Капиллярная дефектоскопия: назначение, правила проведения, контрольный образец

Правила проведения контроля

Капиллярная методика контроля применяется в рамках контроля объектов любого размера и формы, которые изготовлены из цветных и черных металлов, легированной стали, чугуна, металлического покрытия, пластмассы и так далее. Также могут быть применены такие материалы, как стекло и керамика, в области энергетики, ракетной техники, авиации и судостроения. Данный метод, помимо всего прочего, также применим в рамках строительства ядерных реакторов, в химической промышленности, в сфере металлургии, автомобилестроения, электротехники, машиностроения, литейного производства, штамповки, приборостроения и в прочих отраслях. Для некоторых изделий и материалов эта методика является единственной для определения пригодности детали или установки к работе.

Капиллярная дефектоскопия применяется также и для неразрушающего контролирования объектов, которые изготовлены из ферромагнитного материала, когда их магнитное свойство, форма, вид и расположение дефекта не позволяют достичь требуемой по ГОСТу чувствительности магнитопорошковым способом и магнитопорошковой технологией контроля.

Необходимым условием обнаружения дефектов типа нарушений сплошности материала капиллярными методиками является наличие полостей, свободных от всяческих загрязнений и прочих веществ, которые имеют выход на поверхность объектов, а кроме того, глубину распространения, которая значительно превышает ширину их раскрытия. Капиллярный контроль используют к тому же при течеисканиях в совокупности с прочими методами и при мониторинге объектов в ходе эксплуатации.

Что подразумевает капиллярная дефектоскопия сварных швов? Об этом будет рассказано далее.

Суть метода

Принцип действия капиллярного способа контроля заключается в проявлении структуры дефекта с помощью красящего пенетранта, которым обрабатывается целевая поверхность. Высокая проникающая способность активного состава позволяет ему проникать в мельчайшие поры поверхности, ярким цветом маркируя контуры трещин или непроваров. Поэтапно технологию производства капиллярного метода контроля сварных швов можно представить так:

Подготовка поверхности. Качество выполнения дефектоскопии будет зависеть от чистоты рабочей зоны. Малейшие препятствия в виде грязи, пыли и жировых следов могут помешать процессу капиллярной маркировки. Поэтому выполняется зачистка поверхности, а иногда и шлифовка с последующей доработкой. Нанесение красящего состава. Как правило, используется красный пенетрант. Его распыляют или наносят кисточкой в достаточном объеме, чтобы масса могла свободно заполнить все имеющиеся дефекты. Очистка излишков пенетранта. Чтобы в дальнейшем удобнее было производить контроль дефектной зоны, с поверхности удаляется ненужный красящий раствор

Важно не затронуть маркированные контуры непосредственно трещин. Нанесение проявителя

Через некоторое время после высыхания пенетранта производится укладка проявителя – состава белого цвета, который позволит на контрасте выявить нарушения структуры. Контроль качества. После завершения проявочного процесса оператор фиксирует следы и контуры дефектов.

Функциональную сущность капиллярного метода контроля можно свести к двум технологическим факторам обнаружения дефектов. Во-первых, это описанный процесс точечного визуального проявления структуры трещин и непроваров. Во-вторых, это процедура непосредственной регистрации, измерения и анализа параметров дефекта, но уже с помощью другого функционального инструментария.

Пенетранты

С английского это слово переводится, как впитывающий. В настоящее время существует более десятка составов пенетрантов (водные или на основе органических жидкостей: керосин, масла и так далее). Все они обладают малым поверхностным натяжением и сильной цветовой контрастностью, что позволяет их легко увидеть. То есть, суть метода такова: наносится пенетрант на поверхность сварочного шва, он проникает внутрь, если есть дефект, окрашивается с этой же стороны после очистки нанесенного слоя.

Сегодня производители предлагают разные проникающие жидкости с разным эффектом обнаружения изъяном.

• Люминесцентные. Из названия понятно, что в их состав входят люминесцентные добавки. После нанесения такой жидкости на шов нужно посветить на стык ультрафиолетовой лампой. Если дефект есть, то люминесцентные вещества будут отсвечивать, и это будет видно.
• Цветные. В состав жидкостей входят специальные светящиеся красители. Чаще всего это красители ярко-красные. Они хорошо видны даже при дневном свете. Наносите такую жидкость на шов, и если с другой стороны появились красные пятнышки, то дефект обнаружен.

Есть разделение пенетрантов по чувствительности. Первый класс – это жидкости, с помощью которых можно определить дефекты с поперечным размером от 0,1 до 1,0 микрона. Второй класс – до 0,5 микрон. При этом учитывается, что глубина изъяна должна превосходить его ширину в десять раз.

Наносить пенетранты можно любым способом, сегодня предлагаются баллончики с этой жидкостью. В комплект к ним прилагаются очистители для зачистки дефектуемой поверхности и проявитель, с помощью которого выявляется проникновение пенетранта и показывается рисунок.

Как это надо делать правильно.

• Шов и околошовные участки необходимо хорошо очистить. Нельзя использовать механические методы, они могут стать причиной занесения грязи в сами трещины и поры. Используют теплую воду или мыльный раствор, последний этап – очистка очистителем.
• Иногда появляется необходимость протравить поверхность шва. Главное после этого кислоту убрать.
• Вся поверхность высушивается.
• Если контроль качества сварных соединений металлоконструкций или трубопроводов проводится при минусовой температуре, то сам шов перед нанесением пенетрантов надо обработать этиловым спиртом.
• Наносится впитывающая жидкость, которую через 5-20 минут надо удалить.
• После чего наносится проявитель (индикатор), который из дефектов сварного шва вытягивает пенетрант. Если дефект небольшой, то придется вооружиться лупой. Если никаких изменений на поверхности шва нет, то и дефектов нет.

Порядок проведения

Подготовка. Нужно изучить технологическую карту (инструкцию), при помощи контрольных образцов убедиться в рабочих свойствах дефектоскопических материалов. Сам капиллярный метод начинается с визуального контроля самого сварного соединения и околошовной зоны. Она может составлять от 5 до 50 мм. Это зависит от типа шва и толщины металла. При необходимости участок зачищают, подвергают песко- или дробеструйной обработке, обезжириванию и сушке

Важно! Механическую и термическую подготовку поверхности дефектоскопист не производит! Это не относится к его прямым обязанностям. Однако на практике, чтобы качественно сделать свою работу, всё равно приходится «пройтись» ветошью, хотя бы немного.
Нанесение пенетранта

Его можно наносить кистью, распылять из аэрозольного баллончика или краскораспылителя. Вещество необходимо выдержать в течение 5 минут.
Удаление пенетранта – непременно до его высыхания. Практичнее всего использовать намоченную хлопчатобумажную ткань без ворса, щётку или губку, смоченные очистителем. Его также допускается распылять из аэрозольного баллона либо пульверизатора. Окрашенный фон нужно убрать, но без энтузиазма. Время на этот этап капиллярного контроля – в пределах 5–10 минут. Удалять излишки пенетранта следует с умеренной интенсивностью, чтобы не допустить его вымывания из полостей дефектов.
Сушка. Поверхность нужно деликатно протереть чистой сухой ветошью. Если всё сделано правильно, то окрашивания ткани в розовый цвет не произойдёт.
Нанесение проявителя и сушка. Слой должен получиться тонким – таким, чтобы обеспечить выявляемость несплошностей согласно заданному классу чувствительности. Для данного этапа также используют пульверизаторы, аэрозольные баллоны, кисти с мягкой щетиной, губки и пр. Важно соблюдать определённое расстояние между распылительной головкой (соплом) и объектом. Для аэрозольного баллончика рекомендованная «дистанция» составляет 250–300 мм, для пульверизатора – от 700 до 800 мм. Сушка осуществляется за счёт естественного испарения, но можно использовать источник тёплого воздуха. Полностью проявитель высыхает в среднем за 15–20 минут.
Осмотр объекта и регистрация результатов капиллярного контроля для последующей подготовки заключения. Имеющиеся дефекты легко увидеть по характерным окрашенным полосам, точкам, пятнам и пр. По форме, размерам, степени растекания дефектоскопист определяет характер несплошности и оценивает её величину. Для изучения сомнительных индикаторных следов до 3 мм разрешается использовать лупу с кратностью увеличения 6–10 крат.
Финишная очистка объекта от проявителя. Используют ветошь – сухую либо предварительно смоченную в растворителе (например, в ацетоне). Недопустимые несплошности обводят цветным маркером или мелом. Месторасположение, размеры и координаты проблемных участков дублируют в эскиз.

• собственно капиллярный. Пенетрант проникает самопроизвольно. Его можно распылять, наносить кистью, можно наполнить им бак и полностью погрузить в него объект;
• компрессионный. Нагнетается избыточное давление, под действием чего жидкость заполняет полости;
• вакуумный. Давление в полости опускается ниже атмосферного, и жидкость проникает в неё быстрее;
• ультразвуковой. Всю «работу делают» акустические волны;
• деформационный. Объект подвергается воздействию упругих звуковых колебаний либо находится под статической нагрузкой. Это способствует увеличению ширины раскрытия дефекта, и пенетрант легче проникает в него.

ложных следов

повреждена микроструктура, что приводит к возникновению рисок, заусенцев, забоин, сколов окисной плёнки, коррозии и эрозии;
изменён микрорельеф объекта и его и форма – в силу специфики технологий производства. Так, на литых деталях могут остаться характерные складки. На сварных швах – наплывы. На металле в целом – следы от режущего либо шлифовального инструмента;
поверхность загрязнена. Капиллярный метод контроля сварных соединений очень требователен к качеству очистки

Важно следить, чтобы на поверхности не было пересохшего пенетранта, волокон от ветоши, жировых разводов, пятен от перчаток;
имела место слабая прессовая просадка.

Выявление сварочных дефектов в результате капиллярной дефектоскопии

По возможности, осмотр контролируемой поверхности начинают сразу же после нанесения
проявителя или после его высушивания. Но окончательный контроль происходит после
завершения процесса проявления. В качестве вспомогательных приборов, при оптическом
контроле, применяются увеличительные стёкла, или очки с увеличительными линзами.

При использовании флуоресцентных индикаторных жидкостей

Недопустимо использование фотохроматических очков. Необходимо, чтобы глаза
контролёра адаптировались к темноте в испытательной кабине в течение 5 минут,
как минимум.

Ультрафиолетовое излучение не должно попадать в глаза контролёра. Все контролируемые
поверхности не должны флуоресцировать (отражать свет). Также в поле зрения контролёра
не должны попадать предметы, которые отражают свет под воздействием ультрафиолетовых
лучей. Можно применять общее ультрафиолетовое освещение для того, чтобы контролёр
мог беспрепятственно перемещаться по испытательной камере.

При использовании цветных индикаторных жидкостей

Все контролируемые поверхности осматриваются при дневном, или искусственном
освещении. Освещённость на проверяемой поверхности должна быть не менее 500лк.
При этом, на поверхности не должно быть бликов из-за отражения света.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ ОБЛУЧЕННОСТИ И ЕЕ ВИДИМОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ОТ УФ-ОБЛУЧАТЕЛЯ

1. Ультрафиолетовую
облученность следует определять по схеме, приведенной на , следующим способом.

1 — ультрафиолетовый облучатель; 2 — датчик; 3 —
светофильтр; 4 — люминесцентный экран

1 — ультрафиолетовый облучатель; 2 — датчик; 3 —
светофильтр

В затемненном помещении под
проверяемым ультрафиолетовым облучателем устанавливают люминесцентный экран на
расстоянии D,
равном расстоянию от облучателя до объекта контроля.

Экран располагают под углом
45° к оси потока ультрафиолетового излучения. На расстоянии 70 мм от экрана
устанавливают датчик фотоэлектрического люксметра общего назначения типа Ю-16
или Ю-116 по ГОСТ 14841-80, размещают поглощающий ультрафиолетовое излучение
светофильтр из стекла марки ЖС4 по ГОСТ 9411-81 толщиной 5 мм. Размер фильтра
выбирают в зависимости от размера входного окна используемого люксметра.
Плоскости датчика и экрана должны быть параллельными. Облучаемый
(люминесцирующий) размер экрана должен быть 55х55 мм. При хранении экран должен
быть защищен от воздействия видимого и ультрафиолетового излучений.

Облученность определяют по
показаниям люксметра.

2. Освещенность видимым
светом от УФ-облучателя следует определять по. схеме, приведенной на , следующим способом.

В затемненном помещении,
полностью исключающем постороннюю подсветку, под ультрафиолетовым облучателем
устанавливают датчик люксметра на расстоянии D, равном расстоянию от облучателя до объекта контроля. Датчик
предварительно покрывают светофильтром из стекла, используемого по . Не допускается попадание на фотоэлемент датчика
ультрафиолетового излучения, не прошедшего светофильтр. Плоскость датчика
должна быть перпендикулярна к оси потока излучения.

Освещенность определяют по
показаниям люксметра.

3. Поверку люминесцентного
экрана по проводят сравнением показаний
люксметра при неизменном УФ-излучении и поочередном использовании поверяемого рабочего
и образцового экранов. Образцовый экран следует изготовлять одновременно с
рабочим и хранить при комнатной температуре в светонепроницаемом футляре и
полиэтиленовом пакете, предотвращающем попадание посторонних паров, газов и т.
п. Если обнаружено изменение (уменьшение) показании рабочего экрана более чем
на 10 %, последний подлежит замене.

ПРИЛОЖЕНИЕ
5
 Справочное

Принцип дефектоскопии

Диагностика сварных соединений включает разные методы исследований, основанных на физических свойствах металлов, структурных превращениях на границе фазового перехода. На исследуемые участки воздействуют радиоволнами, ультразвуком, магнитным электростатическим полем, красителями. Разнородные структуры по-разному воспринимают воздействие. Принципы выявления дефектов подбирают под металл. К примеру, немагнитящиеся легированные стали, цветные металлы нельзя проверить в магнитном поле. Эхолокация неэффективна для крупнозернистых структур.

Дефектоскопией сварных соединений называют комплекс методов контроля качества визуально или с использованием специальной аппаратуры для выявления дефекта. Принцип дефектоскопов, методика диагностики утверждаются стандартами. По результатам дефектоскопии определяется прочность (эксплуатационная надежность) сварных швов после завершения работы.

Капиллярный

Относится к методам неразрушающего контроля и основан на капиллярном проникновении индикаторной жидкости в капилляры поверхностного слоя материала контрольного объекта с целью ее выявления.

Цель:

• обнаружение поверхностных и сквозных дефектов;
• определение протяженности трещин, расположения дефектов, ориентации по поверхности образца.

Капиллярный способ позволяет контролировать изделия любой формы и размера из металлов и их сплавов, пластмасс, керамики, стекла. Различают:

• основные способы контроля, основанные на использовании капиллярных явлений;
• комбинированные, включающие сочетание нескольких методов неразрушающего контроля, различных по их физической сущности, один из которых – капиллярный.

Используемое оборудование:

• дефектоскоп капиллярный;
• прибор контроля;
• вспомогательные средства;
• дефектоскопический ультрафиолетовый облучатель;
• дефектоскопические материалы.

Перед проведением исследования проводится предварительная очистка поверхностей и полостей контрольного образца.

Проверка швов на герметичность

Метод применяется для сварных изделий, предназначенных для хранения и транспортировки жидкостей и газов. Способы проверки:

• аммиаком;
• керосином;
• пневматические и гидравлические испытания;
• вакуумирование.

Явление капиллярности (поднятие жидкости при определенных условиях по капиллярным трубкам) лежит в основе испытания керосином. Под капиллярными трубками в сварных швах подразумеваются поры и трещины. Наличие дефектов определяется по желтым пятнам, проявляющимся на меловом или каолиновом покрытии сварного шва.

Пневматические испытания

Этим способом проверяются трубопроводы и емкости, работающие под давлением.

Для герметизации малогабаритных сосудов используют заглушки. В сосуд под давлением, на 10-20% превышающим рабочее, подается инертный газ или азот. Сосуд погружается в емкость с водой. Дефектные места обнаруживаются по выходящим пузырькам воздуха.

Крупногабаритные сосуды герметизируют и наполняют газом повышенного давления. На сварные швы наносят мыльный раствор. Появление на поверхности шва пузырьков указывает на наличие дефектов.

Гидравлические исследования

Применяется для проверки на прочность и плотность сварных швов в водопроводах, газопроводах, котлах и сварных изделиях, работающих под давлением.

Перед испытанием контрольную емкость герметизируют заглушкой и заполняют с помощью насоса водой под избыточным контрольным давлением, превышающим рабочие цифры в полтора-два раза. В течение периода, заданного техническими условиями, делается выдержка, затем давление снижается до рабочего. Околошовная зона (15-20 мм от шва) простукивается специальным молотком.

Участки с обнаруженной течью помечаются и завариваются после слива воды. Проводится повторный контроль.

Вакуумирование используется при невозможности пневматического или гидравлического контроля. Суть метода – создание вакуума и обнаружение проникания воздуха через дефекты. Для контроля применяется вакуумная камера. Проверяемый участок образца смазывается мыльным раствором. В неплотностях сварного соединения образуются мыльные пузырьки.

Это интересно: Недорогой сварочный инверторный аппарат Ресанта САИ 250: разбираемся по пунктам

Методы данной процедуры

В большинстве ситуаций по техническим требованиям приходится выявлять настолько небольшие дефекты, что заметить их в процессе визуального контроля невооруженным глазом почти невозможно. Применение оптического измерительного прибора, к примеру, лупы или микроскопа, не дает возможности выявлять поверхностный дефект из-за недостаточного контраста изображения на фоне металлов и малого поля зрения при большом увеличении. В подобных случаях применяется капиллярная методика контроля.

В рамках изучения контрольного образца для капиллярной дефектоскопии индикаторные жидкости могут проникать в полости сквозных и поверхностных несплошностей материала контрольных объектов. А индикаторные образующиеся следы регистрируют визуальным способом или посредством преобразователя. Контроль капиллярной методикой осуществляют в соответствии с ГОСТ «Капиллярные методики. Общие требования».

Капиллярный изотахофорез

Изотахофорез – это метод разделения, который проводится в режиме поддержания постоянства тока (все разделенные зоны движутся с одной скоростью). При этом должно обеспечиваться постоянное отношение между концентрацией и подвижностью ионов в каждой зоне.

В капиллярном изотахофорезе применяются два буферных раствора, между которыми находятся зоны аналита. Например, для анализа анионов буфер должен быть выбран таким образом, чтобы ведущий электролит содержал анион с фактической подвижностью, превышающей характерную для разделяемых веществ. Аналогично ион завершающего электролита должен иметь меньшую подвижность, чем подвижность разделяемых веществ. В результате разделения ведущий анион движется первым, за ним движется анион с очередной высокой подвижностью и т. д. В капиллярном изотахофорезе индивидуальные анионы мигрируют в дискретных зонах, но все движутся с той же скоростью, что и ведущий анион. Концентрации анализируемых веществ одинаковы в каждой зоне; таким образом, длина каждой зоны пропорциональна количеству отдельного компонента. Зоны менее сконцентрированные, чем ведущий электролит, сужаются, зоны более сконцентрированные – расширяются. Принцип изотахофореза используется для предварительного концентрирования образца перед разделением его компонентов с помощью других методик капиллярного электрофореза.

Классификация основных способов капиллярной дефектоскопии

Наиболее существенным признаком разделения разных способов капиллярного контроля является тип индикаторной смеси – того самого пенетранта. Выше был рассмотрен наиболее популярный красный маркерный состав, но существуют и другие вариации, которые выгодно проявляют себя в тех или иных условия дефектоскопии. И в этом контексте можно предложить следующую классификацию капиллярных методов контроля:

• Люминесцентный. Этот способ предполагает использование раствора или суспензии люминофора в сочетании с органическими растворителями, маслами и керосином. В процессе анализа выявленной структуры дефекта не требуется специальное облучение ультрафиолетом – даже в темном помещении люминофор обеспечивает достаточный контраст, позволяя фиксировать микротрещины толщиной до 0,1 мкм.
• Люминесцентно-цветной способ. Дает наиболее чувствительный эффект выявления внешних дефектов. Модификация люминесцирующего индикатора, которая заключается в применении длинноволнового ультрафиолетового излучения. Метод используется в лабораторных условиях для фиксации сверхмалых рисунков трещин.
• Яркостный способ. Также называется ахроматическим и представляет собой один из самых доступных и простых методов капиллярного контроля, возможностей которого достаточно для проверки качества большей части строительных сварочных швов. В работе используется керосино-меловая индикаторная жидкость, обеспечивающая контрастное проявление очертаний возможного дефекта.
• Метод фильтрующейся суспензий. В данном случае применяется не жидкостный, а своего рода порошковый подход к проявлению дефекта, что обуславливает его крайне низкую чувствительность. Тем не менее, использование отфильтрованных дисперсных частиц суспензии в качестве маркера является оптимальным вариантом контроля, когда не допускается обработка поверхности заготовки жидкими растворами.

Повторный капиллярный контроль

Если есть необходимость в повторном контроле, то весь процесс капиллярной дефектоскопии повторяют, начиная с процесса предварительной очистки. Для этого необходимо, по-возможности, обеспечить более благоприятные условия контроля.

Для повторного контроля допускается применять только такие же индикаторные жидкости, одного и того же производителя, что и при первом контроле. Использование других жидкостей, или таких же жидкостей, но разных производителей, не допускается. В этом случае необходимо выполнить тщательную очистку поверхности, чтобы на ней не осталось следов от прежней проверки.