капиллярный контроль. Ndef учебный модуль капиллярный контроль учебноаттестационный Центр по неразрушающему контролю
 Скачать 7.17 Mb.
|
|
Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ КАПИЛЛЯРНЫЙ КОНТРОЛЬ Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.0. Физические основы капиллярного контроля Метод контроля проникающими веществами является одним из методов неразрушающего контроля, при котором дефекты материала, выходящие на поверхность,делаются видимыми. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.1. Основные процессы в капиллярной дефектоскопии Принцип контроля проникающими веществами основывается на том, что жидкость - проникающее вещество - проникает в дефекты твердого материала выходящие на поверхность. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.1.1. Проникновение пенетранта в дефекты Рис. 1 Схемы проникновения жидкостей в глубь тупиковой трещины и проявления индикаторных следов дефектов Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.1.2. Индикация дефектов После удаления избытка проникающего вещества с помощью промежуточного очистителя на контролируемую поверхность наносится проявитель. Показание дефекта либо цветное на белом фоне, либо зелено-желтое светящееся на темно-фиолетовом фоне. Показание делает дефект видимым, т.к. оно имеет большие размеры, чем сам дефект. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.1.2. Индикация дефектов Контролируемый материал не должен повреждаться под воздействием средств контроля. Контролируемая поверхность не может быть пористой, т.к. в этом случае показания дефектов неразличимы. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2. Основные физические явления в капиллярной дефектоскопии 1. Поверхностное натяжение и смачивание 2. Адгезия и когезия 3. Капиллярность и капиллярное давление 4. Растворение и диффузия 5.Диспергирование и эмульгирование Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2. Основные физические явления в капиллярной дефектоскопии 6. Сорбция и адсорбция 7. Люменисценция 8. Яркостный и цветовой контраст 9. Ультразвуковой капиллярный контроль Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.1 Поверхностное натяжение и смачивание На границе соприкосновения твердых тел с жидкостью наблюдается смачивание, заключающееся в искривлении свободной поверхности жидкости около твердой стенки сосуда (дефекта). Поверхность жидкости, искривленная на границе с твердым телом, называется мениском, а линия пересечения мениска с твердым телом - периметром смачивания. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.1 Поверхностное натяжение и смачивание Смачивание характеризуется краевым углом K . Краевой угол - это угол между поверхностью твердого тела и касательной к поверхности капли, проведенной из точки касания воздуха, твердого тела и жидкости. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.1 Поверхностное натяжение и смачивание Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.1 Поверхностное натяжение и смачивание Косинус краевого угла является мерой статического смачивания: cos K =( σт.в - σт.ж) / σж.в Где σт.в, σт.ж., σж.в - поверхностные натяжения соответственно на границе твердое тело - воздух, твердое тело - жидкость и жидкость - воздух, Н/м Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.1 Поверхностное натяжение и смачивание Разность σт.в - σт.ж называется напряжением смачивания. Чем она больше, тем меньше краевой угол и лучше смачивание. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.1 Поверхностное натяжение и смачивание Диаметр пятна, образованного строго дозированной каплей смачивающей жидкости, или скорость, с которой фронт пятна наступает на чистую поверхность твердого тела, а также характер изменения этой скорости могут быть приняты за меру смачивания жидкостей, применяемых для капиллярных методов дефектоскопии. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.2. Адгезия и когезия Cила, действующая на молекулу жидкости со стороны поверхности твердого тела называется - адгезия. Сила, действующей внутри жидкости называется - когезия. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.2. Адгезия и когезия . Характеристикой хорошей смачиваемости поверхности твердого тела является малый краевой угол. Приведенные рисунки еще раз поясняют физические величины важные при растекании капли жидкости. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.2. Адгезия и когезия 1. Воздух 2. Краевой угол 3. Жидкость 4. Твердое тело Малая когезия жидкости (проникающего вещества) и большая адгезия между жидкостью и твердым телом (контролируемой поверхностью) означает малый краевой угол и, вместе с этим, хорошую смачиваемость. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.2. Адгезия и когезия Средняя когезия жидкости (например, воды) и средняя адгезия между жидкостью и твердым телом означает большой краевой угол (меньше 90°) и, вместе с этим, все еще хорошую смачиваемость. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.2. Адгезия и когезия Большая когезия жидкости (например, ртути) и малая адгезия между жидкостью и твердым телом означает большой краевой угол (больше 90°) и, вместе с этим, плохую смачиваемость. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.3.Капиллярность и капиллярное давление Явления, обусловленные втягиванием смачивающих жидкостей в капилляры или выталкиванием не смачивающих жидкостей из капилляров, называется капиллярными. Трубки менее 1мм называются капиллярами. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.3.Капиллярность и капиллярное давление При проникновении жидкости в дефекты искривление поверхности создает дополнительное ( избыточное ) давление на жидкость по сравнению с давлением под плоской поверхностью. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.3.Капиллярность и капиллярное давление При выпуклом мениске РМ>0 увеличивается давление, которое существует под плоской поверхностью жидкости, например атмосферное давление на свободную поверхность жидкости. Смачивающая жидкость Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.3.Капиллярность и капиллярное давление При вогнутом мениске РМ<0 давление под плоской поверхностью уменьшается на величину Рм. Несмачивающая жидкость Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.3.Капиллярность и капиллярное давление Уровень идеально смачивающей (несмачивающей) жидкости в капилляре радиусом r выше (ниже), чем в сообщающемся с ним широком сосуде, на высоту h, мм: где ρ - плотность жидкости, кг/м3; g - ускорение силы тяжести, м/с2 Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.3.Капиллярность и капиллярное давление В общем случае с учетом смачивания капиллярное давление для цилиндрического отверстия, Па: Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.4. Растворение и диффузия Растворение состоит в распределении молекул растворяемого вещества среди молекул растворителя. В капиллярном методе контроля растворение применяют при подготовке объекта к контролю (для очистки полости дефектов). Растворение газа (обычно воздуха), собравшегося у конца тупикового капилляра (дефекта) в пенетранте, существенно повышает предельную глубину проникновения пенетранта в дефект. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.4. Растворение и диффузия Диффузия (от лат. diffusio - распространение, растекание) -движение частиц (молекул, атомов) среды, приводящее к переносу вещества и выравнивающее концентрацию частиц разного сорта. В капиллярном методе контроля явление диффузии наблюдается при взаимодействии пенетранта с воздухом, сжатым в тупиковом конце капилляра. Здесь этот процесс неотличим от растворения воздуха в пенетранте. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.5. Диспергирование и эмульгирование Диспергирование (от лат. dispergo - рассеиваю) - тонкое размельчение какого-либо тела в окружающей среде. Диспергирование твердых тел в жидкости играет существенную роль при очистке поверхности от загрязнений. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.5. Диспергирование и эмульгирование Эмульгирование (от лат. emulsios - выдоенный) - образование дисперсной системы с жидкой дисперсной фазой, т.е. диспергирование жидкости. Пример эмульсии - молоко, состоящее из мельчайших капель жира, взвешенных в воде. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.6. Сорбция и адсорбция На процесс проявления индикаторного рисунка дефектов существенно влияют сорбционные процессы.Под сорбцией понимают процесс поглощения паров и растворенных веществ твердыми телами или жидкостями. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.6. Сорбция и адсорбция Адсорбция - поглощение веществ из растворов на поверхности раздела двух сред (фаз) - твердого тела и жидкости. Абсорбция - поглощение вещества всем объемом жидкости. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.7. Люминесценция Люминесценция (от лат. lumen - свет) - свечение некоторых веществ (люминофоров), избыточное над тепловым излучением, обладающего длительностью 10-10сек. и больше. Указание на конечную длительность нужно, чтобы отличать люммминесценцию от других оптических явлений, например, от рассеяния света. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.7. Люминесценция В капиллярном методе контроля люминесценцию используют как один из способов контраста для визуального обнаружения индикаторных пенетрантов после проявления. Для этого люминофор либо растворяют в основном веществе пенетранта, либо само вещество пенетранта является люминофором. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.8. Яркостный и цветовой контраст Яркостный и цветовой контрасты в капиллярном методе контроля рассматривают с точки зрения возможности глаза человека фиксировать люминесцентное свечение, цветные и темные индикации на светлом фоне.Все данные относят к глазу среднего человека. Возможность различать степень яркости объекта называют контрастной чувствительностью. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.8. Яркостный и цветовой контраст Контрастную чувствительность определяют по различимому глазом изменению коэффициента отражения. В цветном методе контроля вводят понятие яркостно-цветового контраста, одновременно учитывающее яркость и насыщенность следа от дефекта, который нужно обнаружить. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.8. Яркостный и цветовой контраст Способность глаза различать мелкие объекты, обладающие достаточным контрастом, определяют минимальным углом зрения. Установлено, что объект в виде полосы (темной, цветной или люминесцирующей) глаз способен заметить с расстояния 200мм при ее минимальной ширине более 5 мкм.В рабочих условиях различают объекты на порядок больше - шириной 0,05…0,1. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.2.8. Яркостный и цветовой контраст Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3. Основные операции капиллярного контроля ТАБЛИЦА 1 ОПЕРАЦИИ КОНТРОЛЯ
(водорастворимые) (эмульгированные) Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3. Основные операции капиллярного контроля Для успешного обнаружения дефектов контролируемая поверхность должна быть подвергнута обработке для удаления:
ржавчины; окисной пленки; лаков; масел; жиров; воды; эмульсии. Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3.1. Подготовка объекта контроля Удаление струей материала Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3.1. Подготовка объекта контроля Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3.1. Подготовка объекта контроля Поверхностная трещина затертая в результате пескоструйной обработки изделия Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3.1. Подготовка объекта контроля Предварительная очистка поверхности от загрязнений Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3.1. Подготовка объекта контроля Механическая предварительная очистка Методы:
очистка щеткой шлифование очистка напильником очистка на наждаке Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3.1. Подготовка объекта контроля Уплотненная поверхность Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3.1. Подготовка объекта контроля Химическая предварительная очистка Методами химической очистки являются:
электролитическое обезжиривание обезжиривание паром удаление ржавчины удаление лака удаление окисной пленки Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF 1.3.1. Подготовка объекта контроля Протравленная поверхность Учебно-аттестационный Центр по неразрушающему контролю NDEF |