ДЕФЕКТОСКОПИЯ (от лат. defectus - недостаток, изъян и греч. skopeo - рассматриваю, наблюдаю) - комплекс физ. методов и средств неразрушающего контроля качества материалов, заготовок и изделий с целью обнаружения дефектов их строения. Методы Д. позволяют полнее оценить качество каждого изделия без его разрушения и осуществить сплошной контроль, что особенно важно для изделий ответств. назначения, для к-рых методы выборочного разрушающего контроля недостаточны.

Несоблюдение заданных технол. параметров при обработке материала сложного хим. и фазового состава, воздействие агрессивных сред и эксплуатац. нагрузок при хранении изделия и в процессе его работы могут привести к возникновению в материале изделия разл. рода дефектов - нарушений сплошности или однородности, отклонений от заданного хим. состава, структуры или размеров, ухудшающих эксплуатационные характеристики изделия. В зависимости от величины дефекта в зоне его расположения изменяются физ. свойства материала - плотность, электропроводность, магнитные, упругие характеристики и др.

Методы Д. основаны на анализе вносимых дефектом искажений в приложенные к контролируемому изделию физ. поля разл. природы и на зависимости результирующих полей от свойств, структуры и геометрии изделия. Информация о результирующем поле позволяет судить о наличии дефекта, его координатах и размере.

Д. включает в себя разработку методов неразрушающего контроля и аппаратуры - дефектоскопов, устройств для проведения контроля, систем для обработки и фиксации полученной информации. Применяются оптич., радиац., магн., акустич., эл--магн. (токовихревые), электрич. и др. методы.

Оптическая Д. основана на непосредств. осмотре поверхности изделия невооружённым глазом (визуально) или с помощью оптич. приборов (лупы, микроскопа). Для осмотра внутр. поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют спец. эндоскопы - диоптрийные трубки, содержащие световоды из волоконной оптики, оснащённые миниатюрными осветителями, призмами и линзами. Методами оптич. Д. в видимом диапазоне можно обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плены и др.) в изделиях из материалов, непрозрачных для видимого света, а также поверхностные и внутр. дефекты - в прозрачных. Мин. размер дефекта, обнаруживаемого визуально невооружённым глазом, составляет 0,1-0,2 мм, при использовании оптич. систем - десятки мкм. Для контроля геометрии деталей (напр., профиля резьбы, шероховатости поверхности) применяют проекторы, профилометры и микроинтерферометры. Новой реализацией оптич. метода, позволяющей существенно повысить его разрешающую способность, является лазерная Д., в к-рой используется дифракция когерентного лазерного луча с индикацией при помощи фотоэлектронных приборов. При автоматизации оптич. метода контроля применяют телевиа. передачу изображения.

Радиационная Д. основана на зависимости поглощения проникающего излучения от длины пути, пройденного им в материале изделия, от плотности материала и атомного номера элементов, входящих в его состав. Наличие в изделии нарушений сплошности, инородных включений, изменения плотности и толщины приводит к разл. ослаблению лучей в разл. его сечениях. Регистрируя распределение интенсивности прошедшего излучения, можно получить информацию о внутр. структуре изделия, в т. ч. судить о наличии, конфигурации и координатах дефектов. При этом могут использоваться проникающие излучения разл. жёсткости: рентг. излучение с энергиями 0,01-0,4 МэВ; излучение, полученное в линейном (2-25 МэВ) и циклич. (бетатрон, микротрон 4-45 МэВ) ускорителях или в ампуле с -активными радиоизотопами (0,1-1 МэВ); гамма-излучение с энергиями 0,08-1,2 МэВ; нейтронное излучение с энергиями 0,1-15 МэВ.

Регистрация интенсивности прошедшего излучения осуществляется разл. способами - фотографич. методом с получением изображения просвечиваемого изделия на фотоплёнке (плёночная радиография), на многократно используемой ксерорадиографич. пластинке (электрорадиография); визуально, наблюдая изображения просвечиваемого изделия на флуоресцирующем экране (радиоскопия); с помощью электронно-оптич. преобразователей (рентгенотелевидение); измерением интенсивности излучения спец. индикаторами, действие к-рых основано на ионизации газа излучением (радиометрия).

Чувствительность методов радиац. Д. определяется отношением протяжённости дефекта или зоны, имеющей отличающуюся плотность, в направлении просвечивания к толщине изделия в этом сечении и для разл. материалов составляет от 1 до 10% его толщины. Применение рентг. Д. эффективно для изделий ср. толщин (сталь до ~80 мм, лёгкие сплавы до ~250 мм). Сверхжёсткое излучение с энергией в десятки МэВ (бетатрон) позволяет просвечивать стальные изделия толщиной до ~500 мм. Гамма-Д. характеризуется большей компактностью источника излучения, что позволяет контролировать труднодоступные участки изделий толщиной до ~250 мм (сталь), притом в условиях, когда рентг. Д. затруднена. Нейтронная Д. наиб. эффективна для контроля изделий небольшой толщины из материалов малой плотности. Один из новых способов рентгеноконтроля - вычислит. томография, основанная на обработке радиометрич. информации с помощью ЭВМ, получаемой при многократном просвечивании изделий под разными углами. При этом удаётся послойно визуализировать изображения внутр. структуры изделия. При работе с источниками ионизирующих излучений должна быть обеспечена соответствующая биол. защита.

Радиоволновая Д. основана на изменении параметров эл--магн. волн (амплитуды, фазы, направления вектора поляризации) сантиметрового и миллиметрового диапазона при распространении их в изделиях из диэлектрических материалов (пластмассы, резина, бумага).

Источником излучения (обычно - когерентного, поляризованного) является генератор СВЧ (магнетронный, клистронный) небольшой мощности, питающий волновод или спец. антенну (зонд), передающую излучение в контролируемое изделие. Та же антенна при приёме отражённого излучения или аналогичная, расположенная с противоположной стороны изделия,- при приёме прошедшего излучения подаёт полученный сигнал через усилитель на индикатор. Чувствительность метода позволяет обнаруживать в диэлектриках на глубине до 15-20 мм расслоения площадью от 1 см 2 , измерять влажность бумаги, сыпучих материалов с погрешностью менее 1%, толщину металлич. листа с погрешностью менее 0,1 мм и т. д. Возможны визуализация изображения контролируемой зоны на экране (радиовизор), фиксация его на фотобумаге, а также применение голографич. способов фиксации изображения.

Тепловая (инфракрасная) Д. основана на зависимости темп-ры поверхности тела как в стационарных, так и в нестационарных полях от наличия дефекта и неоднородности структуры тела. При этом используется ИК-излучение в низкотемпературном диапазоне. Распределение темп-р на поверхности контролируемого изделия, возникающее в проходящем, отражённом или собственном излучении, представляет собой ИК-изображение данного участка изделия. Сканируя поверхность приёмником излучения, чувствительным к ИК-лучам (термистором или пироэлектриком), на экране прибора (тепловизора) можно наблюдать светотеневое или цветное изображение целиком, распределение темп-р по сечениям или, наконец, выделить отд. изотермы. Чувствительность тепловизоров позволяет регистрировать на поверхности изделия разность темп-р менее 1 о C. Чувствительность метода зависит от отношения размера d дефекта или неоднородности к глубине l его залегания примерно как (d/l) 2 , а также от теплопроводности материала изделия (обратно пропорциональная зависимость). Применяя тепловой метод, можно контролировать изделия, нагревающиеся (охлаждающиеся) во время работы.

Магнитная Д. может применяться только для изделий из ферромагн. сплавов и реализуется в двух вариантах. Первый основан на анализе параметров магн. полей рассеяния, возникающих в зонах расположения поверхностных и подповерхностных дефектов в намагниченных изделиях, второй - на зависимости магн. свойств материалов от их структуры и хим. состава.

При контроле по первому способу изделие намагничивается с помощью электромагнитов, соленоидов, путём пропускания тока через изделие или стержень, продетый сквозь отверстие в изделии, либо индуцирова-ния тока в изделии. Для намагничивания используются постоянные, переменные и импульсные магн, поля. Оптим. условия контроля создаются при ориентировке дефекта перпендикулярно направлению намагничивающего поля. Для магнитно-твёрдых материалов контроль осуществляется в поле остаточной намагниченности, для магнитно-мягких - в приложенном поле.

Индикатором магн. поля дефекта может служить магн. порошок, напр. магнетит высокой дисперсности (метод магн. порошка), к к-рому иногда добавляются окрашивающие (для контроля изделий с тёмной поверхностью) или флуоресцирующие (для повышения чувствительности) компоненты. Частицы порошка после посыпания или поливки суспензией намагниченного изделия оседают на краях дефектов и наблюдаются визуально. Чувствительность этого метода высока - обнаруживаются трещины глубиной ~25 мкм и раскрытием -2 мкм.

При магнитографич. методе индикатором служит магн. лента, к-рая прижимается к изделию и намагничивается вместе с ним. Выбраковка производится по результатам анализа записи на магн. ленте. Чувствительность метода к поверхностным дефектам такая же, как у порошкового, а к глубинным дефектам выше - на глубине до 20-25 мм обнаруживаются дефекты протяжённостью по глубине 10-15% от толщины.

В качестве индикатора поля дефекта могут использоваться пассивные индукционные преобразователи. Изделие, движущееся с относит. скоростью до 5 м/с и более, после прохождения через намагничивающее устройство проходит через преобразователь, индуцируя в его катушках сигнал, содержащий информацию о параметрах дефекта. Такой способ эффективен для контроля металла в процессе прокатки, а также для контроля железнодорожных рельсов.

Феррозондовый метод индикации использует активные преобразователи - феррозонды ,в к-рых на тонкий пермаллоевый сердечник намотаны катушки: возбуждающая, поле к-рой взаимодействует с полем дефекта, и измерительная, по эдс к-рой судят о напряжённости поля дефекта или о градиенте этого поля. Феррозондовый индикатор позволяет обнаружить в изделиях простой формы, движущихся со скоростью до 3 м/с, на глубине до 10 мм дефекты протяжённостью (по глубине) ~10% от толщины изделия. Для индикации поля дефекта применяются также преобразователи на основе Холла эффекта и магниторезисторные. После проведения контроля методами магнитной Д. изделие должно быть тщательно размагничено.

Вторая группа методов магн. Д. служит для контроля структурного состояния, режимов термич. обработки, механич. свойств материала. Так, коэрцитивная сила углеродистой и низколегиров. стали коррелируется с содержанием углерода и, следовательно, с твёрдостью, магнитная проницаемость - с содержанием ферритной составляющей (ос-фазы), предельное содержание к-рой лимитируется из-за ухудшения механич. и технологич. свойств материала. Спец. приборы (ферритометры, a-фазометры, коэрцитиметры, магн. анализаторы), использующие зависимость между магн. характеристиками и др. свойствами материала, также позволяют практически решать задачи магн. Д.

Методы магн. Д. используются также для измерения толщины защитных покрытий на изделиях из ферромагн. материалов. Приборы для этих целей основаны либо на пондеромоторном действии - в этом случае измеряется сила притяжения (отрыва) пост. магнита или электромагнита от поверхности изделия, к к-рой он прижат, либо на измерении напряжённости магн. поля (с помощью датчиков Холла, феррозондов) в магнитопроводе электромагнита, установленного на этой поверхности. Толщиномеры позволяют производить измерения в широком диапазоне толщин покрытий (до сотен мкм) с погрешностью, не превышающей 1-10 мкм.

Акустическая (ультразвуковая) Д. использует упругие волны (продольные, сдвиговые, поверхностные, нормальные, изгибные) широкого частотного диапазона (гл. обр. УЗ-диапазона), излучаемые в непрерывном или импульсном режиме и вводимые в изделие с помощью пьезоэлектрич. (реже - эл--магнитоакустич.) преобразователя, возбуждаемого генератором эл--магн. колебаний. Распространяясь в материале изделия, упругие волны затухают в разл. степени, а встречая дефекты (нарушения сплошности или однородности материала), отражаются, преломляются и рассеиваются, изменяя при этом свою амплитуду, фазу и др. параметры. Принимают их тем же или отд. преобразователем и после соответствующей обработки сигнал подают на индикатор или записывающее устройство. Существует неск. вариантов акустич. Д., к-рые могут применяться в разл. комбинациях.

Эхо-метод представляет собой УЗ-локацию в твёрдой среде; это наиб. универсальный и распространённый метод. Импульсы УЗ-частоты 0,5-15 МГц вводят в контролируемое изделие и регистрируют интенсивность и время прихода эхо-сигналов, отражённых от поверхностей изделия и от дефектов. Контроль эхо-методом ведётся при одностороннем доступе к изделию путём сканирования его поверхности искателем с заданной скоростью и шагом при оптим. угле ввода УЗ. Метод обладает высокой чувствительностью, к-рая ограничивается структурными шумами. В оптим. условиях могут быть обнаружены дефекты размерами в неск. десятых долей мм. Недостаток эхо-метода - наличие неконтролируемой мёртвой зоны у поверхности, протяжённость к-рой (глубина) определяется гл. обр. длительностью излучаемого импульса и обычно составляет 2-8 мм. Эхо-методом эффективно контролируются слитки, фасонное литьё, металлургич. полуфабрикаты, сварные, клеёные, паяные, заклёпочные соединения и др. элементы конструкций в процессе изготовления, хранения и эксплуатации. Обнаруживаются поверхностные и внутр. дефекты в заготовках и изделиях разл. формы и габаритов из металлов и неметаллич. материалов, зоны нарушения однородности кристаллич. структуры и коррозионного поражения металлич. изделий. Может быть с высокой точностью измерена толщина изделия при одностороннем доступе к нему. Вариант эхо-метода с использованием Лэмба волн , обладающих полноводным характером распространения, позволяет осуществлять контроль листовых полуфабрикатов большой протяжённости с высокой производительностью; ограничением является требование к постоянству толщины контролируемого полуфабриката. Контроль с применением Рэлея волн позволяет выявлять поверхностные и приповерхностные дефекты; ограничением является требование к высокой гладкости поверхности.

Теневой метод предусматривает ввод УЗ с одной стороны изделия, а приём - с противоположной. О наличии дефекта судят по уменьшению амплитуды в зоне звуковой тени, образующейся за дефектом, либо по изменению фазы или времени приёма сигнала, огибающего дефект (временной вариант метода). При одностороннем доступе к изделию используется зеркальный вариант теневого метода, при к-ром индикатором дефекта является уменьшение сигнала, отражённого от дна изделия. По чувствительности теневой метод уступает эхо-методу, однако преимуществом его является отсутствие мёртвой зоны.

Резонансный метод используется гл. обр. для измерения толщины изделия. Возбуждая в локальном объёме стенки изделия УЗ-колебания, модулируют их по частоте в пределах 2-3 октав, по значениям резонансных частот (когда по толщине стенки укладывается целое число полуволн) определяют толщину стенки изделия с погрешностью ок. 1%. При возбуждении колебаний во всём объёме изделия (интегр. вариант метода) можно по изменению резонансной частоты судить также о наличии дефектов или об изменении упругих характеристик материала изделия.

Метод свободных колебаний (интегральный вариант) основан на ударном возбуждении упругих колебаний в контролируемом изделии (напр., бойком НЧ-вибратора) и последующем измерении с помощью пьезоэлемента механич. колебаний, по изменению спектра к-рых судят о наличии дефекта. Метод успешно применяется для контроля качества склейки низкодобротных материалов (текстолит, фанера и др.) между собой и с металлич. обшивкой.

Импедансный метод основан на измерении локального механич. сопротивления (импеданса) контролируемого изделия. Датчик импедансного дефектоскопа, работающий на частоте 1,0-8,0 кГц, будучи прижат к поверхности изделия, реагирует на силу реакции изделия в точке прижима. Метод позволяет определять расслоения площадью от 20-30 мм 2 в клеёных и паяных конструкциях с металлич. и неметаллич. заполнением, в слоистых пластиках, а также в плакированных листах и трубах.

Велосиметрический метод основан на изменении скорости распространения изгибных волн в пластине в зависимости от толщины пластины или от наличия расслоений внутри многослойной клеёной конструкции. Метод реализуется на НЧ (20-70 кГц) и позволяет обнаруживать расслоения площадью 2-15 см 2 (в зависимости от глубины), залегающие на глубине до 25 мм в изделиях из слоистых пластиков.

Акустико-топографич. метод основан на наблюдении мод колебаний, в т. ч. "фигур Хладни", с помощью тонкодиоперсного порошка при возбуждении в контролируемом изделии изгибных колебаний с модулируемой (в пределах 30-200 кГц) частотой. Частицы порошка, смещаясь с участков поверхности, колеблющихся с макс. амплитудой, к участкам, где эта амплитуда минимальна, обрисовывают контуры дефекта. Метод эффективен для контроля изделий типа многослойных листов и панелей и позволяет обнаруживать дефекты протяжённостью от 1 - 1,5 мм.

Метод акустич. эмиссии (относящийся к пассивным методам) основан на анализе сигналов, характеризующих волны напряжения, излучаемые при возникновении и развитии трещин в изделии в процессе его механич. или теплового нагружения. Сигналы принимаются пьезоэлектрич. искателями, расположенными на поверхности изделий. Амплитуда, интенсивность и др. параметры сигналов содержат информацию о зарождении и развитии усталостных трещин, коррозии под напряжением и фазовых превращениях в материале элементов конструкций разл. типов, сварных швах, сосудах высокого давления и т. д. Метод акустич. эмиссии позволяет обнаруживать развивающиеся, т. е. наиб. опасные, дефекты и отделить их от обнаруженных др. методами дефектов, неразвивающихся, менее опасных для дальнейшей эксплуатации изделия. Чувствительность этого метода при использовании спец. мер защиты приёмного устройства от воздействия внешних шумовых помех достаточно высока и позволяет обнаруживать трещины на нач. стадии их развития, задолго до исчерпания ресурса изделия.

Перспективными направлениями развития акустич. методов контроля являются звуковидение, в т. ч. акустич. голография, акустич. томография.

Вихретоковая (электроиндуктивная) Д. основана на регистрации изменений электрич. параметров датчика вихретокового дефектоскопа (полного сопротивления его катушки или эдс), вызванных взаимодействием поля вихревых токов, возбуждённых этим датчиком в изделии из электропроводящего материала, с полем самого датчика. Результирующее поле содержит информацию об изменении электропроводности и магн. проницаемости из-за наличия в металле структурных неоднородностей или нарушений сплошности, а также о форме и размерах (толщине) изделия или покрытия.

Датчики вихретоковых дефектоскопов выполняются в виде катушек индуктивности, помещаемых внутрь контролируемого изделия или окружающих его (проходной датчик) либо накладываемых на изделие (накладной датчик). В датчиках экранного типа (проходных и накладных) контролируемое изделие располагается между катушками. Вихретоковая Д. не требует механич. контакта датчика с изделием, что позволяет проводить контроль на высоких скоростях их относит. перемещения (до 50 м/с). Вихретоковые дефектоскопы разделяются на след. осн. группы: 1) приборы для обнаружения нарушений сплошности с проходными или накладными датчиками, работающими в широком частотном диапазоне - от 200 Гц до десятков МГц (повышение частоты увеличивает чувствительность к протяжённости трещин, поскольку можно применять малогабаритные датчики). Это позволяет выявлять трещины, плены неметаллич. включений и др. дефекты протяжённостью 1-2 мм при глубине их залегания 0,1-0,2 мм (накладным датчиком) или протяжённостью 1 мм при глубине 1-5% от диаметра изделия (проходным датчиком). 2) Приборы для контроля размеров - толщиномеры, с помощью к-рых измеряют толщину разл. покрытий, нанесённых на основание из разл. материалов. Определение толщины неэлектропроводящих покрытий на электропроводящих основаниях, представляющее собой по существу измерение зазора, производится на частотах до 10 МГц с погрешностью в пределах 1-15% от измеряемой величины.

Для определения толщины электропроводящих гальванич. или плакиров. покрытий на электропроводящем основании используются вихретоковые толщиномеры, в к-рых реализуются спец. схемы подавления влияния изменения уд. электропроводности материала основания и изменения величины зазора.

Вихретоковые толщиномеры применяются для измерения толщины стенки труб, баллонов из неферромагн. материалов, а также листов и фольг. Диапазон измерений 0,03-10 мм, погрешность 0,6-2%.

3) Вихретоковые структуромеры позволяют, анализируя значения уд. электропроводности и магн. проницаемости, а также параметры высших гармоник напряжения, судить о хим. составе, структурном состоянии материала, величине внутр. напряжений, сортировать изделия по маркам материала, качеству термич. обработки и т. д. Можно выявлять зоны структурной неоднородности, зоны усталости, оценивать глубину обезуглероженных слоев, слоев термич. и хим--термич. обработки и т. д. Для этого в зависимости от конкретного назначения прибора используются либо НЧ-поля большой напряжённости, либо ВЧ-поля малой напряжённости, либо двух- и многочастотные поля В структуромерах для увеличения объёма информации, снимаемой с датчика, как правило, используются многочастотные поля и осуществляется спектральный анализ сигнала. Приборы для контроля ферромагн. материалов работают в НЧ-диапазоне (50 Гц-10 кГц), для контроля неферромагнитных - в ВЧ-диапазоне (10 кГц-10 мГц), что обусловлено зависимостью скин-эффекта от значения магн. проницаемости.

Электрическая Д. основана на использовании слабых пост. токов и эл--статич. полей и осуществляется эл--контактным, термоэлектрич., трибоэлектрич. и эл--статич. методами. Эл--контактный метод позволяет обнаружить поверхностные и подповерхностные дефекты по изменению электросопротивления на участке поверхности изделия в зоне расположения этого дефекта. С помощью спец. контактов, расположенных на расстоянии 10-12 мм один от другого и плотно прижатых к поверхности изделия, подводится ток, а на др. паре контактов, расположенных на линии тока, замеряется напряжение, пропорциональное сопротивлению на участке между ними. По изменению сопротивления судят о нарушении однородности строения материала или о наличии трещины. Погрешность измерения составляет 5-10%, что обусловлено нестабильностью сопротивления токовых и измерит. контактов.

Термоэлектрич. метод основан на измерении термоэлектродвижущей силы (ТЭДС), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных металлов. Если один из этих металлов принять за эталон, то при заданной разности темп-р горячего и холодного контактов величина и знак ТЭДС будут определяться свойствами второго металла. Этим методом можно определить марку металла, из к-рого изготовлены заготовка или элемент конструкции, если число возможных вариантов невелико (2-3 марки).

Трибоэлектрич. метод основан на измерении трибоЭДС, возникающей при трении разнородных металлов друг о друга. Измеряя разность потенциалов между эталонным и испытуемым металлами, можно различить марки нек-рых сплавов. Изменение хим. состава сплава в пределах, допустимых по техн. условиям, приводит к разбросу показаний термо- и трибоэлектрич. приборов. Поэтому оба этих метода могут быть применены лишь в случаях резкого различия свойств сортируемых сплавов.

Э л.- стати ч. метод основан на использовании пондеромоторных сил эл--статич. поля, в к-рое помещают изделие. Для обнаружения поверхностных трещин в покрытии металлич. изделия его опыляют тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником. Частицы мела при трении об эбонит заряжаются положительно за счёт трибоэлектрич. эффекта и оседают на краях трещин, поскольку вблизи последних неоднородность эл--статич. поля выражена наиб. заметно. Если изделие изготовлено из неэлектропроводящих материалов, то оно предварительно смачивается ионогенным пенетрантом и после удаления избытка его с поверхности изделия припудривается заряж. частицами мела, к-рые притягиваются жидкостью, заполняющей полость трещины. В этом случае возможно обнаружение трещин, не выходящих на поверхность, подвергающуюся осмотру.

Капиллярная Д. основана на искусств. повышении цвето- и светоконтрастности участка изделия, содержащего поверхностные трещины, относительно окружающей поверхности. Осуществляется гл. обр. люминесцентным и цветным методами, позволяющими обнаружить трещины, выявление к-рых невооружённым глазом невозможно из-за малых размеров, а использование оптич. приборов неэффективно из-за недостаточной контрастности изображения и малого поля зрения при требуемых увеличениях.

Для обнаружения трещины полость её заполняется пенетрантом - индикаторной жидкостью на основе люминофоров или красителей, проникающим в полость под действием капиллярных сил. После этого поверхность изделия очищается от излишков пенетранта, а из полости трещины индикаторная жидкость извлекается с помощью проявителя (сорбента) в виде порошка или суспензии и изделие осматривается в затемнённом помещении в УФ-свете (люминесцентный метод). Люминесценция индикаторного раствора, поглощённого сорбентом, даёт чёткую картину расположения трещин с мин. раскрытием 0,01 мм, глубиной 0,03 мм и протяжённостью 0,5 мм. При цветном методе не требуется затемнения. Пенетрант, содержащий добавку красителя (обычно ярко-красного), после заполнения полости трещины и очистки поверхности от его излишка диффундирует в белый проявляющий лак, нанесённый тонким слоем на поверхность изделия, чётко обрисовывая трещины. Чувствительность обоих методов примерно одинакова.

Преимущество капиллярной Д.- её универсальность и однотипность технологии для деталей разл. формы, размеров и материалов; недостаток - применение материалов, обладающих высокой токсичностью, взрыво- и пожароопасностью, что предъявляет особые требования к технике безопасности.

Значение Д. Методы Д. применяются в разл. областях народного хозяйства, способствуя совершенствованию технологии изготовления изделий, повышению их качества, продлению срока службы и предотвращению аварий. Нек-рые методы (гл. обр. акустические) позволяют при периодич. контроле изделий в процессе их эксплуатации оценивать повреждаемость материала, что особенно важно для прогнозирования остаточного ресурса изделий ответственного назначения. В связи с этим непрерывно повышаются требования, предъявляемые к достоверности информации, получаемой при использовании методов Д., а также к производительности контроля. T. к. метрологич. характеристики дефектоскопов невысоки и на их показания влияет множество случайных факторов, оценка результатов контроля может быть только вероятностной. Наряду с разработкой новых методов Д., осн. направление совершенствования существующих - автоматизация контроля, применение многопараметровых методов, использование ЭВМ для обработки получаемой информации, улучшение метрологич. характеристик аппаратуры в целях повышения достоверности и производительности контроля, использование методов визуализации внутр. структуры и дефектов изделия.

Лит.: Шрайбер Д. С., Ультразвуковая дефектоскопия, M., 1965; Неразрушающие испытания. (Справочник), под ред. Д. Мак-Мастера, пер. с англ., кн. 1-2, M.- Л., 1965; Фалькевич А. С., Xусанов M. X., Магнитографический контроль сварных соединений, M., 1966; Дорофеев А. Л., Электроиндуктивная (индукционная) дефектоскопия, M., 1967; Румянцев С. В., Радиационная дефектоскопия, 2 изд., M., 1974; Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, под ред. В. В. Клюева, [т. 1-2], M., 1976; Неразрушающий контроль металлов и изделий, под ред. Г. С. Самойловича, M., 1976. Д. С. Шрайбер .

Дефектоскопия (от лат. defectus - недостаток, изъян и греч. skopeo - смотрю) - совокупность методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий для обнаружения в них различных дефектов. К последним относятся нарушения сплошности или однородности структуры, зоны коррозионного поражения, отклонения химического состава и размеров и др.

Важнейшие методы дефектоскопии - магнитной, электрической, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптической, радиационной, аккустической, проникающих веществ. Наилучшие результаты достигаются при комплексном использовании разных методов.

Магнитной, ультразвуковой, а также рентгеновской дефектоскопией пользуются в тех случаях, когда при внешнем осмотре детали возникает подозрение о наличии скрытого порока и когда проверка предусмотрена правилами ремнта, в частности при дефектации аппаратов, подлежащих проверке по правилам Госгортехнадзора.

Магнитная дефектоскопия основана на регистрации в местах дефектов искажений магнитного поля. Для индикации используют: магнитный порошок или масляную суспензию Fe 3 O 4 , частицы которых оседают в местах расположения дефектов (магнитно-порошковый метод); магнитную ленту (связанную с устройством для магнитной записи), накладываемую на исследуемый участок и намагничиваемую в различной степени в дефектных и бездефектных зонах, что вызывает изменения импульсов тока, регистрируемые на экране осциллографа (магнитографичный метод); малогабаритные приборы, которые при передвижении по изделию в месте дефекта указывают на искажение магнитного поля (например, феррозондовый метрд). Магнитная дефектоскопия позволяет выявлять макродефекты (трещины, раковины, непровары, расслоения) с минимальными размерами > 0,1 мм на глубине до 10 мм в изделиях из ферри- и ферромагнитных материалов (в т. ч. в металлонаполненных пластиках, металлопластах и др.).

При электрической дефектоскопии фиксируют параметры электрического поля, взаимодействующего с объектом контроля. Наиболее распространен метод, позволяющий обнаруживать дефекты диэлектриков (алмаза, кварца, слюд, полистирола и др.) по изменению электрической емкости при введении в него объекта. С помощью термоэлектрического метода измеряют ЭДС, возникающую в замкнутом контуре при нагревании мест контакта двух разнородных материалов. Метод применяют для определения толщины защитных покрытий, оценки качества биметаллических материалов, сортировки изделий.

При электростатичном методе в поле помещают изделия из диэлектриков (фарфора, стекла, пластмасс) или металлов, покрытых диэлектриками. Изделия с помощью пульверизатора опыляют высокодисперсным порошком мела, частицы которого вследствие трения об эбонитовый наконечник пульверизатора имеют положительный заряд и из-за разницы в диэлектрической проницаемости неповрежденного и дефектного участков скапливаются у краев поверхностных трещин.

Электропотенциальный метод используют для определения глубины (>> 5 мм) трещин в электропроводных материалах по искажению электрического поля при обтекании дефекта током.

Электроискровой метод , основанный на возникновении разряда в местах нарушения сплошности, позволяет контролировать качество неэлектропроводных (лакокрасочных, эмалевых и др.) покрытий с максимальной толщиной 10 мм на металлических деталях. Напряжение между электродами щупа, устанавливаемого на покрытие, и поверхностью металла составляет порядка 40 кВ.

Вихретоковая дефектоскопия основана на изменении в местах дефектов поля вихревых токов, которые наводятся в электропроводных объектах электромагнитным полем (диапазон частот от 5 Гц до 10 МГц) индукционных катушек, питаемых переменным током. Используют для обнаружения поверхностных (трещин, раковин, волосовин глубиной > 0,1 мм) и подповерхностных (глубина 8-10 мм) дефектов, определения хим. состава и структурных неоднородностей материалов, измерения толщины покрытий и др.

При радиоволновой дефектоскопии происходит взаимодействие (преимущественно отражение) с объектом контроля радиоволн длиной 1-100мм, которые фиксируются специальными приборами - радиодефектоскопами. Метод позволяет выявлять дефекты с минимальными размерами от 0,01 до 0,5 длины волны, контролировать химический состав и структуру изделий, главным образом из неметаллических материалов. Особенно широкое распространение метод получил для бесконтактного контроля проводящих сред.

Тепловая дефектоскопия позволяет обнаруживать поверхностные и внутренние дефекты в изделиях из теплопроводных материалов анализом их температурных полей, возникающих под действием теплового излучения (длины волн от 0,1 мм до 0,76 мкм).

Наибольшее применение имеет так называемая пассивная дефектоскопия (внешний источник нагревания отсутствует), например, тепловизионный метод, основанный на сканировании поверхности объекта узким оптическим лучом, а также метод термокрасок, цвет которых зависит от температуры поверхности изделия. При активной дефектоскопии изделия нагревают плазмотроном, лампой накаливания, оптическим квантовым генератором и измеряют изменение прошедшего через объект или отраженного от него теплового излучения.

Оптическая дефектоскопия основана на взаимодействии исследуемых изделий со световым излучением (длины волн 0,4-0,76 мкм). Контроль может быть визуальным или с помощью светочувствительных приборов; минимальный размер выявляемых дефектов в первом случае составляет 0,1-0,2 мм, во втором - десятки мкм. С целью увеличения изображения дефекта используют проекторы и микроскопы. Шероховатость поверхности проверяют интерферометрами, в т.ч. голографическими, сравнивая волны когерентных пучков света, отраженных от контролируемой и эталонной поверхностей.

Для обнаружения поверхностных дефектов (размер > 0,1 мм) в труднодоступных местах применяют эндоскопы, позволяющие посредством специальные оптические системы и волоконной оптики передавать изображения на расстояния до нескольких метров.

Радиационная дефектоскопия предусматривает радиоактивное облучение объектов рентгеновскими, a-, b- и g-лучами, а также нейтронами. Источники излучений - рентгеновские аппараты, радиоактивные изотопы, линейные ускорители, бетатроны, микротроны. Радиационное изображение дефекта преобразуют в радиографичный снимок (радиография), электрический сигнал (радиометрия) или световое изображение на выходном экране радиационно-оптического преобразователя или прибора (радиационная интроскопия, радиоскопия). Развивается радиационная вычислительная томография, которая позволяет с помощью ЭВМ и сканирующих поверхностьсть объекта сфокусированных рентгеновских лучей получать его послойное изображение. Метод обеспечивает выявление дефектов с чувствительностью 1,0-1,5% (отношение протяженности дефекта в направлении просвечивания к толщине стенки детали) в литых изделиях и сварных соединениях.

Аккустическая дефектоскопия основана на изменениях под влиянием дефектов упругих колебаний (диапазон частот от 50 Гц до 50 МГц), возбужденных в металлических изделиях и диэлектриках. Различают ультразвуковые (эхо-метод, теневой и др.) и собственно акустические (импедансный, акустико-эмиссионный) методы. Наиболее распространены ультразвуковые методы. Среди них самый универсальный - эхо-метод анализа параметров акустических импульсов, отраженных от поверхностных и глубинных дефектов (площадь отражающей поверхности / 1 мм 2). При так называемом теневом методе о наличии дефекта судят по уменьшению амплитуды или изменению фазы ультразвуковых колебаний, огибающих дефект. Резонансный метод основан на определении собственных резонансных частот упругих колебаний при их возбуждении в изделии; применяют для обнаружения коррозионных повреждений или утонений стенок изделий с погрешностью около 1%. По изменению скорости распространения (велосимметричный метод) упругих волн в местах нарушения сплошности контролируют качество многослойных металлических конструкций. В основе импедансного метода лежит измерение механического сопротивления (импеданса) изделий преобразователем, сканирующим поверхность и возбуждающим в изделии упругие колебания звуковой частоты; этим методом выявляют дефекты (площадью / 15 мм 2) клеевых, паяных и других соединений, между тонкой обшивкой и элементами жесткости или заполнителями в многослойных конструкциях. Анализом спектра колебаний, возбужденных в изделии ударом, обнаруживают зоны нарушения соединений между элементами в многослойных клееных конструкциях значительной толщины (метод свободных колебаний).

Акустико-эмиссионный метод, основанный на контроле характеристик упругих волн, которые возникают в результате локальной перестройки структуры материала при образовании и развитии дефектов, позволяет определять их координаты, параметры и скорость роста, а также пластическую деформацию материала; используют для диагностики сосудов высокого давления, корпусов атомных реакторов, трубопроводов и т.д.

По сравнению с другими методами акустическая дефектоскопия наиболее универсальна и безопасна в эксплуатации.

Дефектоскопию проникающими веществами подразделяют на капиллярную и течеисканием.

Капиллярная дефектоскопия (заполнение под действием капиллярных сил полостей дефектов хорошо смачивающими жидкостями) основана на искусственном повышении свето- и цветоконтрастности дефектного участка относительно неповрежденного. Метод применяют для выявления поверхностных дефектов глубиной > 10 мкм и шириной раскрытия > 1 мкм на деталях из металлов, пластмасс, керамики. Эффект обнаружения дефектов усиливается при использовании веществ, люминесцирующих в УФ лучах (люминесцентный метод), или смесей люминофоров с красителями (цветной метод). Дефектоскопия течеисканием основана на проникании газов или жидкостей через сквозные дефекты и позволяет контролировать герметичность сосудов высокого или низкого давления, многослойных изделий, сварных швов и т. д.

С помощью газовых испытаний утечки либо подсосы выявляют, определяя снижение давления (манометричный метод), создаваемого в изделиях потоком воздуха, азота, гелия, галогена или другого газа, относительное содержание его в окружающей среде (масс-спектрометричный, галогенный методы), изменение теплопроводности (катарометричный метод) и т. д.; на базе этих методов разработаны наиболее высокочувствительные течеискатели. При жидкостных испытаниях изделия заполняют жидкостью (водой, керосином, расвором люминофора) и определяют степень их герметичности по появлению капель и пятен жидкости или светящихся точек на поверхности. Газожидкостные методы основаны на создании внутри изделия повышения давления газа и погружении его в жидкость или обмазывании мест течи мыльной водой; герметичность контролируют по выделению пузырьков газа или мыльной пены. Минимальный размер выявляемого при течеискании дефекта составляет около 1 нм.

Метод люминесцентной дефектоскопии требует применения люминесцентного дефектоскопа или переносных ртутнокварцевых приборов типа ЛЮМ-1, ЛЮМ-2 и т.д. Метод основан на введении в полость дефектов люминесцентного вещества с последующим облучением поверхности детали ультрафиолетовыми лучами. Под их воздействием дефекты становятся видимыми вследствие люминесценции вещества. Метод позволяет выявлть поверхностные дефекты шириной не менее 0,02 мм в деталях любой геометрической формы.

Последовательность операций при люминесцентной дефектоскопии:

Очистка поверхности от загрязнений;

Нанесение проникающего люминесцентного состава;

Нанесение проявляющего порошка;

Осмотр детали в ультрафиолетовых лучах.

Можно применять люминесцентный: керосин - 55-75%, вазелиновое масло – 15-20%; бензол или бензин – 10-20%; эмульгатор – ОП-7 – 2-3 г/л; дефектоль зелено-золотистый – 0,2 г/л. Проявляющие порошки – углекислый магний, тальк или силикагель.

Ведомость дефектов.

После проведения подетальной дефектации составляется дефектная ведомость. В дефектной ведомости отмечается характер повреждения или износа деталей, объем необходимого ремонта с указанием вновь изготавливаемых деталей; указываются также все работы, связанные с капитальным ремонтом (разборка, транспортировка, промывка и т.д.), и работы, которыми заканчивается ремонт (подготовка, шабровка, сборка, проверка на прочность, опробование, сдача в эксплуатацию).

Карты на дефектацию и ремонт являются одним из основных технических документов дляя ремонта. В них излагаются указания по дефектации деталей. Карты располагаются в порядке возрастания нумерации сборочных единиц и деталей или по конструктивной последовательности расположения сборочных единиц.

В левом верхнем углу карты помещается эскиз детали или тенологиеского процесса. На эскизе проставляются габаритные размеры, отдельно показываются профили зубьев шестерен, шлицев, шлицевых и шпоночных пазов, кулаков и т.п. Номера позиций и места контроля выносятся от размерной стрелки и располагаются в возрастающем порядке по часовой стрелке или слева направо.

В правом верхнем углу карты приводятся данные с чертежами, характеризующие деталь.

Принят следующий порядок постороения карты:

Проставляются номера позиций дефектов, указанных на эскизе. Не указанные на эскизе дефекты детали наносятся в первую очередь без проставления позиций;

Заносятся возможные дефекты детали, образующиеся в процессе эксплуатации машины по технологической последовательности их контроля. Сначала отменяются дефекты, определяемые визуально, а затем дефекты, определяемые замерами;

Указываются способы и средства контроля дефектов;

Проставляются номинальне размеры с указанием допусков в соответствии с чертежами завода-изготовителя;

Проставляются допустимые размеры с точностью до 0,01 мм при сопряжении этой детали с новой;

Проставляются допустимые размеры, но в сопряжении с деталью, бывшей в эксплуатации;

Порядок проведения ремонта.

1. Настоящий порядок устанавливает и разъясняет особенности проведения негарантийного и гарантийного ремонта оборудования. Здесь и далее в тексте Мастер – лицо, выполняющее ремонт и несущее связанные с этим расходы, а Заказчик – лицо, сдающее оборудование в ремонт и оплачивающее этот ремонт.

2. Доставка оборудования на территорию Мастера, а также возврат оборудования из ремонта по взаимному соглашению Мастера и Заказчика может быть произведена либо Мастером, либо Заказчиком, либо иным лицом, уполномоченным Заказчиком. В случае доставки оборудования Мастером эта доставка подлежит оплате как транспортный расход (выезд Мастера) согласно действующего на момент выезда прейскуранта. Оплате подлежит как выезд для доставки оборудования в ремонт, так и выезд для возврата оборудования из ремонта.

3. Заказчик при передаче оборудования в ремонт соглашается с тем, что оборудование принимается без разборки и поиска неисправностей. Заказчик соглашается с тем, что все неисправности, обнаруженные Мастером при техническом осмотре оборудования, произошли до момента передачи оборудования Мастеру. Заказчик соглашается с тем, что Мастер может обнаружить другие неисправности, не указанные Заказчиком при передаче оборудования в ремонт.

4. Заказчик принимает на себя риск частичной утраты потребительских свойств ремонтируемого оборудования, которая может произойти после ремонта. Мастер в ходе ремонта старается не допустить потерь потребительских свойств и по возможности минимизирует риск таких потерь.

5. Работы по ремонту оборудования проводятся только после согласования с Заказчиком ориентировочной стоимости ремонта. В случае отказа Заказчика от ремонта оплате подлежит стоимость работ по диагностике неисправности.

6. Ремонт может быть четырёх категорий сложности:

7. В ходе проведения ремонта у Мастера может возникнуть необходимость в проведении косвенных операций. Это операции, непосредственно не связанные с выполнением ремонтных работ, но без выполнения которых проведение ремонта было бы невозможным или крайне затруднительным.

Это такие операции, как:

Поиск в интернете схем, мануалов, сервисных инструкций, даташитов на компоненты, изделия и блоки;

Получение конфиденциальной информации, необходимой для проведения ремонта, от изготовителей микроэлектронных изделий и компонентов;

Составление принципиальных схем, ведение электронных библиотек и баз данных;

Изготовление или приобретение специальных приспособлений, инструментов и установок для ремонта;

Разработка сервисных программ и утилит или поиск их в интернете;

Заказ отсутствующих компонентов в интернете и ожидание их поступления или покупка их в магазинах.

Косвенные операции никоим образом не касаются взаимоотношений Мастера и Заказчика и Заказчиком не оплачиваются. Это – сугубо внутреннее дело Мастера, которое оплачивается Мастером. В отношении к Заказчику косвенные операции приводят лишь к дополнительным задержкам при выполнении ремонта.

8. Стоимость блоков, деталей и узлов, заменённых в ремонтируемом оборудовании, оплачивается Заказчиком и входит в калькуляцию ремонта. Стоимость расходных материалов (спецфлюсы и другие химические вещества, провода и т.п.) входит в стоимость работ по ремонту и отдельно не оплачивается.

9. Заменённые в ходе ремонта неисправные детали, узлы и блоки выдаются Заказчику по его просьбе. За хранение этих деталей, узлов и блоков Мастер несёт ответственность в течение одних суток после выдачи Заказчику отремонтированного оборудования. По истечении суток неисправные детали, узлы и блоки утилизируются.

Дефектоскопия это область знаний, охватывающая теорию, методы и технические средства определения дефектов в материале контролируемых объектов, в частности в материале деталей машин и элементов металлоконструкций.

Вследствие несовершенства технологии изготовления или в результате эксплуатации в тяжёлых условиях в изделиях появляются различные дефекты - нарушения сплошности или однородности материала, отклонения от заданного химического состава или структуры, а также от заданных размеров. Дефекты изменяют физические свойства материала (плотность, электропровоность, магнитные, упругие свойства и др.). В основе существующих методов Дефектоскопия лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей и др.

Наиболее простым методом Дефектоскопия является визуальный - невооружённым глазом или с помощью оптических приборов (например, лупы). Для осмотра внутренних поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют специальные трубки с призмами и миниатюрными осветителями (диоптрийные трубки) и телевизионные трубки. Используют также лазеры для контроля, например качества поверхности тонкой проволоки и др. Визуальная Дефектоскопия позволяет обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плёны и др.) в металлических изделиях и внутренние дефекты в изделиях из стекла или прозрачных для видимого света пластмасс. Минимальный размер дефектов, обнаруживаемых невооружённым глазом, составляет 0,1-0,2 мм, а при использовании оптических систем - десятки мкм.

Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины или включения инородного материала, приводит к тому, что проходящие через материал лучи (рис. 1 ) ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала.

Рис. 1. Схема рентгеновского просвечивания: 1 - источник рентгеновского излучения; 2 - пучок рентгеновских лучей; 3 - деталь; 4 - внутренний дефект в детали; 5 - невидимое глазом рентгеновское изображение за деталью; 6 - регистратор рентгеновского изображения.

Гамма-дефектоскопия(радиоационная) имеет те же физические основы, что и рентгенодефектоскопия, но используется излучение гамма-лучей, испускаемых искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия и др.). Используют энергию излучения от нескольких десятков кэв до 1-2 Мэв для просвечивания деталей большой толщины. Этот метод имеет существенные преимущества перед рентгенодефектоскопией: аппаратура для гамма-дефектоскопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда применение рентгенодефектоскопии затруднено (например, в полевых условиях). При работе с источниками рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена биологическая защита.

Радиодефектоскопия основана на проникающих свойствах радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов (микрорадиоволн), позволяет обнаруживать дефекты главным образом на поверхности изделий обычно из неметаллических материалов. Радиодефектоскопия металлических изделий из-за малой проникающей способности микрорадиоволн ограничена (см. Скин-эффект). Этим методом определяют дефекты в стальных листах, прутках, проволоке в процессе их изготовления, а также измеряют их толщину или диаметр, толщину диэлектрических покрытий и т.д. От генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, микрорадиоволны черезрупорные антенны проникают в изделие и, пройдя усилитель принятых сигналов, регистрируются приёмным устройством.

Инфракрасная Дефектоскопия использует инфракрасные (тепловые) лучи (см. Инфракрасное излучение) для обнаружения непрозрачных для видимого света включений. Так называемое инфракрасное изображение дефекта получают в проходящем, отражённом или собственном излучении исследуемого изделия. Этим методом контролируют изделия, нагревающиеся в процессе работы. Дефектные участки в изделии изменяют тепловой поток. Поток инфракрасного излучения пропускают через изделие и регистрируют его распределение теплочувствительным приёмником. Неоднородность строения материалов можно исследовать также методом ультрафиолетовой Дефектоскопии

Магнитная Дефектоскопия основана на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов. Индикатором может служить магнитный порошок (закись-окись железа)или его суспензия в масле с дисперсностью частиц 5-10 мкм. При намагничивании изделия порошок оседает в местах расположения дефектов (метод магнитного порошка). Поле рассеяния можно фиксировать на магнитной ленте, которую накладывают на исследуемый участок намагниченного изделия (магнитографический метод). Используют также малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменения импульса тока, регистрирующиеся на экране осциллоскопа (феррозондовый метод).

Электроиндуктивная (токовихревая) Дефектоскопия основана на возбуждении вихревых токов переменныммагнитным полем датчика дефектоскопа. Вихревые токи создают своё поле, противоположное по знаку возбуждающему. В результате взаимодействия этих полей изменяется полное сопротивление катушки датчика, что и отмечает индикатор. Показания индикатора зависят от электропроводности и магнитной проницаемости металла, размеров изделия, а также изменений электропроводности из-за структурных неоднородностей или нарушений сплошности металла.

Термоэлектрическая Дефектоскопия основана на измерении электродвижущей силы (термоэдс), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных материалов. Если один из этих материалов принять за эталон, то при заданной разности температур горячего и холодного контактов величина и знак термоэдс будут определяться химическим составом второго материала. Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда требуется определить марку материала, из которого состоит полуфабрикат или элемент конструкции (в том числе и в готовой конструкции).

Электростатическая Дефектоскопия основана на использовании электростатического поля, в которое помещают изделие. Для обнаружения поверхностных трещин в изделиях из неэлектропроводных материалов (фарфора, стекла, пластмасс), а также из металлов, покрытых теми же материалами, изделие опыляют тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником (порошковый метод). При этом частицы мела получают положительный заряд. В результате неоднородности электростатического поля частицы мела скапливаются у краёв трещин. Этот метод применяют также для контроля изделий из изоляционных материалов. Перед опылением их необходимо смочить ионогенной жидкостью.

Рис. 5. Блок-схема ультразвукового эходефектоскопа: 1 - генератор электрических импульсов; 2 - пьезоэлектрический преобразователь (искательная головка); 3 - приёмно-усилительный тракт; 4 - хронизатор; 5 - генератор развёртки; 6 - электроннолучевая трубка; Н - начальный сигнал; Д - донный эхосигнал; ДФ - эхосигнал от дефекта.

Ультразвуковая Дефектоскопия основана на использовании упругих колебаний (см. Упругие волны), главным образом ультразвукового диапазона частот. Нарушения сплошности или однородности среды влияют на распространение упругих волн в изделии или на режим колебаний изделия. Основные методы: эхометод, теневой, резонансный, велосимметрический (собственно ультразвуковые методы), импедансный и метод свободных колебаний (акустические методы).(рис. 5)

Резонансный метод основан на определении собственных резонансных частот упругих колебаний (частотой 1-10Мгц) при возбуждении их в изделии. Этим методом измеряют толщину стенок металлических и некоторых неметаллических изделий. При возможности измерения с одной стороны точность измерения около 1%. Кроме того, этим методом можно выявлять зоны коррозионного поражения. Резонансными дефектоскопами осуществляют контроль ручным способом и автоматизированным с записью показаний прибора.

Велосиметрический метод эходефектоскопии основан на измерении изменения скорости распространения упругих волн в зоне расположения дефектов в многослойных конструкциях, используется для обнаружения зон нарушения сцепления между слоями металла.

Импедансный метод основан на измерении механического сопротивления (импеданса) изделия датчиком, сканирующим поверхность и возбуждающим в изделии упругие колебания звуковой частоты. Этим методом можно выявлять дефекты в клеевых, паяных и др. соединениях, между тонкой обшивкой и элементами жёсткости или заполнителями в многослойных конструкциях. Обнаруживаемые дефекты площадью от 15 мм 2 и более отмечаются сигнализатором и могут записываться автоматически.

Метод свободных колебаний (см. Собственные колебания) основан на анализе спектра свободных колебаний контролируемого изделия, возбуждённого ударом; применяется для обнаружения зон нарушения соединений между элементами в многослойных клеёных конструкциях значительной толщины из металлических и неметаллических материалов.

Ультразвуковая Дефектоскопия , использующая несколько переменных параметров (частотный диапазон, типы волн, режимы излучения, способы осуществления контакта и др.), является одним из наиболее универсальных методов неразрушающего контроля.

Капиллярная Дефектоскопия основана на искусственном повышении свето- и цветоконтрастности дефектного участка относительно неповреждённого. Методы капиллярной Дефектоскопия позволяют обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и др. несплошности материала, образующиеся при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Полости поверхностных трещин заполняют специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. Для так называемого люминесцентного метода пенетранты составляют на основе люминофоров (керосин, нориол и др.). На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т.п.), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах. При так называемом цветном методе контроля пенетранты составляют на основе керосина с добавлением бензола, скипидара и специальных красителей (например, красной краски). Для контроля изделий с тёмной поверхностью применяютмагнитный порошок, окрашенный люминофорами (магнитнолюминесцентный метод), что облегчает наблюдение тонких трещин.

Контроль качества производства и строительства должен осуществляться на каждом этапе. Иногда проверить работу объекта нужно уже в процессе эксплуатации. Прибор, который помогает проводить подобного рода экспертизу неразрушающим методом, называется дефектоскоп. Видов дефектоскопов существует огромное множество. Отличаются они по принципу работы и назначению. Изучите самые популярные методы дефектоскопии и полезные рекомендации по выбору устройства, чтобы не ошибиться при выборе и быстро освоить работу.

В зависимости от цели дефектоскопии и области его применения, кардинально меняется методика выявления повреждений и брака, на которой основывается работа того или иного дефектоскопа.

Прибор вихретокового типа

Зачем нужна дефектоскопия

Дефектоскопия – мероприятия, которые направлены на выявление всевозможных отклонений от проекта и нормативов во время производства или эксплуатации объекта. Дефектоскопия помогает обнаружить неисправность задолго до того, как она даст о себе знать. Таким образом, можно предотвратить поломки механизмов, разрушение конструкций и аварии на производстве.

Дефектоскоп – прибор, предназначенный для проверки и выявления дефектов на поверхности или в теле всевозможных изделий. Дефекты могут быть самыми разнообразными. Одни приборы нужны для обнаружения следов коррозии, другие – для поиска полостей, утончения, несоответствия размеров и прочих физико-механических изъянов, а третьи могут определить дефекты на уровне молекулярного строения – найти изменения структуры тела, его химического состава.

Дефектоскоп с электронным дисплеем

В каких отраслях применяется дефектоскопия

Дефектоскоп относят к классу приборов под общим названием «средства неразрушающего контроля». В процессе производства изделия часто поддаются всевозможным проверкам. Некоторые детали подвергают испытаниям в лабораториях, где определяют их запас прочности, способность противостоять всевозможным нагрузкам и воздействиям. Недостаток такой методики в том, что она проводится выборочно и не гарантирует 100% качество всей продукции.

Диагностика трубопровода

Неразрушающий контроль, к которому относят и проверку дефектоскопом, позволяет оценить состояние конкретного изделия или элемента конструкции на месте и без проведения испытаний. Инструмент незаменим в таких отраслях:

• строительство;
• машиностроение;
• производство металлопроката;
• энергетика;
• научно-исследовательские работы;
• химия;
• горная промышленность.

Неразрушающий контроль в авиастроении

Дефектоскопом проверяют качество соединения (особенно важно это для сварки трубопроводов высокого давления), состояние конструкции в строительстве (металлической, железобетонной), степень износа механизма, наличие повреждения детали. Практически во всех отраслях промышленности, где важно контролировать состояние и соответствие нормам твердых элементов, применяют разные дефектоскопы.

Классификация дефектоскопов по методу проверки

В зависимости от метода проверки, выделяют такие типы дефектоскопов:

• акустические;
• вихретоковые;
• электролитические;
• искровые;
• магнитно-порошковые;
• рентгеновские аппараты;
• капиллярный;
• импедансный и другие.

Панель управления УЗ дефектоскопа

Сравнивать их сложно, они настолько разные по строению, работе и даже внешнему виду, что объединяет их только назначение. Выделить какой-то из приборов и уверенно сказать, что он лучший, универсальный и заменит все остальные невозможно. Поэтому при выборе важно не принимать опрометчивых решений и не покупать первую попавшуюся модель.

Принцип действия каждого типа дефектоскопов

Самые популярные дефектоскопы, которыми можно проводить экспертизу неразрушающим методом: ультразвуковой (акустический), магнитный и вихретоковый. Они компактны, мобильны и просты в эксплуатации и понимании принципа. Другие используются не так широко, но каждый прочно занимает свою нишу среди других средств дефектоскопии.

Виды дефектоскопии

Акустический – работа ультразвука

Акустический дефектоскоп – понятие, объединяющее в себе схожие по общему принципу приборы неразрушающего контроля. Основывается акустическая дефектоскопия на свойствах звуковой волны. Из школьного курса физики известно, что основные параметры волны не изменяются при движении в однородной среде. Однако, если на пути волны возникает новая среда, частота и длина ее изменяются.

Чем выше частота звука, тем точнее результат, поэтому из всего диапазона применяют ультразвуковые волны. Ультразвуковой дефектоскоп излучает звуковые волны, которые проходят сквозь проверяемый объект. Если присутствуют полости, вкрапления других материалов или прочие дефекты, ультразвуковая волна обязательно укажет на них изменением параметров.

Все результаты должны заноситься в журнал

Ультразвуковые дефектоскопы, работающие по принципу эхо-метода, являются наиболее распространенными и доступными. УЗ-волна проникает в объект, если дефектов не обнаружено, отражения не происходит, соответственно, прибор ничего не улавливает и не регистрирует. Если же возникло отражение УЗ, это указывает на наличие изъяна. Генератор ультразвука является так же и приемником, что очень удобно и облегчает проведение дефектоскопии.

Мини-модель ультразвукового типа

Зеркальный метод похож на эхо, но используется два устройства – приемник и передатчик. Преимущество такого метода в том, что оба устройства находятся по одну сторону от объекта, что облегчает процесс установки, настройки и произведения замеров.

Отдельно выделяют методы анализа ультразвука, который прошел через объект насквозь. Используют понятие «звуковая тень». Если внутри объекта присутствует дефект, он способствует резкому затуханию колебаний, то есть, создает тень. На этом принципе основывается теневой метод ультразвуковой дефектоскопии, когда генератор и приемник колебаний располагаются на одной акустической оси с разных сторон.

Проверка ультразвуком

Недостатки такого прибора в том, что предъявляются строгие требования к размерам, конфигурации и даже степени шероховатости поверхности проверяемого элемента, что делает устройство не совсем универсальным.

Вихретоковый – магнитные поля и вихревые токи

Французский физик Жан Фуко посвятил не один год изучению вихревых токов (токов Фуко), которые возникают в проводниках при создании в непосредственной близости к ним переменного магнитного поля. Основываясь на том, что при наличии в теле дефекта, эти самые вихревые токи создают свое – вторичное магнитное поле, осуществляют дефектоскопию вихретоковые устройства.

Вихретоковый дефектоскоп создает исходное переменное магнитное поле, а вот вторичное поле, которое и дает возможность выявить и проанализировать недостаток в объекте, возникает в результате электромагнитной индукции. Дефектоскоп улавливает вторичное поле, регистрирует его параметры и делает вывод о виде и качестве дефекта.

Производительность этого прибора высокая, проверка осуществляется довольно быстро. Однако вихревые токи могут возникать исключительно в тех материалах, которые являются проводниками, поэтому область применения такого девайса значительно уже его аналогов.

Устройство вызывает в материале вихревые токи

Магнитнопорошковый – наглядная картина

Еще один распространенный метод дефектоскопии – магнитно-порошковый. Он применяется для оценки сварных соединений, качества защитного слоя, надежности трубопроводов и так далее. Особо ценят это метод для проверки сложных по форме элементов и труднодоступных для других приборов участков.

Принцип работы магнитного дефектоскопа основан на физических свойствах ферромагнитных материалов. Они имеют способность намагничиваться. При помощи постоянных магнитов или специальных устройств, которые могут создавать продольное или циркулярное магнитное поле.

После воздействия на участок объекта магнитом, на него сухим или мокрым способом наносят так называемый реагент – магнитный порошок. Под действием магнитного поля, которое возникло в результате намагничивания, порошок соединяется в цепочки, структурируется и образует на поверхности четкий рисунок в виде изогнутых линий.

Намагничивание специальным прибором

Этот рисунок наглядно демонстрирует работу магнитного поля. Зная его особенности и основные параметры, при помощи магнитного дефектоскопа можно определить, в каком месте располагается дефект. Как правило, непосредственно над изъяном (трещиной или полостью) наблюдается ярко выраженное скопление порошка. Для определения характеристик дефекта, полученную картинку сверяют с эталоном.

Магнитный порошок в спрее

Остальные виды и их принцип действия

Методы дефектоскопии совершенствуются с каждым годом. Появляются новые методики, другие постепенно изживают себя. Многие дефектоскопы имеют довольно узкоспециализированное назначение и применяются только в определенных отраслях промышленности.

Принцип работы феррозондового дефектоскопа основывается на оценке импульсов, возникающих при движении устройства вдоль объекта. Применяется в металлургии, при производстве металлопроката и диагностики сварных соединений.

Радиационный дефектоскоп облучает объект рентгеновскими лучами, альфа-, бета-, гамма-излучением или нейтронами. В результате получают подробный снимок элемента со всеми присутствующими дефектами и неоднородностями. Метод дорогой, но очень информативный.

Капиллярный дефектоскоп выявляет поверхностные трещины и несплошности в результате воздействия на объект специальным проявляющим веществом. Оценка результата производится визуальным методом. Применяется капиллярная дефектоскопия по большей части в машиностроении, авиации, судостроении.

В энергетике для анализа работы и выявления несовершенства элементов, находящихся под высоким напряжением, применяют электронно-оптический дефектоскоп. Он способен уловить малейшие изменения коронных и поверхностно-частичных разрядов, что дает возможность оценить работу оборудования без его остановки – дистанционно.

Снимки радиационной дефектоскопии

Как правильно выбрать дефектоскоп

Основные параметры, на которые следует обратить внимание при выборе дефектоскопа любого типа:

• диапазон;
• назначение;
• производительность;
• сложность монтажа;
• диапазон температур;
• надежность.

Магнитопорошковый прибор МД-М

Разные модели отличаются по диапазону измерения. Это значит, что одни способны выявить дефекты в 1 мкм, а предел для других – 10 мм, например. Если в машиностроении микротрещины в детали играют существенную роль, то для дефектоскопии в строительстве нет смысла покупать сверхточный прибор.

Также производитель обязательно указывает, для каких материалов предназначен конкретный дефектоскоп, недочеты какого характера он должен выявлять. Могут предъявляться требования к характеру поверхности элемента, наличию защитного слоя, размерам и форме объекта.

Под параметром «производительность» подразумевается скорость сканирования и объем работы, который можно выполнить за единицу времени при помощи определенного дефектоскопа. Так, вихретоковый и феррозондовый способы обеспечивают высокую скорость, в то время как процесс намагничивания и обработки каждого отдельного участка магнитным инструментом может занять довольно продолжительное время.

Важная деталь – установка. Выбирая модель дефектоскопа имеет смысл задуматься, как долго и насколько сложно его устанавливать. Ручные мобильные приспособления, которые можно достать из сумки в любой момент, предпочтительней для дежурной дефектоскопии в процессе производства или монтажа. Более сложное и точное оборудование требует длительной установки и наладки.

Ультразвуковой прибор требует наладки перед началом работы

Поскольку неразрушающий контроль может производиться как в помещении, так и на улице, в том числе в зимнее время, заранее уточните, можно ли работать выбранным устройством при отрицательных температурах. Также обязательно выяснить, допустимо ли выполнять диагностику в условиях агрессивной среды, если это необходимо.

Зная, как работает дефектоскоп того или иного типа, вы легко сможете определиться с главным – способом дефектоскопии. А определиться с моделью поможет опытный консультант.

Дефектоскоп — устройство для обнаружения дефектов в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов методами неразрушающего контроля. К дефектам относят нарушения однородности или сплошности структуры, зоны коррозионного поражения, отклонения химического состава и размеров и др. Область техники и технологии, занимающаяся разработкой и использованием дефектоскопов называется дефектоскопия.

К дефектоскопам также относятся течеискатели (водородные течеискатели и гелиевые течеискатели), толщиномеры, твердомеры, структуроскоп, интроскопы, стилоскопы и др.

История создания

Первые дефектоскопы, работающие на непрерывном звуке, создали в 1928 г. С. Я. Соколов и в 1931 г. Мюльхойзер. 1937-1938 год - первый в мире дефектоскоп, использующий переменный ток для контроля конструкций железной дороги и колесных пар (компания MAGNAFLUX, США). Эхо-импульсные дефектоскопы (принцип действия и прибор) создали впервые в 1939— 1942 г. Файрстон в США, Спрулс в Великобритании и Крузе в Германии. Первые эхо-импульсные дефектоскопы были выпущены в 1943 г. почти одновременно фирмами «Сперри продактс инк.» (Ден-бери, США) и «Кельвин энд Хьюз лтд.» (Лондон).

Где применяются

Дефектоскопы используют в различных отраслях промышленности: машиностроение, энергетика, химическая и нефтегазовая промышленность, строительство, научно-исследовательская деятельность. С помощью этих приборов контролируется качество изготовления деталей и заготовок, прочность разных видов соединений (паяльных, клеевых, сварных) и др. Некоторые дефектоскопы способны исследовать деталь, двигаясь на большой скорости или пребывая в среде с очень высокой температурой.

Виды дефектоскопов

В зависимости от метода осуществления проверки изделия, дефектоскопы подразделяются на:

Акустические дефектоскопы . Ультразвуковая дефектоскопия осуществляется также несколькими способами:

• импульсная дефектоскопия.В изделие отправляются короткие ультразвуковые импульсы, а потом вымеривается время возврата и интенсивность отраженных от дефектов сигналов (эхо-метод). Есть еще теневой и зеркально-теневой методы. С их помощью можно обнаружить дефекты, находящиеся на поверхности и внутри изделия.
• импедансная дефектоскопия проводится с помощью прибора, который провоцирует частотные звуковые колебания в изделии, при этом сканируя его поверхность. Метод заключается в обнаружении разницы между импедансой (полным механическим сопротивлением) доброкачественного участка и импедансой дефекта.
• резонансная дефектоскопия позволяет измерять толщину стенок изделия и обнаруживать зоны, пораженные коррозией.
• акустико-эмиссионная дефектоскопия предполагает прием и анализ волн акустической эмиссии, которые возникают при образовании трещин.
• велосиметрическая дефектоскопия обнаруживает нарушения в сцеплениях между слоями металла.
• акустико-топографическая дефектоскопия позволяет обнаружить дефект с помощью картинки колебаний поверхности исследуемого объекта. На изделие наносится специальный порошок, который под воздействием мощных изгибных колебаний (могут быть заданной частоты или постоянно меняющейся) рисует изображение узловых линий на поверхности. Если изделие не имеет дефектов, то картинка будет точной и непрерывной, если есть дефект, картинка искажается.

Магнитно-порошковые дефектоскопы . Для обнаружения дефекта на поверхность контролируемого изделия наносят магнитный порошок. После намагничивания детали частички порошка соединяются в цепочку, а над дефектом они скапливаются под действием результирующей силы.

Вихретоковые дефектоскопы возбуждают в зоне исследования вихревые токи и вычисляют изменения их электромагнитного поля, которые обусловлены дефектом и свойствами самого изделия.

Феррозондовые дефектоскопы . Их применяют для обнаружения дефектов в литых деталях, металлопрокате и сварных соединениях. Эта дефектоскопия способна выявить дефект глубиной до 0,1мм и шириной в несколько микрометров.

Термоэлектрические дефектоскопы применяют для определения марки материала, из которого состоит изделие.

Радиационные дефектоскопы . Объект излучается нейтронами или рентгеновскими лучами. Радиационную картинку дефекта выводят на экран или преобразуют в снимок или сигнал.

Инфракрасные дефектоскопы . С помощью инфракрасных лучей формируют изображение дефекта. Тепловое излучение может быть собственным излучением самого объекта, а также отраженным или проходящим.

Радиоволновые дефектоскопы . С их помощью обнаруживают поверхностные дефекты неметаллических изделий.

Электронно-оптические дефектоскопы . Применяют для дистанционного исследования высоковольтного оборудования, которое находится под напряжением.