Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Контроль качества дефектоскопических материалов.
Оценку качества дефектоскопических материалов производят в связи с тем, что с течением времени их физико-химические и технологические свойства могут измениться.
Параметры качества дефектоскопических материалов подлежащие контролю.
|
Параметр |
Материал |
||
|
пенетрант |
проявитель |
Очиститель |
|
|
вязкость |
+ |
+ |
+ |
|
Температура воспламенения |
+ |
+ |
+ |
|
Характеристика взрывоопасности |
+ |
+ |
+ |
|
Коррозионное воздействие |
+ |
+ |
+ |
|
Стойкость и светостойкость ультрафиолетовым лучам |
+ |
- |
- |
|
Стойкость при хранении |
+ |
+ |
+ |
|
Время сушки |
+ |
+ |
- |
|
Санитарно-гигиенические нормы |
+ |
+ |
+ |
|
Выявляемость дефектов |
+ |
+ |
+ |
Оценку качества материалов производят по отдельным свойствам либо комплексно по эффективности выявления дефектов определенных типов и размеров. Оценка отдельных свойств более проста, хотя и не полностью характеризует качество дефектоскопических материалов. Комплексная оценка более сложная но зато отражает конечные результаты контроля поскольку позволяет оценить как проникающую способность пенетрантов так и выявляемость дефектов. Обычно проверяют качество пенетрантов и проявителей.
Контроль свойств пенетрантов.
При исследовании свойств пенетрантов проверяют их плотность, вязкость, стойкость при хранении, смачивающую способность, температурную стойкость, стойкость к ультрафиолетовым лучам и степень коррозионного воздействия на контролируемый материал. Плотность пенетрантов определяют как отношение массы жидкости к ее объему пикнометрическим методом при температуре 20С, а вязкость оценивают с помощью вискозиметров. Стойкость пенетрантов проверяют по их внешнему виду, наливая жидкости в пробирки или колбы из бесцветного стекла и рассматривая затем в проходящем свете на фоне матового стекла. При осмотре анализируют цвет жидкости, степень ее прозрачности, наличие расслаивания, осадка или взвешенных частиц. Наличие воды в пенетранте характеризуется его помутнением или расслаиванием и в этом случае жидкость заменяют. Если в жидкости имеется механические загрязнения не изменяющие цвета и яркости жидкости, то их отфильтровывают через 5-6 слоев марли, после чего пенетрант можно снова использовать. Оценку цветовых характеристик цветных пенетрантов производят путем их визуального сравнения с эталонными жидкостями, проверяемую жидкость наливают в мерный цилиндрический сосуд, в количестве 5-10мл и добавляют 90-95мл растворителя состоящего из 95% бензола и 5% трансформаторного масла. Эталонный раствор разбавляют в той же пропорции. Жидкость считают качественной если ее цвет не светлее эталонного. При проверки интенсивности окраски пенетрантов с помощью измерительных приборов(спектрофотометров) оценивают степень снижения окраски по отношению к эталонной жидкости. Проверяемую жидкость бракуют, если интенсивность окраски снизилось более чем на 20%. Аналогичным образом проверяют яркость, свечение люминесцирующих жидкостей при этом используют легко летучие растворители(например, хлористый нителен). Анализируемый и эталонные растворы 10% концентрации сравнивают в ультрафиолетовых лучах. При необходимости количественной оценки степени люминесценции пенетрантов можно использовать люминесцентные микроскопы МЛ-1, МЛ-2, МЛД-3, МУФ-3М. При анализе цветных пенетрантов вместо эталонных жидкостей можно использовать специальные бумажные карточки, цвет которых соответствует цвету индикаторного рисунка дефектов, такие карточки сохраняют свой цвет в течение 2-3 лет. При испытаниях изготавливают пробные карточки смоченные анализируемым пенетрантом, которые затем сравнивают с эталонными визуально или с помощью приборов. Бумажные карточки можно также использовать при проверки яркости и цвета люминесцирующих жидкостей. При измерении яркости люминесценции на приборах жидкость бракуют, если ее яркость меньше яркости эталонной жидкости на 10-25%.
Контроль свойств проявителей.
Проявляющие порошки и суспензии подвергают входному и периодическому контролю на соответствие техническим требованиям. Обычно проверяют 2 или 3 показателя к которым относятся: белизна или цвет, комковатость, дисперсность, загрязнение посторонними веществами или проникающими жидкостями в результате многократного использования и содержание влаги(для порошков). Белизну проявителя определяют фотометрированием, при сравнении с белизной стандартной пластины. При снижении степени белизны на 10% и более проявитель бракуют. Допускается определять белизну, сравнивая невооруженным глазом испытуемый приоритет со школой испытуемых пластинок расположенных в порядке уменьшения белизны. Комковатость и степень тонкости помола(дисперсность) проверяют визуально или пропускания пробы порошка, или суспензии через специальное сито. В случае образования комков порошок прокаливают при температуре 105-150С потом измельчают и просеивают. Комки суспензии растирают, суспензию взбалтывают или размешивают. Анализ внешнего вида(цвета и наличие комков) позволяет также определить влажность порошков. При необходимости количественной оценки влажности проявителя, производят пробу на прокаливание, степень загрязнения порошка или суспензии посторонними веществами или проникающей жидкостью проверяют визуальным сравнением рабочего и эталонного проявителей в дневном свете или в ультрафиолетовых лучах. Загрязненные проявители бракуют и не восстанавливают. При проверки качества проявляющих красок определяют: внешний вид или цвет пленки после высыхания, условную вязкость и продолжительность высыхания краски.
Комплексная проверка дефектоскопических материалов.
При комплексной проверки дефектоскопических материалов проверяют одновременно свойство пенетранта, очистителя и проявителя в условиях приближенных к условиям проявления на реальных деталях. Способность составов к выявлению, проверяют на контрольных образцах с поверхностными трещинами известных размеров или на разборных образцах имитирующих трещину в месте контакта сопрягаемых частей образца. Форму, материал и технологию изготовления образцов выбирают таким образом чтобы обеспечить стабильность размеров трещин и свойств материалов в течении установленного срока и их службы, а также стойкость образцов против коррозии при воздействии дефектоскопических материалов, образцы должны иметь чистую поверхность, а полости трещин должны быть свободны от загрязнений. Наибольшее распространение получили стальные азотированные образцы характеризующие высокой устойчивостью против коррозии и стабильностью размеров трещин в течении сравнительно длинного времени. Пример изготовления такого образца и приспособление содержится в унифицированной методике контроля основных материалов и трубопроводов атомных энергетических установок. Образец изготавливают из стали ЭИ-962 (1Х12Н2ВМФ) по техническим условиям, размерам 30х70х3. Допускается применение азотируемой стали. Полученную заготовку рихтуют и шлифуют на глубину 0,1мм с одной рабочей стороны. Затем заготовку азотируют на глубину 0,3мм без последующей закалки. Рабочую сторону шлифуют на глубину 0,05мм, параметр шероховатости составляет 40мкм, образец помещают в приспособление ГОСТ 23349-84 и приспособление устанавливают в тиски и плавно зажимают до появления характерного хруста азотированного слоя. Трещины в контрольных образцах получают при шлифовании гальванической, деформационной или термической обработки образцов. Каждому контрольному образцу прикладывают паспорт в котором указывают: предельные размеры поверхностных тещин, а так же фотографии и эскизы индикаторных следов дефектов, кроме того, в паспорте указывают периодичность поверки контрольных образцов. При проверки дефектоскопических материалов применяют не менее двух образцов с трещинами одинакового характера и примерно равных размеров. Первый его называют рабочим образцом применяют постоянного, а второй(арбитражный) используют при не удовлетворительном выявлении трещин на рабочем образце. Если при этом на арбитражном образце трещины также не выявляются, то дефектоскопические материалы признают не годными к употреблению, удовлетворительное выявление трещин на арбитражном образце свидетельствует о том, что рабочий образец загрязнен и подлежит зачистке или замене. Для очистки полости дефектов после каждого применения образцы промывают и выдерживают в течении 1-2 часов в ванне с обезвоженной легко летучей жидкостью(бензином или ацетоном), а затем сушат на воздухе или сушильном шкафу. После длительного применения помимо выдержки в растворе образцы периодически промывают в активном растворителе с применением ультразвука. Формы и размеры образцов имитаторов стандартизированы. Для изготовления других натурных образцов заготовку растягивают на разрывной машине или образец изгибают до появления трещин или деформируют ударной нагрузкой. Другие естественные трещины получают путем термообработки, где трещины имеют термоударные происхождения. Образец представляет собой дюраливаю пластинку размером 50х80мм, по середине пластинка имеет канавку сделанную фрезой. Наличие канавки позволяет оценивать не только способность дефектоскопических наборов к обнаружению дефектов, но и сравнивать разные наборы. Если экраном по канавке разделить образец на 2 части и каждую из них независимо обрабатывать разными дефектоскопическими наборами, то после проявления хорошо видна разница между наборами, т.е. которые из них лучше. Этот образец в течении длительного времени является самым распространенным в странах использующих стандарт АСТМ. Обычно образец пригоден к использования не более 15-20 раз. После чего трещины засоряются остатками дефектоскопическими материалов, поэтому их рекомендуется чистить разными способами не позже, чем через час после контроля. Например, образец промывают и выдерживают в течение 1-2ч в ванне с легко летучей жидкостью(бензином или ацетоном), а затем сушат на воздухе или сушильном шкафу. После длительного применения помимо выдержки в растворители образцы периодически промывают в активном растворители, если контрольный образец после очистки не соответствует паспортным данным его следует заменить новым.
Имитаторы дефектов.
Можно использовать контрольный образец со щелями имитаторами трещин, такой образец представляет собой два цилиндра одинакового диаметра, которые насажены один за другим на стальной стержень соприкасающейся поверхности цилиндров имеют хорошо обработанные кольцеобразные ступени, когда цилиндры сжимаются эти ступени образуют тонкую кольцевую щель, для создания определенного зазора между цилиндрами зажимают полоску фольги толщиной 0,0025-0,01мм. Дефектоскопические составы считают годными если длинна индикаторного следа получаемого на контрольном образце составляет не менее 50% длинны зазора.
Технология капиллярного контроля. Подготовка изделия к контролю.
Схема технологического процесса капиллярной дефектоскопии предусматривает проведение следующих операций: подготовка изделий к контролю, нанесение пенетранта, очистка изделия от излишков пенетранта, нанесение проявителя, осмотр изделия и анализ индикаторных следов выявленных дефектов. Выбор способа подготовки изделия к контролю осуществляют в зависимости от их материала, видов загрязнений, наличие покрытий и способов предшествующей механической обработки и других факторов. Различные загрязнения и покрытия на поверхности контролируемых изделий существенно влияют на эффективность капиллярной дефектоскопии. Они могут перекрывать полости дефектов или полностью заполнять их, а также образовывать окрашенный или люминесцентный фон на изделии, кроме того загрязнение снижает смачиваемость пенетрантов материалов изделий влияют на интенсивность окраски или люминесценции индикаторной жидкости, но появление ложных индикаторных рисунков мнимых дефектов и т.д. Лакокрасочные и силикатные покрытия заполняют полости дефектов и могут создать ложные рисунки мнимых дефектов в местах растрескивания покрытий, а также окрашенный или светящейся фон, поэтому такие покрытия следует удалять. Гальванические покрытия создают мнимые дефекты при наличии на поверхности изделия рисок, царапин, вмятин и растрескиваний. Если целью контроля является обнаружение относительно крупных трещин или поиск дефектов в покрытии, то покрытие не удаляют, но при необходимости выявления трещин малого раскрытия в основном материале изделия покрытие следует удалять. Оксидные пленки образующиеся на деталях из алюминиевых сплавов не снижают выявляемость дефектов. Пленки оксидов на деталях из стали или титановых, медных, магниевых и других сплавов препятствуют обнаружению дефектов. В пленке может развиваться давление под действием которого в некоторых случаях даже может деформироваться поверхностный слой материала изделия прилегающий к трещине. Оксидные пленки удаляют из полости дефектов химическими способами керосин, бензин, органические растворители и другие жидкости заполняют полости дефектов и препятствуют проникновению в них индикаторных жидкостей. В следствии разбавляющего действия этих жидкостей на пенетрант снижается интенсивность окраски или люминесценция рисунков дефектов, а также ухудшаются капиллярные свойства пенетрантов. Для удаления таких жидкостей изделие промывают легко летучими растворителями и прогревают. Механический способ очистки представляет собой обработку поверхности изделия струей абразивного материала или специальным инструментом шлифовальным, металлической щеткой. Этот способ используют для удаления твердых, сильно пригоревших не растворимых отложений, лакокрасочных покрытий, оксидных покрытий, продуктов коррозии и окалин с изделий не ответственного назначения. Такой способ очистки обеспечивает высокую производительность процесса, но не высокое качество очистки. Механическая очистка не позволяет очищать от загрязнений полости дефектов, поскольку в процессе обработки изделий происходит заполнение полости дефектов продуктами очистки. При обработки изделий из легких материалов полости дефектов могут быть закрыты тонким слоем пластически деформированного металла, поэтому механическую очистку производят в тех случаях, когда необходимо обнаруживать лишь грубые дефекты. Очистка изделий металлическими щетками или путем дроби струйной обработки сильно уменьшает вероятность обнаружения дефектов при контроле. В следствии деформации поверхностного слоя материала. Гидропескоструйная очистка более эффективная, чем дроби струйная. Однако при контроле изделий ответственного назначения после такой обработки необходимо дополнительная очистка полости дефектов от следов абразива и продуктов очистки с помощью ультразвуковой обработки с последующим прогревом изделий для удаления из полости дефектов следов влаги, для очистки изделий из цветных, легких и мягких сплавов применяют обдувку косточковой крошкой. При таком способе очистке не происходит пластического деформирования материалов и снижение полости дефектов, но они сильно загрязняются косточковой пылью и частицами удаляемых загрязнений поэтому для изделий ответственного назначения производят дополнительную очистку, также как и после гидропескоструйной очистки. При шлифовании и полировании поверхности изделии полости поверхности дефектов вскрываются и становиться доступными для выявления. Предотвращается выявления ложных дефектов в местах сколов оксидных пленок, рисок, заусенцев. Однако одновременно происходит загрязнение полости дефектов и перекрытие узких трещин тонким слоем пластически деформированного металла.
Паровое обезжиривание.
Обеспечивает высокую степень очистки, поскольку при очистке применяют растворитель нагреваемой в специальной ванне или разбрызгиваемой на поверхности изделия. Растворитель испаряясь превращается в горячий пар и затем конденсируется на поверхности холодного изделия интенсивно растворяя находящиеся на поверхности изделия тонкий слой жировых отложений. Основным преимуществом такого способа очистки является то, что обработкой изделий всегда осуществляется чистым растворителем конденсата, однако такая очистка мала эффективна при удалении следов смазок, масел и других веществ покрывающих изделия относительно толстым слоем.
Промывка водой.
Применяют для удаления с поверхности изделий остатков водных моющих составов, растворов солей, а также механических не растворимых загрязнений. Растворимые загрязнения при этом удаляются как с поверхности изделия, так и с полости дефектов. Изделие промывают горячей и холодной водой несколько раз. Для удаления остатков влаги из полости дефектов изделие прогревают. Иногда в место воды применяют легко летучие растворимые растворители(например ацетон) при этом сушку изделий проводят на воздухе.
Промывка органическими растворителями.
Производится для удаления масел, смазок, нагара, лакокрасочных покрытий и других растворимых загрязнений. Следы растворителей удаляют затем из полости дефектов сушкой изделий на воздухе или нагреванием. Чаще всего применяют бензин Б70, вайт-спирит, ацетон или специальные растворители в состав которых входит бутилацетат, этилацетат, ксилол, тулуол, спирт и другие вещества. Кроме того применяют четырех хлористый углерод, трихлор этилен, метилен хлорид, промыв растворителями должна быть многократной с последовательным применением нескольких растворителей, при чем растворитель используемый при каждой следующей промывке должен хорошо смешиваться с остатками ранее примененного и растворять следы еще не удаленных загрязнений и быть менее летучим, и более вязким. Завершающей операцией должна быть промывка наиболее летучим и наименее вязким растворителем(например бензином Б70, ацетоном или метилен хлоридом) промежуток времени между обработкой растворителями и нанесением пенетранта не должен превышать 30 минут. Во избежание появления влаги в полости дефектов. Лакокрасочные покрытия удаляют смесями, степень очистки поверхности оценивают путем нанесения на обезжиренную поверхность нескольких капель авиационного бензина и выдержки 15-20 сек, после чего на испытуемый участок накладывают фильтровальную бумагу. Наличие масленых пятен на бумаге свидетельствует о плохом качестве очистки. Такой способ очистки требует последующей сушки изделия. При очистки поверхности изделий водой и моющими растворами, степень обезжиривания оценивают по сплошности водяной пленки, если в течении 6-10сек, после очистки сплошность пленки не нарушается, то поверхность считают обезжиренной.
Химический способ очистки.
Применяют для удаления не растворимых загрязнений. Очистку производят путем травления изделий в растворах кислот для удаления пленок оксида, тонких поверхностных слоев металла и загрязнений. И щелочи для удаления масленых, нагара, смалястых загрязнений и лакокрасочных покрытий. При травлении удаляемые с поверхности вещества практически не попадают в полости дефектов, скрываются дефекты скрытые поверхностными загрязнениями, полости которых перекрыты тонким слоем деформированного металла или оксидной пленки, что повышает выявляемость дефектов. Реактивы для проведения химической очистки выбирают в зависимости от материала изделия и степени коррозионного воздействия на него, например, для очистки изделий из стали применяют 3-5% раствор серной или соляной кислоты, для изделий из меди 3-5% смесь серной и азотной кислоты, изделия из цинка или алюминия обрабатывают в 3% растворе соляной кислоты или 5-10% фосфорной кислоты, при травлении изделий и стали применяют растворы кислот с добавками замедлителей коррозии(ингибиторов). Щелочная обработка основана на способности щелочи омывать и эмульгировать жиры и масла, соспензировать твердые загрязнения в результате чего они легко удаляются с поверхности изделий. Очистку осуществляют путем выдержки изделий в ваннах с горячим раствором щелочи для удаления твердых загрязнений и лакокрасочных покрытий. Или поливанием изделия струей раствора под давлением, для удаления тонких жировых и масленых наслоений. После очистки изделия промывают в теплой и холодной воде. Для удаления остатков щелочи из загрязнений. Нейтрализуют следы реактивов моют и сушат. Составы растворов выбирают в зависимости от материала изделия и степени его загрязнения. Изделия прошедшие химическую очистку и сушку необходимо сразу же контролировать. По окончанию контроля производят анти коррозионную обработку изделий, консервацию, окраску. Общая продолжительность работ от начала химической очистки до окончания анти коррозионной обработки не должна превышать 4-5 часов.
Электрохимический способ очистки.
Представляет собой обработку изделий в электролитах под действием электрического тока. Такая обработка обеспечивает быстрое и достаточно полное удаление оксидов и загрязнений. Она позволяет вскрывать полости дефектов скрытые оксидами или перекрытые тонким слоем деформированного металла. Применят электролитическое обезжиривание в щелочных растворах, электрополирование, электролитическое травление и другие процессы электролитической обработки. Однако при электро-химической очистке полости дефектов практически не очищаются от имеющихся в них загрязнений. С этой целью применяют электро химической обработки и ультразвуковой.
Ультразвуковая очистка.
Проводят в жидкой среде ультразвуковые колебания вводимые в жидкость позволяют усилить моющие воздействия жидкости на поверхности изделия особенно в режиме кавитации под воздействием ударных вол и струй жидкости и образующихся при захлопывания кавитационных пузырьков. С очищаемой поверхности могут быть удалены загрязнения даже довольно прочно связанные с поверхностью. Использование ультразвуковых волн сокращает продолжительность очистки в 5-10 раза по сравнению с обычной очисткой очисткой и позволяет вести обработку при меньших концентрациях реактивах и при более низких температурах, а также облегчает удаление загрязнений из полости дефектов. Ультразвуковую очистку производят в среде органических растворителей или водных моющих растворов. Такая очистка позволяет удалять с поверхности изделий и из полости дефектов жировые загрязнения, частицы абразивов, остатки полировочных паст, оксидные пленки, нагар, следы коррозии, металлическую и косточковую пыль. После очистки следы реактивов на изделии нейтрализуют. Изделие тщательно промывают и сушат. Часто ультразвуковую очистку производят в среде так называемых псевдо эмульсионных моющих жидкостей которые содержат компоненты образующие устойчивые эмульсии под действием ультразвука. Применяют так же анодно-ультразвуковую очистку и тепловую очистку. Тепловая очистка(сушка) является завершающей операцией подготовки детали к контролю. Сушку производят выдержкой детали на воздухе, обдувание струей горячего воздуха, прогревом в печи или сушением в печи при температуре 40-60С. Применяют также высоко температурную сушку которую выполняют в вакуумных или газовых печах при температуре 500-600С в течении 1 часа.
Заполнение полости дефектов пенетрантом.
Заполнение дефектов пенетрантом осуществляют капиллярным, вакуумным, компрессионным, ультразвуковым, деформационным и магнитным(электромагнитным) способом. Капиллярный способ является наиболее простым и широко применяется в производственных условиях. Проникающую жидкость наносят на контролируемую поверхность и выдерживают на ней столько времени сколько требуется для заполнения полости дефектов под действием капиллярных сил. В ряде случаев для ускорение процесса заполнение полости дефектов пенетрантом предварительно подогревают пенетрант или контролируемое изделие. Подогрев производят в случае применения мало летучих пенетрантов на основе масла. При подогреве нарушается вязкость и поверхностное натяжение жидкости, а так же улучшается смачиваемость материала в полости дефекта, при подогревании изделия происходит так же увеличение скорости пропитки. Нагрев пенетрантов на основе масла до температуры 60С приводит к ускорению заполнения полости дефектов 4-5 раз, а для некоторых жидкостей 30-50 раз. Кроме того при нагревании изделия часть воздуха выходит из полости дефектов в следствии теплового расширения газов. При последующем охлаждении изделия проникающая жидкость заполняет полость дефектов на большую глубину. При капиллярном способе пропитки пенетранты наносят на детали смазыванием кистью, погружением в ванну, обмыванием струей и распылением сжатым воздухом или инертным газом. Вакуумный способ нанесения пенетранта заключается в заполнении полости дефектов пенетрантом при понижении давления в полости несплошности. Вакуумирование изделия может быть предварительным или одновременным с пропиткой. При предварительном вакуумировании изделие помещают в герметичную камеру из которой откачивают воздух. Затем в камеру подают пенетрант и разгерметизируют ее и при этом жидкость заполняет полости дефектов под действием капиллярного и атмосферного воздействия. Способ одновременного вакуумирования отличается тем, что отдельную герметичную камеру сначала подают мало летучий пенетрант, а затем излишки удаляют и создают вакуум. Воздух покидая полости дефектов при откачке проходят через пленку жидкости, оставшийся в полости дефектов и на поверхности изделия. После разгерметизации камеры жидкость попадает в полости дефектов также, как при предварительном вакуумировании. Способы пропитки детали с применением вакуума применяют редко в связи с усложнением процесса и ускорением испарения легких фракций проникающих жидкостей, что меняет их состав и свойства. При компрессионной пропитке пенетрант заполняет полости дефектов под действием капиллярного и внешнего избыточного давления. Различают компрессионную пропитку под избыточным давлением с предварительным или последующим смачиванием изделием пенетрантом. Однако эффективность компрессионного способа пропитки не велика, поскольку с увеличением давления ухудшаются капиллярные свойства жидкости. Ультразвуковой способ пропитки значительно ускоряет процесс заполнения полости дефектов пенетрантом особенно со средней и высокой вязкостью. Влияние ультразвука наиболее эффективна если направление колебаний совпадает с плоскостью полости дефекта. При деформационном способе пропитки на изделие воздействуют упругими колебаниями звуковой частоты, что улучшает условия смачивания полости дефектов и особенно заполнения их всего объема или статической нагрузкой, которая увеличивает ширину раскрытия трещин и улучшает условия их заполнение пенетрантом особенно с низкой вязкостью. Пропитки магнитном или электромагнитном поле может применятся при ускорении заполнения полости дефектов пенетрантами обладающий магнитными свойствами (например, на основе магнитной жидкости). При нанесении магнитного пенетранта на изделие его размещают таким образом, чтобы градиент магнитного поля был направлен по нормали контролируемой поверхности. Способ удаления пенетранта с поверхности изделия выбирают с учетом типа проникающей жидкости, шероховатости поверхности, условии контроля и его производительности. Применяют протирку, промывку, обдувание и гашение цвета или люминесценцию пенетранта. Часто указанные способы комбинируются между собой. Протирку изделия ветошью или бумагой осуществляют в случае применения не высыхающих пенетрантов, при локальном контроле в полевых или лабораторных условиях. Промывку изделий производят при их массовом производстве в цеховых условиях. Промывку осуществляют водой, органическими растворителями или специально очищающими жидкостями, часто промывку выполняют ультразвуковой ванне, что ускоряет процесс обработки. Нерастворимые в воде жидкости содержащие масло, керосин, скипидар и другие органические растворители удаляют струей воды под давлением. Обдувание применяют главным образом для удаления не высыхающих или мало летучих пенетрантов с поверхности литых и кованных изделий перед их механической обработкой. Обдувание выполняют струей песка, дроби, косточковой крошки или опилок. Гашением устраняют люминесценцию или цветную окраску специальных пенетрантов воздействуя на них веществами гасителями. При массовом производстве деталей применяют комбинированный способ очистки представляющий собой следующие комбинации, промывка летучими органическими растворителями протирка изделий ветошью, а так же промывка изделий водой или очищающей жидкостью с протиркой ветошью или сушкой, а так же обдувание изделия суспензией песка или дроби с протиркой ветошью или сушкой.
Нанесение проявителя.
Способ нанесения проявителя выбирают с учетом его типа и свойств, степени сложности изделия, условий контроля, его чувствительности и производительности. Оптимальная толщина слоя проявителя 7-20мкм. Нанесение проявителя выполняют следующими способами: с помощью кисти, распылением, погружением, омыванием, созданием воздушных взвесей, посыпанием, а так же наложение липких пленок. Кистевой способ нанесения наиболее прост и поэтому его применяют при контроле небольших деталей простой формы в полевых и лабораторных условиях. Однако этот способ не обеспечивает равномерности толщины слоя проявителя, трудоемок и малой производительности. При способе распыления проявитель наносят на изделие с помощью струи воздуха, фреона, инертных газов или механическим способом с использованием красителей. Способ распыления обеспечивает наиболее высокую чувствительность контроля за счет равномерности толщины слоя проявителя даже на деталях сложной формы, однако распыление проявителя струей газа связана с большими потерями 20-40% и более из-за туманообразования. Способ требует установки мощной системы вентиляции и очистки воздуха. Электра распыление осуществляют струей воздуха или механическим способом в электростатическом поле. Такой способ обеспечивает равномерность слоя проявителя и уменьшает его расход на 30-70% по сравнению с пневматическим распылением позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия труда повысить его производительность и даже полностью автоматизировать процесс, однако способ требует специальных рецептов проявителей в виде красок и суспензий. При контроле не ответственных деталей простой формы в цеховых условиях проявитель наносят способами погружения в ванну или обливание струей проявителя. Эти способы просты, экономичны и позволяют автоматизировать процесс контроля, но образуют натеки на деталях и не обеспечивают равномерности слоя проявителя, что приводит к расплыванию индикаторного рисунка и снижению чувствительности контроля. Эффективность способа погружения несколько увеличивается при способе электра осаждения, когда через ванну с проявителем пропускают электрический ток. Способ воздушной взвеси применяют для нанесения сухих порошков в лабораторных условиях. Порошок распыляют в специальных камерах создавая взвесь порошка в виде пылевидного облака. Такой способ распыления обеспечивает равномерность слоя проявителя, и следовательно высокую чувствительность контроля. Способ посыпания применяется при контроле деталей в цеховых условиях. Способ наложения липких лент используют при локальном контроле не больших деталей простой формы при небольшом объеме работ. При этом способе применяют липкие пленки проявителей.
Проявление дефектов.
Проявление дефектов т.е. образование индикаторного рисунка обеспечивается выдержкой детали на воздухе при обычной или повышенной температуры, выдержки в вакууме или вибрации изделия. Можно комбинировать эти способы между собой. Наиболее распространенным является временной способ это выдержка детали при температуре окружающей среды. Продолжительность выдержки зависит от физических свойств дефектоскопических материалов, температуры и подбирается экспериментально так, чтобы обеспечить наибольшую четкость индикаторного рисунка. Чрезмерно большое время выдержки снижает четкость рисунка и затрудняет его анализ. При люминесцентной или цветной дефектоскопии составляет от 1 до 30мин, иногда осмотр проводят дважды через 5-6мин для обнаружения крупных трещин и через 25-30мин для обнаружения мелких. Тепловым способом проявляют дефекты при использовании мало летучих пенетрантов и проявителей порошков или суспензий. Подогрев ускоряет выход воды и суспензии снижает вязкость пенетрантов создает дополнительное давление воздуха в полостях тупиковых дефектов. Подогрев осуществляется струей теплого воздуха 70-80С и в печи 40-80С. При использовании проявителей красок и легко летучих жидкостей подогрев производят до температуры 40-50С. В противном случае может произойти загрязнение полости дефектов остатками дефектоскопических материалов. Выдержку в вакууме применяют в случае использования мало летучих пенетрантов и проявителей в виде порошка или суспензии. В этом случае для активного воздействия на пенетрант используют как давления защемленного не в сплошности воздуха для несквозных дефектов, так и атмосферное давление воздуха находящегося с противоположной стороны сквозных дефектов. Проявление в вакууме ускоряет его эффект но его эффективность ниже, чем у теплового способа. При использовании летучих пенетрантов и летучих красок вакуумное проявление не применяют поскольку изменяется состав и свойства проявителя. Проникающая жидкость приникает в полости дефектов через пленку краски, в результате индикаторный рисунок дефекта не образуется. Вибрационный способ применяют для обнаружения зарождающих трещин при усталостных испытаниях образцов деталей, а так же в случае их эксплуатации при воздействии остаточных или рабочих напряжений. При ультразвуковом объект выдерживают с одновременным воздействием на него ультразвуковых колебаний на него.
Режимы люминесцентной и цветной дефектоскопии
|
Пенетрант |
Время пропитки, мин |
Температура, 0С |
Способ очистки от пенетранта |
Время проявления, мин |
|
Нуриол с керосином |
10-15 |
50-60 |
Омывание водой с эмульгатором |
1-30 |
|
Жирорастворимый темно красный анилиновый краситель в бензоле |
1-2 (дважды) |
15-25 |
Протирка ветошью смоченной масло-керосиновой смесью |
5-6 |
|
Масло авиационное в керосине |
5-20 |
50-60 |
Омывание водой с эмульгатором и обезжиривание |
5-10 |
|
Жирорастворимый темно красный анилиновый краситель в керосине, скипедаре |
10-15 |
15-20 |
Протирка ветошью смоченной в содовом растворе |
3-30 (после высыхания покрытия) |
|
Масло трансформаторное |
5-30 |
50-55 |
Протирка ветошью |
5-6 |
|
Масло авиационное в керосине |
5-20 |
80-90 |
Протирка ветошью и омывание водой |
5-10 |
|
Окрашенный керосин |
40-60 |
60-70 |
Осмотр производят сразу после смачивания без применения проявителя |
Время пропитки изделий пенетрантами
|
Изделия |
Выявляемые дефекты |
Материал |
Жидкость с эмульгатором |
Жидкость для последующей эмульсификации |
|
Отливки |
Усадочные трещины |
Алюминывые сплавы |
5-15мин |
5мин |
|
Отливки |
Усадочные трещины |
Магневые сплавы |
15мин |
5мин |
|
Отливки |
Усадочные трещины |
Коррозионо стойкие стали |
30мин |
10мин |
|
Отливки |
Усадочные трещины |
Бронза, латунь |
10мин |
5мин |
|
Штамповка |
Заковы |
Алюминевые сплавы |
30мин |
10мин |
|
Штамповка |
Заковы |
Магневые сплавы |
30мин |
5 |
|
Штамповка |
Заковы |
Коррозионо стойкие сплавы |
60 |
10 |
|
Штамповка |
Заковы |
Бронза, латунь |
30 |
10 |
|
Сварные и паяные изделия |
Трещины, непропаи |
Алюминевые сплавы |
30 |
5 |
|
Сварные и паяные изделия |
Трещины, непропаи |
Магневые сплавы |
30 |
10 |
|
Сварные и паяные изделия |
Трещины, непропаи |
Коррозионо стойкие |
30 |
10 |
|
Сварные и паяные изделия |
Трещины, непропаи |
Бронза, латунь |
15 |
10 |
|
Детали машин и инструменты |
Усталостные и шлифовочные трещины |
Алюминиевые сплавы |
30 |
10 |
|
Детали машин и инструменты |
Усталостные и шлифовочные трещины |
Магниевые сплавы |
30 |
10 |
|
Детали машин и инструменты |
Усталостные и шлифовочные трещины |
Коррозионо стойки стали |
30 |
10 |
|
Детали машин и инструменты |
Усталостные и шлифовочные трещины |
Бронза, латунь |
30 |
10 |
|
Детали машин и инструменты |
Усталостные и шлифовочные трещины |
Инструментальные стали |
10 |
20 |
|
Детали машин и инструменты |
Усталостные и шлифовочные трещины |
пластмасса |
5-30 |
5 |
Время пропитки изделия пенетрантом
|
Изделия и материалы |
Выявленные дефекты |
Время пропитки в мин |
|
|
2-16С |
16-32С |
||
|
Металлы |
Термические трещины |
3-5 |
10-15 |
|
Металлы |
Шлифовачные и усталостные трещины |
7-10 |
15-20 |
|
Пластмасса и керамика |
Трещины, пористость |
3-5 |
10-15 |
|
Режущий инструмент |
Трещины |
3-5 |
10-15 |
|
Отливки |
Усадочные рыхлоты, пористость |
3-5 |
10-15 |
|
Отливки |
Оксидные пледы |
3-20 |
10-20 |
|
Штамповки и прокат |
Заковы, закаты, трещины |
7-20 |
15-20 |
|
Сварные швы, алюминиевые сплавы |
Трещины |
3-5 |
10-15 |
|
Сварные швы сталей |
Трещины |
7-20 |
15-20 |
Анализ индикаторных следов дефектов.
Виды выявленных дефектов при контроле определяют по характеру их индикаторных следов, которые можно разделить на три группы:
1 сплошные или прерывистые линии различной конфигурации
2 группы отдельных коротких линий, сетки, пятна, размытые полосы
3 точки или звездочки
Следы первой группы соответствуют шлифовальным, усталостным или закалочным трещинам, волосовинам, непропаям, оксидным пленам и другим подобным дефектам. Следы второй группы относятся коррозионному растрескиванию материала. Следы третей группы соответствуют порам, язвенной коррозии или очага межкристалидной коррозии, или эрозии материала. Различают округлые и протяженные дефекты, для округлых дефектов отношение длины к ширине не более 3, а для протяженных более 3. Анализ обнаруженного индикаторного рисунка производит, как правило с применением оптических средств, следует учитывать, что индикаторные рисунки на поверхности деталей помимо дефектов могут быть образованы различными загрязнениями или допустимыми повреждениями поверхности, поэтому в результате анализа контролер должен установить действительное наличие дефекта, его характер и размеры. Различают ограниченный и полный анализ индикаторных рисунков дефектов. При ограниченном анализе изучают только геометрию и размеры рисунка. Детали бракуют если количество и размеры штрихов линий и точек выявляемых на детали больше допустимых по техническим условиям, такой анализ обеспечивает высокую производительность контроля. Позволяет использовать специалистов с невысокой квалификацией, но может привести к необоснованной браковке деталей со сложной поверхностью или невысокой частотой обработки. Полный анализ рисунка предполагает изучение места расположения рисунка. Его направление цвета, яркости и других признаков. При таком способе анализа необходимы более тщательный осмотр детали с применением сложной аппаратуры и высокой квалификации контролеров. Нужно уметь различать действительные и мнимые дефекты. К мнимым дефектам относятся различные допускаемые по техническим условиям изменения качества материала изделий их микро-геометрии незначительное повреждение и загрязнение поверхности вызывающие образование индикаторных рисунков по основным признакам похожих на рисунки дефектов. Мнимые дефекты проявляются при неполном удалении пенетранта с поверхности изделия, а так же при невозможности его удаления из узких глубоких повреждений поверхностного слоя материала, особенно содержащих следы загрязнений и коррозий. Поэтому анализ дефектов выполняют с использованием дополнительных признаков главными из которых являются следующие:
1 место расположение рисунка
2 направление линий рисунков относительно оси симметрии изделия и действующих нагрузок
3 цвет, яркость и насыщенность рисунка
4 скорость образования рисунка и характер его изменения с течением времени
5 конфигурация линий рисунка, наличие изломов и разветвлений
6 четкость и степень подобия контуров линии рисунка
7 микро рельеф проявителя в зоне рисунка
8 наличие подобного рисунка в соседних зонах детали
В некоторых случаях бывает достаточно рассмотреть 2-3 дополнительных признака. В сложных случаях производят анализ по всем дополнительным признакам или прибегают к дополнительному контролю детали другими методами. При полном анализе достигается наибольшая достоверность контроля, снижаются потери от необоснованной браковки детали. Создается возможность контроля детали со сложной поверхностью, а так же бывшие в эксплуатации. В соответствии с нормативными документами браковочные признаки могут быть установлены как для истинных размеров дефектов, так и для размеров индикаторных следов. При капиллярной дефектоскопии принято считать, что для округлых дефектов их истинные размеры и размеры индикаторных следов имеют соотношение один к трем. В случае затруднения определения истинного размера дефекта по его индикаторному следу, этот след удаляют, и размер дефекта определяют с помощью лупы. Иногда анализ дефектов выполняют путем сравнения полученных дефектограмм с эталонными. Различают визуальный, фотоэлектрический, телевизионный и инструментальные способы обнаружения индикаторных следов. При визуальном осмотре оператор осматривает видимый индикаторный след несплошности, выявленной люминесцентной, цветной или люминесцентно-цветным методом. При фотоэлектрическом обнаружении дефектов изделие бракуют по результатам измерения светового потока фото элементом. Для этого изделие помещают в затемненную камеру и освещают ультрафиолетовыми лучами. Фотоэлемент регистрирует излучение видимой области. При телевизионном способе сигнал от видимого индикаторного следа несплошности представляет на экране дисплея или записывают на магнитную пленку для последующего воспроизведения. Телевизионное обнаружение позволяет регулировать контраст и яркость изображения дефекта, что повышает чувствительность контроля и улучшает условие работы оператора. При инструментальном способе обнаружения сигнал о наличии дефекта получает путем регистрации его с помощью специальных приборов учитывающих радиоактивное излучение или акустические импульсы индикаторных веществ находящихся в полости дефектов. В случае необходимости фиксации индикаторных следов дефектов используют покрытие образующее после высыхания тонкую пленку, обычно применяют покрытия следующего состава: эфироспиртовой раствор Колодия(70%), бензол(20%), ацетон(10%) и 50г густо тертых цинковых белил на 1л смеси. Иногда осмотр индикаторных рисунков сопровождается их фотографической регистрации со специальными света фильтрами, результаты контроля заносят в журнал, протокол заключения, где указывают размеры и расположение контролируемых участков, а также основные характеристики выявленных дефектов(тип и размеры индикаторных следов, степень их локализации и ориентацию относительно базовых осей или поверхностей контролируемого объекта). Рекомендуется использовать условное обозначение обнаруженных дефектов. Дефекты можно классифицировать по следующим признакам: По локализации а) единичные б) групповые расположенные в ограниченных зонах контролируемой поверхности в) повсеместно распределенные
По ориентации относительно главных осей объекта контроля: параллельные, перпендикулярные и под углом.
Отсутствия какого либо знака означает что дефекты не имеют преобладающей ориентации.
По допустимости: на допустимые(малозначительные или исправимые) обозначаемые знаком 0(это знак круга), и недопустимые(критические, значительные неисправимые) обозначаемые без знака круга. Показатели локализации и ориентации для допустимых дефектов указывают внутри круга, кроме того в протоколе указывают виды дефектоскопических материалов. Уровень чувствительности, тип применяемого оборудования, время контроля, фамилию лица выполнившего контроль, а также нормативную документацию по которой выполнялся контроль по окончанию работ дефектоскопические материалы удаляют с поверхности про контролируемых изделий если эти материалы в последствии могут оказать вредное влияние на эксплуатационные свойства изделий. Проявитель и следы других дефектоскопических материалов удаляют с изделий прошедших контроль и признаны годными протиркой, промывкой, анодной обработкой, обдуванием, снятие пленки проявителя или его выжиганием. Способ очистки выбирают в зависимости от видов материалов, условий контроля, объема работ, требований к производительности труда и других факторов. Протиркой сухой или влажной ветошью смоченной в воде удаляют остатки высохших проявителей(порошков и суспензий). При локальном контроле или небольшом объеме работ следы красок удаляют ветошью смоченной органическими растворителями. Промывкой в воде удаляют проявители на основе порошков или вода растворимых проявляющих красок при массовом производстве деталей в цеховых условиях. Проявители, порошки удаляют струей воды или последовательным погружением в 2-3 ванны с проточной водой. Проявляющие краски удаление последовательным погружением детали в ванну с органическими растворителями. Для ускорения промывке на детали и изделия воздействуют колебаниями звуковой или ультразвуковой частоты. Анодной обработкой удаляют проявители краски, при массовом производстве деталей в цеховых условиях. Обдувания применяют для удаления различных проявителей при дефектоскопии литья, поковок и штамповок. Отслоения производят при изготовлении дефектограмм слепков, проявляющие краски зафиксированным рисунком дефектов. Выжигание проявителя применяют при дефектоскопии детали в заводских условиях с использованием сгораемых или разлагающих при нагревании проявителей, продукты разложения которых не оказывают вредного воздействия на материал детали. Процесс выжигания проявителя обычно совмещают с термообработкой деталей или другими операциями выполняемые при высокой температуре.
Особенности контроля с использованием аэрозолей.
При использовании аэрозольных комплектов поверхности контролируемых изделий тщательно очищают от нагара и лакокрасочных покрытий, обезжиривают и протирают. На очищенную деталь из аэрозольного баллона №1 наносят пенетрант с расстояния примерно 300мм в несколько слоев, с перерывами не менее 2 минут. Затем деталь обмывают теплой водой и протирают мокрой ветошью, окончательно деталь обильно обмывают из аэрозольного баллона №2 и выдерживают 30-60 секунд, затем очищающий состав быстро смывают теплой водой. Контролируемы участок поверхности протирают марлевым тампоном, если на тампоне видны следы пенетранта, то предыдущие операции повторяют. При цветных материалах рассматривают при ясном свете, а люминесцентные под ультрафиолетовым, потом сушат, время сушки 3-5мин. После сушки на деталь наносят из аэрозольного баллона №3 наносят проявляющий лак, перед нанесение проявитель тщательно взбалтывают. Для устранения возможности образования крупных капель лак ухудшающих качество проявления, струю аэрозоли включают и выключают в стороне от детали. Проявитель наносят тонким однородным слоем. После чего деталь высушивают в течении 15-30мин. Для получения наивысшей чувствительности контроля, деталь через 15мин после начала сушки подогревают, после чего осматривают в дневном или ультрафиолетовом свете.
Примеры технологических схем капиллярной дефектоскопии изделия.
Пример 1. Контроль цветным методом в сварных соединениях стальных магистральных газопроводов в монтажных условиях. Класс чувствительности 2 И208П115М201
Представляет раствор керосина 80%, скипидара 20% и жирорастворимого красителя темно-красного цвета 10г/л. Проявитель П115, суспензию «калина» 150г/л в смеси этилового спирта 60% и воды 40%. Очищающая жидкость пяти процентный раствор кальцемированной соды в воде. Контролируемую поверхность обезжиривают бензином или ацетоном и просушивают сжатым воздухом, затем кистью наносят слой пенетранта. После выдержки в течении 8-10мин поверхность промывают очищающей жидкостью и протирают сухой чистой ветошью. На сухую поверхность краскораспылителем наносят тонкий слой проявителя и подсушивают его струей сжатого воздуха. Контролируемую поверхность осматривают через 3-5 мин после нанесения проявителя и повторно через 15-20мин. После контроля проявитель удаляют водой или мокрой ветошью.
Пример 2. Контроль люминесцентным методом алюминиевых изделий изготавливаемых литьем. В цеховых условиях при массовом производстве. Класс чувствительности3 И102П100М101.
Для контроля выбираем дефектоскопический комплект И102П100М101. Пенетрантом является смесь керосина 85% и трансформаторного масла 15% с добавлением эмульгатора ОП-7 или ОП-10 2-5г/л. Проявителем является порошок оксида магния. Очищающей жидкостью вода с эмульгатором ОП-7. Контролируемые детали очищают от пригара обдуванием косточковой крошкой, обезжиривают бензином или ацетоном и просушивают горячим воздухом, затем детали укладывают в корзины и погружают в ванну с проникающей жидкостью на 15-20мин. После выдержки жидкость удаляют погружением детали 2-4раза в ванну с проточной теплой водой или обливанием струей воды под давлением 4х105Па. Деталь сушат, протирая их сухими древесными опилками и обдувая теплым воздухом. После удаления пенетранта детали осматривают в ультрафиолетовых лучах, чтобы убедиться, что их поверхности хорошо очищены и не светятся. Очищенные детали размещают в камере в которой струей сжатого воздуха создают взвесь порошка, проявителя. При размещении в камере детали укладывают на стеллаж. Таким образом, чтобы контролируемая поверхность была на верху. При необходимости проверки всех поверхностей деталей их устанавливают на приспособление позволяющие поворачивать детали во время продувания проявителя. Покрытые проявителем детали выдерживают 25-30мин, затем сдувают избыток проявителя и осматривают в ультрафиолетовом свете. После окончания контроля остатки проявителя смывают водой.
Пример 3. Контроль люминесцентно-цветным методом лопаток турбин в цеховых условиях на отсутствие шлифовочных трещин. Класс чувствительности 1. Дефектоскопический комплект И129П300М100. Пенетрантом является жидкость ЛЖ-6А, проявителем краска ПР-1 и очистителем жидкость ОЖ-1. Лопатки укладывают в сетчатые корзины и обезжиривают погружением в ванну с бензином Б-70, а затем с ацетоном. Следы растворителя удаляют прогревом детали в течении 1ч при температуре 80-100С, после охлаждения до температуры 20-35С лопатки погружают на 2-3 мин в пенетрант. Извлекают из ванны и дают стечь жидкости в течении 30сек, затем лопатки промывают теплой проточной водой в течении 5-10мин путем погружения в ванну. Промытые лопатки погружают на 40-50сек в ванну с очищающей жидкостью, затем промывают водой в душевой установке в течении 5-10мин. Лопатки просушивают обдуванием сжатым воздухом и протиркой сухой чистой не ворсистой ветошью, затем в зону контроля краскораспылителем наносят тонкий слой проявителя, через 15-20мин детали осматривают в лучах ультрафиолетового света. После осмотра проявитель удаляют с поверхности лопаток промыванием ацетоном или другим растворителем нитро красок.
Пример 4. Контроль цветным методом сварных швов топливных трубопроводов летательных аппаратов в цеховых условиях. Материал коррозионной стойкой стали. Класс чувствительности 1.
Для контроля выбираем дефектоскопический комплект 1 класса И211П210М205. Сварные швы протирают бензином Б-70 и обдувают теплым воздухом. Сухие поверхности швов покрывают пенетрантом в 2-3 слоя с помощью кисти. После нанесения каждого слоя делают выдержку в 1.5-2мин. Затем на швы наносят еще 1 слой пенетранта не допуская его высыхания наносят очищающую жидкость. Эту смесь вместе с излишком пенетранта удаляют с поверхности трубопровода протиранием сухой чистой не ворсистой ветошью, затем краскораспылителем наносят тонким слоем проявляющую краску. Сушат выдержкой на воздухе, затем швы осматривают на наличие дефектов. После контроля следы дефектоскопических материалов удаляют протиранием ветошью смоченной в ацетоне или в каком-либо растворителе нитрокрасок.
Механизация и автоматизация капиллярной дефектоскопии.
Механизация и автоматизация технологического контроля с капиллярной дефектоскопии связан как со снижением трудоемкости контрольных операций, так и с повышением достоверности результатов контроля за счет применения автоматизированных систем обработки изображения АСОИС, при этом обеспечивается количественная оценка показателей дефектности изделий. Достигается большая стабильность получения данных о качестве в течении времени и полнота описания индикаторных следов дефектов. Применение АСОИС позволяет решать следующие задачи: контроль уровня и характера дефектности поверхности объектов, а так же нормирование уровней дефектности объектов и автоматизация принятия решения о годности изделия при заданном уровне дефектности. Обработка информации происходит в 4 этапа:
1 выделение контурных линий в изображении, индикаторных следов дефектов
2 проверка стационарности анализируемых изображений
3 расчет геометрических характеристик изображений дефектов с определением их координат
4 выдача данных о результатах анализа на регистрирующее устройство.
Считывание информации о дефектах в АСОИС осуществляется с помощью телевизионных камер, однако разработка АСОИС представляет собой очень сложную инженерно-техническую задачу, поэтому в настоящее время имеется лишь опытные образцы таких установок проходящие опытное опробование при контроле изделий различного назначения. Существующие механизированные или автоматизированные установки для капиллярной дефектоскопии изделия представляют собой сложный комплекс различных ванн и раковин для последующей обработки контролируемых изделий.
Организация и обеспечение безопасности труда при капиллярной дефектоскопии.
При капиллярной дефектоскопии изделия наиболее эффективным является поточный процесс контроля. Основным звеном которого служит поточная линия. На участках контроля применяют много предметной линии объединяемые в 4 линии: это подготовки детали к контролю, обработки детали дефектоскопическими материалами, осмотр детали, удаление остатком дефектоскопических материалов, отделение подготовки детали предназначено для очистки и сушки изделия и состоит из двух помещений. В помещении очистки размещают гальванические и ультразвуковые ванны. Ванны с холодной и проточной горячей водой, ванны с органическими растворителями для их промывки или длительной выдержки в растворителях, а так же камеры или стеллажи с вытяжными зонтами для предварительной сушки, деталей сжатыми или теплым воздухом в помещении сушки размещают камеры или колориферы для сушки детали в потоке теплого воздуха, а так же обычные или вакуумные сушильные шкафы или печи и другие сушильные устройства, а так же камеры для охлаждения горячих деталей в потоке чистого сжатого сухого воздуха до температуры окружающей среды. Отделение обработки деталей дефектоскопическими материалами предназначена для нанесения и удаления пенетрантов, а так же нанесения очищающих жидкостей и проявителя, в этом отделении расположены ванны, для погружении детали в пенетрант и для его удаления с поверхности детали. В случае использовании пенетрантов удаляемых водой в отделении установлеваймой ванной с проточной водой в ванну с очищающей жидкостью во вторую ванну с другой проточной воду или камеру с душевой установкой при использовании эмульгирующих пенетрантов устанавливают ванну с эмульгатором и ванну с проточной водой или камеру с душевой установкой. При использовании пенетрантов удаляемые органическими растворителями или масло-керосиновыми смесями в отделении устанавливают 2-3 ванны с этими растворителями для последующей промывки в них контролируемой детали. Эти рабочие места оборудуют источниками ультрафиолетового или дневного света для контроля качества очистки изделий от излишков пенетранта, кроме того в отделении расположены столы или камеры для удаления влаги путем обдувания деталей сжатым или теплым воздухом или для протирки ветошью, а так же ванны или камеры для нанесения проявителей и стеллажи для размещения детали после нанесения проявителя. Проявляющие краски наносят в распылительных камерах с вытяжными устройствами. Проявители порошки наносят в камерах для создании взвеси порошков, при использовании проявителей суспензии ванны оборудуют подъемными устройствами и механизмами перемешивания суспензий. Отделение осмотра детали предназначено для проведения поиска и анализа индикаторных рисунков дефектов. В нем расположены рабочие столы и стеллажи для осмотра и размещения деталей после контроля, а также оптические средства для проведения осмотра. Рабочие столы оборудуют источниками ультрафиолетового и дневного света. Размеры помещения и осмотра изделий в ультрафиолетовом свете должны составлять не менее 4,5м2 на одного работающего. Отделение удаления остатков дефектоскопических материалов предназначено для очистки годных деталей от проявителя после контроля. В зависимости от типа применяемых дефектоскопических материалов и способов очистки деталей в отделении размещают ванны с проточной водой или растворами реактивов и органических растворителей. Камеры для обдува деталей косточковой крошкой, сушильные шкафы и т.д. Кроме того в этом отделении предусматривают рабочие места или специальные установки для консервации детали при контроле которых использовались коррозионно-опасные материалы. При малом объеме работ на участке капиллярной дефектоскопии могут создаваться только 2 отделения подготовки деталей к контролю и обработки дефектоскопическими материалами, а так же осмотра, при этом в отделении подготовки устанавливают дополнительные ванны для удаления проявителя после контроля. Участок для капиллярной дефектоскопии размещают как правило в сухом отапливаемом изолированном помещении и обеспечивают приточно-вытяжной вентиляцией. Естественным и искусственным освещением сжатого воздуха горячей и холодной водой. Важным фактором определяющим чувствительности капиллярной дефектоскопии к выявлению дефектов является освещенность рабочего места. При цветном методе дефектоскопии следует применять комбинированное освещение т.е к общему освещению добавляют местное на рабочем месте. Применение только местного освещения не применяют. Разрешается применять только общее освещение если только по условием технологии невозможно использование местного освещения. Для защиты глаз оператора от ультрафиолетового освещения применяют светофильтры которые не поглощают люминесценцию пенетрантов находящихся в полости дефектов.
Основные понятия, термины и определения.
Течеискание относится к виду НК качества изделий проникающими веществами ГОСТ 18353-79.
Техника течеискания – это область техники выявляющее нарушение герметичности связанные с наличием течи ГОСТ 26790-85.
Рассмотрим некоторые принципиальные термины приведенные в этом государственном стандарте. Герметичность – это свойство изделия или его элементов исключающие проникновение через них газообразных и(или) жидких веществ. Абсолютная герметичность изделий недостижима. Применяемые в технике материалы имеют те или иные дефекты, поэтому герметичными принято считать изделия и конструкции элементы, которых содержат дефекты не влияющие на сохранение технических характеристик герметизированного изделия в течении всего срока службы. Норма герметичности – это установленный нормативный технической документацией, наибольший суммарный расход вещества через течи герметизированного изделия обеспечивающие его работоспособное состояние и учитывающий назначение, конструкцию, срок службы и условие эксплуатации герметизированного изделия. По норме герметичности устанавливают методы и средства контроля с учетом чувствительности, надежности и производительности. Степень герметичности изделия – характеристика герметизированного изделия определяемая суммарным расходом вещества через его течи, следовательно, чтобы повысить степень герметичности изделия необходимо более строгий выбор материалов при его разработки (с малой проницаемостью, высокой прочностью, хорошей свариваемостью), а технология изготовления должна быть на высоком соответствующем поставленной задаче уровне. Сквозные микродефекты техники течеискания называют течами. Течь – это канал или пористый участок изделия, либо его элементов нарушающий их герметичность. Определение геометрических размеров течи весьма трудная и как правило не разрешимая задача, поскольку течь это канал неопределенной формы. Поэтому в технике течеискания о наличии течи судят по количеству газа или жидкости протекающему через них в единицу времени. В зависимости от направленности потока газа в технике течеискания различают понятия натекание и утечка. Натекание – это проникновение вещества через течи внутрь герметизированного изделия под действием перепада полного или парциального давления. Утечка – проникновение вещества из герметизированного изделия через течи под действием перепада полного или парциального давления. Натекание и утечка оцениваются потоком газа и имеют его размерность. В технике течеискания в зависимости от назначения объекта его конструкции, этапа технологического процесса и условий его проведения различают: контроль герметичности и испытание на герметичность. Контроль герметичности – это технический контроль с целью установления соответствия изделия норме герметичности. Испытание на герметичность – это испытание на предмет оценки характеристики герметичности изделия как результата воздействия на него при его функционировании и моделировании воздействии на него. В процессе испытаний изделий на герметичность используют пробные, индикаторные и балластные вещества. Пробное вещество – вещество проникновение которого через течь обнаруживается при течеискании. Индикаторное вещество – это вещество в результате взаимодействия которого с пробным веществом формируется сигнал о наличии течи. Балластное вещество – это вещество используемое для повышения полного давления с целью увеличения расхода пробного вещества через течь. В качеств пробных веществ используются как правило газы с малой молекулярной массой с низким их содержанием в атмосферном воздухе, с низкой сорбционной способностью, нетоксичные, пожара безопасные. В качестве пробных веществ используют гелий, аргон, водород, фрион12 и фрион22, углекислый газ, элегаз, кислород, закись азота. В ряде случаев роль пробного вещества выполняет рабочее вещество заполняющее герметизированный объект, при эксплуатации или хранении. Рабочее вещество в сочетании с пробным иногда может усилить эффект индикации. В других случаях технические условия на изделия не допускают контакта рабочего вещества с пробным и тогда процесс испытаний таких изделий усложняется. Контрольная среда – это среда содержащее установленное количество пробного вещества. Она как правило представляет смесь пробного вещества с балластным или рабочим. Рабочее вещество это вещество заполняющее герметизированное изделие при эксплуатации или хранении. При контроле герметичности изделий и объектов применяются различные аппаратуры и оборудования. Основным прибором для аппаратурных методов течеискания является течеискатель(это прибор или устройства для обнаружения течи). В настоящее время применяется различные течеискатели отличающиеся областью применения, принципом действия, габаритными размерами и чувствительностью. Чувствительность течеискателя – это отношение изменения сигнала течеискателя к вызывающему его изменению, расхода пробного вещества через течи. Порог чувствительности течеискателя – это наименьший расход пробного вещества или наименьшее изменения давления регистрируемое течеискателем. Соответствующее определение имеет место для чувствительности и порога чувствительности течеискания, как процесса обнаружения течи в целом. Для определения чувствительности течеискателя и оценки регистрируемых течей или суммарной не герметичности изделия применяются калиброванные течи. Калиброванная течь – это устройство воспроизводящее определенный расход вещества через течь.
Причины нарушения герметичности.
Нарушение герметичности изделий и объектов связаны с наличием сквозных дефектов в отдельных узлах или местах их сочленения. Дефекты могут образовываться как в процессе производства конструкции материалов так и при изготовлении отдельных деталей и изделий в целом(сборка), а так же при его эксплуатации. Дефекты изделий и объектов являющиеся причиной утечки или протекания газовых или жидких сред(течи) могут быть разделены на 4 группы:
1 дефекты возникшие в процессе первичного производства сырья, материалов, металлов;
2 дефекты внесенные при обработке материалов и изделий;
3 дефекты разъемных соединений;
4 эксплутационные дефекты.
К дефектам первой группы относятся дефекты возникающие на металлической стадии заготовительного производства, шлаковые включения, газовые пузыри, усадочные раковины, расслоения, поры, трещины, которые образуются в процессе обработки заготовок. Характерным дефектом такого рода является продольные микро-каналы в прокате образованные раскаткой газовых пузырей заготовок и поэтому детали получают из таких материалов различными методами технической обработки как правило не герметичны. Металлические дефекты заготовок являются причиной не герметичности изделий по сплошному металлу. При современном состоянии технологий металлургии НК заготовок такая не герметичность явление довольно редкое. Наиболее распространенной причиной не герметичности изделий – сквозные дефекты в соединениях при обработке материалов (2 группа) в основном в сборке детали и сборочных единиц с помощью сварки и пайки. Дефекты сварки имеют металлургические свойства газовые включения рекристаллизацию основного металла в зоне термического влияния, трещины вызванные термическими напряжениями. Вероятная зона их появления ограничена сварным швом и зоной термического влияния. При этом возникающие течи могут быть различных величин и форм. Особое место в ряду сварного шва занимают дефекты многослойных силовых и герметизирующих швах в которых возможно образование внутренних течей и сквозных с промежуточным объемом. Внутренние течи являются источником длительного поступления воздуха в вакуумную систему, что препятствует получению необходимого вакуума. Обнаружение таких течей достаточно сложное и трудоемкая процедура требующая применение специальной оснастки. Причинами возникновения дефектов сварки является неправильная подготовка к сварке(выбор расстояния между заготовками), а так же нарушение режимов сварки, неправильный состав сварочных материалов. Основная причина возникновения дефектов пайки – непропаи. Которые называются недостаточно тщательной очистки припаиваемых поверхностей относящиеся так же ко 2 группе дефекты деформационного воздействия на материал, чаще всего возникают в процессе штамповки различных деталей. Образующие при этом течи вызываются рядом причин: по вине рабочего, несоответствием исходного материала техническим требованиям по физико-механическим свойствам, а также некачественным изготовлением и ремонтов штампов и отступлением от технологии. Основными дефектами штамповки являются разностенность, трещины, обрывы, складки, царапины, поры. Трещины и разрывы появляются из-за чрезмерной твердости металла крупнозернистой структуры и по другим причинам, а в ряде случаев в следствии завышенной или недостаточной силе прижима заготовки. Царапины и задиры иногда со сквозными трещинами и порами на поверхности штампованных изделий возникают из-за дефектов на рабочих поверхностях инструмента, неправильной отладки инструмента. Сквозные дефекты в процессе штамповки заготовки появляются при утонении металла заготовки, которые являются следствием неправильного выполнения технологического процесса изготовления изделия. Например, несовершенство обжига, несоответствие осей пуатсона и матрицы и других причин. Одним из видов герметизированной продукции является все возможные вакуумные аппараты и установки. В процессе эксплуатации которых необходим высокий вакуум. Для современных вакуумных установок основными конструкционными материалами служат металлы, которые должны обладать:
1 вакуумной плотностью (герметичностью);
2 низким газоотделением при повышенных температурах;
3 коррозионной и химической стойкостью;
4 способностью давать надежные вакуумная плотные соединения при пайке и сварке. Первым двум из этих требований удовлетворяют металлы выполненные в вакууме, они содержат по сравнению с обычными металлами весьма незначительные количество газов и отличаются повышенной вакуумной плотностью. Вакуумная плотность металлов определяется их микроструктурой и наличием различных дефектов, а именно волосовин, шлаковых включений, трещин. Металлы с крупнозернистой структурой в большинстве случаев не обладают вакуумной плотностью т.к. пространство между крупными зернами может быть не замкнутой. Типичным примером металлов с крупнозернистой структурой может служить чугунное и цветное литье. Такие металлы из-за своей пористости в качестве конструкционных материалов как правило в технике высокого вакуума не применяются, однако при сравнительно невысоком вакууме возможно применения литья, но при этом его необходимо подвергать дополнительному уплотнению горячего лужения в полном специальный вид покрытия из вакуумная плотных пластмасс(политерилена, фторопласта). Переработка крупнозернистого литья при помощи многократной горячей ковки приводит к образованию более мелкой и более плотной газа непроницаемой структуре материала. Подавляющее большинство прокатанных материалов обладают вакуумной плотностью даже при небольшой их толщине. К таким металлам можно отнести листовой и сортовой прокат нержавеющей стали, а так же большую часть проката малоуглеродистой конструкционной стали, прокат из меди, латуни, многих сортов бронзы, алюминия и его сплавов, никеля, серебра. К ним же относятся цельнокатаные, цельнотянутые и бесшовные трубы.
Сквозные дефекты разъемных соединений. (третья группа)
Вызваны как правило нарушениями технологии изготовления и сборки детали. Образующие сопрягаемые элементы соединений. Причины не герметичности могут быть отклонения от заданной геометрической формы детали, дефектов уплотнителей, инородные предметы на уплотнительных поверхностях, неправильная затяжка силовых элементов соединения релаксация напряжений. Потери герметичности разъемных соединений может быть вызвана недостатками конструкции изделия, например, низкая жесткость силовых элементов.
4 группа дефектов.
Эксплуатационные сквозные дефекты.
Эти дефекты могут возникать в следствии механических повреждений, атмосферной коррозии или коррозии под действием агрессивных сред, а также износа укрепленного материала и частей воздействие внутренних напряжений под действием механических или термических нагрузок(дефекты усталостного типа). Исследование реакторов для получения спирта методом прямой этилена водяным паром показывает, что для С-15 реактора их внутренние поверхностный осмотр на фужеровку покрылось окислами железа и соляно-фосфорной кислотой обнаруженные также большие очаги коррозии глубина достигает 3-10мм. На отдельных участках внутренняя поверхность реактора обнаружены трещины протяженностью до 100мм, а также групповые скопления пор. При таком состоянии поверхности вызывают появление сквозных дефектов. Помимо приведенных причин образованных дефектов нарушение герметичности изделия и объектов может происходить в следствии проницаемости материалов из которых изготовленных эти изделия. Проницаемость – это свойство материала пропускать через себя различные газообразные или жидкие вещества за счет их растворения и диффузии в нем. Разные газы по разному проникают в материалы. Пример, проницаемость стали возрастают с ростом содержания в них углерода серебра.
Стекла обладают наибольшей проницаемостью для гелия. Естественно через течи газ проникает быстрее, чем через основной материал, поэтому при производственном контроле изделий невозможно одновременно обнаружить оба вида нарушения герметичности. Задачей техники течеисканий является только обнаружение течи, поскольку проницаемость, как свойство материала должна исключаться правильным его выбором при конструировании изделий.
Назначение и области применения в контроле герметичности.
Назначение контроля герметичности определяется необходимостью обеспечения надежного функционирования герметизированных объектов по параметру герметичность в течении заданных сроков эксплуатации. Значение проблемы обеспечение высокого качества герметизации и достоверности контроля герметичности в настоящее время трудно переоценить. Надежной герметизации подлежат системы самолетов, ракет, подводных и надводных судов, ускорителей, имитаторы космического пространства, термоядерные установки, вместе с тем герметизируются мало габаритные изделия массового производства выпускаемые химической, электронной, пищевой, автомобильной и многими другими отраслями промышленности. Предприятиям 35 промышленности выпускают продукцию герметичности которой предъявляются определенные требования, при этом трудоемкость производственного контроля герметичности во многих отраслях промышленностях весьма значительно и составляет 15-25% от общей трудоемкости изготовления изделия. Особенно это относится к производствам, где необходим 100% контроль герметичности, поэтому очевидно актуальность задачи создания перспективных методов и аппаратуры герметичности как одного из видов НК. Большое разнообразие разрабатываемых и выпускаемых герметизированных изделий и объектов требует развитие различных методов и аппаратуры контроля герметичности, отличающихся по чувствительности, быстродействию, возможности автоматизации. Как, например, требований имитаторов космического пространства, установок сверх высокого вакуума. Требование герметичности отдельных видов электровакуумных приборов в связи с их небольшими объемами и длительными сроками эксплуатации и хранение настолько высоки, что обычные применения самой чувствительной аппаратуры не обеспечивает удовлетворение заданных требований, поэтому необходимы разработки специальных методов контроля. В тоже время в массовом производстве герметизированных изделий требования герметичности которых не столь высоки должна быть решена другая проблема, это обеспечение высокой производительности автоматизированного контроля. Вместе с тем для всех видов герметизированных изделий и объектов не исключается необходимость разработок и совершенствование методов и приборов для точного установления в места нахождения течи. Поскольку это требуется для отлаживания технологии герметизации и анализа брака.
Классификация методов и способов контроля герметичности.
Контроль герметичности (течеискания) в соответствии с ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов». Относится к методу НК основанному на обнаружении пробного вещества проникающего через течь. Методы течеискания предназначены для оценки степени не герметичности объекта контроля и его основных частей, а так же для локализации течи как в основном материале, так и в соединениях различного типа (сварных, паянных, разъемных). Методы применяют при изготовлении эксплуатации и ремонте герметизированных объектов. ГОСТ 24054-80 «Изделие машиностроения и приборостроения. Методы испытания на герметичность. Общие требования». Устанавливает классификацию методов течеискания по первичному информативному параметру, т.е. способу получении первичной информации и способу реализации методов. По первичному информативному параметру методы течеискания подразделяют на газовые и жидкостные, т.е. первичным признаком классификации является агрегатное состояние контрольного (пробного вещества) проникающего через течь (газ или жидкость). Вторичный признак классификации – это способ получения первичной информации при обнаружении пробного вещества проникающего через течь, т.е. принципиальная основа метода течеискания. Существуют следующие методы течеискания:
1 масс-спектрометрический метод – это регистрация проникшего через течи пробного газа путем разделения ионов различных газов по отношения их масс к заряду в электрическом и магнитных полях;
2 галогенный метод – регистрация проникшего через течи пробного вещества по увеличении эмиссии положительных ионов с наколенной металлической (платиновой) поверхности при попадании на нее галогена содержащих веществ;
3 электронозахватный метод – регистрация проникшего через течи электроотрицательного пробного газа по изменению электропроводимости разрядного промежутка детектора;
4 плазменный метод – регистрация проникшего через течи электроотрицательного пробного газа по изменению частоты срывов колебаний высоко частотного генератора;
5 пузырьковый метод – регистрация пузырьков пробного газа проникшего через течи в жидкости или индикаторном покрытии;
6 манометрический метод – регистрация изменения давления обусловленного утечкой пробного газа через течи;
7 вакуумметрический метод – регистрация изменения давления обусловленного натеканием пробного газа или пробной жидкости через течи;
8 химический метод – регистрация проникшего через течи пробного газа или жидкости по эффекту цветных химических реакций с индикаторным покрытием;
9 инфракрасный метод – регистрация проникшего через течи пробного газ путем поглощения инфракрасного излучения этим газом;
10 катарометрический метод – регистрация проникшего через течи пробного газа за счет отличия его теплопроводности от теплопроводности воздуха;
11 радиоактивный метод – регистрация проникшего через течи радиоактивного пробного газа или жидкости по интенсивности его излучения;
12 акустический метод – регистрация акустических волн возбуждаемых при истечении газа через течи;
13 фотоионизационный метод – регистрация паров органических пробных средств проникших через течи путем ионизации молекул пробной среды под воздействием ультрафиолетового излучения;
14 метод полупроводниковых твердотельных сенсоров – это регистрация проникшего через течи пробного вещества по изменению одной из характеристик проводимости порогового напряжения, полупроводника легированного различными соединениями;
15 люминесцентный метод – регистрация контраста люминесцирующего света образуемого пробным веществом (жидкостью) в месте течи на фоне поверхности контролируемого объекта при ультрафиолетовом облучении поверхности;
16 яркостный (ахроматический) метод – регистрация контраста ахроматического света образуемого в местах течи контрольной средой (пробной жидкостью) на фоне поверхности контролируемой поверхности в видимом свете;
17 цветной (хроматический) метод – регистрация проникающий через течи контрольной среды (пробной жидкости) по изменению цвета индикаторного покрытия за счет его растворения.
Все известные методы течеискания можно разбить на 3 большие группы:
1 Компрессионные без аппаратурные методы которые предусматривают заполнение под избыточным давлением испытуемых объектов газом или жидкостью, истечение которых регистрируется при испытаниях. При этом как правило проводится качественная оценка не герметичности (падения давления, пузырьки газа в жидкости, количество течей) и только для отдельных методов применяются косвенные приблизительные методы количественной оценки герметичности. Методы этой групп имеют довольно низкую чувствительность порядка 10-2-10-5м3Па/с, но как правило не требуют сложного технологического оснащения и оборудования, отличаются простотой выполнения при незначительной затрате труда.
2 Газоаналитические методы которые предусматривают заполнение объектов пробным веществом (гелий, фреон, криптон) и отбор проб в местах контроля, а так же вакуумирования испытуемого объекта с обдувом контролируемой поверхности пробным веществом и помещения испытуемого объекта в испытательную камеру с созданием внутри его избыточного давления или вакуума с последующим отбором проб соответственно из камеры или объекта. Эта группа методов, как правило, позволяет проводить количественную оценку герметичности по средствам специальных устройств газоанализаторов (течеискателей). Методы газоаналитической группы обладают высокой чувствительностью 10-8-10-13м3Па/с, но при этом требует применение сложного технологического оснащения и значительного затрата труда.
3 Физико-химические методы в основе которых лежит сочетание компрессионных методов с использованием химически активных пробных сред, при этом объекты заполняются химически активными пробными средами, либо рабочими (технологическими) средами и осуществляется оценка герметичности по средствами специальных индикаторных средств (пенный индикатор, дисперсная масса, индикаторные ленты) чувствительность метода 10-6-107м3Па/с. Данные методы на ряду с довольно высокой чувствительностью обладают возможностью в ряде случаев количественной оценки и не требуют сложного технологического оснащения и больших затрат труда.
Классификации методов течеискания.
|
Метод |
Способ реализации метода |
Порог чувствительности, м3Па/c |
|
|
По первичному информативному параметру |
По способу получения первичной информации |
||
|
Газовый |
Масс-спектрометрический |
Вакуумных камер, гелиевых камер |
6.7х10-13по гелию |
|
Газовый |
Масс-спектрометрический |
Накопление при атмосферном давлении |
8х10-9 по гелию |
|
Газовый |
Масс-спектрометрический |
Накопление в вакууме |
1.3х10-14 по гелию |
|
Газовый |
Масс-спектрометрический |
обдува |
6.7х10-11 |
|
Газовый |
Масс-спектрометрический |
По щупа |
1.3х10-9 по гелию |
|
Газовый |
Масс-спектрометрический |
1.3х10-7 по фреону |
|
|
Газовый |
Плазменный |
щупа |
6.7х1010 по эле газу |
|
Газовый |
Плазменный |
Накопление при атмосферном давлении |
6.7х1010 |
|
Газовый |
Плазменный |
Электронно-захватный |
6.7х1010 |
|
Газовый |
Манометрический |
Без камерный |
1.3х10-3 по воздуху |
|
Газовый |
вакуумметрический |
Камерный |
1.3х10-6 |
|
Газовый |
Татарометрический |
щупа |
2х10-6 по гелию |
|
Газовый |
акустический |
щупа |
7х10-3 по воздуха |
|
Газовый |
Пузырьковый |
Оприсовка с погружением в жидкость |
1.3х10-7 |
|
Газовый |
пузырьковый |
Вакуумнопузырьковый |
5х10-7 по воздуху |
|
Газовый |
Химический |
Оприсовка с идикаторной лентой |
1.3х10-8 по аммиаку |
|
Жидкостный |
Яростный (ахроматический) |
Оприсовка |
1.3х10-5 по воде |
|
Жидкостный |
Капиллярный |
Керосиновая проба |
1.3х10-6 по керосину |
|
Химический |
хемосорбционный |
1.3х10-7 по аммиаку |
|
|
Химический |
проникающей жидкости |
1.3х10-7 по воде |
|
|
Цветной храмотический |
сольватный |
1.3х10-7 |
|
|
Люминесцентный |
оприсовка люминесцентный, гидравлический, капиллярный |
1.3х10-6 по воде с добавками вещества |
Общие характеристики технологического процесса испытания на герметичность.
Технологический процесс испытаний в общем виде представляет собой сложную техническую систему – это объект испытаний, контрольная среда(пробное вещество), индикаторное средство, испытание оборудования, которое включает ряд отдельных процессов: подготовка к испытанию, заполнение средой(пробным веществом) или вакуумирование, а также транспортировку пробного вещества от дефекта до индикатора и регистрацию параметров испытания. Следует отметить, что испытания на герметичность крупногабаритного объекта ответственность и опасность операции от правильной организации которой и соблюдают меры предосторожности зависит не только качество изделия но и безопасность персонала, проводящего испытания. В зависимости от габаритных размеров объекта испытания и другие специфические особенностей те или иные процессы могут заменяться другими или не проводится вообще. В соответствии с принятой технологией изготовления. Объект подлежащий испытанию на герметичность должен быть изготовлен в соответствии с требованиями технической документации пройти испытания на прочность быть принят службами контроля и иметь соответствующую со производительную документацию. Необходимым условием для выявления микро дефекта при испытаниях является его полная очистка от его механических и органических загрязнений, которыми микро дефект может закупориться в процессе предшествующих операций штамповки, механической обработки, гидра испытания на прочность. По этой причине испытания на герметичность рекомендуется проводить до нанесения лакокрасочных покрытий и декоративных покрытий, кроме случаев специально оговоренных технической документацией. Поверхность и соединение элементов и узлов объекта подлежащие испытаниям на герметичность должны предварительно пройти подготовку, а именно очистку, обезжиривание, сушку, при которых удаляются различные виды загрязнений, а так же следы устанавливаются исходя из конструктивных особенностей. Следует иметь в виду что микро дефекты могут закупориться атмосферной влагой при чем это перекрытие ненадежно. Течи не обнаруженные во время испытания на герметичность могут скрыться в непредсказуемой момент времени, поэтому срок хранения объекта или изделия после сушки или сборки до испытаний ограничиваются этот срок оговаривается нормативной технической документацией. В процессе испытаний используются пробное вещество, контрольная среда, рабочее вещество, которые по физическому состоянию могут быть газами или жидкостями. В процессе испытаний в качестве пробных веществ используются гелий, азот, фреон, элегаз, аммиак, водород, а как контрольная среда смесь указанных газов с балластным веществом(воздухом, азотом), а так же водные растворы бихроматакалия или натрия с технологическими добавками. Иногда в качестве пробного вещества используется воздух(например, при пузырьковом и акустическом методах) этиловый спирт, ацетон, вода, топливо и масла могут служить рабочими веществами индикация которых возможна при испытаниях. Концентрация пробного вещества в контрольной среде определяется из условий: обеспечение допустимой нормы герметичности объекта, а так же отсутствие воздействия пробного вещества на конструкцию в целом или на отдельные ее элементы(например, влияние гелия на радиоэлектронную аппаратуру), а также снижение материальных затрат на пробные вещества стоимость которых значительно выше стоимости балластного вещества. Пробное вещество выбирается в зависимости от метода испытания и величины испытательного давления, конструкции изделия, его назначения и нормы герметичности(например, при контроле герметичности электровакуумных изделий требования высокой и сверхвысокой чувствительности выполняется применением масспектрометрического метода с использованием гелия в качестве пробного вещества). При способах испытания предусматривающих регистрацию утечек пробное вещество или контрольная среда вводиться во внутреннею полость объекта. Заполнение объекта контрольной средой может осуществляться раздельной подачей пробного и балластного вещества, а также подачи предварительно подготовленной смеси пробного и балластного веществ. Заполнение объекта контрольной средой с раздельной подачей веществ рекомендуется проводить, когда из-за конструктивных соображений недопустимо вакуумировать внутреннею полость объекта, а также когда объект не имеет сложной внутренней поверхности и разветвленной системы трубопроводов. В связи с чем не требуется длительной выдержки для образования равномерной концентрации пробного вещества по всему объему, а так же когда во внутренней полости объекта предусмотрена возможность установки вентилятора для ускорения образования равномерной концентрации пробного вещества в объеме объекта. Время выдержки объекта до образования равномерной концентрации пробного вещества по объему объекта определяется технологически, путем измерения концентрации в объеме на входе объекта и в наиболее удаленной точке от входа в него. Процесс образования равномерной смеси считают законченным, если величины концентрации пробного вещества во всех точках измерения отличаются друг от друга и от заданной технической документации не более чем на 10%. При способах предусматривающих регистрацию натекания испытания, как правило проводится при вакуумировании объекта. Пробное вещество или контрольная среда подаются путем обдува объекта или по средствам чехлов и камер. Для подачи контрольной среды в объект испытаний могут использоваться различные устройства способные обеспечить в объекте необходимое давление. К ним относятся компрессоры, баллоны и емкости высокого давления, смесительные установки, гидра и вакуумные насосы. Установка для подачи сжатого воздуха например состоит из электра компрессора, баллонов для хранения сжатого воздуха, стенда для сушки воздуха вода-масло отделителей, фильтров, арматуры трубопроводов, приборов пультов управления. Для подачи пробного газа в изделия используется, как правило, стандартные изделия для транспортирования и хранение сжатых, сжиженных и растворенных газов объединенные в баллонные батареи с централизованной раздачей газа. Заполнение объектов предварительно подготовленной контрольной средой с применением смесительных установок рекомендуется проводить в случае когда возможно предварительное вакуумирование внутренней полости объекта. В зависимости от объекта и способа может применяться различное испытательное оборудование, а в ряде случаев объект испытания подсоединяется непосредственно и к течеискателю. Для обеспечения нормальных условий эксплуатации оборудования(испытательные стенды) должно быть снабжено: приборами для измерения давления, предохранительными устройствами, указателями уровня жидкости. Применяемая при испытаниях оснастка не должна иметь: трещин, надрывов, повреждений, заусенцев, срывов граней под ключ, поврежденной резьбы, грязи, ржавчины, стружки, нарушения уплотнительных прокладок, нарушение антикоррозионных покрытий, а так же какой либо доработки без отметки в паспорте оснастки. Для настройки средств течеискания, оценки их чувствительности и результатов их испытаний используют средства калибровки течеискателей к ним относятся: контрольные течи и контрольные концентрации пробного вещества. Контрольные течи предназначены для создания стабильного потока контрольного газа, который используется при настройке и оценки чувствительности течеискателей, и индикаторных средств. Оценки различных схем течеискания качественной и количественной оценки результатов испытания на герметичность деталей и сборочных единиц. Контрольная концентрация пробного вещества предназначена, как и контрольные течи для градуировки индикаторных средств и течеискателей и оценки результатов испытания. Для обеспечения стабильного потока течь необходимо предохранять от загрязнения и попадания влаги. Применение контрольных течей для определения чувствительности различного рода индикации дисперсной массы, пенной, жидкостей необходимо обеспечить условие совместимости материалов, конструкции течи и индикаторов, а также возможность качественного удаления индикаторов с поверхности течи. Характерными опасными факторами наличие которых возможна при разрушении объекта испытаний или оснастки в процессе работы являются ударная волна, струя жидкости или газа, осколки объекта после аварии, поэтому при работе испытаний следует использовать бронекамеры, бронебоксы или различные типы другой защиты.
Технология испытания на прочность.
Многие герметизируемые газонаполненные объекты перед испытаниям на герметичность подвергаются испытаниям на прочность. Таким испытаниям подлежат различного рода замкнутые системы(емкости, турбо-проводы, гидравлические системы) работающие под давлением различных рабочих сред. Согласно требованием правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением гидравлическим испытаниям на прочность(оприсовки) подлежат все сосуды после их изготовления. Сосуд работающий под давлением это герметически закрытая емкость предназначенная для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, и жидкостей под давлением. Следуя рассматриваемым правилам после изготовления объекта необходимо контролировать в нем сварные соединения, что включает внешний осмотр ультразвуковую или радиационную дефектоскопию или оба метода в комплексе. С целью выявления внутренних дефектов(трещин, не проваров по шлаковым включениям), а также механические испытания, металлографические испытания, гидравлические испытания и другие методы если они предусмотрены техническими условиями. Внешнему осмотру и измерению подлежат все сварные соединения для выявления в них трещин всех видов и направлений, наплывов, подрезов, прожогов, не заваренных кратеров, не проваров, пористости и других дефектов, а также излома оси соединяемых элементов, смещение кромок соединяемых элементов, отступление от геометрии швов предусмотренное чертежами(по высоте, катету, ширине шва). Перед внешним осмотром поверхность сварного шва и прилегающий к нему участков основного металла шириной более 20мм в обе стороны от шва должна быть зачищена от шлака и других загрязнений. Гидравлические испытания, как правило, являются испытанием объекта на прочность в целях обеспечения требуемой объективности и надежности испытаний, а также для их механизации и автоматизации в производстве применяют специальные гидра стенды отличающиеся производительностью, диапазоном рабочих давлений, габаритными размерами. При испытаниях объекта предварительно закрывают все открывающие крышки и горловины, а на патрубках устанавливают опорную арматуру. Для гидра испытаний должны применяться вода и растворы ингибиторов коррозии. Выбор раствора зависит от материала из которого изготовлен объект и требований его герметичности. Для исключения возможной закупорки микро дефектов при испытаниях применяют растворы для обработки. Испытания должны проводится в закрытых помещениях температура в которых должна быть в пределах 15-35С.
Технология подготовки контроля на герметичность.
При изготовлении детали и узлы находятся в контакте с различными технологическими жидкостями(например, смазками при штамповке, охлаждающими жидкостями при механической обработке, технологическими жидкостями при травлении). Под действием капиллярных сил и не избыточного давления сквозные микро не плотности объектов могут перекрываться этими жидкостями и при проведении испытаний на герметичность их можно не обнаружить. Поэтому правильный выбор метода, средства и режима подготовки объекта перед испытаниями обеспечивают вскрытие закупоренных микродефектов, и высококачественное проведение испытания на герметичность. Подготовка поверхности объектов перед испытаниями на герметичность включает технологические процессы очистки, обезжиривания и сушки. Объект считается подготовленным к испытаниям на герметичность при отсутствии на его поверхностях следов влаги, эмульсии, смазок, а также механических и других видов загрязнений. Физика процессов происходящих при подготовке к испытаниям на герметичность поверхности объектов заключается в удалении механических и других загрязнений путем очистки поверхности, а также удалении при обезжиривании технологических неоднородных жидкостей(жировых загрязнений из микродефектов) и замещение их однородными чистыми низкокипящими и летучими жидкостями (органическими растворителями, а также во вскрытии микродефектов сушки воды путем их испарения. Процесс обезжиривания подразделяется на 3 фазы:
1 к первой фазе относится удаления загрязнений с поверхности микродефекта, эта фаза имеет наивысшую интенсивность растворения;
2 вторая фаза характеризуется снижением интенсивности удаления загрязнений из микродефекта по мере удаления.
3 жировое загрязнение удалено, и канал микродефекта полностью заполнен растворителем.
Метод очистки поверхности объектов
При выборе метода и средств очистки необходимо контролировать: конструктивные особенности объекта, технические требования предъявляемые к нему, вид и степень загрязнения поверхности и производственно экономические факторы. Механическую очистку поверхности объектов производят одним из следующих методов: очистка пылесосом, обдувку сжатым воздухом, протиркой, промывкой, струйной очисткой.
Очистка объектов пылесосом применяется для удаления механических частиц, при этом используются бытовые и промышленные электрические пылесосы.
Метод продувки сжатым воздухом используется в исключительных случаях для удаления видимых невооруженным глазом твердых частиц и водных пленок, при этом обычно применяют сухой сжатый воздух пропущенный через фильтр.
Метод протирки поверхности осуществляется малярными кистями или щетками, салфетками. Материалом для салфеток могут служить хлопчатобумажные ткани, содержание синтетического волокна и капроновой щетины в кистях и щетках не допускается.
Метод промывки заключается в погружении и полоскание объекта в ванне заполненной в водном растворе.
Струйный метод предполагает очистку объекта путем воздействия струи воды на загрязненную поверхность.
При протирке, промывке и струйной очистке необходимо использовать дисцелированную или обессоленную воду, или применение воды содержащую ингибиторы коррозии (например, бихроматкалия).
Химическая очистка заключается в обезжиривании загрязненных поверхностей фреоном 113, моющими водными растворами или органическими растворителями. Обезжиривание применяется для очистки поверхности объекта от физических загрязнений (органических и минеральных масел и смазок, полировочных паст, жиров). Обезжиривание осуществляется одним из следующих методов: протиркой, промывкой, струйной очисткой, паровой очистки, очисткой в качающихся барабанах. Метод протирки применяют там, где невозможно использовать другие методы очистки ввиду конструктивных особенностей объекта (окончательно собранные объекты, наличие щелевых каналов, зазоров, глухих отверстий, труднодоступных мест). Протирка осуществляется салфетками, кистями, с применением растворителей. Обезжиривание поверхности объекта путем протирки с использованием водного раствора проводится в следующей последовательности: в начале поверхность протирается салфеткой смоченной в подогретом до температуры 40-50С в моющем растворе, затем салфеткой смоченной в подогретой до температуры 40-50С дисцелированной или обессоленной воде, салфеткой смоченной в холодной дисцелированной воде или обессоленной воде и в заключении поверхность объекта обдувают воздухом с температурой 50-60С в течении 3-5 мин. Промывка поверхности осуществляется путем заполнения внутренних полостей объекта или погружением его в ванну с рабочей жидкостью (растворителем). Количество растворителя заливаемого в объект устанавливается технологически в зависимости от его объема. Метод струйной очистки состоит воздействием струи рабочей жидкости на загрязненную поверхность. Паровая очистка осуществляется путем подачи на загрязненную поверхность горячего моющего раствора с некоторым количеством пара под значительным давлением или выдержкой объектов в камере насыщенной парами растворителя. Метод очистки кантованием заключается в том, что внутренняя полость объекта заполняются рабочей жидкостью и объект по определенной программе поворачивается. Изменение направление поворота объекта происходит через каждые 5-10мин. Время очистки поверхности органическими растворителями устанавливается технологически и составляет при промывке, струйной очистке и в качающихся барабанах 5-30мин, при протирке до 3мин, в парах растворителя 2-10мин. Очистка сильно загрязненных поверхностей может идти в два этапа:
1предварительное удаление видимых загрязнений органическими растворителями или моющими водными растворами;
2окончательная очистка объекта моющими растворами с температурой 40-50С или чистыми органическими растворителями.
После обезжиривания с применением водных растворов содержащих поверхностно активные вещества необходимо проводить тщательную промывку поверхности объекта подогретой до температуры 40-60С водой и холодной проточной водой в ванне или струйным методом. Продолжительность промывки в подогретой и холодной воде более 3мин в каждой.
Контроль качества очистки поверхности объектов.
Контроль качества очистки поверхностей объектов от загрязнений может быть осуществлен визуальным методом, а именно внешним осмотром и методом продувки, при этом необходимо учитывать габаритные размеры и конфигурацию объектов. Степень и вид загрязненности, требования предъявляемые частоте поверхности, экономическую целесообразность. Чувствительность метода контроля определяется наименьшим количеством загрязнений приходящихся на единицу площади контролируемой поверхности уверено фиксируемым при проверки данным методом и выражается в мл/м2, мл/cм2, а степень загрязненности в мл/л. Визуальный метод контроля очистки заключается в определении наличия механических и грубых масленых загрязнений на открытых поверхностях путем осмотра их невооруженным глазом. Чувствительность метода очень грубая и носит субъективный характер. Контроль чистоты методом протирки предусматривает выборочную протирку контролируемой поверхности в нескольких местах салфеткой смоченной в ацетоне, фреоне 113 или спирте и отжатой от избытка растворителя с последующим визуальным осмотром. Поверхность считается чистой, если на салфетки отсутствуют видимые следы жировых и других загрязнений. Контроль чистоты поверхности люминесцентным методом основан на способность загрязнений органического происхождения излучать свет под воздействием ультрафиолетовых лучей. Контроль может быть прямой, косвенный и по чистоте растворителя.
Прямой нужен непосредственно облучения участков поверхности доступным для осмотра. В этом случае помещение для очистки поверхности объектов должно иметь изолированные затемненный участок для облучения объекта УФ светом. Чувствительность способа 220-260мг/м2.
Косвенный способ люминесцентного метода применяется для контроля чистоты любых поверхностей в том числе труднодоступных для облучения и осмотра. Способ заключается в протирке контролируемой поверхности выборочно в нескольких местах салфеткой смоченной в ацетоне или спирте и отжатой от их избытка с последующим осмотром и в УФ лучах. По чистоте поверхности свидетельствует отсутствие свечения на салфетке. Материалом для салфетки применяют при косвенном контроле могут служить фильтрованная бумага, бязь.
В качестве контрольных приборов применяются стандартные и нестандартные приборы типа УФО-4. Чувствительность контроля чистоты косвенным способом 5-10мг/м2. Наиболее эффективен контроль по чистоте растворителя. Сущность способа контроля по чистоте растворителя состоит в том, что проверяемую поверхность подвергают повторному обезжириванию одним из органических растворителей с последующим проведением люминесцентного анализа проб растворителя путем доставки последнего во внутреннюю полость ОК или погружением ОК в ванну.
Время контроля при этом 10-30 мин, а количество растворителя устанавливается технологически. Количественная оценка степени загряжениности поверхности ОК определяется сравнением интенсивности свечения растворителя после повторного(контрольного) обезжиривания с чистым растворителем чувствительность контроля по чистоте растворителя 1мг/литр.
Методы и режимы сушки объектов перед испытаниями на герметичность.
Сушка ОК перед испытаниями на герметичность подразделяется на 2 этапа: удаление жидкости с наружных и внутренних поверхностей ОК (общая сушка), удаление жидкости из микродефектов. Промежуток времени между окончательным гидравлическим испытанием и началом общей сушки согласовывается с разработчиком ОК. Обычно он составляет мене двух часов.
Жидкость с наружных и внутренних поверхностей ОК рекомендуется удалить одним или совокупностью следующих способов: протиркой сухими салфетками, продувом сжатым воздухом (желательно подогретым) сушкой. Операция сушки рекомендуется для изделий имеющих труднодоступные места. Продолжительность данной операции определяется технологиями при отработке технологического процесса конкретно для каждого ОК.
Качество и полнота удаления жидкости с поверхности объекта обеспечивается отработанной технологией перед испытанием на герметичность манометрическим (способом спада давлений) и пузырьковым методом (способ обмыливания) необходимо удалять влагу только с наружных и внутренних поверхностей, поскольку требования к степени герметичности при этих способах испытания невысокие. Сушка объектов с целью удаления жидкостей из микродефектов перед высокочувствительными испытаниями на герметичность проводится после полного удаления жидкости с наружных и внутренних поверхностей и труднодоступных мест. В зависимости от требований к допустимой величине не герметичности объекты условно делят на две категории:
1категория А;
2категория Б.
К категории А относятся объекты в которых допускаются течи с потоками воздуха до 1.3х10-7м3Па/с. В категорию Б входят объекты, где допускаются течи с потоками воздуха <1.3х10-7м3Па/с до 1.3х10-9м3Па/с включительно. Объекты меньше утечки допустимой 1.3х10-4м3Па/с или объекты испытуемые на герметичность методами течеискания с порогом чувствительности выше 1.3х10-4м3Па/с сушки могут не подвергаться. Сушку и испытания объектов рекомендуется выполнять в одном и том же производственном корпусе, если невозможно выполнить эти условия, то транспортировать малогабаритные объекты следует в специальной теплоизолированной герметически закрывающейся талии. При сушки объектов должны быть приняты меры исключающие их повреждения.
Методы сушки объектов.
Удалять жидкость из сквозных микродефектов можно одним из следующих методов сушки: конвективным, температурным, температурно-вакуумным(общим вакуумированием), односторонним вакуумированием, односторонним вакуумированием объекта под избыточным давлением, а так же общим вакуумированием с прерывным инфракрасным нагревом. При выборе метода сушки необходимо учитывать конструктивные особенности объекта и технические требования предъявляемые к нему. Это имеющиеся оборудования, оснастка и допустимые режимы технологических нагревов материала объекта.
Конвективный метод сушки заключается в сушке объекта путем обдува внутренней или внешней поверхности его горячим воздухом допускается сушка объектов с применением цехового воздуха подогретого до температуры более 40С, при этом длительность сушки должна быть увеличена на 20%. Объекты необходимо сушить на отдельном участке цеха или в специальной камере оборудованной искусственной или естественной вентиляцией. При сушке объектов больших объемов конвективным методом в объекте рекомендуется устанавливать технологический рассекатель. Конвективный метод сушки рекомендуется применять только для объектов категории А.
Температурный метод сушки заключается в сушке объекта в термокамере, термошкафу или в помещении цеха при естественных условиях. Сушка объекта в естественных условиях или камере должна проводится при температуре воздуха в помещении цеха больше 15С. При общей сушке объектов температурным методом при температуре более 80С рекомендуется периодическая продувка камеры и объекта в течении 5мин воздухом подогретым до температуры сушки. Этим обеспечивается удаление паров жидкости из камеры и объекта. Температурный метод годится только для объектов категории А.
Температурно-вакуумный метод (общевакуумированный) заключается в сушке объектов в термобаракамере с обеспечением определенного вакуума и температуры объекта. При сушке данным методом с начало нужно включить нагревательное устройство, а после достижения требуемой температуры сушки включить вакуумную систему и обеспечить необходимый вакуум в термобаракамере.
Метод сушки односторонним вакуумированием заключается в сушке при таких условиях когда вакуум создается с одной стороны стенки объекта. Метод сушки объекта односторонним вакуумированием под избыточным давлением заключается в удалении влаги из сквозного микродефекта путем создание вакуума с внешней стороны объекта, а избыточного давления газа во внутренней поверхности, сушка выполняется в термобаракамере. Метод сушки в общей сушке с прерывистым инфракрасным, состоит в сушке в термобаракамере когда период нагрева чередуется с периодом выдержки без нагрева. Отношение периода нагрева к периоду выдержки без нагрева составляет 1:10.
Методы контроля герметичности. Метод испытания керосином.
Этот метод в котором в качестве проникающего вещества используют керосин(керосиновая проба) получил широкое распространение благодаря своей простате и сравнительно высокой чувствительностью. С помощью керосина контролируют открытые изделия – это емкости, элементы гидравлических и газовых, а в ряде случаев этот метод используют при испытаниях закрытых систем это топливных отсеков, баков, а также сварных соединений различных изделий. Керосин обладает высокой проникающей способностью, имеет сравнительно низкую вязкость хорошо растворяет пленки жира и устраняет пробки в не плотностях. В качестве индикатора течи используют меловую обмазку. Различают четыре способа испытаний: керосиновый, керосино-пневматический, керосино-вакуумный, керосино-вибрационный.
Контроль керосиновым способом выполняют следующим образом: на места контроля предназначенные для осмотра наносят меловую обмазку, а противоположную сторону изделия несколько раз смачивают керосином, либо укладывают на нее ленту или кусок ткани смоченной керосином. После выдержки определяемой техническими условиями на изделия его осматривают выявляя места течи по пятнам керосина или цвета ржавчины на белой обмазке. Иногда для повышения чувствительности контроля керосин окрашивают растворяя в нем краски ярких цветов. Керосиновым способом могут быть выявлены течи диаметром более 0.1мм в изделиях толщиной до 25мм. Чувствительность метода визуально характеризуется диаметром пятна контрольной или рабочей жидкости на фильтровальной бумаге. В производственных условиях обычно регистрируют пятна диаметром равным 1-2мм.
Керосино-пневматический способ. При таком способе контроля изделия после смачивания керосином обдувают струей сжатого воздуха под давлением 0.3-0.4МПа, что повышает чувствительность контроля и ускоряет выявление дефектов.
Керосино-вакуумный способ основан на применении переносных вакуумных камер устанавливаемых на контролируемое изделие со стороны меловой обмазки при этом повышается чувствительность и производительность контроля.
При керосино-вибрационном способе на изделия смоченные керосином воздействуют ультразвуковыми колебаниями, что существенно ускоряет процесс проникновения керосина в не плотности, а также повышает чувствительность и производительность. Чувствительность способов испытания зависит от его частоты. Присутствие примесей повышает вязкость, а особое влияние на чувствительность оказывают компоненты смазок применяемые при сборке гидра и газовых систем и вымываемых керосином.
Химический метод.
Этим методом пользуются для контроля герметичности емкостей элементов гидравлических и газовых систем работающих под давлением, а также открытых изделий. В основе метода лежит химическое взаимодействие аммиака или других газов с индикаторным веществом, которые в результате реакции меняют свою окраску. В качестве контрольного газа обычно используют смесь аммиака с воздухом или азотом. Для индикации течи применяют: бром фенол синий, фенол фтолиин, бром бензол, нитрат ртути. Индикаторные вещества растворяют в воде, глицерине или спирте и пропитывают ими фильтровальную бумагу, либо светлую ткань. Перед контролем химическим методом изделия подвергают гидравлическому или пневматическому испытанию, а затем его заполняют контрольным газом до испытательного давления, затем укладывают на контролируемые участки ленту пропитанную индикаторным веществом и выдерживают ее в течении определенного времени указанных в технических условиях. Испытательное давление 0.1-0.15МПа и оно, как правило, не должно превышать рабочего. Химический метод прост и его выполнение не требует специального оборудования и высокой квалификации персонала. Чувствительность данного метода не высокая. Кроме, того изменение цвета индикаторного вещества может быть вызвана углекислым газом и другими веществами.
Способ индикаторной краски.
Находи применение для контроля тех объектов, которые уже в процессе изготовления заправляют рабочей средой окрашивают и сушат, а затем отправляют заказчику. В этом случае контроль герметичности осуществляют во время сушки. В краску которая служит лакокрасочным покрытием добавляет специальный индикатор, например, бром фенол синий, который реагирует на рабочую среду. В местах утечек рабочая среда вступает в химическую реакцию с индикатором. В результате на краске образуются синие пятна, которые указывают на места течи.
Радиоактивный метод.
Основан на индикации малых количеств радиоактивных газов или жидкостей по испускаемому ими радиоактивному излучению. Индикацию течей выполняют с помощью газоразрядных счетчиков, сцинциляционных счетчиков и ионизационных камер. В качестве радиоактивного вещества наиболее широко используют криптон 85 с периодом полураспада 10 лет. Он легко регистрируется даже в небольших концентрациях. Обычно его применяют в смеси с аргоном или азотом, иногда вместо криптона 85 применяют радон 222. Чувствительность зависит от количества накопленного пробного вещества. Данный метод нашел свое применение для контроля оборудования атомной энергетики содержащего рабочие радиоактивные вещества.
Пузырьковые методы.
Эти методы основаны на регистрации локальных утечек в изделиях по появлению пузырьков контрольного газа. Различают три пузырьковых метода: пневматический, пневмогидравлический и вакуумный.
Пневматический метод используется при контроле замкнутых и открытых изделий. Контрольным веществом служит воздух или азот. Индикацию течи проводят с помощью пенообразующих веществ. Контроль осуществляется оприсовкой сжатым воздухом с обмазкой пенообразующим веществом. При работе в летнее время на один литр воды 50г туалетного мыло или на 1л воды 50г хозяйственного мыло и 5г глицерина, или на 1л воды 50г порошка лакричного корня. В зимнее время 1л водного раствора хлористых солей и 15г концентрированного раствора лакричного экстракта.
Пневмогидравлический метод применяют для контроля герметичности замкнутых изделий, емкостей, элементов гидравлических и газовых систем работающих под давлением и имеющих сравнительно небольшие размеры, что обеспечивает возможность погружения их в жидкость. Метод заключается в подаче в контролируемое изделие контрольного газа под избыточным давлением с последующим погружением изделия в бак с индикаторной жидкостью. В местах течи определяют по пузырькам контрольного газа в индикаторной жидкости. В качестве индикаторной жидкости вода. Величина минимальной регистрируемой течи зависит от давления в изделии. Использование газов более легких, чем воздух позволяют повысить чувствительность контроля, например, при применении водорода чувствительность увеличивается в 2 раза. Этот метод наиболее часто применяют.
Вакуумный метод. Данный метод является по существу разновидностью пневматического метода контроля с обмазкой пенообразующим веществом. Его применяют для контроля герметичности открытых изделий при одностороннем доступе контролируемой поверхности. При испытании на исследуемый участок изделия накладывают переносные вакуумные камеры состоящие из рамки с резиновым уплотнителем. На контролируемое изделие наносят пенообразующее вещество. Вакуумную камеру устанавливают на изделие и с помощью насоса создают ее полости разряжение. В результате разряжения воздух, через не плотности в изделии поступает в полость камер. Наблюдение за появлением пузырьков в пенообразующем веществе ведут, через ветровое окно камеры. По окончании контроля в полость камеры запускается воздух и ее перемещают на следующий контролируемый участок. Широкое распространение вакуумный метод получил при контроле сварных соединений. Чувствительность данного метода зависит от величины разряжения воздуха.
Акустический метод.
Этот метод основан на индикации акустических вол возбуждаемых при вытекании контрольного газа через не плотности в контролируемом объекте. Во время испытаний объект заполняют газом (воздухом) и создают некоторые избыточные давления. При истечении газа, через не плотность его молекулы взаимодействуют со стенками канала течи и генерируют ультразвуковые колебания. Датчик приемного устройства акустического течеискателя перемещается по поверхности контролируемого изделия и улавливает эти колебания. И преобразует их в электрический сигнал, который после усиления поступает на индикатор. Приемным устройством является пьезоэлектрический микрофон, который размещается в корпусе течеискателя или выносной щуп в котором смонтированы микрофон и усилитель. Все акустический течеискатели являются переносные и вес их составляет от 900г до 1.5кг. Чувствительность испытаний акустическими течеискателями зависит от давления воздуха в объекте контроля. С повышением давления увеличивается расстояние на котором течеискатель позволяет обнаруживать течи. С возрастанием потока воздуха через течь при постоянном давлении максимальное расстояние на котором можно обнаруживать течи также увеличивается. Чувствительность контроля может быть повышена, если не плотности смочить жидкостью, например, водой. При этом появляются пузырьки воздуха при разрушении которых образуются мощные акустические импульсы. Акустический метод применяют для испытания объектов которым не предъявляют жестких требований по герметичности. Особенно эффективен акустический контроль при испытаниях подземных трубопроводов. В ряде случаев акустические течеискатели используют для выявления грубых течей перед контролем изделий более чувствительными методами. Преимущество: контроль не требует применение специальных индикаторных газов и высокой квалификации исполнителей. Недостаток: низкая чувствительность и реагирование на производственные шумы.
Манометрические методы.
Основаны на регистрации измерения испытательного давления контрольного или пробного вещества в результате наличия течи. Этими методами испытывают замкнутые системы, резервуар, гидравлические и газовые систем, их элементы. В качестве контрольных веществ применяют жидкость, например, вода и газы, воздух, азот, аргон, гелий, аммиак. А в качестве пробных: эфир, бензин, ацетон, углекислый газ. Индикацию течи осуществляют по показаниям прибора. При контроле вакуумных систем осуществляют тепловые ионизационные и магнитные вакуумометры.
Люминесцентный метод.
Этим методом испытывают открытые или закрытые изделия в том числе емкости, элементы гидравлических и газовых систем. При люминесцентном методе используются способность некоторых веществ (люминофоров) светится видимым светом под действием ультрафиолетового излучения. Различают два способа люминесцентного контроля: капиллярный и люминесцентно-гидравлический.
При капиллярном способе на одну из поверхностей изделия наносят раствор люминесцирующей жидкости. Через определенное время установленное техническими условиями на изделия на противоположную поверхность в воде воздействуют ультрафиолетовым излучением. Для лучшей выявляемости дефектов на исследуемую поверхность изделия наносят порошок оксида магния или талька, который пропитывается контрольной жидкостью увеличивая размер светящихся пятен в местах течи. Чувствительность данного метода невысокая. Время выдержки, толщина стенок 4мм -15мин, свыше 4мм -30мин. Его следует увеличивать на 3-5 мин на каждый мм толщины стенки. Для энергетических установок с толщиной стенок 40мм время составляет до 14ч.
Люминесцентно-гидравлический способ испытания заключается в том, что крупногабаритные закрытые изделия заполняют контрольной жидкостью содержащей люминесцирующие вещества. После установления испытательного давления объект выдерживают определенное время.
Газоаналитические методы испытания. Классификация методов испытания.
Газоаналитические методы относятся к высокочувствительным методам контроля при которых применяют различные течи искатели. Такие методы предусматривают применение пробных газов. При прохождения газа в объекте в блоке индикации течеискателя появляется электрический сигнал, поэтому эти методы иногда называют газоэлектрическими. Наибольшее применение при контроле изделий машиностроений получили: катарометрические, галогенные и масспектрометрические течеискатели. Испытание изделий газоаналитическими методами выполняют различными способами: щупа, обдува и камерные. Способ щупа:
Применяют при поиске течей закрытых крупногабаритных объектах. В резервуарах, сосудах, гидравлических и газовых системах. В этом случае изделие 1 заполняют пробным газом из баллона 5 через клапан 6, до давления выше атмосферного. Наружную поверхность изделия сканируют щупом 3, течеискателя 4. Через щуп происходит непрерывный отбор газовой смеси к датчику течеискателя. По пику сигнала определяют место или величину течи 2.
При способе обдува:
Контролируемые участки наружной поверхности изделия обдувают пробным газом с помощью обдувателя 7. Течеискатель подсоединяют к изделию и отбирают пробу газовой смеси за счет прокачки (обычным путем вакуумирования). При контроле крупногабаритных объектов способ является высокоинерционным и менее чувствительным чем методом щупа. Сущность камерных способов испытаний заключается в том, что изделие помещают в камеру(чехол 8) и создают перепад давления на стенках. Камерах или к изделию подсоединяют течеискатель после чего в изделие (для способа вакуумной камеры)
Или в камеру для способа оприсовки камеры подают пробный газ.
Применяют различные разновидности камерных способов: накопление, вакуумирование, накладных камер, вакуумных присосок.
Камерные способы позволяют контролировать общую герметичность изделия обеспечивая высокую чувствительность, однако они сложны в применении.
Катарометрический метод.
Применяют для контроля герметичности замкнутых газовых систем работающих под давлением. Метод основан на регистрации изменения теплопроводности газовой смеси при изменении в ней концентрации индикаторного (пробного газа) прошедшего через не плотность. Для измерения не плотности газовой смеси используют нагреваемый током проводник помещенный в камеру заполненной анализируемой смесью. При постоянстве отдаваемой проводником теплоты и температуры стенок камеры, теплопроводность газовой смеси будет однозначно определять температуру проводника, и следовательно его сопротивление. Теплопроводность пробного газа отлична от теплопроводности остальных компонентов смеси. При испытаниях ее сравнивают с теплопроводностью воздуха. В качестве индикаторных используют те газы коэффициенты теплопроводности которых значительно отличаются от коэффициента теплопроводности воздуха (например, водород, гелий, метан, пропан, бутан). Датчик катарометрического течеискателя представляет собой так называемую катарометрическую ячейку расположенную на выносном щупе. Корпус датчика выполнен в виде массивного медного блока. Во избежание внешних тепловых воздействий на чувствительные элементы. Термочувствительными элементами являются две вплавленные стеклянные трубки в капилляры, тонкие металлические (платиновые или платино-радиевые) нити с определенным сопротивлением, каждая нить натянута вдоль оси датчика по двум параллельно расположенным каналам и нагревается проходящим по ним электрическим током. Нити включены в плечи мостовой схемы, два резистора входят в состав измерительного блока течеискателя. Перед контролем объекта мост балансируют пропуская через каналы датчика чистый воздух с помощью вентилятора. При контроле датчик перемещают вдоль поверхности контролируемого объекта. Если утечка пробного газа из объекта отсутствует, то мост остается в сбалансированном состоянии, поскольку входные отверстия каналов датчика расположены на разных расстояниях от контролируемой поверхности, то при утечки из объекта пробный газ вместе с воздухом будет проходить через верхний канал датчика. В то время как в нижний канал по прежнему будет попадать только чистый воздух. В следствии различия коэффициентов теплопроводности пробного газа и воздуха изменяются условия охлаждения чувствительных элементов датчика, а также электросопротивление его верхней нити. В результате мост выйдет из состояния равновесия. Напряжение дисбаланса моста регистрируют измерительным прибором соединенным системой сигнализации о наличии течей. Датчик течеискателя весьма чувствителен к утечкам пробных газов в следствии применения компенсационной схемы. Требуемое значение чувствительности и производительности контроля выбирают регулируя частоту вращения вентилятора. При этом чувствительность метода зависит от вида пробного газа (например, при использовании 90% фреона с воздухом чувствительность составляет 4х10-3мм3МПа/с). Таким методом можно обнаруживать утечки практически любых газов. Возможно также его использование для обнаружения паров летучих индикаторных жидкостей. Недостатками метода являются невысокая чувствительность, большая инерционность, а также зависимость показаний пробора от наличие в окружающей среде различных паров и газов, включая пары растворителей используемых для подготовки контролируемого объекта к испытаниям. Наибольшее применение получили течеискатели ТП7101, ТП7101М. Основными элементами течеискателя ТП7101 является щуп, преобразователь, блок питания и телефонные наушники. Течеискатель имеет звуковую и световую сигнализацию о наличии течи, масса течеискателя 13,5кг. Скорость перемещения щупа 3-8мм/c, расстояние до поверхности 1-3мм. Течеискатель ТП7101М имеет батарейное питание и масса 4 кг.
Галогенный метод.
Галогенный метод контроля ранее назывался галоидным. Применяется в различных областях промышленности. Его использование особенно эффективно при оценке герметичности, объемов большого размера или систем сильно разветвленными трубопроводами не больших сечений. Часто галогенный метод определяют для определения мест повреждения газопроводов или газонаполненных камер. Вакуумные галогенные испытания выполняют при контроле низко и высоковакуумных системах. В качестве пробных газов применяют газообразные фреоны, поскольку они не ядовиты и сравнительно дешевы. Давление которое можно создать в объекте контроля ограничено упругостью паров галогеносодержащего газа при температуры испытаний (например, для фреона 12 при нормальной температуре парциальное давление составляет около 0.6МПа) поэтому при давлениях 0.6-0.93МПа следует применять фреон 22, а при давлениях 0.83-3.24МПа фреон 13. Иногда применяют другие галогеносодержащие вещества: дихлорэтан, четырех хлористый углерод, хлористый метил. При давлениях в объекте превышающих 0.6МПа обычно используют смесь фреона с воздухом.
Принцип действия течеискателя.
Принцип действия галогенных течеискателей основан на использовании свойств накаленной платины имитировать положительные ионы и таким образом резко увеличивать ионную эмиссию в присутствии галогеносодержащего вещества. Появление ионного тока при галогенном обусловлено образованием щелочных металлов образующихся в результате ионизации на поверхности платинового эммитора, попадающих на эту поверхность в результате испарения из нагретого керамического блока эмиссии. С увеличением толщины слоя ионов на поверхности эммиторов эмиссия ионов практически прекращается. Поступающие поверхности эммитора галогеносодержащие вещества вступают в химическое взаимодействие с ионами щелочных металлов, в результате поверхность эммитора в большей или меньшей степени освобождается от отсорбированных ионов, что приводит к возрастанию силы ионного тока. При прекращении поступления галогенов поверхность эммитора вновь покрывается слоем ионов щелочных металлов, а сила ионного тока уменьшается до фонового значения. Концентрация галогенов в воздухе регистрируемых при испытаниях мала.
Галогенные течеисктели.
Основные характеристики галогенных течеискателей
|
Параметр |
ГТИ-6 |
БГТИ6 |
ТИ2-8 |
|
Чувствительность, мм3МПа/с (с выносным щупом) |
1.3х10-4 |
9х10-4 |
1.3х10-4 |
|
С вакуумным датчиком |
1.3х10-6 |
- |
1.3х10-6 |
|
Индикация течи |
Стерлочная, звуковая, световая |
Стерлочная, звуковая |
Звуковая, световая |
|
Потребляемая мощность, ВА |
85 |
35 |
65 |
|
Питания |
220В |
Батарея аккумуляторов |
Переменный ток 220В |
|
Габаритные размеры измерительного блока, мм |
360х160х200 |
188х326х348 |
200х180х260 |
|
Масса, кг измерительного блока |
10 |
2.5 |
6.5 |
|
Выносного щупа |
1.3 |
0.7 |
1.3 |
|
Вакуумного датчика |
1.2 |
- |
1.2 |
Течеискатель ГТИ-6 оснащен выносным (атмосферным) щупом и вакуумным датчиком которые подсоединены к измерительному блоку с помощью кабелей. При вакуумных испытаниях пробный газ подают к контролируемому объекту с помощью обдувателя. При работе в атмосферных условиях при отсутствии кислорода воздуха обеспечивает работу чувствительного элемента течеискателя без каких либо дополнительных устройств. При работе в вакууме поступление кислорода обеспечивается специальным устройством в вакуумном датчике. Чувствительный элемент датчика представляет собой реагирующий на парциальное давление пробного газа систему состоящего из двух платиновых электродов, коллектор и эммитора. Коллектор ионов выполнен в виде трубки из платиновой фольги, которая закреплена в цилиндрической втулке из коррозионостойкой стали. Эмитор представляет собой керамический каркас со спиралью из платиновой проволоки вставленный коаксиально внутри коллектора и закрепленной на керамическом основании. Должен быть нагрет до 800-900С. Выносной щуп(фотка) расположен в пластмассовом корпусе, в передней части находится чувствительный элемент защищенный металлическим кожухом, экраном со съемным радиатором для теплоотвода Коллектор датчика закреплен на втулке. Элемент газовой смеси пробного газа осуществляется вентилятором приводимого во вращение электродвигателем. Засасываемая смесь проходит через чувствительный элемент и выбрасывается наружу через специальное отверстие в корпусе щупа. В хвостовой чаще щупа расположен армотизатор и ионовой сигнальной лампой закрытой прозрачным колпачком. На рукоятке закреплен токоотводящий провод, соединяющий щуп с измерительным. При работе щуп может располагаться на расстоянии до 8м от измерительного блока течеискателя. Обдуватель выполнен в виде полой стенки и заканчивается с одной стороны штуцером для подсоединения резинового шланга, а с другой стороны выходным соплом. Вакуумный датчик представляет собой корпус фланец на котором смонтированы эмитор, коллектор, кислородный инжектор. Эмитор закреплен на керамическом каркасе, а датчик закреплен на фланце с помощью трех стоек. Кислородный инжектор предназначен для подачи кислорода к чувствительному элементу датчика. Инжектор представляет собой стакан заполненный порошком перманганата калия, который при высокой температуре разлагается с выделением большого количества кислорода, который через специальное отверстие в стакане поступает в чувствительный элемент датчика. Течеискатель оснащен калиброванной течеголовой со сменными насадками обеспечивающие получение стабильных потоков паров галогеносодержащего вещества гекса-хлор-этана различной величины. Калиброванную течь используют при регулировки течеискателя на заданную чувствительность при атмосферных испытаниях. Калиброванная течь представляет собой металлический цилиндр. Во внутрь цилиндра засыпают порошок гекса-хлор-этана специальном направляющие обеспечивают постоянство расположения щупа течеискателя относительно калиброванной течи при градуированной шкалы измерительного прибора. Поток газа регулируют с медными насадками. Испытания галогенными течеискателями можно проводить фреоном или его смеси с воздухом, способом щупа или вакуумного датчика.
Способ щупа.
Схема испытания изделия чистым фреоном.
Испытания способом выносного(атмосферного) щупа производят чистым фреоном или его смесью с воздухом. Испытание чистым фреоном следует проводить при небольших объемах контролируемых объектов по данной схеме. Фреон поступает в объект контроля 6 из баллона 1. Предварительно объект откачивает вакуумным насосом 9 через клапаны 4 и 5. Затем клапан 4 перекрывают и заполняют объект фреоном через клапаны 2 и 5. Клапаны 3 и 12 при этом закрыты, после этого проводят поиск течей с помощью щупа 7 соединенного с течеискателем 8. По окончанию испытаний фреон собирают обратно в баллон с помощью компрессора 9 и конденсатора 11 через клапаны 5, 3, 12. Остатки фреона откачивают насосом 9 до давления около 102Па. Затем в объект подают чистый воздух и повторяют откачку. Чувствительность контроля зависит от расстояния между щупом и поверхностью изделия и от скорости перемещения щупа по изделию. Оптимальной считают скорость перемещения щупа 10-20мм/с при расстоянии до поверхности изделия 0.5мм. Увеличение этого расстояния например, до 2мм снижается чувствительность в 3-4 раза.
При испытаниях смеси фреона с воздухом необходимо применять приведенную схему.
В объект 4 через клапаны 2, 3 из баллона 1 пускают некоторое количество газообразного фреона, далее пропуская сжатый воздух через клапан 7 увеличивают давление смеси до значения обеспечивающего необходимую чувствительность контроля. Испытание щупом 5 соединенного с течеискателем 6 выполняют аналогично испытанием чистым фреоном. Затем контролируемый объект продувают сжатым воздухом через клапаны 7, 3, 8, а остатки фреона откачивают насосом 10 через клапаны 3 и 9
Способ вакуумного датчика.
При испытаниях с применением вакуумного датчика, датчик 8 встраивают в вакуумную систему откачки объекта 4. При испытаниях объектов большого объема имеющих собственное средство откачки датчик устанавливают над вакуумным клапаном 11, разделяющим низковакуумный 10 и высоковакуумный 5 насосы. Систему откачивают до давления 0.12-10Па через клапан 11, затем открывают клапаны 6 и 9. Места контроля в объекте обдувают галогена содержащим газом из баллона 1, через обдуватель 3 и клапан 2 определяет место расположения и величины течи по показаниям индикаторов течеискателя 7. При контроле объектов небольшого объема датчик следует устанавливать между объектом и вакуумным насосом. Обследование начинают с обдувания контролируемых мест вакуумной системы смесью фреона с воздухом концентрацией 0.1-10%, т.к. обдувание системы в которой могут быть крупные течи чистым фреоном может привести (к отравлению датчика). При эффективной быстроте откачки объекта 10-3м3/c чувствительность испытаний может достигать 10-6мм3МПа/c. При контроле вакуумных систем при использовании вакуумного датчика не допустимо применение вымораживающих ловушек во избежание конденсации фреона.
Электронозахватные течеискатели.
В последнее время в галогенных течеискателях начинают использовать электронозахватные детекторы предназначенные для обнаружения элегаза(шести фтористая сера). Элегаз не токсичен и не вызывает коррозии конструкционных материалов. Процесс работы электронозахватного течеискателя состоит в непрерывном засасывании воздуха через щуп перемещаемый по контролируемому изделию с последующим пропусканием этого воздуха через детектор для регистрации наличия элегаза или других галогеносодержащих веществ. Детектором течеискателя является ионизационная камера. При пропускании через детектор электроположительного газа носителя происходит ионизация последнего с образованием положительных ионов и электронов которые попадают под действием электрического поля на соответствующие электроды детектора. Присутствии в отбираемой смеси примеси пробного газа приводит к захвату свободных электронов молекулами примеси и образованию малоподвижных отрицательных ионов, которые активно взаимодействуют с положительными ионами газа носителя вызывая уменьшение ионного тока в детекторе. О наличии течи судят по изменению напряжения на детекторе преобразователя. Преобразователь электронозахватного течеискателя выполнен в виде щупа с иглой-зонда. Газ носитель попадает в щуп через инжектор и создает разряжение в диффузоре. При прохождении узкое сопла инжектора. Отбираемая газо-воздушная смесь смешивается с электроположительным газа носителем и вместе с ним поступает в камеру детектора, где ионизируются пробным веществом и затем выходит наружу. Преобразователь подключают к измерительному блоку течеискателя гибким шлангом в рукоятке преобразователя находится электрометрический усилитель. Измерительный блок газа-искателя обеспечивает регулирование и контроль расхода газа носителя подаваемого в преобразователь, а также электрическое питание и измерение электропроводности детектора. Измерительный блок снабжен стрелочным прибором и акустическим индикатором. Выпускаемые промышленностью электронозахватные течеискателя обеспечивают чувствительность к потоку элегаза около 10-7, а к потоку фреона 10-6м3МПа/c. Электронозахватные течеискатели обладают более высокой, чем галогенные течеискатели стабильностью показаний величин обнаруживаемых течей. Нечувствительны к загрязнению воздуха, не требуют вакуумирования объектов контроля и кроме того лишены такого недостатка как отравление датчика. При работе течеискателей могут использоваться и другие галогеносодержащие вещества вместо элегаза.
Плазменный течеискатель.
Плазменный течеискатель предназначен для поиска течей способом щупа и действует следующим образом: через стеклянную разрядную трубку натекатель расположенную между обкладками плоского конденсатора подключенного к высокочастотному генератору с помощью механического вакуумного насоса прокачивается воздух. При давлении 100-300Па в трубке возникает тлеющий разряд, который шунтирует контур и вызывает срывы высокочастотной генерации. Ионы рекомбинируют, затем генератор вновь возбуждается и процесс повторяется с определенной частотой. Появление в трубке электроотрицательных зарядов увеличивают скорость рекомбинации ионов и частота срывов высокочастотной генерации возрастает. В результате на выходе генератора возникают радиоимпульсы измеряемая частота которых пропорциональна концентрации электроотрицательной примеси в воздухе прокачиваемом через разрядную трубку. На выходе частотомера появляется сигнал регистрируемый стрелочным прибором и индицируемой звуковой индикацией течи. При отсутствии в воздухе электроотрицательный примесей и скомпенсировоном фоновом сигнале прибор показывает 0. Выпускают плазменные течеискателе ТП4, ТП2, ТП3, такие течеискатели выполнены в виде портативного переносного прибора состоящего из измерительного блока и преобразователей щупа. Масса измерительного блока 2кг, а измерительного щупа 0.4кг. Плазменные течеискатели обеспечивают чувствительность контроля до 10-7мм3МПа/с.
Масс-спектрометрический метод.
Метод контроля герметичности и течеискания с применением масс-спектрометрических течеискателей получил наибольшее распространение. Принцип действия масс-спектрометрического течеискателя состоит в регистрации прохождения через течи пробного газа с помощью масс-спектрометра. Масс-спектрометрия это метод разделения с помощью электрических и магнитных полей сложной смеси газов или паров на компоненты в зависимости от отношения массы иона каждого компонента к заряду соответствующего иона. Масс-спектрометрический течеискатель по существу представляет собой газоанализатор настроенный, как правило, на регистрацию содержания газовой смеси какого либо газа обычно инертного. В большинстве случаев пробным газом является гелий, поэтому масс-спектрометрические течеискатели называют гелеевыми, иногда применяют аргон, неон, водород и их смеси. Применение гелия в качестве пробного газа позволяет создать течеискатель сравнительно простой конструкции, что связано с малым содержанием гелия в атмосфере примерно 5х10-4%. Масс-спектрометрический анализ газов осуществляемый в условиях высокого вакуума сводится к следующим процессам: превращение молекул анализируемого газа в положительные ионы с зарядом е. Создание моноэнергетического ионного пучка путем ускорения полученных ионов электрическим полем, а также разложение пучка заряженных ионов на компоненты в зависимости от отношения массы к заряду. Регистрация, а также регистрация и измерения интенсивности выделенного ионного пучка. Отношение массы к заряду называют массовым числом. Масс-спектрометрические течеискатели обладают высокой чувствительностью.
Пороговая чувствительность масс-спектрометрических течеискателей.
|
Тип течеискателя |
Страна изготовитель |
Чувствительность, мм3МПа, с |
Пробный газ |
|
ПТИ-10 |
Россия |
2х10-9 |
Гелий, аргон |
|
СТИ-11 |
Россия |
5х10-11 |
Гелий, аргон |
|
ТИ1-14 |
Россия |
2х10-9 |
Гелий, аргон |
|
ТИ1-14М |
Россия |
7х10-9 |
Гелий, аргон |
|
ТИ1-15 |
Россия |
7х10-11 |
Гелий, аргон |
|
ТИ1-20 |
Россия |
1х10-9 |
Гелий, аргон |
|
ТИ1-22 |
Россия |
7х10-9 |
Гелий, аргон |
|
MS-9 |
США |
1.7х10-8 |
Гелий |
|
MS-12 |
США |
1.3х10-9 |
Гелий |
|
MS-15 |
США |
1.7х10-12 |
Гелий |
|
24-120A |
США |
5х10-12 |
Гелий |
Настройку масс-спектрометрического течеискателя осуществляют с помощью коллиброванных течей гелит1 или гелит2. Действие таких течей основано на диффузию гелия сквозь мембрану из плавленого кварца (гелит1) или из молибденового стекла (гелит2). Коллиброванные течи выполнены в виде металлических баллонов с патрубками для подсоединения к течеискателю или испытуемой системы. Зарубежные течеискатели имеют ряд отличительных особенностей и могут кроме гелия работать со специальными газовыми смесями, например, хемиксал(20% гелия, 35% азота, 40% неона, 5% водорода) или хеногава(35% гелия, 65% иона). При испытании течеискателя подключают к контролируемым объектам по различным схемам. Эти схемы имеют небольшое отличие и применение их зависит от размеров объекта. Также существуют различные способы контроля это способ накопления, который применяется для определения общей герметичности замкнутых объектов работающих под давлением. Способ обдувания применяют при испытаниях вакуумных систем имеющих собственные средства откачки, а также их элементов. Способ щупа применяют при поиске течей в закрытых крупногабаритных объектах, емкостях гидравлических и газовых систем или их элементов работающих под давлением. Применяют еще способ барокамеры и способ вакуумных камеры и присосок.