Nedestruktivní defektoskopie Technologie údržeb a oprav strojů
Obsah
Vizuální prohlídky
Kapilární metody
Magnetické práškové metody
Ultrazvukové metody
Radiodefektoskopické metody
Infračervené metody
Optická holografie
1
Vizuální prohlídka
Zpravidla se používá před všemi ostatními.
Vyžaduje dobrou zrakovou schopnost pracovníka.
Citlivost metody ovlivňuje jakost povrchu a intenzita osvětlení.
Metoda přímá – nevyžaduje nákladnou techniku (čistý povrch, 60 cm prostoru, 500 lux, kvalifikace pracovníka EN 473, měřidla).
Metoda nepřímá – nepřístupné povrchy (k osvětlení a přenosu obrazu se používají speciální zařízení - endoskopy)
Vizuální prohlídka - endoskopie
Boroskopy – pevný tubus - průměru sondy od 0,9 mm v délkách od několika centimetrů až po 1,6 metru. Fibroskopy – ohebný tubus - svazek optických vláken (až 200000) -průměr tubusu se obvykle pohybuje v rozpětí 2 (ultratenké třeba i 0,5 mm) až 13 mm a může mít ohebný inspekční konec. Videoskopy - Videoskopy jsou v podstatě ohebné endoskopy, kde je do inspekčního konce zabudován CCD snímač. CCD snímače mají rozlišení kolem 440000 pixelů. V případě ultratenkých s průměrem 3,9 mm 290000.
2
Kapilární nedestruktivní defektoskopie Fyzika
Povrch kapalin je jakoby pokryt tenkou pružnou vrstvou – kulový tvar (bez vnější síly)
Povrchové napětí a kapilární jevy souvisí s kohezí (vzájemné působení přitažlivých sil molekul
Kapilární metody jsou založeny na vzlínavosti a smáčivosti detekční kapaliny (penetrantu)
Pouze povrchové vady.
Možné použití pro všechny materiály kromě porézních a materiálů reagujících s penetrantem Penetrant – schopnost závisí na viskozitě povrchovém napětí, smáčivosti a nosném prostředí
3
Technologický postup
Očištění povrchu součásti (voda, pára, mechanické, chemické apod.)
Nanesení detekční kapaliny a její působení (štětcem, stříkáním, ponořením, tlakový, vakuový způsob, 10 – 15 minut bez zaschnutí)
Odstranění přebytečné detekční kapaliny (nutno oparně, aby zůstala ve vadách detekční kapalina)
Nanesení vývojky (vychází z jejich vlastností, štětcem, stříkání – lepší citlivost metody)
Sledování výsledku zkoušky, vyhodnocení (provádí se hned (velké vady) a po nějaké době 5 -20 min. (malé vady))
Odstranění všech látek z povrchu součásti
4
Metody Barevné indikace – bílé pozadí a červené indikace – přírodní nebo umělé světlo. Metody fluorescenční – zelená nebo žlutozelená barva indikace, tmavé okolí vady – ultrafialové světlo Indikace Liniové (souvislé x přerušované) Okrouhlé indikace (plynové dutiny) Shluk tečkovitých indikací Rozptýlené indikace Falešné indikace
Magnetická metoda prášková Fyzika
Lze použít pouze pro feromagnetické materiály (lze je zmagnetizovat)
Trhlina musí být na povrchu nebo těsně pod povrchem (povrch může být natřen barvou) Trhlina musí být kolno na magnetické pole
(ve směru průchodu elektrického proudu)
Detekce se děje na základě rozptylového toku Využívá se stejnosměrná (větší hloubka – 5 – 10 mm) magnetizace i střídavá magnetizace (hloubka
do 2 mm, ale lepší kopírování členitého povrchu)
5
B – magnetická indukce (Tesla) – hustota magnetického toku H – intenzita magnetického pole (A/m) – síla magnetického pole
Trhlina kolmá k magnetickému toku nebo souběžná s elektrickým proudem
6
Rozptylový tok
Techniky magnetizace
Magnetizace přímým průchodem proudu – cirkulární
Magnetizace pomocným vodičem – cirkulární
Magnetizace cívkou – podélná
Magnetizace elektrickým jhem - podélná
7
Technologický postup
Příprava zkoušeného předmětu – odstranění cizích látek z povrchu (špína, rez, nátěr)
Magnetizace zkoušeného předmětu – podle odpovídající normy – pozor na zkušební úsek
Nanesení zkušebního prostředku – prášek (černý, červený) nebo suspenze – zpravidla během magnetování
Inspekce zkoušené plochy – UV světlo (1000 µW/mm2) nebo obyčejné světlo (500 lux) – kontrastní látka
Registrace indikací a jejich posouzení
Demagnetizace a čištění
Falešné indikace Vznikají: při velké změně tloušťky, v okolí elektrod, při přesycení magnetickým tokem, na rozhraní austenitu a feritu, na rozhraní tepelně zpracovaného pásma. Ověření: demagnetizace a nová zkouška, jiná zkouška NDT, metalografdickým výbrusem.
8
Ultrazvuková metoda Fyzika
Jedná se o mechanické vlnění (podélné – příčné – ohybové – objemové – povrchové)
Základní vztahy Rychlost šíření c – podélná vlna
Ocel Hliník Plexi
5920 m/s 6300 m/s 2730 m/s
Rychlost šíření c – příčná vlna
Ocel Hliník
3250 m/s 3140 m/s
Frekvence f – 1/T Vlnová délka λ
λ=
c f
9
Odraz a lom – pokud vlnění narazí na rozdílné prostředí tak se část odrazí a část prochází dále
Vlnění se popisuje hustotou energie (závisí na čtverci amplitudy vlny), intenzitou (množství energie na kolmou plochu) a akustickým tlakem (je úměrný amplitudě rychlosti a akustického impedance)
Interference – šíří-li se více vlnění dochází k jejich skládání – stojaté vlnění (bod s nulou a maximální výchylkou – dvě stejné vlnění proti sobě)
Metody ultrazvukové defektoskopie
Metoda průchodová – vlnová délka UZ vln musí být menší než nejmenší požadovaná zjistitelná vada.
Materiály o velkém útlumu Materiály se špatným odrazem Lepené spoje Nutný přístup z obou stran
Metoda odrazová – je nejpoužívanější a k vysílání a přijímání se využívá stejná sonda.
Rezonanční metoda – do materiálu se vysílají vlny s proměnnou frekvencí až se při stojaté vlně dostane do rezonance – používá se pro kontrolu lepených spojů, dvojitosti plechů apod.
10
Nepravé indikace echa, která nejsou způsobena defektem, ale příčinou je geometrický tvar zkoušence
Zkoušení v imerzním prostředí konstantní akustická vazba i pro členité součástky různé vstupní úhly – možnost současného prozvučování z více úhlů imersní prostředí – např. voda
Imersní zkoušení
11
Radiodefektoskopické metody
V principu je to prozáření zkoušence vhodným zdrojem a vyhodnocením zeslabení záření po jeho průchodu. Za prozařovaným předmětem vzniká plošný obraz na fotocitlivém materiálu. Hlavní přednost radiografie spočívá v zobrazení výsledků v reálném čase.
12
Je průkazná pro povrchové i vnitřní prostorové vady. Méně průkazná je pro vady plošné (trhliny, studené spoje apod.) Ionizující záření je lidskému organismu nebezpečné. Práce s ním musí být povolena SÚJB.
Rentgen
Rentgenové záření je ionizující elektromagnetické záření, proud fotonů, o energii řádově desítek až stovek kV. Typické rozmezí vlnových délek je 10-12 µm.
Uměle lze rentgenové záření získat v rentgenové trubici dopadem urychlených elektronů na anodu rentgenky. Vysokonapěťový zdroj vytváří napětí řádově desítek až stovek kilovoltů.
Anoda musí být dostatečně chlazená, neboť přibližně 99% příkonu se přemění na teplo a pouze 1% na rentgenové záření.
Využívá se např. v rentgenové strukturní a spektrální analýze, v lékařství, radiační chemii a defektoskopii.
13
Rentgenová kabina slouží k zajištění bezpečnosti obsluhy přístroje (laboratoře a rentgenové kobky). Kobky jsou konstruovány takovým způsobem, aby nedocházelo k průniku záření ani v místech zámků a klik, nebo okolo vstupních dveří. Všechna taková pracoviště podléhají schválení úřadem pro jadernou bezpečnost. Někdy se rentgeny umísťují ve speciální kabině, která je z olověného plechu příslušné tloušťky plátované ocelovým plechem.
14
PŘENOSNÝ RTG PŘÍSTROJ
Izotopový defektoskopický kryt
15
Infračervená defektoskopie
Vlnové délky 0,75 až 104 µm.
Lze zkoušet materiál jakéhokoliv druhu – i plasty.
Hodí se pro kontroly teplot pod 1000 K (vyšší teploty jsou již ve viditelném spektru).
Vada způsobuje změnu tepelného toku nebo zvýší vyzáření tepla.
Při použití kamer se hovoří o termovizi.
Je potřeba správně nastavit emisivitu materiálu.
Měření teploty - emisivita Materiál Emisivita je intenzita vyzařování (zářivá schopnost) předmětů, která je závislá na materiálu a zejména jeho povrchových vlastnostech.
Emisivita
Asfalt
0,95
Beton
0,95
Cihla
0,90
Přírodní dřevo
0,94
Guma
0,95
Oxidovaný hliník
0,30
Kůže
0,98
Oxidovaná měď
0,95
Mosaz
0,50
Oxidovaná ocel
0,80
Oxidované olovo
0,50
Sklo
0,85
Grafit
0,85
Voda
0,93
16
Měřící technika - teploměry
Běžné a kontaktní teploměry Kontaktní teploměr MiniTemp
Bezkontaktní teploměr Phototemp MX6 s kontaktní sondou Bezkontaktní teploměr ProfiTemp ST 80 XB
17
Nedestruktivní defektoskopie Technologie údržeb a oprav strojů
18
