Методы неразрушающего контроля

К методам неразрушающего контроля относятся ультразвуковой, магнитопорошковый, капиллярный и виброакустический.

В основу ультразвукового контроля (дефектоскопии) положено отражение любой поверхностью металла части ультразвуковых волн, падающих на неё. Если на поверхности металла имеется микротрещина, то сопротивление прохождению ультразвуковых волн резко увеличится, и контрольный прибор зарегистрирует скрытый дефект. Ультразвуковой контроль включает методы непрерывного излучения, эхоимпульсный и резонансный. Он отличается высокой надёжностью и точностью, большой скоростью и мобильностью. При этом выявляются поверхностные и внутренние дефекты в деталях любой толщины. Минимальная глубина трещины, определяемая при ультразвуковом методе дефектоскопии, составляет 0,1 мм. Этот метод является наиболее надёжным и простым для дефектоскопии деталей подъёмных машин.

Существуют основные методы ультразвукового контроля (ультразвуковой дефектоскопии): теневой, эхоимпульсный, резонансный, импедансный и свободных колебаний. Для дефектоскопии оборудования применяют в основном два первых метода.

Теневой метод заключается в том, что с одной стороны контролируемого объектапри помощи излучателя вводят ультразвуковые колебания, а с другой – при помощи приемника регистрируют интенсивность этих колебаний. По уменьшению сигнала на приемник судят о наличии дефекта. Для применения теневого метода необходим двухсторонний доступ к контролируемому объекту, что является существенным недостатком для его широкого практического использования.

Эхо – импульсный методполучил наиболее широкое применение. Он основан на введении в контролируемый объект с помощью излучателя коротких импульсов упругих колебаний и регистрации интенсивности и времени прихода эхо – сигналов, отраженных от дефектов.

Упругие волны, встречая на своем пути дефекты, частично отражаются и в виде эха попадают обратно на головку излучателя. Остальная часть колебаний достигает противоположной стороны контролируемого объекта, отражается от раздела объект – воздух или другой среды и тоже, как эхо, попадает на головку излучателя. При этом отраженные от дефекта колебания возвращаются раньше, чем от противоположной стороны объекта, поэтому сначала на экране дефектоскопа появится импульс от дефекта, а затем от противоположной стороны объекта (донный сигнал). На экране они располагаются один за другим на расстоянии, соответствующем времени их возвращения. Данный метод является довольно чувствительным, посколхо – сигналы даже незначительной амплитуды могут быть приняты чувствительным приемником.

Этот метод применяется для выявления внутренних, поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях, изготовленных из магнитных и немагнитных материалов.

Магнитопорошковый метод (контроль) заключается в том, что при намагничивании стального образца постоянного сечения используется равнозначный по всей длине образца пучок магнитных силовых линий. Если на пути этого магнитного потока встречается трещина или инородное включение, то часть магнитных силовых линий искажается и при этом образуется поле рассеивания. Индикаторами поля рассеивания служат магнитные порошки и суспензии. При этом методе обнаруживаются поверхностные и внутренние дефекты. Магнитопорошковый метод рассматривается как дополнение к ультразвуковому методу. Чувствительность этого метода дефектоскопии позволяет найти трещину минимальной глубиной 0,01 и минимальной шириной 0,001 мм.

Капиллярный метод (контроль). Поверхностные дефекты представляют собой капиллярные сосуды, обладающие способностью «всасывать» смачивающие и специальные свето – контрастные жидкости под воздействием капиллярных сил. Именно использование капиллярных свойств жидкости и основан метод капиллярной и цветной дефектоскопии.

При контроле на деталь наносят специальную смачивающую (индикаторную) жидкость, обладающую высокими окрашивающими качествами и высокой капиллярной активностью. Данная жидкость под действием капиллярных сил заполняет полости поверхностных дефектов. Затем индикаторную жидкость удаляют с поверхности деталей. Для этой цели применяют специальные очищающие составы. Оставшуюся в полостях дефектов часть индикаторной жидкости обнаруживают путем нанесения проявителя, который адсорбирует жидкость, образуя индикаторный рисунок, а также создает фон, улучшающий вид рисунка.

Виброакустический метод (вибродиагностика).В настоящее время вибродиагностика – это один из перспективных методов. Особенно он эффективен для исследования ТС опорных узлов ШПМ. Его аксиомой является то, что изменения амплитуды виброакустической характеристики указывают на изменение ТС, а частота, на которой происходит это изменение, указывает на расположение дефекта.

Измерение, оценка и определение причин вибрации составляют основные направления вибродиагностики.

Она включает следующие разделы:

    -контроль общего уровня вибрации;

    -измерение характерных параметров дефекта;

    -спектральный анализ;

    Контроль общего уровня вибрации проводится для оценки технического состояния механизма и включает определение среднеквадратичных значений виброскорости (СКЗ) в регламентированном частотном диапазоне.

    Измерение характерных параметров дефекта предполагает слежение за динамикой развития определённых видов повреждений. Например, повреждение подшипников качения оценивается по ударному импульсу на частоте 28…32 кГц, а заедание зубчатых передач и дефекты подшипников скольжения характеризуются значением эксцесса.

    Спектральный анализ позволяет наиболее точно определить вид дефекта. Его особенность - многообразие используемых подходов к анализу сигнала:

- анализ с постоянной шириной полосы;

- гармонический;

- кепстральный;

    - частотный.

    Анализ научных исследований позволил сформировать перечень диагностических параметров, рекомендуемых для оценки технического состояния как отдельных узлов машин (таблица 8.1), так и машин в целом (таблица 8.2).

Из таблиц видно, что всё же приоритетным направлением в ТД механического оборудования является контроль вибрации.             

Таблица 8.1

Перечень объектов и параметров диагностирования машин и механизмов по данным ОНИЛ ТО и Д

Таблица 8.2

Типы машин и характерные диагностические параметры

( по данным фирмы СНЕНСК)

Примечание: + - приоритетный диагностический параметр;

          0 - дополнительный диагностический параметр.

Список литературы

1. Шилов П.М. Технология производства и ремонт горных машин. - Киев. Вища школа, 1986 - 400с.

2. Шиповский И.А. Эксплуатация и ремонт оборудования шахт. - М. Недра, 1987. - 216с.

3. Монтаж электромеханического оборудования энергоемких производств. Учебное пособие/ Под общей редакцией Н.Н.Следя. –Донецк, УкрНТЭК, 2001. – 320с.

4. Следь Н.Н. Эксплуатация электромеханических устройств угольных шахт. Учебное пособие для вузов. – Донецк, 1997. – 316 с.

5. Скляров Н.А., Следь Н.Н., Гаркушин Ю.К. Организация технического обслуживания, ремонта и эксплуатации машин/ Под общ.ред. Н.Н.Следя.-Донецк, 2002.-242 с.

6. Борисов Ю.С. Организация ремонта и технического обслуживания оборудования. - М: Машиностроение, 1978. - 360с.

7. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Ремонт и монтаж горного оборудования".Чебаненко К.И., Следь Н.Н., Ададуров В.В.- Донецк: ДПИ, 1983. - 56 с

1. Скляров Н.А., Следь Н.Н., Гаркушин Ю.К. Организация технического обслуживания, ремонта и эксплуатации машин/ Под общ.ред. Н.Н.Следя.-Донецк, 2002.-242 с.

2. Кох П.И. Производство, монтаж, эксплуатация и ремонт подъемно-транспортных машин. – Киев, Вища школа, 1977. -352с.

3. Афанасьев Н. А., Юсипов М. А.Система технического обслуживания и ремонта оборудования энергохозяйства промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Ящура А. И.Система технического обслуживания и ремонта техники. – М.: Оборониздат, 1973.

5. Киселев Г. Ф., Колпачков В. И., Ящура А. И.Система технического обслуживания и ремонта технологического оборудования предприятий по производству минеральных удобрений. – М.: Химия, 1991.

6. Гельберг Б. Т., Пекелис Г. Д.Ремонт промышленного оборудования. – М.: Высш. школа, 1981.