Капиллярная дефектоскопия
Своевременное выявление непроваров сварных швов, трещин, пор в пластмассовых, металлических или керамических изделиях произвольной формы и различных размеров, обеспечивает продолжительную безаварийную эксплуатацию устройств и механизмов, собранных из этих деталей. Одним из наиболее действенных методов неразрушающего контроля (НК) при поиске внутренних повреждений материалов и конструкций является капиллярная дефектоскопия.
Принцип действия метода капиллярной дефектоскопии
В различных отраслях промышленности и строительстве методы НК применяются для обнаружения в материалах и конструкциях поверхностных и сквозных микроскопических дефектов, найти которые без специальных оптических приборов невозможно. Для поиска такого рода повреждений используется капиллярная дефектоскопия.
В основе этого неразрушающего метода лежит капиллярный эффект. Его суть заключается в капиллярном заполнении трещин, царапин и пор пенетрантами – специальными жидкими цветными веществами. Нанесенный после этого на поверхность объекта контроля проявитель растворяет красящие вещества и благодаря диффузии очищает от них дефектные зоны. В результате чего, за счет контраста между одноцветной плоскостью и окрашенными повреждениями, они становятся доступны для количественной и качественной оценки при помощи визуального контроля. На поверхности объекта контроля трещины и поры величиной даже в несколько микрон, смотрятся как линии и точки. Капиллярная дефектоскопия используется также при НК сварных швов для обнаружения непроваров, раковин, свищей, а также их локализации, определения размеров и ориентации.
Достоинства и недостатки метода капиллярной дефектоскопии
Капиллярной дефектоскопии характерны, как положительные стороны, так и недостатки. К его достоинствам относятся:
- простая методика проведения процесса неразрушающего контроля;
- применимость капиллярного метода к различным материалам, включая немагнитные металлы;
- возможность локализации дефектных зон, определения их величины, конфигурации и ориентации, что позволяет определить технические причины образования дефектов для недопущения их возникновения в дальнейшем.
К негативным сторонам капиллярного метода относятся следующие:
- невозможность обнаружения повреждений, не выходящих на поверхность объекта контроля;
- низкую вероятность выявления поверхностных и сквозных дефектов, раскрытие которых превышает 500 мкм;
- высокая трудоемкость капиллярного метода, поскольку каждое исследование длится от 0,5 до 1,5 часов;
- невозможность автоматизации контроля;
- влияние температуры окружающего воздуха на достоверность капиллярного метода;
- значительная зависимость результатов капиллярного метода от человеческого фактора;
- влияние на качество дефектоскопических химикатов условий и продолжительности хранения и зависимость технических результатов от качества дефектоскопических химикатов.
Несмотря на отдельные негативные стороны, капиллярная дефектоскопия остается эффективным неразрушающим способом поиска поверхностных и сквозных дефектов.
Технология метода капиллярной дефектоскопии
Для получения реальной картины расположения, количества и размеров повреждений на поверхности объекта контроля, обнаруженных методом капиллярной дефектоскопии, последовательно выполняются:
- Очистка, в ходе которой с поверхности объекта контроля убираются масложировые пятна, металлизация и другие покрытия. Поверхность, обработанная предварительно нанесенными растворителем или водой, высушивается с тем, чтобы в дефектах было пусто и сухо;
- Обработка красящим веществом, нанесенным кистью, распылителем или посредством погружения на период 5 до 30 минут изделия в ванну с красителем температурой 5°С – 50°С, что позволяет добиться полноценного покрытия объекта контроля. В этот момент за счет капиллярного эффекта краситель заполняет полости дефекта;
- Подготовка к нанесению проявителя. На этом этапе поверхность очищается от излишков красящего вещества, посредством очистки поверхности объекта контроля мягким тампоном, смоченным водой или растворителем. При этом пенетрант убирается с поверхности, но в полости дефекта он должен остаться. После обработки, рабочая плоскость высушивается;
- Формирование слоя проявителя. На объекте слой проявителя формируется сразу после высушивания поверхности контроля. Он растворяет красящее вещество, заполняющее дефектную полость, и благодаря диффузии поднимает цветной раствор на поверхность, визуально обозначая место повреждения. При правильности выполнения операций метода капиллярной дефектоскопии величина цветного следа оказывается значительно больше реальной величины поверхностного дефекта. Для выявления сквозных трещин в ходе НК тонкостенных изделий хороший результат дает использование пенетранта и проявителя, нанесенных с противоположных сторон. Красящее вещество, прошедшее за счет капиллярного эффекта сквозь стенки изделия, контрастирует с фоном на другой его стороне;
- Контроль. На высохшем проявителе поверхностные дефекты выделяются цветными отметками на белом фоне – линиями или скоплением точек. При этом более насыщенный цвет сигнализирует о большей глубине дефекта. Трещины, несплавления, складки, обнаруженные в сварных швах, также выглядят, как цветные линии. Если в ходе капиллярного контроля использовались люминесцентные составы, результаты рассматриваются в темном помещении с применением ультрафиолетовых приборов. Дефекты при этом смотрятся желто-зелеными светящимися линиями и точками.
Технические итоги капиллярного контроля объекта подлежат визуальной оценке и могут фиксироваться на фото-, видеоносители или переноситься на клейкую ленту.
Оценка результативности контроля капиллярным методом
Результативность контроля капиллярным методом становится оценка размеров поверхностных и сквозных дефектов, выявленных по итогам наблюдения и регистрации следов, оставленных индикаторами. Оценка результата производится в соответствии с классом чувствительности капиллярного метода - возможности обнаружения и регистрации поверхностных дефектов с определенной степенью вероятности за счет применения неразрушающего способа, регламентированной методики и определенного пенетранта. ГОСТ 18442-80 регламентирует взаимозависимость класса чувствительности контроля и минимальной величины обнаруженных в ходе капиллярного НК поверхностных дефектов:
- минимальная ширина раскрытия дефекта менее 1 мкм - соответствует I классу чувствительности контроля;
- ширина от 1 до 10 мкм – II класс чувствительности контроля;
- 10 – 100 мкм – III класс;
- 100 – 500 мкм – IV класс;
- более 500 мкм – чувствительность контроля не нормируется.
Технические требования по характеристикам контроля объекта, а также необходимые показатели качества предъявляет разработчик изделия или полуфабриката.
Дефектоскопические материалы
Степень достоверности визуальной оценки итогов капиллярного контроля, зависит от качества целевых наборов дефектоскопических материалов, соответствующих условиям, которые предъявляются к объекту контроля. Целевой набор комплектуется химикатами:
- пенетрантом;
- очистителем;
- проявителем.
Химикаты из наборов или сочетаний должны обладать взаимной совместимостью и не должны снижать технического качества контролируемых сред, полуфабрикатов или изделий.
Один из лидеров отечественного рынка дефектоскопии – компания «Литас» из Казани предлагает наборы и сочетания химикатов, необходимых при использовании капиллярного метода:
- проявитель Magnaflux SPOTCHECK SCD-S2 используется при температурах от -5°С до +50°С, совместимый с темно-красным пенетрантом Magnaflux SPOTCHECK SKL-SP2 и очистителем SKC-S;
- проявитель Sherwin D-106 пригодный для использования при температуре до -30°С совместно с очистителем Sherwin N-120 и низкотемпературным пенетрантом Sherwin LTP-82;
- проявитель для цветной дефектоскопии Helling NORD TEST U-89 обеспечивающий индикацию дефектов до 0,00025 мм размерами, применимый при температурах от -10°С до +100°С, совместимый с темно-красным пенетрантом Helling NORD TEST U-88;
- проявитель Sherwin D-100, совместимый с универсальным темно-красным пенетрантом Sherwin DP-55, очистителем Sherwin DR-60 в диапазоне рабочих температур от +10°С до +50°С.
Эти наборы и сочетания химикатов позволяют обнаружить поверхностные дефекты любых размеров и конфигурации, они охватывают весь спектр подлежащих контролю сред, изделий и полуфабрикатов по всем классам чувствительности.
Качество дефектоскопических химикатов, а также правильность методики капиллярного контроля проверяется стандартным образцом – эталоном. Образец – эталон, это пластина из стали Ст20 с выполненной на ее поверхности тупиковой трещиной, ширина раскрытия которой соответствует I, II или III классу чувствительности капиллярного контроля.
- Комментарии