Клапаны для трубопроводов 【Тема недели】11-11: Какие существуют методы неинвазивного контроля трубопроводов? (Участие с призами)
Thread Content
Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем Бэнбэнь Сюань 11.02.2011 в 09:24. Просим всех обсудить: какие существуют методы неинвазивного контроля труб, каковы особенности каждого из них, а также их преимущества и недостатки? Участие награждается, а те, кто ведет углубленные обсуждения, получают особые призы! (Пожалуйста, приведите примеры из практики для описания плюсов и минусов; модератор должен поставить высокий балл тем, кто приводит такие примеры — Бэнбэнь Сюань)2. Метод ультразвукового контроля. Частотный диапазон звуковых волн, которые могут быть восприняты нашими ушами, обычно составляет от 20 Гц до 20 кГц, то есть это аудиочастоты. Частоты ниже 20 Гц называются инфразвуком, а частоты выше 20 кГц — ультразвуком. В промышленности для дефектоскопии часто используют ультразвук с частотой в несколько мегагерц. При высокой частоте ультразвука его распространение происходит по прямой линии, он легко распространяется в твердых телах, а также легко отражается при встрече с границей между двумя разными средами. Благодаря этому его можно использовать для обнаружения дефектов. Обычно для этого используется ультразвуковой датчик, который плотно соприкасается с поверхностью обрабатываемого изделия. Датчик способен эффективно излучать ультразвуковые волны в сторону изделия, а также принимать ультразвуковые волны, отраженные от поверхности с дефектами. Затем эти сигналы преобразуются в электрические сигналы, которые затем передаются на прибор для дальнейшей обработки. Местоположение дефектов можно определить на основе скорости распространения ультразвука в среде (которую часто называют скоростью звука) и времени его распространения. Чем больше дефект, тем больше площадь отражающей поверхности, и тем больше энергия, которая отражается. Следовательно, по величине отраженной энергии можно определить размеры различных дефектов (их эквивалент). Часто используемыми формами волн для детекции дефектов являются поперечные волны, продольные волны и поверхностные волны. Первые два вида волн подходят для обнаружения внутренних дефектов, а последний — для обнаружения дефектов на поверхности; при этом к условиям поверхности предъявляются высокие требования. 3. Метод детекции с помощью магнитного порошка Метод детекции с помощью магнитного порошка – это метод магнитного контроля, основанный на принципе утечки магнитного поля. Когда магнитные линии проходят через ферромагнитные материалы и изделия из них, в местах их (магнитной) несоединенности возникает утечка магнитного поля, что приводит к образованию магнитных полюсов. В этот момент, если посыпать сухим магнитным порошком или нанести магнитную суспензию, магнитные полюса будут притягивать порошок, образуя заметные магнитные следы, которые можно увидеть невооруженным глазом. Таким образом, с помощью этих магнитных следов можно выявить дефекты в ферромагнитных материалах и изделиях из них. Метод детекции с помощью магнитного порошка позволяет обнаруживать крошечные дефекты, находящиеся на поверхности, которые невозможно увидеть невооруженным глазом или при помощи увеличительного стекла. Также этот метод способен выявлять дефекты, расположенные не на поверхности, а на глубине нескольких миллиметров под ней. Хотя с помощью этого метода также можно обнаруживать объемные дефекты, такие как поры, включения и неполное проплавление, он более чувствителен к площадным дефектам и более подходит для выявления трещин, возникающих в результате отжига, прокатки, ковки, литья, сварки, покрытия электролитическим способом, шлифовки, усталости и т. д. В магнитном контроле существует множество способов выявления дефектов: есть методы, использующие магнитный порошок, и методы, не требующие его использования. Метод, при котором используется магнитный порошок для обнаружения дефектов, называется детекцией дефектов с использованием магнитного порошка. Благодаря тому, что этот метод позволяет получать четкую картину дефектов, его просто использовать, и поэтому он является одним из наиболее распространенных способов. Метод, не требующий использования порошка с магнитными частицами; его обычно называют детекцией утечки магнитного поля. Для выявления дефектов в этом методе используются индукционные катушки, магниточувствительные трубки, элементы Холла и т. п. Этот метод более гигиеничен, чем метод с использованием порошка с магнитными частицами, однако он менее нагляден. Поскольку в настоящее время для обнаружения дефектов с помощью магнитного контроля в основном используется порошок, люди иногда называют этот метод просто магнитным контролем, а соответствующее оборудование — оборудованием для магнитного контроля. 4. Метод детекции с помощью электромагнитных вихрей Метод детекции с помощью электромагнитных вихрей заключается в использовании переменного магнитного поля, создаваемого постоянным током, для воздействия на исследуемый проводящий материал; в результате этого возникают электромагнитные вихри. Если в материале имеются дефекты, они будут мешать возникновению электромагнитных эпюр, то есть создавать сигналы помех. С помощью детектора электромагнитных помех можно обнаружить сигналы помех, что позволяет определить состояние дефектов. Факторов, влияющих на электромагнитные волны, много; другими словами, в этих волнах содержится большое количество сигналов, связанных с различными характеристиками материала. Как отделить полезные сигналы от остальных — это сложная задача для исследователей в области электромагнитных волн. За прошедшие годы был достигнут определенный прогресс, и при определенных условиях удается решать некоторые проблемы. Однако этого еще далеко не достаточно для удовлетворения требований, возникающих на практике. Необходимо продолжить активные исследования в этой области. Основной особенностью детекции с помощью электромагнитных вихрей является то, что она эффективна для проводящих материалов; не обязательно это должны быть ферромагнитные материалы. Однако эффективность этого метода при работе с ферромагнитными материалами ниже. Во-вторых, такие характеристики поверхности детали, как её гладкость, ровность и состояние краев, оказывают значительное влияние на процедуру детекции с помощью электромагнитных волн. Поэтому этот метод часто используется для проверки неферромагнитных деталей, таких как медные трубы с правильной формой и гладкой поверхностью. 5. Метод дефектоскопии с использованием порошка, Метод дефектоскопии с использованием порошка – это способ обнаружения дефектов, основанный на капиллярном явлении. Для гладких и чистых деталей на их поверхность наносится жидкость с цветом (чаще всего красным) или флуоресцирующая, обладающая высокой проникающей способностью. Если на поверхности имеются микротрещины, невидимые невооруженным глазом, благодаря высокой проникающей способности этой жидкости она проникнет вдоль этих трещин к их корням. Затем смывают поверхностный раствор проникновения и наносят раствор с высокой контрастностью (обычно белый). После некоторого времени, благодаря тому, что трещины имеют узкую форму, проявляется сильный капиллярный эффект: жидкость, проникшая в трещины, поднимается на поверхность и распространяется по ней. На белом фоне это приводит к появлению красных линий более толстой ширины, что позволяет определить форму трещин на поверхности. Поэтому этот метод часто называется окрашивающим методом детекции трещин. Если в качестве проникающей жидкости используется флуоресцирующая жидкость, которая под действием капиллярного эффекта поднимается на поверхность, то при освещении ультрафиолетовой лампой она начинает флуоресцировать. Это позволяет более четко видеть форму трещин, находящихся на поверхности. Поэтому метод контроля с использованием такой проникающей жидкости часто называют флуоресцентным методом контроля. Этот метод детекции также может использоваться для обнаружения дефектов на поверхности металлов и неметаллов. Используемые для детекции дефектов жидкости имеют сильный запах и часто обладают токсичностью. Помимо этих пяти основных традиционных методов, в последние годы появились такие новые методы детекции, как инфракрасный спектроскопий и акустический излучение
А. Методы безвредного контроля включают: рентгеновский контроль, ультразвуковой контроль, магнитопорошковый контроль, флюоресцентный контроль, контроль с использованием электромагнитных полей, гамма-излучение, флуоресцентный метод и метод окрашивания.
Б. Преимущества, недостатки и особенности:
1. Методы контроля с использованием излучения
Методы контроля с использованием излучения основаны на проникающей способности и линейном распространении излучения для выявления дефектов. Хотя ультразвуковые волны не могут быть непосредственно замечены глазом, как видимый свет, они способны заставлять фотопленку реагировать на свет, а также их можно приемать с помощью специальных приемников. Для детекции дефектов часто используются рентгеновские лучи и гамма-лучи, излучаемые изотопами; это соответственно называется рентгеновской дефектоскопией и гамма-лучевой дефектоскопией. Когда эти лучи проходят через вещество, чем выше его плотность, тем сильнее ослабевает интенсивность лучей, то есть тем меньше становится способность лучей проникать сквозь это вещество. В этом случае, если использовать фотопленку для приема изображения, чувствительность пленки будет низкой ; Если использовать прибор для приема, сигнал будет слабым. Следовательно, когда ультразвуковой детектор использует лучи для обследования деталей, в которых необходимо выявить дефекты, если внутри этих деталей имеются поры, включения и другие недостатки, то лучи проходят через участки с дефектами по пути, где плотность материала значительно меньше, чем в участках без дефектов. Поэтому интенсивность лучей снижается меньше, а значит, интенсивность, проходящая сквозь материал, остается выше. Если использовать фильм для записи информации, то уровень чувствительности фильма будет выше, что позволит отобразить на нем проекцию дефектов на плоскости, перпендикулярной направлению лучей ; Используя другие приемники, также можно с помощью приборов определить плоскостную проекцию дефекта, перпендикулярную направлению луча, а также степень проникновения луча. Отсюда следует, что в обычных условиях детекция трещин с помощью рентгеновских лучей является затруднительной, или, иными словами, метод рентгеновской дефектоскопии нечувствителен к наличию трещин. Поэтому рентгенографический контроль наиболее чувствителен к объемным дефектам, таким как поры, включения и неполное проплавление. То есть метод рентгеновского контроля подходит для обнаружения дефектов объемной формы, но не подходит для обнаружения дефектов площадной формы. 2. Метод ультразвукового контроля Диапазон частот звуковых волн, которые могут быть восприняты нашими ушами, обычно составляет от 20 Гц до 20 кГц, то есть это диапазон аудиочастот. Частоты ниже 20 Гц называются инфразвуком, а ультразвуковые детекторы с частотой выше 20 кГц — ультразвуком. В промышленности для дефектоскопии часто используют ультразвук с частотой в несколько мегагерц. При высокой частоте ультразвука его распространение происходит по прямой линии, он легко распространяется в твердых телах, а также легко отражается при встрече с границей между двумя разными средами, образованной ультразвуковыми детекторами. Благодаря этому его можно использовать для детекции дефектов. Обычно датчик ультразвука плотно соприкасается с поверхностью обрабатываемого изделия; благодаря этому датчик может эффективно излучать ультразвук в сторону изделия, а также принимать ультразвуковые волны, отраженные от поверхности с дефектами. Затем эти волны преобразуются в электрические сигналы, которые затем передаются на прибор для дальнейшей обработки. Местоположение дефектов можно определить на основе скорости распространения ультразвука в среде (которую часто называют скоростью звука) и времени его распространения. Чем больше дефект, тем больше площадь отражающей поверхности, и тем больше энергия, которая отражается. Следовательно, по величине отраженной энергии можно определить размеры различных дефектов (их эквивалент). Часто используемыми формами волн для детекции дефектов являются поперечные волны, продольные волны и поверхностные волны. Первые два вида волн подходят для обнаружения внутренних дефектов, тогда как ультразвуковые приборы предназначены для выявления поверхностных дефектов; однако для этого требуются определенные условия на поверхности. 3. Метод детекции с помощью магнитного порошка Метод детекции с помощью магнитного порошка – это метод магнитного контроля, основанный на принципе утечки магнитного поля. Когда магнитные линии проходят через ферромагнитные материалы и изделия из них, в местах их (магнитной) несоединенности возникает утечка магнитного поля, что приводит к образованию магнитных полюсов. В этот момент, если посыпать сухим магнитным порошком или нанести магнитную суспензию, магнитные полюса будут притягивать порошок, образуя заметные магнитные следы, которые можно увидеть невооруженным глазом. Таким образом, с помощью этих магнитных следов можно выявить дефекты в ферромагнитных материалах и изделиях из них. Метод детекции с помощью магнитного порошка позволяет обнаруживать крошечные дефекты, находящиеся на поверхности, которые невозможно увидеть невооруженным глазом или при помощи увеличительного стекла. Также этот метод способен выявлять дефекты, расположенные не на поверхности, а на глубине нескольких миллиметров под ней. Хотя с помощью этого метода также можно обнаруживать объемные дефекты, такие как поры, включения и неполное проплавление, он более чувствителен к площадным дефектам и более подходит для выявления трещин, возникающих в результате отжига, прокатки, ковки, литья, сварки, покрытия электролитическим способом, шлифовки, усталости и т. д. В магнитном контроле существует множество способов выявления дефектов: есть методы, использующие магнитный порошок, и методы, не требующие его использования. Метод, при котором используется магнитный порошок для обнаружения дефектов, называется детекцией дефектов с использованием магнитного порошка. Благодаря тому, что этот метод позволяет получать четкую картину дефектов, его просто использовать, и поэтому он является одним из наиболее распространенных способов. Метод, не требующий использования порошка с магнитными частицами; его обычно называют детекцией утечки магнитного поля. Для выявления дефектов в этом методе используются индукционные катушки, магниточувствительные трубки, элементы Холла и т. п. Этот метод более гигиеничен, чем метод с использованием порошка с магнитными частицами, однако он менее нагляден. Поскольку в настоящее время для обнаружения дефектов с помощью магнитного контроля в основном используется порошок, люди иногда называют этот метод просто магнитным контролем, а соответствующее оборудование — оборудованием для магнитного контроля. 4. Метод дефектоскопии с использованием порошка Метод дефектоскопии с использованием порошка — это способ обнаружения дефектов, основанный на капиллярном явлении. Для гладких и чистых деталей на их поверхность наносится цветной ультразвуковой детектор (обычно красного цвета) или жидкость с флуоресцентными свойствами и высокой проникающей способностью. Если на поверхности имеются микротрещины, невидимые невооруженным глазом, благодаря высокой проникающей способности этой жидкости она проникнет вдоль этих трещин к их корням. Затем смывают проникающий раствор с поверхности, после чего ультразвуковой детектор покрывают раствором с высоким контрастом (обычно белым). После некоторого времени, благодаря тому, что трещины имеют узкую форму, проявляется сильный капиллярный эффект: жидкость, проникшая в трещины, поднимается на поверхность и распространяется по ней. На белом фоне это приводит к появлению красных линий более толстой ширины, что позволяет определить форму трещин на поверхности. Поэтому этот метод часто называется окрашивающим методом детекции трещин. Если в качестве проникающей жидкости используется флуоресцирующая жидкость, которая под действием капиллярного эффекта поднимается на поверхность, она будет флуоресцировать под воздействием ультрафиолетового света. Благодаря этому устройство для ультразвукового контроля может лучше видеть форму трещин, находящихся на поверхности. Поэтому процедуру контроля с использованием такой проникающей жидкости часто называют флуоресцентным контролем. Этот метод детекции также может использоваться для обнаружения дефектов на поверхности металлов и неметаллов. Используемые для детекции дефектов жидкости имеют сильный запах и часто обладают токсичностью. 5. Метод детекции с помощью электромагнитных вихрей Метод детекции с помощью электромагнитных вихрей заключается в использовании переменного магнитного поля, создаваемого постоянным током, для воздействия на исследуемый проводящий материал; в результате этого возникают электромагнитные вихри. Ультразвуковой детектор, если в материале имеются дефекты, будет мешать возникающим электромагнитным токам, то есть создавать сигналы помех. С помощью детектора электромагнитных помех можно обнаружить сигналы помех, что позволяет определить состояние дефектов. Факторов, влияющих на электромагнитные волны, много; другими словами, в этих волнах содержится большое количество сигналов, связанных с различными характеристиками материала. Как отделить полезные сигналы от остальных — это сложная задача для исследователей в области электромагнитных волн. За прошедшие годы был достигнут определенный прогресс, и при определенных условиях удается решать некоторые проблемы. Однако этого еще далеко не достаточно для удовлетворения требований, возникающих на практике. Необходимо продолжить активные исследования в этой области. Основной преимуществом устройства для детекции дефектов с использованием ультразвука вихревого типа является то, что оно может использоваться с проводящими материалами; не обязательно, чтобы это были ферромагнитные материалы. Однако эффективность такого устройства при работе с ферромагнитными материалами ниже. Во-вторых, такие характеристики поверхности детали, как её гладкость, ровность и состояние краев, оказывают значительное влияние на процедуру детекции с помощью электромагнитных волн. Поэтому этот метод часто используется для проверки неферромагнитных деталей, таких как медные трубы с правильной формой и гладкой поверхностью. 6. Гамма-лучи — это электромагнитные волны, излучаемые радиоактивными изотопами в процессе естественного распада. Основными источниками излучения, используемыми в методах неразрушающего контроля, являются: 60Co (кобальт), 137Cs (цезий), 192Ir (иридий), 170Tm (тмейлий) и др. Длина волны гамма-лучей меньше, чем у рентгеновских лучей, поэтому они обладают более сильной способностью проникать сквозь материалы. Кроме того, устройства для генерации гамма-лучей имеют небольшие размеры, что позволяет использовать их для проведения измерений в полевых условиях. Высокочастотные звуковые волны могут использоваться для обнаружения дефектов в металле, поскольку у них короткая длина волны, что позволяет им эффективно отражаться от небольших дефектов ; Высокочастотные звуковые волны обладают высокой способностью к различению расстояний, а также высокой чувствительностью к наличию дефектов ; Высокочастотные звуковые волны обладают хорошей направленностью и способны формировать узкий луч. 7. Метод флуоресцентного контроля: раствор проникающего вещества с флуоресцентным красителем вводится в микроскопические трещины на поверхности детали. После очистки наносится адсорбент, который заставляет флуоресцентную жидкость, находящуюся внутри дефектов, выйти на поверхность. Под действием ультрафиолетового света появляются желто-зеленые флуоресцентные пятна или полосы, что позволяет обнаружить и оценить наличие дефектов. Флуоресцентный контроль должен относиться к методу контроля с использованием жидкостей для проникновения. Флуоресцентный контроль используется для выявления дефектов на поверхности деталей. Можно тестировать магнитные и немагнитные металлические материалы, а также неметаллические материалы. Принцип детекции: используя свойство флуоресцентных веществ излучать свет под воздействием ультрафиолетового излучения, флуоресцентные вещества наносятся на поверхность детали; с помощью флуоресценции определяются дефекты на её поверхности. 8. Метод контроля с использованием окраски. Тестирование с применением окраски — это неразрушающий метод проверки, предназначенный для выявления поверхностных дефектов, таких как трещины, которые невозможно заметить невооруженным глазом. Некая жидкость, краситель наносится на поверхность материала. Краситель проникает в поврежденные участки. После некоторого времени смойте окраску с поверхности. На уже очищенную поверхность наносится проявитель; места повреждений становятся хорошо видимыми благодаря проникновению красителя в них. Эти точки называются указательными точками. В стандартах приемки указывается, какие показатели считаются неприемлемыми (испорченными) или приемлемыми. Тесты с использованием красящих веществ применяются в основном для проверки сварных слоев, мест сварки и зон, подвергшихся термическому воздействию.