Радиоволновой метод неразрушающего контроля реферат

Обновлено: 07.07.2024

Радиоволновой неразрушающий контроль качества не требует выведения объектов контроля из работы либо их демонтажа, и не требует разрушения образцов материала, деталей, изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений.

Ключевые слова

Текст научной работы

Для осуществления радиоволнового неразрушающего контроля качества, как правило, применяется радиоволновой дефектоскоп, который предназначен для обнаружения, регистрации и определения размеров и (или) координат дефектов типа нарушений сплошности и неоднородности в объекте контроля.

Также для осуществления радиоволнового неразрушающего контроля, в зависимости от типа контроля, применяются следующие приборы, а именно:

радиоволновой толщиномер, который предназначен для измерения толщин в целом объектов контроля или их элементов;
радиоволновой структуроскоп, который предназначен для качественного определения параметров, характеризующих структуру объектов контроля;
радиоволновой плотномер, который предназначен для измерения плотности или пористости радиопрозрачных веществ, материалов и изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений;
радиоволновой преобразователь, это часть прибора радиоволнового неразрушающего контроля, который служит для генерации, излучения и (или) приема радиоволн с последующим преобразованием в электрический заряд.

При этом основной задачей неразрушающего является сокращение затрат на техническое обслуживание объектов контроля, а также на уменьшение потерь от простоя объектов контроля в результате отказов деталей, изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений.

В качестве радиоволновых средств неразрушающего контроля применяется следующее оборудование:

датчики с чувствительным элементом, в которых контролируемая величина преобразуется в информативный параметр;
генераторы сверхвысоких частот, которые являются источниками электромагнитных колебаний;
вторичные преобразователи, которые предназначены для формирования сигналов регистрации и управления.

Особенностью радиоволнового неразрушающего контроля качества является регистрация изменения параметров электромагнитных колебаний сверхвысоких частот, которые взаимодействуют с объектом контроля (исследования). При этом диапазон длин волн, преимущественно используемый в радиоволновом контроле качества, ограничен 1 — 100 мм. Как правило, применяется радиоволновая измерительная аппаратура в 8 мм и 30 мм диапазонах радиоволнового электромагнитного излучения.

При этом радиоволновой контроль качества применяется для решения основных задач неразрушающего контроля качества, а именно:

толщинометрии;
дефектоскопии;
структуроскопии;
интроскопии, т.е. контроля внутреннего строения объектов контроля.

В данных случаях используется аппаратура, как правило, которая работает на основе стандартных или модернизированных элементов сверхвысоких частот.

При этом радиоволновым методом осуществляется контроль изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений из материалов, где радиоволны не очень сильно затухают, а именно:

диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно);
магнитодиэлектрики (ферриты);
полупроводники;
тонкостенные металлические объекты контроля.

В связи с тем, что излучения волн сверхвысоких частот относятся к области радиоволн, которые с момента своего открытия использовались для передачи информации, применение данных для целей неразрушающего контроля качества потребовало создания теории их взаимодействия с объектами контроля.

В данном случае дефекты в виде расслоения, заменяются в модели плоскопараллельным слоем такой же толщины, как дефекты. При этом амплитуда сигнала от дефектов уменьшается пропорционально площади, которые занимают дефекты относительно площади контролируемой зоны на объектах контроля.

Во всех случаях исследования получаемые оценки сигналов в системе будут приближенные и при этом не исключено появление больших ошибок. Поэтому рекомендуется пользоваться расчетным методом для определения относительных значений величин, а именно изменения амплитуд сигналов при малых изменениях параметров исследуемых объектов контроля или условий контроля качества.

При радиоволновом контроле качества применяются (используются) следующие методы и средства контроля, а именно:

амплитудный метод контроля качества. При этом контролируемая величина непосредственно связана с напряженностью поля (мощностью) отраженного, прошедшего или рассеянного излучения. Техническая реализация амплитудного метода контроля качества проста, однако невысокая помехоустойчивость ограничивает его применение;
фазовый и амплитудно-фазовый методы контроля качества дают более надежные результаты, в связи с более высокой помехоустойчивостью. Данные методы основаны на выделении полезной информации, заключенной в изменениях амплитуды и фазы волны;
геометрический или временный методы контроля качества применяются для измерения длины волны в случаях, если толщина объектов контроля превышает длину волны используемого зондирующего излучения. При этом в геометрическом методе контроля контролируемый параметр длины волны связан с отклонением положений отраженного луча в плоскости регистрации относительно выбранной системы координат, а во временном методе связан с изменением задержки сигнала во времени;
метод самосравнения используется для повышения разрешающей способности дефектоскопии. Данный метод выполняется с помощью 2-х комплектов излучающих и приемных устройств, которые максимально приближены друг к другу. В данном методе результирующий сигнал определяется разностью амплитуд и фаз сигналов приемников каждого канала. При этом наличие дефектов приводит к изменению условий распространения волны в одном канале и появления разностного сигнала. В том числе анализ динамики изменения сигнала, при периодическом прохождении дефектов через зону контроля радиоволнового дефектоскопа, позволяет снизить порог его чувствительности;
метод отраженного излучения позволяет обнаружить дефекты типа нарушения сплошности. Данный метод прозвучиванием определяет координаты сплошности, их размеры и ориентацию, это происходит в результате прозвучивания объектов контроля, и приёма отраженного от дефектов эхо сигналов.
резонансный метод радиоволнового контроля качества основан на введении объектов контроля в резонатор, волновод или длинную линию и регистрацию изменений параметров электромагнитной системы (резонансной частоты, добротности, числа возбуждаемых типов колебаний и т. д.). Данным методом осуществляется контроль размеров, электромагнитных свойств, деформации. Реже данный метод применяется для обнаружения зоны коррозионного поражения, непропаев и расслоений в тонких местах объектов контроля из металлов. Чаще резонансный метод контроля качества используется для контроля уровня жидкостей в резервуарах и параметров движения различных объектов контроля.

При этом в зависимости от источника излучения методы радиоволнового контроля качества разделяются на активные и пассивные, а именно:

при пассивных методах контроля качества предполагается собственное излучение как самих контролируемых объектов, так и сред, расположенных за объектами контроля, в сверхвысоких частот-диапазонах;
при активных методах контроля используются, как правило, маломощные источники сверхвысоких частот-излучений, с интенсивностью излучения равной 1 Вт.

Данные методы радиоволнового неразрушающего контроля качества в настоящее время еще редко используются.

По расположению датчиков относительно объектов контроля различаются 3-и основных варианта радиоволнового неразрушающего контроля качества, а именно:

одностороннее расположение датчиков;
двухстороннее расположение датчиков;
расположение датчиков под прямым углом оптических осей друг к другу (способ фиксации параметров рассеянного излучения).

При этом резонансные сверхвысокие частот-методы подразделятся по типу резонансного эффекта, а именно:

электронный парамагнитный;
ядерный магнитный;
ферромагнитный;
ядерный квадрупольный.

По характеру изменения магнитного поля сверхвысокие частот-методы подразделяются на:

с постоянным магнитным полем;
с меняющимся магнитным полем.

Цитировать

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (1):

1.docx

Особенности радиоволнового метода 4

Источники и приемники радиоволнового излучения СВЧ 11

Литература 15

Одной из важнейших проблем трубопроводного транспорта является сохране

ние нормального состояния линейной части промысловых и магистральных трубопроводов. Подземные трубопроводы, работающие при нормальных режимах, сохраняются, по крайней мере, несколько десятков лет. Так, например, в США некоторые трубопроводы, проработавшие около двадцати лет, полностью сохрани

лись и не требуют ремонта. Этому способствовало то большое внимание, которое уделяется систематическому контролю состояния подземных и надземных трубопроводов и своевременная ликвидация появляющихся дефектов.

Как правило, большинство дефектов на трубопроводах появляются в результате коррозионных и механических повреждений, определение места и характера которых связаны с рядом трудностей и большими материальными затратами. Совершенно очевидно, что вскрытие трубопровода для его непосредственного визуального обследования экономически неоправданно. К тому же обследовать можно только внешнюю поверхность трубопровода. Поэтому в течение последних лет в нашей стране и за рубежом усилие специализированных научно-исследовательских и проектных организаций направлено на решение проблемы определения состояния подземных и надземных промысловых, магистральных нефтепродуктопроводов без их вскрытия. Эта проблема связана с большими техническими трудностями, однако при использовании современных методов и средств измерительной техники она успешно решается.

В работе мы рассмотрим один из методов, который обеспечивает выявление дефектов.

Особенности радиоволнового метода

Радиоволновой контроль применяют для решения всех типовых задач неразрушающего контроля: толщинометрии, дефектоскопии, структуроскопии и интроскопии (контроля внутреннего строения). Используемая при этом аппаратура, как правило, построена на базе стандартных или модернизированных элементов СВЧ. Специальным элементом при решении конкретной задачи может быть источник или приемник излучения, а также приспособление для крепления и перемещения объекта.

Излучения СВЧ относятся к области радиоволн, которые с момента своего открытия использовались для передачи информации. Применение волн СВЧ для целей НК потребовало создания теории их взаимодействия с объектом контроля. Вполне естественно, что в разработанной теории были учтены

Отношение γ/(ωε_a)=tgδ называют тангенсом угла диэлектрических потерь и относят к важнейшим параметрам диэлектриков. Здесь γ - удельная электрическая проводимость; ω - угловая частота. На одной частоте (tgδ 100) — проводником. При расчетах к идеальным диэлектрикам относят материалы, для которых tgδ 6 Гц, морскую воду относят к классу диэлектриков; на частотах, больших 9x10 10 Гц, — к классу проводников. В промежуточной области 0,001 >ε_a и волновое сопротивление определяется выражением z_c будет равно квадратному корню из отношения (ωμ_a) / γ . С ростом частоты, z_c увеличивается и, волны не могут

глубоко проникать в проводник. Явление экранирования наружными слоями материала глубинных слоев от проникновения поля называют скин-эффектом. Он характеризуется глубиной проникновения плоской волны, на которой напряженность полей Е и Н уменьшается в е раз.
Скорость распространения электромагнитной волны в несовершенном диэлектрике зависит от частоты так как ε'=γ /ω. Величина v характеризует скорость перемещения точек, сохраняющих одну и ту же фазу волны. Зависимость v=f(ω) называют дисперсией. Через скорость находится длина волны λ=vT_v.

Дефект в виде расслоения заменяется в модели плоскопараллельным слоем такой же толщины, как дефект. Амплитуда сигнала от дефекта уменьшается пропорционально площади, занимаемой дефектом относительно площади контролируемой зоны.

Соизмеримость длины волны излучения СВЧ с размерами элементов радиоволнового тракта обусловливает сложный характер электромагнитного поля в системе контроля. По этой причине методика оценки сигналов в системе имеет характерную особенность. Если расстояние между границами различных однородных сред, составляющих исследуемый объект, превышает длину волны в материале, компоненты электромагнитной волны оценивают на основе законов геометрической оптики.
В противном случае предпочтительнее применение импедансного метода. В обоих случаях получаемые оценки сигналов в системе приближенные и не исключено появление больших ошибок. Поэтому рекомендуется пользоваться расчетным методом для определения относительных значений величин — изменения амплитуд сигналов при малых изменениях параметров исследуемого предмета или условий контроля. Что касается абсолютных значений сигналов, их следует оценивать экспериментально.

Если толщина объекта превышает длину волны используемого зондирующего излучения, рекомендуется для ее измерения использовать геометрический или временной метод. В первом случае контролируемый

параметр связан с отклонением положений отраженного луча в плоскости регистрации относительно выбранной системы координат, во втором - с изменением задержки сигнала во времени.
Для контроля тонкопленочных и анизотропных материалов применяют поляризационный метод, основанный на анализе изменений плоскости или вида поляризации колебаний после взаимодействия излучения с ОК. Перед испытаниями приемную антенну разворачивают до тех пор, пока сигнал на ее выходе от образцового ОК не станет равным нулю. Сигналы от испытываемых ОК характеризуют степень отклонения их свойств от образцового.
^ Голографический метод дает хорошие результаты при контроле внутреннего строения ОК, однако из-за сложности его аппаратурной реализации метод имеет ограниченное применение.

Радиоволновой контроль по прошедшему излучению позволяет обнаружить дефекты изделия, если их параметры μ_a и ε_a значительно отличаются от аналогичных параметров основного материала, а размеры соизмеримы или превышают длину волны зондирующего излучения. В простейшем варианте такого контроля в приемном тракте поддерживают режим бегущей волны. Наиболее полную информацию дает применение многоэлементных антенн, поскольку в этом случае удается воспроизвести внутреннюю структуру объекта. Для повышения разрешающей способности дефектоскопии используют метод самосравнения. Он реализуется с помощью двух комплектов излучающих и приемных устройств, максимально приближенных друг к другу. Результирующий сигнал определяется разностью амплитуд и фаз сигналов приемников каждого канала. Наличие дефекта приводит к изменению условий распространения волны в одном канале и появлению разностного сигнала. Анализ динамики изменения сигнала при периодическом прохождении дефекта через зону контроля радиоволнового дефектоскопа позволяет снизить порог его

^ Резонансный метод радиоволнового контроля основан на введении ОК в резонатор, волновод или длинную линию и регистрации изменений параметров электромагнитной системы (резонансной частоты, добротности, числа возбуждаемых типов колебаний и т. д.). Этим методом контролируются размеры, электромагнитные свойства, деформации и другие параметры. Успешно используется резонансный метод для контроля уровня жидкостей в резервуарах и параметров движения различных объектов.

Радиоволновые средства неразрушающего контроля - это датчики с чувствительным элементом, в котором контролируемая величина преобразуется в информативный параметр; генераторы СВЧ — источники электромагнитных колебаний; вторичные преобразователи предназначены для формирования сигналов регистрации и управления.

Источники и приемники радиоволнового излучения СВЧ

Колебания СВЧ могут быть получены с помощью генераторов магнетронного типа, ламп обратной волны, отражательных клистронов, квантово-механических генераторов и полупроводниковых приборов. Наибольшее применение находят клистроны, затем следуют магнетроны, лампы обратной волны и полупроводниковые генераторы.

Отражательные клистроны широко применяют в качестве задающих генераторов в радиолокационных станциях, в усилительных цепочках маломощных передатчиков, в радиорелейных линиях связи, маломощных генераторах СВЧ непрерывного или импульсного излучения в передающих устройствах малого радиуса действия (радиодальномеры, радиомаяки, ответчики), а также как маломощные генераторы в измерительной и малогабаритной аппаратуре благодаря ряду преимуществ перед другими маломощными генераторами СВЧ. Это, в частности, низкий уровень флюктуационных шумов, простота эксплуатации и высокая надежность при изменении в широких пределах условий эксплуатации. Выпускаемые отражательные клистроны малой мощности (до 100 мВт) перекрывают широкий диапазон длин волн, вплоть до субмиллиметровых. Некоторые типы клистронов требуют принудительного воздушного охлаждения, особенно предназначенные для работы в коротковолновой части миллиметрового диапазона, когда принципиально трудно повысить их кпд. К сожалению, тепловые уходы частоты преобладают над всеми другими и присущи любому типу генераторов СВЧ.

Магнетронные генераторы охватывают широкий диапазон

частот и обеспечивают большой диапазон мощностей в импульсе: от единиц ватт до десятков мегаватт. Они находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре в качестве задающих генераторов, источников мощности СВЧ и т.д. Однако в последнее время намечается отказ от их широкого использования вследствие большой нестабильности генерируемой частоты и тепловых уходов частоты. Кроме того, наличие постоянных магнитов увеличивает массу магнетронов, для питания требуются высокое напряжение и интенсивное охлаждение (путем обдува) резонатора.

Лампы обратной волны (ЛОВ) относятся к классу широкодиапазонных генераторов колебаний СВЧ с электронной перестройкой частоты. Выпускается большое число типов ЛОВ, перекрывающих диапазон волн от 60 см до десятых долей миллиметра. Для фокусировки электронного луча в ЛОВ в основном применяют постоянные магниты трубчатой формы. Такие ЛОВ выпускаются в виде пакетированной конструкции, в которой объединены корпус ЛОВ, постоянный магнит и юстирующее приспособление. Поэтому нормальная работа ЛОВ может быть нарушена при наличии внешних магнитных полей или расположенных поблизости от ЛОВ ферромагнитных материалов. Как правило, расстояние между ЛОВ и подобными материалами должно быть не менее 400 мм. Режим работы ЛОВ сильно зависит от внешних условий (температуры, влажности), а также согласования с нагрузкой.

Лампы обратной волны особенно критичны к изменению температуры среды. При воздействии на лампы обратной волны механических ударов и вибраций происходят периодические изменения расстояния между отдельными электродами электронной пушки либо их поперечные смещения относительно друг друга, что сопровождается амплитудной и частотной

модуляцией генерируемых колебаний. Девиация частоты ЛОВ при вибрациях обычно несколько больше, чем у клистронов. К недостаткам ламп данного типа относится также то, что данные лампы, находившиеся на хранении и длительное время (более двух месяцев) не включающиеся, должны быть подвергнуты тренировке, которая занимает не менее 1,5 ч. Генераторы на основе ЛОВ, как и все генераторы СВЧ с широким диапазоном электронной перестройки частоты, не обладают высокой стабильностью частоты при работе в какой-либо точке диапазона.

Малогабаритные генераторы сантиметрового диапазона (3-15 ГГц) обеспечивают в непрерывном режиме при токе питания 10-20 мА и напряжении 20-70 В выходную мощность от 5 до 50 мВт при кпд 3-7%. Значительный уровень высших гармоник в спектре лавинного тока позволяет использовать ЛПД сантиметрового диапазона волн для создания генераторов

миллиметрового диапазона. Резонатор такого генератора целесообразно делать двух- или трехконтурным, с тем чтобы один из контуров, не связанный с полезной нагрузкой, был настроен на основную частоту в коротковолновой части сантиметрового диапазона (10-15 ГГц), а остальные — на высшие гармоники. Генераторы этого типа имеют в верхней части миллиметрового диапазона выходную мощность (в непрерывном режиме) порядка единиц милливатт. Однако спектральная плотность флюктуации амплитуды и частоты ЛПД на 15-20 дБ выше, чем у отражательных клистронов. Итак, СВЧ-устройства на ЛПД обладают такими преимуществами, как малые габариты, масса, экономичность питания и т.д. Основной их недостаток — высокий уровень шумов.

Созданы и получили также практическое применение полупроводниковые генераторы СВЧ на диодах Ганна. Они работают при низких напряжениях питания (4-8,5 В), потребляя при этом ток от 0,4 до 1,5 А

Неразрушающий контроль. Том 6. Справочник. Под общ. ред. В.В. Клюева, Москва, 2006 г.

Радиоволновые методы основаны 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.

По первичному информативному параметру различают следующие СВЧ-методы: амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый, геометрический, временной, спектральный, поляризационный, голографический. Область применения СВЧ-методов радиоволнового вида неразрушающего контроля приведен в таблице 1 и в ГОСТ 23480-79.

Радиоволновые методы неразрушающего контроля

Сложная конфигурация. Изменение зазора

между антеной преобразователя и поверхностью конт-роля.

Трещины с раскрывом 0,05 мм

Примечание: λ – длина волны в контролируемом объект; L – размер раскрыва антенны в направлении волнистости.

Необходимым условием применения СВЧ-методов является соблюдение следующих требований:

- отношение наименьшего размера (кроме толщины) контролируемого объекта к наибольшему размеру раскрыва антенны преобразователя должно быть не менее единицы;

- наименьший размер минимально выявляемых дефектов должен не менее чем в три раза превышать величину шероховатости поверхности контролируемых объектов;

- резонансные частоты спектра отраженного (рассеянного) излучения или напряженности магнитных полей материалов объекта и дефекта должны иметь различие, определяемое выбором конкретных типов регистрирующих устройств.

Варианты схем расположения антенн преобразователя по отношению к объекту контроля приведены в таблице 1.

Методы этого вида контроля позволяют определять толщину и обнаружить внутренние и поверхностные дефекты в изделиях преимущественно из неметаллических материалов. Радиоволновая дефектоскопия дает возможность с высокой точностью и производительностью измерять толщину диэлектрических покрытий на металлической подложке. В этом случае амплитуда зондирующего сигнала представляет собой основной информационный параметр. Амплитуда проходящего через материал излучения уменьшается из-за многих причин, в том числе из-за наличия дефектов. Кроме этого, изменяются длина волны и ее фаза.

Существуют три группы методов радиоволновой дефектоскопии: на прохождение, отражение и на рассеяние.

Аппаратура радиоволнового метода обычно содержит генератор, работающий в непрерывном или импульсном режиме, рупорные антенны, предназначенные для ввода энергии в изделие и прием прошедший или отраженной волны, усилитель принятых сигналов и устройства для выработки командных сигналов, управляющих различного рода механизмами.

При контроле фольгированных диэлектриков производят сканирование поверхности проверяемого образца направленным пучком микроволн с длиной волны 2 мм.

В зависимости от информационно используемого параметра микроволн дефектоскопы подразделяют на фазовые, амплитудно-фазовые, геометрические, поляризационные.

Изменение относительно амплитуды волны отсчитывается на эталонном изделии. Амплитудные дефектоскопы наиболее просты с точки зрения настройки и эксплуатации, но их применяют только для обнаружения достаточно больших дефектов, значительно влияющих на уровень принятого сигнала.

Амплитудно-фазовые дефектоскопы позволяют обнаруживать дефекты, изменяющие как амплитуду волны, так и ее фазу. Такие дефектоскопы способны давать достаточно полную информацию, например, о качестве заготовок фольгированных диэлектриков, предназначенных для изготовления отдельных слоев многослойных печатных плат.

В поляризационных дефектоскопах фиксируют изменение плоскости поляризации волны при ее взаимодействии с различными неоднородностями. Эти дефектоскопы могут быть использованы для обнаружения скрытых дефектов в самих различных материалах, например, для исследования диэлектрической анизотропии и внутренних напряжений в диэлектрических материалах.

Под радиационными методами неразрушающего контроля понимается вид неразрушающего контроля, основанный на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия с контролируемым объектом. В основе радиационных методов лежит получение дефектоскопической информации об объекте с помощью ионизирующего излучения, прохождение которого через вещество сопровождается ионизацией атомов и молекул среды. Результаты контроля определяются природой и свойствами используемого ионизирующего излучения, физико-химическими характеристиками контролируемых изделий, типом и свойствами детектора (регистратора), технологией контроля и квалификацией дефектоскопистов.

Радиационные методы неразрушающего контроля предназначены для обнаружения микроскопических нарушений сплошности материала контролируемых объектов, возникающих при их изготовлении (трещины, овалы, включения, раковины и др.)

Классификация радиационных МНК представлена на рис1.

Методы электронной микроскопии (ЭМ)

Электронная микроскопия основывается на взаимодействии электронов с энергиями 0,5 - 50 кэВ с веществом, при этом они претерпевают упругие и неупругие столкновения.

Рассмотрим основные способы использования электронов при контроле тонкопленочных структур (см. рис.2)

Схемы расположения антенн преобразователей по отношению к объекту контроля.

СамГТУ, спец 130501, преподаватель Верещагина И. В. , 2011год
Предмет - Основы технической диагностики
Введение
Особенности радиоволнового метода
Источники и приемники радиоволнового излучения СВЧ
Литература

Выборнов Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия

формат djvu
размер 3.44 МБ
добавлен 27 декабря 2010 г.

Рассмотрены дефекты, возникающие при получении металлических полуфабрикатов и изготовлении деталей машин, виды контроля и методы обнаружения дефектов. Изложены основы ультразвуковой дефектоскопии, контроля толщины изделий и покрытий. Приведены рекомендации по разработке методик контроля изделий в металлургии и машиностроении. Ультразвуковые дефектоскопы Методы неразрушающего контроля Контроль структуры металла Измерение толщины изделий

Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля

формат djvu
размер 5.41 МБ
добавлен 11 ноября 2009 г.

М.: Машиностроение, 1981. - 240 с. В книге изложены теория ультразвуковых методов контроля качества издедий на базе фундаментальных наук и применение полученных результатов для решения практических проблем контроля. Рассмотрены акустические и электроакустические явления, имеющие отношение к вопросам контроля качества изделий, основные методы контроля: отражения и прохождения ультразвука. для каждого метода приведены основные уравнения, характери.

Клюев В.В Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник

формат djvu
размер 19.45 МБ
добавлен 28 января 2012 г.

Москва: Машиностроение, 2003. - 656 с. Рассмотрены основные методы неразрушающего контроля и диагностики: радиационные, магнитные, вихретоковые, электрические, оптические, вибрационные, акустические, комплексные системы качества продукции, методы и средства медицинской диагностики, промышленная рентгеновская вычислительная томография, системы технического зрения, специальные методы экологической диагностики. Даны рекомендации по выбору и примен.

Клюев В.В. Неразрушающий контроль. Том 2. Книга 1, 2

формат djvu
размер 23.05 МБ
добавлен 03 мая 2010 г.

М.: Машиностроение, 2003. - 688 с. Книга 1: "Контроль герметичности" - рассмотрена технология контроля, приведены основы течеискания, характеристики сжатого воздуха, техника получения и измерения вакуума, практически все методы контроля герметичности. Книга 2: "Вихретоковый контроль" - изложены основы контроля, рассмотрены методы контроля, метрологическое обеспечение, аппаратура.

Контроль и диагностика измерительно-вычислительных комплексов летательных аппаратов

формат pdf
размер 777.01 КБ
добавлен 12 марта 2010 г.

Изложены основные понятия, задачи, методы и способы контроля и диагностики технического состояния измерительно-вычислительных комплексов летательных аппаратов. Описаны обобщенная структура и основные характеристики систем контроля, основные показатели достоверности контроля и и её составляющие, а также выбор допусков на параметры контроля и методы принятия решения в процессе контроля. Рассмотрены методы, аппаратные и программные средства цифровых.

Ланге Ю.В. Акустические низкочастотные методы и средства неразрушающего контроля многослойных конструкций

формат djvu
размер 7.86 МБ
добавлен 16 декабря 2009 г.

М.: Машиностроение, 1991. - 272 с. Описаны низкочастотные акустические методы и средства неразрушающего контроля клеевых и других соединений между элементами многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов и металлов, применяемых в различных комбинациях, а также методы и средства обнаружения основных дефектов в слоистых пластиках. Рассмотрены физические основы методов импедансного, велосиметрического и свободных колебаний, их во.

формат pdf
размер 2.71 МБ
добавлен 10 ноября 2011 г.

ЦНИИПроектстальконструкция им Мельникова, Москва: Стройиздат, 1988, 158 стр. В пособии приведены наиболее рациональные практические методы контроля, включающие в себя внешний осмотр и измерения геометрии сварных швов, неразрушающие методы их контроля и методы испытания механических свойств направленного металла.

Смолин А.Ю. (рук.) Методы неразрушающего контроля

формат pdf
размер 2.73 МБ
добавлен 31 января 2012 г.

Смолин А.Ю. (рук.) Методы неразрушающего контроля. Лабораторный практикум

формат pdf
размер 2.65 МБ
добавлен 31 января 2012 г.

Сударикова Е.В. Неразрушающий контроль в производстве. Часть 1

формат pdf
размер 453.49 КБ
добавлен 30 ноября 2010 г.

Учебное пособие. Ч .1. - СПб.: ГУАП, 2007. - 137 с. Рассмотрены общие вопросы неразрушающего контроля: поня тия качества и его контроля, классификация и краткая характерис тика методов и средств контроля, их стандартизация и метрологи ческое обеспечение, организация службы контроля. Изложены причины возникновения дефектов продукции на разных стадиях ее существования и указаны применяющиеся на практике методы их обнаружения, дан анализ влияния деф.

В ходе эксплуатации или изготовления различного оборудования, его узлов и деталей, постоянно требуется оценить его состояние. Делать это необходимо без остановки, вывода из эксплуатации, разборки или взятия образцов материалов, поскольку такие действия обходятся очень дорого.

Для этого разработаны и широко применяются методы неразрушающего контроля, или non-destructive test. Обследование конструкции, механизма, детали проводят не прерывая его использования, не вызывая простоев. Периодическое обследование позволяет своевременно обнаружить предпосылки к возникновению неисправности механизма или усталости конструкции и предпринять действия по устранению причин возможных неисправностей или разрушений. Это существенно повышает безопасность эксплуатации и снижает стоимость и продолжительность внеплановых ремонтов.

С помощью неразрушающего контроля в конструкциях, узлах и деталях находят дефекты на ранней стадии их возникновения:

пористость;
растрескивание;
механические или термические напряжения;
сдвиговые деформации;
посторонние включения;
и многие другие.

Классификация методов неразрушающего контроля по ГОСТ 18353- 79

Основные методы неразрушающего контроля основаны на применении различных физических явлений и измерении характеризующих эти явления физических величин. Наиболее широко применяются следующие виды неразрушающего контроля:

ультразвуковой;
радиоволновый;
электрический;
акустический;
вихревых токов;
магнитный;
тепловой;
радиационный;
проникающими веществами;
оптический.

Общие виды неразрушающего контроля могут включать в себя несколько конкретных методов, различающихся по таким признакам, как:

способ взаимодействия с контролируемым объектом;
физические величины, измеряемые в ходе наблюдения;
способ получения и интерпретации данных.

Правильный выбор способа позволяет предприятию сэкономить средства и обеспечить высокую надежность контролируемого оборудования и конструкций.

Радиоволновой метод неразрушающего контроля

Заключается в облучении исследуемого объекта радиочастотным излучением и измерении параметров прошедшей, отраженной или рассеянной электромагнитной волны.

Он применим к диэлектрическим, полупроводниковым материалам, а также к тонкостенным металлическим оболочкам и конструкциям, в которых хорошо распространяются радиоволны. Используется для проверки однородности, габаритов и формы изделий из пластика, резины, композитных материалов. Измеряют при этом амплитудные, фазовые или поляризационные характеристики волны. Неразрушающий контроль радиоволновым методом позволяет обнаружить в массе материала неоднородности, посторонние включения, некачественные клеевые и сварные соединения и другие дефекты.

Электрический метод неразрушающего контроля

Группа методов неразрушающего контроля металлов и диэлектриков основана на измерении и интерпретации характеристик электростатического поля, приложенного к контролируемому объекту. Чаще всего измеряют электрический потенциал и емкость.

Для работы с токопроводящими материалами применяют эквипотенциальный способ, к диэлектрическим материалам чаще применяют емкостной. Термоэлектрический способ применим для достаточно точного определения химического состава материала без взятия образцов и применения дорогих масс-спектрографических установок.

Неразрушающий контроль электрический

С использованием электрических методик находят различные скрытые дефекты:

пустоты и пористость в отливках;
микротрещины в металлопрокате;
непровар и другие пороки сварки;
некачественные лакокрасочные покрытия и клеевые швы.

Акустический, или ультразвуковой контроль

Способ основан на возбуждении в конструкции колебаний определенной частоты, амплитуды, скважности импульсов и анализе отклика конструкции на эти колебания. Интерпретация результатов с помощью специализированных компьютерных программ позволяет воссоздать двумерные сечения исследуемого объекта, не разрушая его. Различают две основных группы методик акустической дефектоскопии:

Активные — установка осуществляет излучение колебаний и последующий прием отклика от конструкции.
Пассивные — осуществляется только измерение колебаний и импульсов.

Ультразвуковой неразрушающий контроль

Звуковые колебания с частотой выше 20 килогерц называют ультразвуком. Ультразвук является одним из самых популярных способов акустической дефектоскопии в промышленности и позволяет проверять качество и пространственную конфигурацию практически любых материалов. Популярность ультразвука определяется его преимуществами перед другими методами:

низкая цена оборудования;
компактность установок;
безопасность для персонала;
высокая чувствительность и пространственное разрешение.

Ультразвуковой способ мало применим к конструкциям, имеющим крупнозернистую структуру или сильно шероховатую поверхность.

Безопасность ультразвука для человека позволяет широко использовать его в медицинской диагностике, включая обследование ребенка в утробе матери и раннее определение его пола.

Вихретоковый метод неразрушающего контроля

Способ основан на наведении в исследуемом объекте вихревых (приповерхностных) токов малой интенсивности и частотой до нескольких мегагерц помещения его в электромагнитное поле, создаваемое вихретоковым преобразователями измерения. Применяется для металлов и других электропроводящих материалов. На основании неоднородностей приповерхностного вихревого поля можно судить о наличии неоднородностей и других дефектов в наружном слое металла (до глубины в несколько миллиметров). Измерения с высокой точностью определяют также дефекты лакокрасочных и защитных покрытий, нанесенных на металлическую деталь. В роли вихретокового преобразователя служить мощная катушка индуктивности, генерирующая высокочастотное электромагнитное поле. Вихревые токи, наводимые этим полем в приповерхностном слое металла, измеряют этой же катушкой (совмещенная схема) или отдельной (разнесенная схема). По пространственной картине распределения интенсивности измеренных токов определяют места неоднородностей, вносящих искажение в поле.

Вихретоковый метод неразрушающего контроля

На применении вихревых токов основано большое количество различных конструкций дефектоскопов, специализирующихся на определении толщины и однородности листов металлопроката и покрытий на конструкциях, непрерывного измерения диаметра проволоки и пруткового проката во время их производства. Применяются вихретоковые устройства, наряду с ультразвуковыми, и для определения состояния лопаток турбин и других ответственных высоконагруженных узлов.

Магнитный метод неразрушающего контроля

Эта группа методик имеет в своей физической основе измерение взаимодействия исследуемого объекта с магнитным полем. Применяются для дефектоскопии ферромагнитных материалов и сплавов. Три основных вида магнитных исследований – это:

магнитопорошковый;
феррозондовый;
магнитографический.

Чтобы обнаружить неоднородность в структуре магнитного материала, его намагничивают, а поверхность смазывают специальной суспензией или гелем, содержащим калиброванные металлические частицы. Эти частицы концентрируются вдоль силовых линий магнитного поля, простым и наглядным способом визуализируя его. В местах неоднородностей и дефектов магнитное поле искажено, и линии его будут искривлены. Магнитографические опыты проводились учеными еще в XVIII веке, но для целей дефектоскопии были приспособлены только в XX.

Тепловой метод

Тепловые методики основаны на измерении интенсивности тепловых полей, излучаемых контролируемым устройством или конструкцией. Распределение температур на поверхности и градиент их изменения отражает распределение тепла внутри объекта. В местах дефектов и неоднородностей равномерная тепловая картина будет искажена.

Использование тепловизора для неразрушающего контроля

Исследователи путем расчетов и экспериментов определили типовые изменения в тепловом портрете изделия, характерные для тех или иных дефектов, и в настоящее время распознавание таких особенностей доверяют компьютерам и нейронным сетям. Измерения тепловой картины на поверхности производят как с помощью контактных термометров, так и путем дистанционной пирометрии. С помощью теплового портрета обнаруживают дефекты сварки и пайки, нарушения герметичности сосудов, места концентрации внутренних напряжений и неисправные электронные компоненты. Самое широкое применение тепловой способ находит в электронике и приборостроении.

Радиационный метод неразрушающего контроля

Этот способ чрезвычайно эффективный, он позволяет получать информацию о самых крупных установках и конструкциях (практически без ограничения размера) путем просвечивания их проникающим ионизирующим излучением.

Радиационный метод неразрушающего контроля

Применяется в следующих диапазонах:

гамма-лучи;
рентгеновское излучение;
нейтронное излучение.

Физической основой способа является возрастание плотности потока заряженных частиц в местах скрытых дефектов. На основании сравнения интенсивности прошедшего и отраженного потока делают вывод о глубине расположения неоднородности. Применяется при определении качества сварных швов на крупных изделиях, таких, как корпуса атомных или химических реакторов, турбин, магистральных трубопроводов и их запорной арматуры.

Метод неразрушающего контроля проникающими веществами

Суть способа заключается в том, что во внутренние полости контролируемого устройства или конструкции запускают специально подготовленную жидкость, реже — химически активное или радиоактивное вещество. По его скоплению или следам и определяют место дефекта.

Различают две разновидности:

капиллярный, для нахождения поверхностных капиллярных трещин, по которым и просачивается вещество – индикатор;
течеискание — для обнаружения утечек в трубопроводах и емкостях.

Метод неразрушающего контроля проникающими веществами

Поверхность тщательно очищают, далее наносят на нее вещество-индикатор, или пенетрант. После определенной выдержки наносят вещество — проявитель и наблюдают картину дефектов визуально. В случае применения радиоактивных маркеров обнаружение дефектов производят соответствующей рентгенографической аппаратурой. Методика обладает следующими достоинствами:

высокая чувствительность;
простота применения;
наглядность представления.

Он хорошо сочетается с другими методиками и служит им для взаимной проверки.

Оптический метод неразрушающего контроля

Оптический способ дефектоскопии основан на анализе оптических эффектов, связанных с отражением, преломлением и рассеянием световых лучей поверхностью или объемом объекта.

Внешние оптические методики позволяют определять чистоту и шероховатость поверхностей, особо важную в точном машиностроении. При измерении размеров мелких деталей применяется физическое явление дифракции, шероховатость поверхностей определяется на основе интерференционных измерений.

Внутренние дефекты возможно выявить лишь для прозрачных материалов, и здесь оптическим методикам нет равных по дешевизне и эффективности.

Выгодно отличаются они своей простотой и малой трудоемкостью и при нахождении пороков поверхностей, таких, как трещины, заусенцы и забоины.

Особенности выбора метода неразрушающего контроля

В ряде отраслей промышленности, таких, как :

атомная;
химическая;
аэрокосмическая;
оборонная;

выбор способов дефектоскопии строго регламентирован государственными стандартами и нормами сертифицирующих организаций, таких, ка МАГАТЭ или Госатомнадзора.

Вне этих отраслей руководитель подразделения качества предприятия выбирает методики дефектоскопии, руководствуясь следующими параметрами:

физико-химические свойства применяемого материала;
размеры и прежде всего — толщина конструкции;
тип контролируемого объекта, соединения или конструкции;
требования технологического процесса;
стоимостные параметры того или иного способа дефектоскопии.

Универсального способа определить все дефекты и сразу не существует. При планировании стратегии качества изделия необходимо определить дефекты, наиболее значимые по степени привносимого ими риска неисправности. Далее находится та комбинация средств измерения и методик неразрушающего контроля, которая:

позволит выявить все критически значимые дефекты с заданной вероятностью;
минимизирует финансовые издержки трудозатраты;
окажет минимальное влияние на основной производственный процесс.

Средства неразрушающего контроля применяются сегодня практически на всех производствах — от авиазавода и судоверфи до авторемонтной мастерской и кондитерской фабрики. Контролируют прочность сварных швов и герметичность сосудов высокого давления, качество лакокрасочного покрытия и однородность массы для приготовления зефира в шоколаде. Экономя предприятиям средства на проведение выборочных испытаний на разрушение, применение неразрушающей дефектоскопии сказывается и на цене выпускаемых на рынок продуктов при одновременной гарантии их высокого качества.

Читайте также: