узз. Калиниченко ПВК 2019 23 09 19. Аттестационный региональный центр специалистов неразрушающего контроля (ооо арц нк) Н. П. Калиниченко, А. Н. Калиниченко
 Скачать 5.63 Mb.
|
|
3.2.1. Пенетранты для цветной дефектоскопии Для цветной дефектоскопии наиболее распространенным являются растворы жирорастворимой темно-красной кислоты Судан IV, полу- чившей название проникающая жидкость «К». Один из множества ее рецептов: 79 % – керосин, 20 % – скипидар, 1 % – судан IV. Некоторые из этих пенетрантов применимы в широком диапазоне температур от –50 до +50 °С. 59 Следует знать, что есть пенетранты и на водной основе, которые применяются, например, для контроля элементов ракет и управляемых снарядов, чтобы исключить контакт индикаторных жидкостей на неф- тяной основе с жидким кислородом. Причем по чувствительности эти пенетранты вполне сопоставимы с пенетрантами на основе масел. Справедливости ради в разряд пенетрантов можно отнести и керо- син, который без добавления каких-либо красящих веществ использовался в течение многих десятилетий на железнодорожном транспорте, судостроении в ка- честве индикаторной жидкости в керосиново-меловой пробе (яркостный (ахроматический) метод). SPOTCHECK SKL-SP1 (Magnaflux, рис. 3.1) ис- пользуется во всех областях промышленности. Типо- вое применение включает в себя контроль отливок, поковок, герметичности, сварных швов и металлокон- струкций. SKL-SP1 также успешно применим на не- пористой керамике и подобных материалах. Пенетрант очень экономичен: 1 литр пенетранта позволяет проконтролировать примерно 20…28 м 2 по- верхности, 1 аэрозоль (400 мл) – 12…16 м 2 поверхности. 3.2.2. Пенетранты для люминесцентной дефектоскопии Наиболее распространенные люминесцирующие пенетранты: • нориол; • шубекол; • жидкости типа ЛЖ; • различные масла. Нориол хорошо растворяется в углеводородных и хлорсодержащих растворителях и в растворенном состоянии светится ярким желто- зеленоватым цветом. Все разновидности нориола не вызывают корро- зии, он водосмываем, лучше с добавлением ПАВ. Нориол не только эффективно используется как люминофор, но и имеется положительный опыт применения нориола в качестве раство- рителя судана в цветной дефектоскопии. Пенетрант на основе нориола с увеличением глубины дефекта ощутимо увеличивает размеры следа де- фекта, что повышает возможность обнаружения самого дефекта. Шубекол применяется только в люминесцентном контроле метал- лических и неметаллических материалов, по свойствам он аналогичен керосину, прост в применении и дешевле нориола. Шубекол обнаружи- вается в слое от 30 мкм и более. Рис. 3.1. Пенетрант Magnaflux 60 Рис. 3.2. Комплекты люминесцентных дефектоскопических материалов с УФ облучателями Люминесцентные жидкости типа «ЛЖ» (ЛЖ-1, ЛЖ-2, ЛЖ-3, ЛЖ-4, ЛЖ-5, ЛЖ-6 и др.) самые распространенные в заводской практике. Ис- пользуются для контроля. Например, ЛЖ-4 светится в слое 1 мкм. Люминесцентный пенетрант ЛЖТ. Позволяет выявлять поверхност- ные дефекты с шириной раскрытия от 0,55 мкм и выше, соответствует 3-му уровню чувствительности по СТБ 1172-99 и 4-му – по ЕN 471-1. Универсальный водосмываемый лю- минесцентный пенетрант MAGNAFLUX ZYGLO ZL-15B (рис. 3.3) дает ясный лю- минесцентный желто-зеленый индикатор- ный рисунок, видимый в УФ-свете при длине волны 365 нм. Позволяет уверенно выявлять различные виды поверхностных дефектов, таких как: трещины сварных швов и основного металла, закаты, плены, шлифовочные трещины, расслоения и поры. Один литр пенетранта по- зволяет проконтролировать примерно 20…28 м 2 поверхности. 3.2.3. Суспензионные пенетранты Дисперсные системы, которые состоят из твердых частиц, распре- деленных в жидкой дисперсной фазе, называются суспензиями. Их по- лучают методом диспергирования твердых веществ в жидкой среде или смешиванием сухих порошков с жидкостями. Суспензии, как правило, неустойчивы, отдельные частицы твердо- го вещества довольно быстро всплывают или выпадают в осадок. При- менение суспензионных пенетрантов основано на том, что жидкость впитывается в дефект под действием капиллярных сил, а частицы, раз- мер которых превышает раскрытие дефекта, при этом скапливаются над устьем дефекта. За счет увеличения плотности частиц их скопление можно обнаружить невооруженным глазом. Рис. 3.3. Люминесцентный пенетрант MAGNAFLUX ZYGLO ZL-1 61 3.2.4. Пенетрант последующего эмульгирования Дисперсные системы, состоящие из взвеси частиц одной жидкости, распределенных по объему другой, называются эмульсиями. Эмульсии неустойчивы, для сохранения их в стабильном состоянии используются специальные вещества, называемые эмульгаторами. Это индикаторный пенетрант, образующий эмульсию в воде, очи- щающей поверхность объекта контроля, после его предварительного взаимодействия с очистителем от пенетранта или поверхностно- активным веществом (ПАВ). Пенетрант ZYGLO ZL-2C нерастворим в воде. Эта особенность по- зволяет избежать его вымывание из дефектов, а также легко очищать воду от пенетранта. Zyglo ZL-2C должен использоваться вместе с гидрофильным либо липофильным эмульгатором, применение которого позволяет смывать пенетрант водой. При использовании ультрафиолетово- го источника света с длиной волны 365 нм, пенетрант испускает яркий зелено-желтый цвет. Жидкий водорастворимый концентрат ZYGLO ZR-10C (рис. 3.4) для приготовле- ния гидрофильного эмульгатора может быть использован при различной концен- трации (от 5до 20 %), что позволяет эффек- тивно контролировать процесс удаления пенетранта. 3.2.5. Важные сведения о пенетрантах Явление поглощения веществ из растворов на поверхности раздела двух сред (фаз) называется адсорбцией. Если косинус краевого угла смачивания отрицательный, то такая жидкость не смачивает твердое тело. Из следующих перечисленных физических свойств ни одно из них (вязкость, температура вспышки пенетранта, смачивающая способ- ность) отдельно не определяет, будет или не будет материал хорошим пенетрантом. Поверхностное натяжение, смачивающая способность и вязкость в наибольшей степени влияют на скорость, с которой пенетрант проника- ет в поверхностные трещины. Существенная разница между неводосмываемыми и водосмывае- мыми пенетрантами состоит в том, что водосмываемые пенетранты со- Рис. 3.4. Гидрофильный эмульгатор Magnaflux ZYGLO ZR-10C 62 держат эмульгатор, в то время, как неводосмываемые пенетранты его не содержат. Время контакта очищающей жидкости с пенетрантом является кри- тическим и оказывает существенное влияние на результаты контроля. Такие загрязнения как кислота, вода, соли могут влиять на чувст- вительность пенетранта. Индикаторные пенетранты производятся в виде суспензий. Из далее перечисленного: сопротивление растворителя, температу- ра воспламенения, вязкость, химическая инертность – сопротивление растворителя не является физическим свойством пенетранта. Из методов с использованием цветного пенетранта, смываемого водой, цветного пенетранта последующего эмульгирования, флуорес- центного пенетранта, смываемого водой, флуоресцентного пенетранта последующего эмульгирования – для выявления мелких плотных по- верхностных трещин наиболее чувствителен флуоресцентный пенет- рант последующего эмульгирования. Для обозначения полного времени, в течение которого пенетрант остается на поверхности детали, используется термин выдержка. Излишнее удаление пенетранта может привести к невыявлению не- которых несплошностей при осмотре. Излишняя сушка ОК перед нанесением проявителя приводит к то- му что пенетрант может высохнуть и потерять свою активность. Чувствительность пенетранта определяется как способность обес- печить видимую индикацию мелких плотных линейных поверхностных несплошностей. Для уменьшения фона и увеличения контрастности пенетранта с фильтрующимися частицами применяется предварительное смачивание детали водой. Пенетранты должны наноситься на безопасном расстоянии от искр или пламени, на открытом воздухе, в окрасочной кабине. Из следующих перечисленных физических свойств, что делают хо- рошим пенетрант: вязкость, температура вспышки пенетранта, смачи- вающая способность – смачивающая способность больше других опре- деляет качество пенетранта. Наиболее вероятной реакцией, вызываемой следом пенетранта, яв- ляется коррозия, вызванная влагой, поглощаемой таким следом. Общепринятый метод проверки обобщающей характеристики пе- нетранта заключается в сравнении качества выявления дефектов на кон- трольных образцах с дефектами. Яркость люминесценции является наиболее важным свойством люминесцентного пенетранта. 63 3.3. Очиститель пенетранта Очиститель – дефектоскопический материал, предназначенный для удаления избытка индикаторного пенетранта с поверхности объекта контроля перед нанесением проявителя. Если же удаление пенетранта протиркой не дает требуемого результата из-за шероховатости или по- ристости поверхности или же недопустимо по технологии контроля, то используются очистители. В качестве очистителей применяют растворители, моющие составы и чистые жидкости. Широко распространено удаление избытка пенетранта с поверхно- сти изделия струей воды с ПАВ 0,5…1 % при температуре 50…55 °С. Очистители от пенетранта разделяют на растворяющие и эмуль- гирующие. Наибольшее распространение имеют растворяющие очи- стители, которые сообразно своему названию растворяют излишки пе- нетранта и позволяют легко удалить его с поверхности. Чаще всего применяют очистители на основе воды, спирта или водно-спиртовых смесей с добавками поверхностно-активных веществ, соды. Возможно применение органических растворителей, керосина, керосиновых сме- сей. В авиастроении, на железнодорожном транспорте и других отрас- лях для удаления избытка цветного пенетранта наиболее распростране- на очищающая смесь МКС из 70 % трансформаторного масла и 30 % керосина или авиационного топлива. При использовании очистителей следует помнить, что их непра- вильное применение, чрезмерное нанесение или применение неподхо- дящего очистителя способно резко ухудшить результаты контроля или вообще свести их на нет, если весь пенетрант будет извлечен из трещи- ны очистителем. Для цветного метода свидетельством качественного удаления из- лишков пенетранта будет слабый розовый фон, не мешающий выявле- нию дефектов. При этом основной излишек пенетранта удален, но уда- лен предельно «нежно», не затрагивая пенетранта в дефектах и в самых мелких шероховатостях объекта контроля, которые и дают слабый ро- зовый фон, являясь своеобразным показателем качества очистки. Критерии качества аналогичны и для люминесцентного пенетранта, только свидетельством качества является слабый люминесцентный фон. При выборе растворяющих очистителей следует иметь в виду, что кроме того, что очиститель должен хорошо растворять пенетрант, как отмечалось выше, не извлекать пенетрант из дефектов, очиститель так- же не должен вступать в химическую реакцию с пенетрантом с образо- ванием твердого осадка или коррозионных соединений. 64 Рис. 3.5. Очиститель Magnaflux серии SPOTCHECK SKC-S Бесцветный, быстросохнущий, со слабым запахом очи- ститель Magnaflux серии SPOTCHECK SKC-S (рис. 3.5) ис- пользуется для предварительной очистки детали и удаления избытка пенетранта. SKC-S идеален для ситуаций, когда использование хлорсодержащих растворителей нежела- тельно или запрещено. 3.3.1. Эмульгаторы Эмульгатор – вещество, делающее пост-эмульсионный пенетрант водосмываемым. Выделяют гидрофильные и липофильные эмульгаторы (на базе масла). Гидрофильный эмульгатор Для удаления избыточного пенетранта с контролируемой поверх- ности пенетрант должен быть сделан водосмываемым с помощью эмульгатора. Перед нанесением эмульгатора поверхность нужно про- мыть водой с тем, чтобы большую часть избыточного пенетранта с кон- тролируемой поверхности удалить и тем самым обеспечить собственное действие эмульгатора, который наносится сразу после этого. Эмульгатор наносится по- гружением или вспениванием. Концентрация и длительность воздействия эмульгатора должны определяться предварительно контролером в соответствии с данными изготовителя. Нельзя превышать определенную дли- тельность воздействия эмульгато- ра. После эмульгирования следует выполнить промывку. Рис. 3.6. Гидрофильный эмульгатор MET-L-CHEK E-58 D (обеспечивает самую высокую чувствительность в сочетании со всеми эмульгируемыми флуоресцентными пенетрантами) 65 Липофильные эмульгаторы (на базе масла) Для удаления пенетранта после эмуль- гирования с контролируемой поверхности нужно сделать пенетрант водосмываемым, правильно подобрать поверхностно- активное вещество. Этого можно достичь способом погружения. Длительность воз- действия эмульгатора должна определяться предварительно по данным изготовителя. Эта длительность должна быть достаточ- ной, чтобы удалить только избыточный пе- нетрант с контролируемой поверхности про- мыванием водой. Длительность эмульгирова- ния должна быть выдержана в соответствии с указаниями стандарта. Сразу после эмульги- рования нужно произвести промывку. Эмульгирующие очистители позволяют более точно контролиро- вать процесс удаления излишков пенетранта. Их действие основано на явлении эмульгирования, то есть на образовании устойчивых эмульсий очистителя с пенетрантов. Наиболее эффективно применение эмульгирующих очистителей для пенетрантов, не растворимых в воде. В этом случае после эмульги- рования пенетрант на поверхности объекта контроля переходит в эмульсию и легко смывается водой, в то время как непроэмульгирован- ный пенетрант в дефектах водой не удаляется. В этом случае удаление пенетранта сводится к операциям последо- вательного погружения в жидкости и промывке изделия водой, что по- зволяет обойтись без протирки поверхности каким-либо материалом и значительно облегчает возможность автоматизации процесса капилляр- ного контроля. 3.3.2. Важные сведения об эмульгаторах Эмульгатор используется для эмульгирования маслорастворимого пенетранта с целью создания возможности его смывки водой. Эмульгирование – это образование эмульсии одной жидкости в другой. При проведении капиллярного контроля с целью обнаружения не- глубоких несплошностей с использованием пенетранта для последую- щего эмульгирования продолжительность эмульгирования должна быть достаточной, чтобы смешать эмульгатор только с избыточным количе- ством поверхностного пенетранта. Рис. 3.7. Вязкотекучий масляный липофильный эмульгатор MET-L-CHEK E-57 (поставляется готовым к использованию) 66 Трудности, связанные с удалением пенетранта последующего эмульгирования при промывке, могут быть преодолены очисткой и за- тем полной повторной обработкой детали с увеличением времени эмульгирования. При использовании флуоресцентного пенетранта последующего эмульгирования наилучшее время эмульгирования определяется экспе- риментально. Из перечисленных дефектоскопических материалов (пенетрант, эмульгатор, суспензированный в растворителе проявитель, растворяю- щий очиститель) эмульгатор обычно не включается в портативный на- бор для капиллярного контроля. 3.4. Гаситель пенетранта В случае, когда необходимо устранить или уменьшить мешающее фоновое свечение пенетранта на поверхности контролируемого изделия, применяют дополнительную технологическую операцию – гашение. Гашением удаляют люминесценцию или цветовую окраску прони- кающих жидкостей, воздействуя на них специальными веществами- гасителями или специальными видами облучения. Гаситель химически взаимодействует с тонким поверхностным слоем пенетранта, в том числе с пенетрантом, оставшимся в неглубоких неровностях и шероховатостях. На пенетрант, находящийся в полостях дефектов более глубоких, чем поверхностные неровности, гаситель не действует. После извлечения из дефектов пенетрант сохраняет свои све- то- и цвето-контрастные свойства. Например, для нориола гасителем является розерцин. Успешно применяется его 5%-й раствор в воде с добавкой ацетона. Гасители, как и очистители, разделяются на растворяющие, само- эмульгирующие и эмульгирующие при внешнем воздействии. 3.5. Проявитель пенетранта Проявитель – дефектоскопический материал, предназначенный для извлечения индикаторного пенетранта из капиллярной полости не- сплошности (трещины) с целью образования четкого индикаторного ри- сунка и создания контрастирующего с ним фона. Роль проявителя в капиллярном контроле заключена, с одной сто- роны, в том, чтобы проявитель создавал микропористую структуру на поверхности объекта контроля, в которую извлекается пенетрант из де- фектов за счет капиллярных сил. 67 С другой стороны, его роль состоит в том, чтобы по цвету смочен- ный пенетрантом проявитель создавал контрастный рисунок на поверх- ности контролируемого объекта для уверенного обнаружения индика- торных следов дефектов. В лучших дефектоскопических наборах при проявлении ширина следа в 10–80 раз может превосходить ширину дефекта, а яркостный контраст следа на 30…50 % превышает яркость фона. По принципу действия проявители делятся: • на сорбционный – извлекает пенетрант из полости несплошно- сти под действием в основном сил адсорбции и абсорбции; • диффузионный – извлекает пенетрант из полости дефекта по- средством диффузии. Проявители могут быть как смываемые, так и водостойкие, хи- мически активные и пассивные. В смываемом проявителе индикаторный рисунок дефекта во время проявления постоянно увеличивается, говорят «кровоточит». В водостойком проявителе сразу же после испарения несущей фазы (через 1…2 мин) следы жестко фиксируются. В этом случае результат контроля можно сразу документировать каким-нибудь способом, напри- мер, фотографировать, записать сканером в память компьютера и т. д. 3.5.1. Порошковые проявители По принципу действия они относятся к сорбционным проявителям, представляющим собой сухой, преимущественно белый мелкодисперс- ный сорбент, поглощающий индикаторный пенетрант. Это мелкодис- персный порошок из таких материалов, как оксид магния, селикагель, мел, каолин, тальк, белая сажа. |