. Люминесценция, сохраняющаяся после прекращения действия возбудителя свечения длительное время, называется фосфоресценцией.
При люминесцентном контроле некоторые вещества, поглощая световую энергию ультрафиолетового невидимого спектра, отдают её в виде видимого светового излучения. Это явление называется фотолюминесценцией.
Среди методов капиллярного контроля особое место занимает метод проникающих радиоактивных газов, в котором в качестве пенетранта используют газообразный Криптон-85. Очищенное от загрязнений контролируемое изделие дополнительно вакуумируют с целью удаления адсорбированных газов, а затем обрабатывают Криптоном-85. Радиоактивный газ быстро диффундирует с поверхности, но скапливается в полостях очень мелких поверхностных дефектов. Для индикации дефектов контролируемой поверхности прикладывают рентгеновскую пленку и выдерживают несколько часов. После фотообработки на пленке появляются индикаторные следы. Чувствительность метода к выявлению мелких поверхностных трещин в 100 раз превышает чувствительность цветного метода, однако трещины с шириной раскрытия более 30мкм не выявляются вследствие быстрой диффузии радиоактивного газа.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 750; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!