Методы неразрушающего контроля основываются на наблюдении, регистрации и анализе результатов взаимодействия физических полей (излучений) или веществ с объектом контроля, причем характер этого взаимодействия зависит от химического состава, строения, состояния структуры контролируемого объекта и т.п.
Все методы неразрушающего контроля являются косвенными методами.
Настройка, калибровка должны осуществляться по контрольным образцам, имитирующим измеряемый физический параметр.
Метода, который бы мог обнаружить самые разнообразные по характеру дефекты нет. Каждый отдельно взятый метод НК решает ограниченный круг задач технического контроля.
Выбор оптимального метода неразрушающего контроля следует осуществлять исходя из его:
реальных особенностей;
физических основ;
степени разработки;
области применения;
чувствительности;
разрешающей способности;
технических условий отбраковки;
технических характеристик аппаратуры.
Измерительная система средств неразрушающего контроля должна быть скомплектована из прибора, преобразователя и контрольного образца.
Раскомплектовка измерительной системы недопустима и ведёт к изменению метрологических характеристик.
Важной характеристикой любых методов неразрушающего контроля является их чувствительность.
Чувствительность — выявление наименьшего по размерам дефекта; зависит от особенностей метода неразрушающего контроля, условий проведения контроля, материала изделий. Удовлетворительная чувствительность для выявления одних дефектов может быть совершенно непригодной для выявления дефектов другого характера.
Чувствительность методов неразрушающего контроля к выявлению одного и того же по характеру дефекта различна. При определении предельно допустимой погрешности выбранного метода неразрушающего контроля следует обязательно учитывать дополнительные погрешности, возникающие от влияющих факторов:
минимального радиуса кривизны вогнутой и выпуклой поверхностей;
шероховатости контролируемой поверхности;
структуры материала;
геометрических размеров зоны контроля;
других влияющих факторов указанных в инструкциях для конкретных приборов.
В зависимости от физических явлений, положенных в основу методов неразрушающего контроля, они подразделяются на девять основных видов: акустический, магнитный, вихретоковый, проникающими веществами, радиоволновый, радиационный, оптический, тепловой и электрический.
На практике наиболее широкое распространение нашли первые четыре метода.
Под акустическим видом неразрушающего контроля понимают вид, основанный на регистрации параметров упругих колебаний, возбуждаемых и (или) возникающих в контролируемом объекте.
В акустическом виде неразрушающего контроля чаще всего применяют звуковые и ультразвуковые частоты, т.е. используют диапазон частот приблизительно от 0,5 кГц до 30 МГц. В случае, когда при контроле используют частоты свыше 20 кГц, допустимо применение термина «ультразвуковой» вместо термина «акустический».
По характеру взаимодействия упругих колебаний с контролируемым материалом акустические методы подразделяют на следующие основные методы:
прошедшего излучения (теневой, зеркально-теневой);
отраженного излучения (эхо-импульсный);
резонансный;
импедансный;
свободных колебаний;
акустико-эмиссионный.
По характеру регистрации первичного информативного параметра акустические методы подразделяются на амплитудный, частотный, спектральный.
Акустические методы неразрушающего контроля решают следующие контрольно-измерительные задачи:
метод прошедшего излучения выявляет глубинные дефекты типа нарушения сплошности, расслоения, непроклёп, непропаи;
метод отраженного излучения обнаруживает дефекты типа нарушения сплошности, определяет их координаты, размеры, ориентацию путём прозвучивания изделия и приёма отраженного от дефекта эхо сигнала;
резонансный метод применяется в основном для измерения толщины изделия (иногда применяют для обнаружения зоны коррозионного поражения, непропаев, расслоений в тонких местах из металлов);
акустико-эмиссионный метод обнаруживает и регистрирует только развивающиеся трещины или способные к развитию под действием механической нагрузки (квалифицирует дефекты не по размерам, а по степени их опасности во время эксплуатации). Метод имеет высокую чувствительность к росту дефектов — обнаруживает увеличение трещины на (1…10) мкм, причём измерения, как правило, проходят в рабочих условиях при наличии механических и электрических шумов;
импедансный метод предназначен для контроля клеевых, сварных и паяных соединений, имеющих тонкую обшивку, приклеенную или припаянную к элементам жёсткости. Дефекты клеевых и паяных соединений выявляются только со стороны ввода упругих колебаний;
метод свободных колебаний применяется для обнаружения глубинных дефектов.
Магнитный метод неразрушающего контроля — вид контроля, основанный на анализе взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом.
В магнитный вид неразрушающего контроля входят методы: магнитопорошковый, феррозондовый, магнитографический и другие.
Магнитопорошковый метод основан на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или суспензии.
Феррозондовый метод контроля основан на измерении напряженности магнитного поля, в том числе и магнитных, полей рассеяния, возникающих в зоне дефектов, феррозондами.
Магнитографический метод неразрушающего контроля заключается в намагничивании зоны контролируемого металла или сварного шва вместе с прижатым к его поверхности эластичным магнитоносителем (магнитной лентой). Фиксации на магнитоносителе возникающих в местах дефектов полей рассеяния и последующим воспроизведении полученной записи.
Считывание магнитных отпечатков полей дефектов с магнитной ленты осуществляется в дефектоскопах.
Магнитные методы неразрушающего контроля решают следующие задачи:
магнитопорошковый метод предназначен для выявления поверхностных и под поверхностных (на глубине до (1,5 … 2) мм) дефектов типа нарушения сплошности материала изделия: трещины, волосовины, расслоения, не проварка стыковых сварных соединений, закатов и т.д.;
этим методом можно контролировать изделия любых габаритных размеров и форм, если магнитные свойства материала изделия (относительная максимальная магнитная проницаемость не менее 40) позволяют намагничивать его до степени, достаточной для создания поля рассеяния дефекта, способного притянуть частицы ферромагнитного порошка;
феррозондовый метод контроля применяется для выявления поверхностных и под поверхностных (глубиной до 10 мм) дефектов типа нарушения сплошности материала: волосовины, трещин, раковин, закатов, плен и т.п., а также для выявления дефектов типа нарушения сплошности сварных соединений и для контроля качества структуры и геометрических размеров изделий, используется для определения степени размагниченности изделий после магнитного контроля;
этот метод можно применять на изделиях любых размеров и форм, если отношение их длины к наибольшему размеру в поперечном направлении и их магнитные свойства дают возможность намагничивания до степени, достаточной для создания магнитного поля рассеяния дефекта, обнаруживаемого с помощью преобразователя;
магнитографическим методом контроля выявляют дефекты типа нарушения сплошности материала изделий, в основном для контроля сварных стыковых соединений из ферромагнитных материалов при их толщине от 1 до 18 мм.
Вихретоковый метод неразрушающего контроля основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объект контроля этим полем.
Данный метод применяют для контроля деталей, изготовленных из электропроводящих материалов.
Особенности присущие вихретоковым методам: многопараметровость, бесконтактный контроль, нечувствительность к изменению влажности» давления и загрязненности газовой среды и поверхности объектов контроля непроводящими веществами.
Вихретоковые методы имеют два основных ограничения:
во-первых, их применяют только для контроля электропроводящих изделий; во-вторых, они имеют малую глубину контроля, связанную с особенностями проникновения электромагнитных волн в объект контроля.
Контрольно измерительные задачи, решаемые с помощью вихретоковых методов:
позволяют обнаружить трещины, раковины, неметаллические включения и другие виды нарушений сплошности (дефектоскопия);
измерять толщины прутков, стенок труб (при одностороннем доступе), диаметр проволок, а так же толщины лакокрасочных, эмалевых, керамических, гальванических и других покрытий, нанесенных на электропроводящую основу (толщинометрия);
контролировать химический состав, механические свойства, остаточные напряжения (структуроскопия).
Неразрушающий контроль осуществляют с помощью СНК (средств неразрушающего контроля): приборов (дефектоскопов, толщиномеров, структуроскопов и т.д.) и установок, а также дефектоскопических веществ и материалов (проникающих и проявляющих жид костей, магнитных порошков и суспензий, паст и т.д.), стандартных образцов, вспомогательного оборудования.
Дефектоскопы представляют собой приборы и установки, предназначенные для обнаружения дефектов типа сплошности.
Практически все дефектоскопы не только выявляют дефекты в изделии, но и определяют с установленной погрешностью его размеры и местонахождение. Некоторые дефектоскопы способны обнаруживать дефекты, определять глубину их и координаты относительно плоскостей изделия.
Структуроскопы в зависимости от их принципа действия могут определять физико-химические свойства материала, оценивать твердость и прочность материалов, глубину и качество термической обработки, обнаруживать отклонение содержания углерода от номинального значения, рассортировывать изделия по твердости, выявлять неоднородные по структуре области.
Толщиномеры, принцип работы которых основан на одном из методов неразрушающего контроля, позволяют быстро и без повреждения объекта контроля получить информацию о толщине изделия при одностороннем к нему доступе и о толщине лакокрасочных, гальванических, специальных покрытии, нанесенных на металлическую основу.
Основополагающими критериями при выборе толщиномера являются:
соответствие диапазона измерений контролируемым толщинам;
допустимый радиус кривизны контролируемой поверхности;
шероховатость контролируемой поверхности и донной поверхности (при необходимости);
клиновидность контактной и донной поверхностей,
основная погрешность прибора, которая не должна превышать:
для толщиномеров, контролирующих толщину гальванопокрытий, 30 % от допуска на контролируемый параметр;
для толщиномеров, контролирующих линейные размеры деталей, погрешность измерения регламентируется ГОСТ 8.051;
Следует помнить, что основная погрешность прибора определена для нормальных условий его применения, оговоренных в нормативной документации на прибор.