IX. Badania defektoskopowe złączy spawanych, odlewów i odkuwek
Wykonał:
1. Część teoretyczna
Zewnętrzne i wewnętrzne wady wyrobów
Niezgodnością nazywa się niespełnienie wymagań niepociągających za sobą niemożliwości użytkowania obiektu. Wadą nazywa się niespełnienie wymagań związanych z zamierzonym użytkowaniem. Niezgodnością/wadą odlewniczą nazywa się każde odchylenie wymiarów, masy, kształtu, wyglądu zewnętrznego, struktury wewnętrznej oraz właściwości mechanicznych lub fizykochemicznych od obowiązujących wymagań.
Podział niezgodności/wad:
- niezgodności/wady kształtu
- niezgodności/wady surowej powierzchni
- pęknięcia
- niezgodności/wady wewnętrzne
- niezgodności/wady materiału
Niezgodności/wady mogą być dopuszczalne (naprawialne lub usuwalne) lub niedopuszczalne.
Zewnętrzne i wewnętrzne niezgodności/wady:
- wady kształtu (uszkodzenie mechaniczne, niedolew, guz, zalewka, niedotrzymanie wymiarów, przestawienie, wypchnięcie, wypaczenie, niedotrzymanie ciężaru)
- wady surowej powierzchni (chropowatość, żyłki, zdarcie, przypalenie, wżarcie, pęcherz zewnętrzny, kornik, ospowatość, nakłucia, obciągnięcie, fałda, strup, blizna, rakowatość, zaprószenie, wgniecenie, zanieczyszczona powierzchnia, spalenie, przypalenie rudy, nadtopienie, nalot, pocenie, zmurszałość)
- przerwy ciągłości (pękniecie na gorąco, naderwanie, pęknięcie międzykrystaliczne, pękniecie na zimno, niespaw, skorupa, pęknięcie żarzeniowe)
- wady wewnętrzne (bąbel, pęcherz, porowatość, jama skurczowa, rzadzizna, zażużlenie, zapiaszczenie, zimne krople, obcy metal, segregacja, gruboziarnistość)
- wady materiału (niezgodny skład chemiczny, niezgodne właściwości wytrzymałościowe, fizyczne i fizykochemiczne oraz technologiczne, nieszczelność, niezgodność struktury, zabielenie, zaszarzenie, przełom biały, przełom jasny, jasna obwódka, niejednorodność materiału, brak próbki)
Niezgodności spawalnicze
· podtopienie: nazwa niezgodności spawalniczej, kiedy bruzda nie jest zupełnie wypełniona wzdłuż brzegu ściegu spawalniczego, nie nastąpił przetop materiału
· niepełne stopienie: stan, w którym spawane powierzchnie nie stopiły się ze sobą wystarczająco dobrze, zachodzi gdy jest ustawione zbyt mały amperaż lub łuk był prowadzony zbyt szybko
· niepełna penetracja: stan, gdzie jest niewystarczająca odległość pomiędzy powierzchnią metalu i dołem spawanego obszaru
· zachodzenie na siebie: stan, gdzie brzeg ściegu spawalniczego nie został zespolony z podstawowym metalem (występuje często przy spawaniu złącza teowego)
· wypukły ścieg spawalniczy: fragment wyokrąglenia ma spęczniałą powierzchnię ściegu spawalniczego
· wklęsły ścieg spawalniczy: fragment wyokrąglenia ma wgniecioną powierzchnię ściegu spawalniczego
· występowanie pęcherzy, wgłębień itp.
Niszczące i nieniszczące metody badań
Metody ujawniania niezgodności/wad odlewów:
- badania szczelności
- pomiary metrologiczne
- badania grawimetryczne
- badania niszczące (wytrzymałościowe- rozciąganie, zginanie, twardość; makroskopowe, mikroskopowe)
- badania nieniszczące (magnetyczne, ultradźwiękowe, radiologiczne)
Badania nieniszczące:
a) bezpośrednie
- oględziny zewnętrzne
- badanie szczelności
- badania radiologiczne
- badania magnetyczne
- badania ultradźwiękowe
b) pośrednie
- badania twardości
- badania akustyczne
- badania wiroprądowe
Wykrywanie nieciągłości zewnętrznych metodami VT, PT, MT
Metoda wizualna (VT) jest pierwszą, podstawową, powszechną i najtańszą metodą kontrolną. Przeprowadza się ją okiem nieuzbrojonym, lupą lub mikroskopem stereoskopowym. Oceniana jest powierzchnia surowa, przełom lub trawiony przekrój odlewu. Badania wizualne powinny być przeprowadzone jako pierwsze.
Podział metody:
- bezpośrednia
- pośrednia (przyrządami optycznymi, metodą trawienia, proszkową, termiczną)
Metodę trawienia wyszlifowanego przełomu najczęściej stosuje się, używając odczynnika Adlera. Widoczne będą nieciągłości wewnętrzne i defekty struktury. Metoda proszkowa polega na zwilżeniu oczyszczonej powierzchni odlewu cieczą penetracyjną. Penetrant wnika w nieciągłości. Po zmyciu nadmiaru penetranta, powierzchnie odlewu pokrywa się wywoływaczem. W miejscu nieciągłości występuje jej barwny lub w świetle UV. Metoda termiczna opiera się na obserwacji rozchodzenia się ciepła w badanym odlewie. Oczyszczoną powierzchnie odlewu pokrywa się cienką warstwą termo koloru i podgrzewa. Odlew wolny od wad zabarwia się równomiernie.
Metoda penetracyjna (PT) jest najszerzej stosowana ze wszystkich metod badań nieniszczących. Stosowana jest w celu wykrycia wad powierzchniowych. Badania penetracyjne dzielimy na dwie podstawowe techniki: badania w świetle dziennym oraz w świetle ultrafioletowym. Dla tych technik stosujemy podstawowe odmiany z wykorzystaniem penetrantów wodnych wodno-zmywalnych jak również bardziej złożone systemy z penetrantami emulgowanymi. Materiały podlegające badaniom penetracyjnym należą najczęściej do grupy stali węglowych i stopowych jak również stopów aluminium, miedzi lub tytanu oraz ceramiki. Podstawowym ograniczeniem dla metody penetracyjnej jest niemożliwość wykorzystania jej w temperaturze poniżej 5°C i konieczność bardzo dokładnego oczyszczenia powierzchni badanej. Badania penetracyjne najczęściej stosujemy do inspekcji: połączeń spawanych, odlewów i odkuwek, elementów lotniczych, elementów po obróbce mechanicznej.
Metoda magnetyczna (MT) opiera się na zjawisku rozproszenia fal magnetycznych wokół nieciągłości powierzchniowych i podpowierzchniowych. Ze względu na sposób ujawienia pola rozproszenia w okolicy nieciągłości rozróżnia się metody: proszkową, magnetograficzną i pomiaru pola rozproszenia. Dokoła magnesu stałego, elektromagnesu lub przewodnika, w którym płynie prąd roztacza się pole magnetyczne. Wywiera ono oddziaływanie mechaniczne na ciała magnetyczne znajdujące się w jego zasięgu. Pole magnetyczne jest wyobrażane w postaci linii sił. Zakłócenie przebiegu linii sił pola magnetycznego przez nieciągłość powierzchniową lub podpowierzchniową ujawnia się w postaci zaburzenia układu proszku magnetycznego naniesionego na badaną powierzchnię.
W praktyce stosuje się badania polegające na pokryciu oczyszczonej powierzchni odlewu czarnym proszkiem ferromagnetycznym suchym lub jego zawiesiną wodną. Dla łatwiejszego odczytu badaną powierzchnię pokrywa się nierozpuszczalnym w wodzie białym kontrastem. W celu zwiększenia widoczności stosuje się proszek fluoryzujący. Do magnesowania odlewu używa się defektoskopów magnetycznych. Niezgodności/wady powierzchniowe odlewów wykrywane metodą magnetyczno-proszkową to mikropęknięcia powierzchniowe powstaje na zimno i na gorąco.
Wykrywanie nieciągłości zewnętrznych metodami UT i RT
Metoda ultradźwiękowa (UT) opiera się na rozchodzeniu fal o częstotliwości większej od 20 000Hz w ośrodkach ciągłych, w technice defektoskopowej znalazły zastosowanie fale podłużne, poprzeczne i powierzchniowe. Fala podłużna napotykając na granicę ośrodków, ulega załamaniu i odbiciu. Jednocześnie powstaje fala poprzeczna. Źródłem fal są najczęściej przetworniki piezoelektryczne. Fale odbite od ścianki lub wady materiału uderzają w płytkę przetwornika i generują w nim napięcie. Impuls elektryczny widoczny jest na ekranie oscyloskopu. Rozróżnia się trzy metody: echa, przepuszczania i rezonansu. Badanie ultradźwiękowe jest utrudnione (czasami niemożliwe) w przypadku badania elementów małych. badania te są uniwersalne i skuteczne, a wynik badania bezpośrednio dostępny. Dzięki przenośnej i lekkiej aparaturze, badania te należą do metod mobilnych.
Metody radiologiczne (RT) opierają się na zjawisku przenikania promieniowania jonizującego przez badany materiał. Osłabienie promieniowania przejściem przez materiał zależy od jego grubości, gęstości i wad. Detektorem promieniowania, służącym do zobrazowania wewnętrznej budowy, są błony rentgenowskie. Zaczernienie błony jest proporcjonalne do natężenia padającego na nią promieniowania. Wykrywalność niezgodności spawalniczych jest wysoka i tym lepsza, im wyższa jest jakość radiogramu. Metoda charakteryzuje się uniwersalnością przy stosunkowo wysokich kosztach.
2. Część praktyczna
Celem ćwiczenia jest poznanie metod badań defektoskopowych złącz spawanych, odlewów, itp.
Wykaz aparatury, materiałów i narzędzi użytych podczas ćwiczenia:
- spoinomierz, suwmiarka, szkło powiększające i inne elementy do badań VT
- defektoskop ultradźwiękowy
- zestaw odczynników do badań penetracyjnych
- magnesy oraz ferromagnetyczny proszek
- radiograf
- klisze fotograficzne i elementy przeznaczone do badań
Lista czynności:
- przeprowadzenie badań metodami: wizualną, penetracyjną, magnetyczno-proszkową, radiologiczną, ultradźwiękową
Badania VT – wizualne
Stanowisko do badań VT
Badania MT – magnetyczno proszkowe
Nieciągłość wykryta za pomocą proszku i magnesów
Badanie UT – ultradźwiękowe
Defektoskop ultradźwiękowy
Sonda ultradźwiękowa
Badania PT – penetracyjne
Badania RT – radiologiczne
Wnioski
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Wnioski:Metoda magnetyczno-proszkowa pozwala na wykrycie wad powierzchniowych materiału bez jego uszkodzenia. Gdy wada znajduję się na powierzchni lub tuż pod nią, linie pola magnetycznego ulegają rozproszeniu, natomiast gdy defekty znajdują się głębiej, nie obserwujemy tego zjawiska.
W metodzie radiograficznej w zależności od stosowanych źródeł promieniowania gamma lub rentgenowskiego możemy prześwietlać obiekty o grubościach od 0 do kilkuset milimetrów stali lub betonu. Czułość tej metody waha się w granicach kilku procent grubości warstwy prześwietlanej i pozwala wykrywać takie wady wewnętrzne jak pęknięcia, porowatości, jamy skurczowe czy wtrącenia obcych materiałów.
Badanie penetracyjne umożliwia wykrywanie wad w materiałach nieporowatych, częściach lub wyrobach odlewanych, odkształcanych plastycznie, spawanych, lutowanych, stanie surowym bądź już obrabianych. Pozwalają wykrywać nieciągłości powierzchniowe takie jak: pęknięcia, zawalcowania, rozwarstwienia, niespawy, porowatości, nieszczelności na wskroś i inne nieciągłości otwarte na powierzchni.
Badania ultradźwiękowe należą do grupy badań nieniszczących najczęściej stosowanych w praktyce przemysłowej. Pozwalają wykrywać pęknięcia, zawalcowania, rozwarstwienia, niespawy, porowatości, nieszczelności na wskroś oraz inne nieciągłości wewnątrz elementów.
Badania ultradź te znajdują zastosowanie w badaniach prowadzonych podczas odbioru, produkcji, kontroli końcowej lub okresowej podczas eksploatacji. Umożliwiają wykrywanie wad w materiałach nieporowatych, częściach lub wyrobach odlewanych, odkształcanych plastycznie, spawanych, lutowanych, stanie surowym bądź już obrabianych. Badania ultradźwiękowe mogą być prowadzone w sposób ręczny, półautomatyczny, jak i w pełni zautomatyzowany (np. systemy kontroli jakości w liniach produkcyjnych).
michi003