Неразрушающий контроль: что это? Виды, методы, цели, объекты

Неразрушающий контроль (НК) – важный инструмент для оценки состояния и качества различных объектов без их повреждения. НК играет ключевую роль в обеспечении безопасности, надежности и долговечности технического оборудования, зданий и сооружений.

НК позволяет своевременно выявлять дефекты, которые могут привести к аварийным ситуациям, а также контролировать качество материалов и конструкций. Это особенно актуально для объектов, работающих в условиях повышенной опасности. Разнообразие методов и технологий НК позволяет эффективно решать задачи по контролю качества и состояния объектов в различных отраслях промышленности.

Таким образом, НК не только способствует повышению безопасности и надежности различных объектов и конструкций, но и позволяет оптимизировать производственные процессы. В данном материале рассмотрены виды, методы, цели и объекты НК, а также его значение для сферы промышленности.

Когда и зачем нужен неразрушающий контроль

НК предназначен для оценки состояния промышленного оборудования и различных конструкций без их повреждения. Он используется в следующих ситуациях:

• При проведении экспертизы промышленной безопасности технического оборудования, зданий и сооружений на объектах повышенной опасности.
• При осуществлении контроля качества промышленной продукции (например, на производстве трубопроводов).
• Для контроля состояния конструкций и материалов в процессе эксплуатации объектов (например, мостов).
• При периодическом, частичном или внеочередном техническом освидетельствовании оборудования.
• При периодическом техническом диагностировании оборудования (в рамках положения о производственном контроле на предприятии).
• В процессе мониторинга состояния технического оборудования перед вводом в эксплуатацию, строительных объектов перед их ремонтом или модернизацией.

НК обеспечивает безопасность и надежность эксплуатации промышленного оборудования, зданий и сооружений. Он помогает выявить потенциальные проблемы на ранних стадиях и снижает риск аварийных ситуаций.

Также НК используется для получения данных о скорости разрушения технических устройств, зданий и сооружений. Это позволяет вовремя запланировать и провести их обслуживание и ремонт.

Неразрушающий контроль в метрологии

НК – это важный аспект метрологии. Он позволяет оценивать качество и целостность материалов и конструкций без их повреждения. Этот метод широко используется в различных отраслях промышленности: авиации, автомобилестроении, строительстве, энергетика и т.д.

Технологии НК постоянно развиваются, что открывает новые возможности для повышения качества продукции и оптимизации производственных процессов. В связи с этим подготовка специалистов в данной области становится особенно актуальной.

В АНО ДПО «СНТА» разработаны программы дополнительного профессионального образования, нацеленные на изучение методов неразрушающего контроля и их применения в различных сферах.

Обучение в Академии позволит освоить современные технологии НК и стать квалифицированным специалистом. Обучение проходит в дистанционном формате. По завершении выдается документ установленного образца.

Виды и методы неразрушающего контроля

Существуют несколько способов проведения НК. Они подробно описаны ниже.

Акустические методы НК основаны на использовании звуковых волн для выявления дефектов в материалах. Чаще всего применяют звуковые и ультразвуковые частоты, используя диапазон примерно от 0,5 кГц до 30 МГц.

При акустико-ультразвуковой НК с помощью датчиков, закрепленных на поверхности образца, измеряют объем материала путем взаимодействия ультразвуковых волн напряжения. 

Ниже перечислены методы акустико-ультразвукового неразрушающего контроля:

• Метод прошедшего излучения. Выявляет глубинные дефекты типа нарушения сплошности, расслоения, непроклеп, непропаи.
• Метод отраженного излучения. Обнаруживает дефекты типа нарушения сплошности, определяет их координаты, размеры, ориентацию путем прозвучивания изделия и приема отраженного от дефекта эхо-сигнала.
• Резонансный метод. Обычно применяется для измерения толщины изделия.
• Импедансный метод. Предназначен для контроля клеевых, сварных и паяных соединений с тонкой обшивкой, приклеенной или припаянной к элементам жесткости.
• Метод свободных колебаний. Применяется для обнаружения глубинных дефектов.

Акустико-эмиссионный контроль – это пассивный метод НК, основанный на регистрации сигналов акустической эмиссии. 

Главная цель его применения – выявление развивающихся дефектов: трещин, разломов, расслоений, коррозийных процессов. Порядок проведения акустико-эмиссионного контроля описан ниже:

1. На объекте закрепляют пьезоэлектрические преобразователи акустической эмиссии.
2. Объект нагружают. Например, создают внутреннее или внешнее давление с последующей выдержкой в течение заданного времени.
3. При образовании трещин, коррозии или ином движении частиц возбуждается волна. Ее колебания фиксируются датчиком и преобразуются в электрический сигнал.
4. Сигналы передаются на многоканальную систему или портативный прибор.
5. Они подвергаются автоматической и/или ручной обработке, анализу шумов, измерению параметров полезной составляющей сигналов с целью локации источников сигналов и присвоения им класса опасности.

Виброакустический НК (вибродиагностика) основан на анализе параметров виброакустических колебаний, возникающих при работе объекта. Дефекты механических, электромагнитных и прочих систем, как правило, отражаются на вибрации, которая изменяет под их влиянием ряд своих параметров. Задача контроля – выявить эти дефекты и определить их расположение.  Для этого используются специальные приборы, которые регистрируют параметры вибрации: виброперемещение, виброскорость, виброускорение. 

Ниже перечислены основные методы виброакустического НК:

• Метод ПИК-фактора. Позволяет определять зарождающиеся дефекты.
• Метод спектральной огибающей. Используется при анализе замедленного изменения мощности на фоне быстропротекающих процессов.
• Метод ударных импульсов. Основан на изменении параметров механических волн, возникающих при ударе двух тел.
• Метод прямого спектра. Основан на анализе спектра вибрации. Метод характеризуется высокой помехозащищенностью и информативностью.

Вихретоковый НК  позволяет обнаруживать поверхностные и подповерхностные дефекты в изделиях из токопроводящих материалов.  Этот метод основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с полем вихревых токов, которые находились в объекте контроля этим полем.  Ниже описана последовательность процессов вихретокового НК:

• Через индукционную катушку дефектоскопа пропускается переменный ток, который создает магнитное поле.
• Если катушку расположить близко к электропроводящему материалу, магнитное поле индуцирует в нем вихревые токи.
• Дефекты, изменения структуры, трещины, коррозия или неоднородности материала влияют на поведение вихревых токов.
• Эти изменения фиксируются прибором в виде импеданса, амплитуды и фазы сигнала.
• Полученная информация может быть выведена на экран в виде осциллограмм или диаграмм, либо передана в автоматические системы анализа для определения характера и размеров дефектов.

Магнитный (магнитопорошковый) метод НК используется для выявления дефектов в ферромагнитных материалах.  Он основан на притяжении частиц магнитного индикатора порошка или суспензии) к дефектам материала под воздействием магнитного поля.  Метод позволяет выявлять поверхностные и подповерхностные дефекты на глубине до 1,5-2 мм.

Процесс проведения магнитопорошкового НК включает несколько этапов:

1. Подготовка поверхности. Очистка от загрязнений, ржавчины, остатков смазочных материалов. Если поверхность не контрастна магнитному индикатору (черная или темная), ее обрабатывают тонким слоем белой краски. 
2. Намагничивание. Используют разные методы намагничивания: циркулярное, продольное, комбинированное. 
3. Нанесение индикатора. Существуют «сухой» метод (использование порошка) или «мокрый» (магнитная суспензия). 
4. Осмотр. Расшифровка индикаторного рисунка, в спорных случаях — с помощью оптических приборов. 
5. Размагничивание. Удаление остатков магнитного индикатора. 

Контроль проникающими веществами основан на проникновении веществ в полости дефектов контролируемого объекта. Этот вид НК включает две группы методов: капиллярные методы и методы течеискания. 

Капиллярный метод основан на использовании индикаторных жидкостей, которые проникают в полости поверхностных дефектов. Этот метод эффективен для обнаружения трещин, усталостных повреждений и других дефектов, которые могут возникнуть на поверхности материала.

Процесс проведения капиллярного НК состоит из нескольких этапов:

1. Нанесение проникающей жидкости. На очищенную поверхность предмета наносят специальную жидкость, которая заполняет полости дефектов.
2. Удаление излишков. После того как жидкость проникла в дефекты, ее излишки удаляются с поверхности.
3. Нанесение проявителя. На поверхность предмета наносится проявитель, который адсорбирует оставшуюся в дефектах жидкость. В результате на поверхности появляется рисунок, который отображает положение и характер дефектов.

Методы течеискания применяются для обнаружения сквозных дефектов и проверки герметичности, через которые могут проникать жидкости или газы.  Основные виды данной группы методов НК перечислены ниже:

• Гидравлическая опрессовка – использование жидкости для проверки герметичности сварных швов и трубопроводов под давлением.

• Аммиачно-индикаторный метод – применение аммиака или других индикаторных жидкостей для обнаружения утечек.

• Фреоновый метод – использование фреона, который под давлением проникает через дефекты и может быть обнаружен специальным оборудованием.
• Масс-спектрометрический метод – анализ состава газов, утечка которых может свидетельствовать о наличии дефекта.
• Пузырьковый метод – проверка с помощью мыльного раствора, который образует пузырьки в месте утечки.
• Течеискание с использованием гелиевых и галоидных датчиков.

Оптический метод НК основан на взаимодействии светового излучения с исследуемым объектом, что позволяет обнаружить различные поверхностные дефекты и повреждения. Этот метод НК применяется в следующих случаях:

• обнаружение крупных трещин и повреждений на поверхности материалов;
• поиск коррозионных и эрозионных повреждений;
• выявление забоин, открытых раковин и пор;
• определение наличия загрязнений и посторонних объектов на проверяемых деталях.

Для проведения контроля используются оптические приборы, которые создают полное изображение проверяемой зоны.

Радиационный (радиографический) метод НК основан на использовании ионизирующего излучения (рентгеновских или гамма-лучей) для выявления дефектов в материалах и сварных соединениях. Метод обычно применяется для:

• Контроля качества сварных соединений. Радиационный НК позволяет обнаружить внутренние трещины, непровары, включения посторонних материалов, которые незаметны при внешнем осмотре. 
• Диагностики трубопроводов. Рентгеновские дефектоскопы применяют для проверки сварных швов технологических трубопроводов, газо- и нефтепроводов, котлов и резервуаров. 
• Проверка литых деталей. Чаще всего она используется в машиностроении.

Радиоволновой метод НК основан на взаимодействии электромагнитного поля в диапазоне длин волн от 1 до 100 мм с объектом контроля, преобразовании параметров поля в параметры электрического сигнала и передаче на регистрирующий прибор или средства обработки информации. 

С помощью радиоволнового НК можно:

• обнаруживать дефекты в изделиях из неметаллических материалов;
• измерять толщину диэлектрических покрытий на металлической подложке;
• обнаруживать дефекты, изменяющие амплитуду волны и ее фазу;
• получать информацию о качестве заготовок фольгированных диэлектриков, предназначенных для изготовления отдельных слоев многослойных печатных плат;
• фиксировать изменение плоскости поляризации волны при ее взаимодействии с различными неоднородностями.

Изображение от Freepik