Після зварювальних робіт проводиться обов’язкова дефектоскопія, що дозволяє визначити якість шва, його поверхневу структуру і параметри вад. Контроль повинен здійснюватися неруйнуючим способом, щоб не пошкодити заготівлю або експлуатовану конструкцію. Таким вимогам відповідає капілярний метод контролю, який широко використовується як в будівництві, так і на виробництвах, пов’язаних із застосуванням зварювальних операцій.
Що таке капілярна дефектоскопія?
Це один з найбільш затребуваних способів виявлення дефектів на поверхні цільової заготовки. Важливо підкреслити застосовність контролю для виявлення параметрів зовнішніх порушень – для діагностики внутрішньої структури шва дана техніка не використовується. Після завершення зварювальних робіт за допомогою капілярного методу контролю майстер може зафіксувати такі характеристики дефектів, як положення на поверхні, протяжність, орієнтацію і т. д. Цільовими вадами найчастіше виступають тріщини і недостатні провары.
Але чому так важливо використовувати саме спеціальну методику, ігноруючи стандартний візуальний огляд, нехай і з підключенням професійної оптики? Одним з головних переваг цього методу є можливість виявлення малих дефектів, які можна упустити при традиційному візуальному контролі. Використання оптичної техніки зразок мікроскопа або лупи, приміром, не дозволить виявити дефекти в силу їх слабкою контрастності на тлі металевої поверхні, не кажучи про малому полі зору при значних збільшень. У свою чергу, капілярна методика цілком дозволяє фіксувати недоліки в заготовках великих розмірів з високою точністю.
Вимоги до організації робіт та техніці їх виконання регулюють стандарти нормативного документа для капілярного методу контролю – ГОСТ 18442. Згідно з офіційним визначенням, дана технологія перевірки якості швів представляється як спосіб аналізу та реєстрації наскрізних і поверхневих несплошностей матеріалу. До речі, походження заготовки у виробничій або будівельної середовищі значення не має: крім чорних і кольорових металів, технологія успішно працює з керамікою, пластмасами та склом.
Суть методу
Принцип дії капілярного способу контролю полягає у виявленні структури дефекту за допомогою фарбувального пенетранта, яким обробляється цільова поверхню. Висока проникаюча здатність активного складу дозволяє йому проникати в найдрібніші пори поверхні, яскравим кольором маркуючи контури тріщин або непроваров. Поетапно технологію виробництва капілярного методу контролю зварних швів можна представити так:
- Підготовка поверхні. Якість виконання дефектоскопії буде залежати від чистоти робочої зони. Найменші перешкоди у вигляді бруду, пилу і жирових слідів можуть перешкодити процесу капілярної маркування. Тому виконується зачистка поверхні, а іноді і шліфування з подальшим доопрацюванням.
- Нанесення фарбувального складу. Як правило, використовується червоний пенетрант. Його розпилюють або наносять пензлем у достатньому обсязі, щоб маса могла вільно заповнити всі наявні дефекти.
- Очищення надлишків пенетранта. Надалі, щоб зручніше було проводити контроль дефектної зони, з поверхні видаляється непотрібний фарбувальний розчин. Важливо не зачепити марковані контури безпосередньо тріщин.
- Нанесення проявника. Через деякий час після висихання пенетранта проводиться укладання проявника – складу білого кольору, який дозволить на контрасті виявити порушення структури.
- Контроль якості. Після завершення проявочного процесу оператор фіксує сліди і контури дефектів.
Функціональну сутність капілярного методу контролю можна звести до двох технологічним факторам виявлення дефектів. По-перше, це описаний процес точкового візуального прояву структури тріщин і непроваров. По-друге, це процес безпосередньої реєстрації, вимірювання та аналізу параметрів дефекту, але вже за допомогою іншого функціонального інструментарію.
Класифікація основних способів капілярної дефектоскопії
Найбільш істотною ознакою поділу різних способів капілярного контролю є тип індикаторної суміші – того самого пенетранта. Вище було розглянуто найбільш популярний червоний маркерный склад, але існують і інші варіації, які вигідно проявляють себе в тих чи інших умов дефектоскопії. І в цьому контексті можна запропонувати наступну класифікацію капілярних методів контролю:
- Люмінесцентний. Цей спосіб передбачає використання розчину або суспензії люмінофора в поєднанні з органічними розчинниками, маслами і гасом. У процесі аналізу виявленої структури дефекту не потрібне спеціальне опромінення ультрафіолетом – навіть в темному приміщенні люмінофор забезпечує достатній контраст, дозволяючи фіксувати мікротріщини товщиною до 0,1 мкм.
- Люмінесцентно-кольоровий спосіб. Дає найбільш відчутний ефект виявлення зовнішніх дефектів. Модифікація люминесцирующего індикатора, яка полягає в застосуванні довгохвильового ультрафіолетового випромінювання. Метод використовується в лабораторних умовах для фіксації надмалих малюнків тріщин.
- Яскравісний спосіб. Також називається ахроматичних і являє собою один з найбільш доступних і простих методів капілярного контролю, можливостей якого досить для перевірки якості більшої частини будівельних зварювальних швів. В роботі використовується гасо-крейдяна індикаторна рідина, що забезпечує контрастне прояв обрисів можливого дефекту.
- Метод фільтрується суспензій. В даному випадку застосовується не рідинний, а свого роду порошковий підхід до прояву дефекту, що обумовлює його низьку чутливість. Тим не менше, використання відфільтрованих дисперсних частинок суспензії в якості маркера є оптимальним варіантом контролю, коли не допускається обробка поверхні заготовки рідкими розчинами.
Комбіновані способи капілярної дефектоскопії
Група методів, особливістю якої є поєднання з іншими техніками неруйнівного контролю поверхневого. Причому основою обов’язково повинен виступати спосіб маркування дефекту. Отже, виділяють такі комбіновані методи капілярного контролю зварних швів:
- Капілярно-електростатичний. Дозволяє виявляти дефекти неметалевих заготовок по індикаторному сліду, який був сформований частками наелектризованого порошку на поверхні пенетранта.
- Капілярно-электроиндуктивный. В якості додаткового активного фактора застосовується електричний провідник, який працює безпосередньо по контурах пенетранта без інших сторонніх включень.
- Капілярно-магнітопорошковий. Спосіб призначений конкретно для феромагнітних намагничиваемых виробів з контролем дефектів по індикаторному сліду, утвореному феромагнітним порошком над шаром пенетранта.
- Капілярно-радіаційний. Контроль здійснюється на основі аналізу спектру іонізуючого випромінювання в області дефектної зони, попередньо обробленої рідинним індикатором.
Окремої уваги заслуговує капілярний метод неруйнівного контролю із застосуванням стабільних нитрокроксильных радикалів. Вони змішуються з базовим складом пенетранта і завдяки парамагнетизму нитроксилов дають можливість застосування спектроскопії парамагнітного резонансу. Це високоточний метод виявлення мікротріщин, глибоко проникають в структуру матеріалу, де звичайні засоби зовнішнього аналізу неефективні.
Характеристики методу капілярного контролю
У загальній групі технік неруйнівного контролю даний спосіб відповідає другому рівню чутливості, при якому можливо прояв дефектів з потенціалом розкриття до 1 мкм. До цільовим несплошностям можна віднести наскрізні вади, поперечний переріз яких варіюється в діапазоні 0,1-500 мкм. До основних фізико-експлуатаційним характеристикам капілярного неруйнівного контролю відносять в’язкість, щільність, натяг і проникнення. У чому показники по цим параметрам залежать від конкретного складу індикаторного. Наприклад, середня просочення пенетрантом відрізняється гарною смачиваемостью і високим поверхневим натягом. Склади на основі гасу, бензолу, рідких масел і скипидару, зокрема, забезпечують поверхневий натяг до 10-2 Н/м. Що стосується коефіцієнта яскравого контрасту, то він в залежності від початкових даних маркера і умов застосування методу може збільшуватися на 30-50 %.
Вимоги до проведення робіт
У нормативно-технічної документації наводиться наступний набір загальних вимог до контролю неруйнівними капілярними методами:
- Технологія призначена для проведення неруйнуючої дефектоскопії з метою виявлення наскрізних і поверхневих несуцільностей в робочих заготовках після проведення зварювальних заходів.
- В процесі дефектоскопії капілярними методами повинні виявлятися розміри тріщин, розривів, відколів й інших ушкоджень, у тому числі їх положення та орієнтація на поверхні.
- Капілярні методи призначені для контролю об’єктів незалежно від їх форм і розмірів.
- Допускається застосування технології і для контролю заготовок, виконаних з феромагнітних матеріалів. Але в даному випадку конфігурація розташування дефектів і магнітні властивості виробу повинні відповідати робочим характеристиками застосовуваного маркувального складу.
Відповідно до вимог Госту по капілярного методу неруйнівного контролю, поводження з пенетрантами та іншими індикаторними просоченнями зважаючи хімічної активності також має грунтуватися на правилах пожежної безпеки, затверджених вже іншим ГОСТом – 12.1.004-91.
Підготовка до робіт
Спочатку проводиться візуальний огляд заготовки та її поверхонь. Важливо заздалегідь розмітити ділянки, які будуть піддаватися контролю. Зонування дасть можливість комплексної діагностики без упущення важкодоступних поверхонь. Далі за умовно розмічених ділянок проводиться зачистка. На етапі підготовки до виконання капілярного контролю зварних з’єднань відповідальних конструкціях рекомендується використовувати розчинники та засоби механічної обробки. Рідини для розчинення речовин дозволять ліквідувати сліди масляних і жирових плям на поверхні, а, приміром, піскоструменевий апарат усуне з покриття окалини та іржі. Якщо пневматичного інструменту під рукою немає, то можна використовувати прості абразиви зразок металевої щітки або наждачного паперу. Після механічного шліфування виконується промивка поверхні і сушка.
Потребує застосування спеціального обладнання та сама операція дефектування. Типовий метод капілярного контролю зварних з’єднань передбачає використання таких приладів і пристроїв:
- Комплексна оснащення для проведення неруйнуючої діагностики, до складу якої входять проявники, очищувачі, кошти утримання пенетрантів і інші пристосування.
- Пульверизатори. Інструмент для розпилювання рідинного індикатора.
- Пневмогидропистолеты. Також дозволяє виконувати зачисні операції по ходу роботи і здійснювати нанесення технологічних складів,
- Ультрафіолетовий прилад освітлення. Швидше опціональна оснастка, але якщо потрібна висока якість діагностики, то без неї не обійтися. Зазвичай використовують УФ-лампи, ліхтарі та інші освітлювачі з контрастним випромінюванням.
- Випробувальна панель. Свого роду тестова платформа, на якій проводяться робочі процедури. При цьому в деяких випадках дефектоскопія виконується на виїзді, коли потрібно обстежити зварний шов стаціонарної конструкції. У таких випадках для зручності використовують мобільні панелі.
- Фотографічна апаратура для візуального контролю. На фінальному етапі робіт таке обладнання дозволяє автоматично на програмному рівні реєструвати параметри дефектів.
Техніка проведення капілярної дефектоскопії
Найбільш складний і водночас відповідальний етап дефектоскопії, який можна розділити на окремі процедури:
- Заповнення порожнин пенетрантом. Після зачистки підготовлений розчин наноситься на робочу порожнину. Техніки нанесення можуть бути різними – від звичайного змочування пензликом до ультразвукового розпилення. Найчастіше для таких цілей використовується пульверизатор. Покриття формується плавно, без утворення напливів і пропусків. Як наголошує ДЕРЖСТАНДАРТ по капілярного методу контролю, для забезпечення високої проникаючої здатності температура поверхні повинна укладатися в діапазон +10…+50 °C. Температурний режим самого маркера залежить від його складу, але перевищення тих же +50 °C небажані.
- Коригування пенетранта. З допомогою дрантя або серветки необхідно видалити надлишки нанесеної рідини, при необхідності акуратно заповнюючи відсутній обсяг в зонах її розбіжності по тріщинах. Поверхні несплошностей при цьому не повинні контактувати з іншими об’єктами. Після цього робочі ділянки залишаються на просушку.
- Нанесення проявника. Також за допомогою розпилювачів або кистьового інструменту в 2-3 шару наноситься тонкий проявник білого кольору. Дана операція, як уже говорилося, потрібно для створення контрасту між зоною індикації і основою заготовки. Якщо капілярний контроль зварного з’єднання був правильно виконаний, то ширина утвореного маркерного сліду буде в кілька разів перевищувати фактичну ширину умовної тріщини шва, що дозволить без зусиль виявити і дрібні дефекти.
Реєстрація дефекту
Завершальна стадія, в ході якої не просто фіксуються факти наявності тих чи інших вад поверхні, але також їх конкретні характеристики. Для безпосереднього документування результатів дефектоскопії може застосовуватися фото – і відеоапаратура. Якщо умови не пристосовані для використання спеціалізованої техніки візуального контролю, то застосовують клейку стрічку, на якій залишається малюнок неоднорідності. І навпаки, в лабораторних умовах капілярний метод неруйнівного контролю передбачає можливість високоточної обробки за допомогою фотографічної і рентгенівської апаратури. Знімаються матеріали через спеціальний інтерфейс передаються в комп’ютер, де відповідне програмне забезпечення відображає результати дефектоскопії у вигляді наочних графіків і схем розташування дрібних тріщин у структурі заготівлі.
Висновок
Даний спосіб неруйнуючої діагностики зварних з’єднань може застосовуватись і в якості самостійної операції дефектоскопії, і в комплексному обстеженні конструкцій. У другому випадку метод капілярного кольорового контролю буде виконуватися в першу чергу, вказуючи на можливі осередки розташування несплошностей. Далі задіюються способи внутрішньої діагностики, що виявляють порожнечі і великі пори в структурі заготівлі. Наскільки ефективний цей метод порівняно з альтернативними техніками аналізу поверхонь після зварювальних робіт? На сьогоднішній день це далеко не самий технологічний спосіб дефектоскопії – особливо на фоні електромагнітних та ультразвукових приладів, які з високою точністю і з мінімальними організаційними витратами дозволяють отримати не менш гідний результат. Тим не менш, саме в силу своєї простоти і фінансової доступності капілярний контроль все ще зберігає популярність в обстеженнях на віддалених об’єктах, де немає можливості повною мірою використовувати сучасну апаратуру.
