Obsah Nedestruktivní zkoušení materiálů a konstrukcí 1 Úvod 4 Vady materiálů a výrobků Vybrané kapitoly z fyziky 5 Lomová mechanika

Transkript

1 Obsah Nedestruktivní zkoušení materiálů a konstrukcí Akad.nakladatelství CERM 2008 (mírně zkráceno) 1 Úvod Nedestruktivní zkoušení jako informační zdroj kvality v systému managementu jakosti Vybrané kapitoly z historie NDT Zkoušení prozařováním Zkoušení magnetickou metodou práškovou Zkoušení kapilární metodou Zkoušení vířivými proudy Zkoušení ultrazvukem Definice nedestruktivního zkoušení Co není NDT? Metody a techniky Účel NDT Moderní nedestruktivní zkoušení Klasifikace metod Klasif. vztahující se ke zkoušen.předmětu 20 Literatura ke kapitole Vybrané kapitoly z fyziky Vektory Základní operace s vektory Násobení dvou vektorů Vektor. algebra v souřadnicovém vyjádření Mechanické vlastnosti pevných látek Deformace Lom Únava a creep Kapilární jevy Povrchové napětí Smáčení Youngova Laplaceova rovnice Kapilarita Elektřina a magnetizmus Elektrické pole Dielektrika Stejnosměrný elektrický proud Magnetické pole Magnetické vlastnosti látek Elektromagnetická indukce Střídavý proud Elektromagnetické kmity (obvody LC) Kmity a vlny Kinematika a dynamika harmon. kmitů Tlumené kmity Vynucené kmity a resonance Skládání kmitů Harmonická analysa Vlnění Rovnice vlny Energie vlnění Interference Šíření vln Disperse 58 Literatura ke kapitole Vady jako anomálie fyzikálního prostředí Prvkové složení Fázové složení Agregátní charakteristiky Dispersita Heterogenita Anisotropie Rozhraní Koherence Topologická souvislost Kapilarita Drsnost 69 4 Vady materiálů a výrobků Základní třídění vad Definice vad výrobků Názvosloví Třídění vad Charakteristika necelistvostí a makroskopických vad všeobecná charakteristika Staženiny Vločkové trhliny Vycezeniny (segregace) Makroskopické nekovové vměstky Podélné trhliny (praskliny) Příčné trhliny (praskliny) Vady mikrostruktury Způsoby zjišťování Strukturní vady Zdroje únavových lomů Charakteristika Způsob zjišťování Možné příčiny Zkoušky na únavu 89 Literatura ke kapitole Lomová mechanika Úvod Základy lomové mechaniky Griffit teorie iniciace lomu v křehkých mat Irwinova koncepce - napěťová analýza okolí trhliny Vztah mezi součinitelem intenzity napětí KI a hnací silou trhliny GI Elasticko - plastická lomová mechanika Únavové trhliny Aplikace lomové mechaniky posuzování integrity komponent (konstrukce) s defektem Rozbor problematiky Postup hodn. integrity komponenty s def Růst únavových trhlin v hlavě kolejnice a vznik křehkého lomu 120 Literatura ke kapitole Zkoušky ultrazvukem Úvod Základné pojmy Druhy ultrazvukových vĺn Interferencia vĺn Rýchlosť šírenia ultrazvuku Akustický vlnový odpor Kolmý dopad rovin. vlny na rozhr. prostredí Lom ultrazvuku na rozhraní dvoch prostredí Fokusácia ultrazvuku Útlm ultrazvuku Huygensov princíp 140

2 6.12 Vyžarovanie zdrojov vlnenia Ohyb a difrakcia ultrazvukových vĺn Ultrazvukové sondy Požadované vlastnosti sond Materiály piezoelektrických meničov Konštrukcia sond s piezoelektr.meničom Sondy s elektromagnetoakustickým meničom (EMAT) Metódy ultrazvukovej defektoskopie Ultrazvukové prístroje Mŕtve pásmo a rozlišovacia schopnosť Faktory ovplyvňujúce skúšku Akustická väzba Skúšobný povrch Skúšaný materiál Tvar skúšaného výrobku Vlastnosti chyby Hodnotenie veľkých chýb Hodnotenie malých chýb Technika Phased array Technika TOFD Skúšanie odliatkov Skúšanie výkovkov a vývalkov Skúšanie zvarov Technika skúšania zvarov Chyby zvarov Meranie hrúbky materiálu Úvod Princíp merania hrúbky Mody merania hrúbky Meranie hrúbky stien dvojitými sondami Kalibrácia ultrazv. prístrojov a mierky 179 Literatúra ke kapitole Prozařování Základy fyziky záření Druhy záření Stavba atomů Radioaktivní izotopy radioizotopy (radioaktivní nuklidy - radionuklidy) Závislost změny intenzity ionizujícího záření na vzdálenosti od zdroje záření - zákon čtverců Vznik rentgenového a gama záření Vznik rentgenového (X) záření Vznik gama záření Porovnání rentgenového a gama záření Teorie radiografického kontrastu Zeslabení ionizujícího záření Primární a rozptýlené záření Interakce ionizujícího záření s hmotou Zákon zeslabení a lineární součinitel zeslab Polotloušťka Vliv energie záření a materiálu výrobku na zeslabení Vzrůstový faktor B Předmětný (subjektivní) kontrast záření Film - fólie a vnitřní neostrost (filmová) Radiografický film (rentgenový) Vlastnosti filmů a typy filmů Výběr (volba) typu filmu Fólie Filmová neostrost (vnitřní neostrost) Zpracování filmu (vyvolání) a prohlížení filmu (radiogramu) Ruční vyvolání filmů Automat. (automatové) vyvolávání filmů Vady snímků (filmu) Prohlížení radiogramů Zčernání a měření zčernání Geometrické podmínky prozařování Geometrická neostrost Celková neostrost radiogramu Minimální ohnisková vzdálenost Způsoby prozařování Zjistitelnost vad na radiogramu Definice vady Radiografický kontrast Neostrost a zrnitost Zobrazení prostorových etalonů Radiograf. měrky (penetrometry; IQI; BPK) Účel měrek Materiál měrek Typy měrek Vyhodnocení radiogramů Schéma hodnocení radiogramu Prohlídka radiogramu Zčernání a měření zčernání Požadavky na negatoskop a hodnotitele Úrovně hodnocení Metoda rozptylových toků Úvod Teoretické základy Vznik magnetického pole Výpočet magnetických polí pro některá uspořádání proudovodičů Biotův-Savartův zákon Magnetické pole přímého vodiče Magnetické pole kruhového závitu Magnetické pole solenoidu Magnetické pole vícevrstvé válcové cívky Magnetické pole prstencové cívky toroidu Magnetické vlastnosti látek Hysterezní křivka feromagnet. materiálů Vznik rozptylového pole nad vadou Faktory ovlivňující velikost rozptylového toku nad vadou Způsoby magnetizace Pólová magnetizace cívkou Pólová magnetizace pomocí magnetiz. jha Cirkulární magnetizace přímým průchodem proudu kontrolovaným objektem Cirkulární magnetizace pomocným vodičem Cirkulární magnetizace indukcí proudu Kombinovaná magnetizace Magnetizace metodou Quick-Break Druhy magnetizačního proudu Druhy a vlastnosti detekčních prostředků Vlastnosti magnetických prášků Vlastnosti detekčních suspenzí Zvláštní detekční prostředky Detekční sondy Magnetovací zařízení Přenosné přístroje 274

3 8.8.2 Mobilní proudové zdroje Stacionární přístroje Příslušenství magnetovacích zařízení Osvětlovací zařízení Zařízení pro nanášení indikačních prostř Kontrola magnetizace a citlivosti zkoušky Odmagnetování Zkušební postup a hodn. výsledků zkoušky Hodnocení výsledku zkoušky Příklady indikací defektů Automatizované zkoušení výrobků pomocí rozptylových toků Kontrola tyčí Kontrola trubek Kontrola trubek pomocí vnitřních průchozích sond Magnetografická metoda 288 Literatura ke kapitole Magnetické a elektromagnetické strukturoskopické metody Úvod Podmínky použitelnosti magnetických strukturoskopických metod Měření hysterezních křivek feromagnetických materiálů Měření koercitivity Pokles informace při magnetické strukturní kontrole vlivem tvaru součásti Magnetování válcové součásti stejnosměrným magnetickým polem Pokles informace u magnetických parametrů na hysterezní smyčce Principy strukturoskopických metod Principy se stejnosměrným nebo kvazistatickým magnetickým polem Principy se střídavým magnetickým polem 303 Literatura ke kapitole Metoda vířivých proudů Úvod Princip metody vířivých proudů Povrchový jev skinefekt Teoretické základy zkoušení vířivými proudy Metoda s průchozí cívkou Efektivní permeabilita pro válcové tyče Efektivní permeabilita pro trubky Indukované napětí ve snímači při metodě průchozí cívky Diagramy průchozí cívky v komplexní rovině Metoda s příložnou cívkou Konstrukční provedení snímačů Zákl. koncepce defektoskopických zařízení Popis blokového schéma zařízení pro automatizovanou kontrolu Digit. zařízení pro nedestruktivní kontrolu Special. metody zkoušení vířivými proudy Multifrekvenční metody kontroly Metoda zkoušení vzdáleným polem vířivých proudů Příklady aplikací metod vířivých proudů Aplikace metody vířivých proudů při kontrole hutních polotovarů Aplikace metody vířivých proudů v JE Kontrola jaderného reaktoru Aplik. metody vířivých proudů ve strojír Analýza a interpretace výsledků zkoušení Hodnocení ano/ne při automat. zkoušení 348 Literatura ke kapitole Kapilární metody Úvod Princip kapilárních metod Použitelnost kapilárních metod Základy teorie kapilárních metod Povrchové napětí Krajový úhel Kapilární elevace a kapilární tlak Viskozita Souhrn fyzikálních činitelů Rozdělení kapilárních metod Rozdělení kapilárních prostředků Druhy kapilárních prostředků Penetranty Vývojky Emulgátory Odmašťovače a čističe Pracovní postup Příprava povrchu Nanesení detekční kapaliny (penetrace) Odstranění přebytku det. kap. z povrchu Osušení povrchu Vyvolávání Vyhodnocení indikací (výsledku zkoušky) Záznam indikací pro dokumentaci Necelistvosti zjistitelné kapil. metodami Vzhled indikací Nepravé (falešné) indikace Citlivost kapilárních metod Měrky s umělou necelistvostí Měrky s přirozenou necelistvostí Způsoby zjišťování celistvosti - metody bez měrek Kapilární zařízení Ultrafial. záření (černé světlo) a jeho zdroje Měření intenzity černého světla Bezp. zásady pro práci s černým světlem Zkoušení kapilárními metodami za abnormálních teplot Zkoušení těsnosti Definice netěsnosti - vlastnosti Definice netěsnosti intenz. proudu velik Definice netěsnosti - geometrie, poloha, normální, zkušební Zkoušení těsnosti - náplň oboru Měření netěsnosti, hledání netěsností Měření velikosti netěsnosti Hledání místa netěsnosti Místa, kde nelze najít netěsnost Hledání netěsností - metody a instrument Současné měření a hledání netěsností Sledování těsnosti během provozu Velikost netěsnosti a jednotky 377

4 Obsah jednotek pro měření netěsnosti Velikost netěsnosti v různých oborech Proudění plynů a kapalin netěsností Kritéria proudění Proudění turbulentní Proudění viskózní Proudění přechodové Proudění molekulární Proudění kapalin Praktický význam výpočtů Povrchové jevy - adsorbce Volba kritéria přípustnosti pro různé stroje a zařízení Metody hledání a měření netěsnosti Metody bublinkové Metody měření změn tlaku Metody měření a hledání netěsností pomocí zkušebního plynu Hledání netěsností penetrační metodou Hledání netěsností metodou akustickou 442 Literatura ke kapitole Vizuální metody Základy vizuální kontroly Pojmy a definice pro vizuální kontrolu Čočky Lupy pro vizuální kontrolu Zrcadla Lidské oko Fotometrické veličiny a jednotky Provedení vizuální kontroly Viditelnost detailu Kontrast a jas Osvětlení při vizuální kontrole Rozlišitelnost detailu při vizuální kontrole Faktory ovliv. provedení vizuální kontroly Hodnocení vad při vizuální kontrole Úrovně pro hodnocení vad Chyby a přesnost měření Průmyslové endoskopy Požadavky na pracov. při vizuální kontrole Požadavky na zrakové schopnosti Požadavky odborné znalosti Vizuální kontrola odlitků Vizuální kontrola tlakových zařízení nebo skladovacích nádob z hlediska korozního napadení 467 Literatura ke kapitole Metoda akustické emise (AE) Obecné pojmy a principy AE Akustická emise - fyzikální jev a měřicí metoda Událost AE - praskavá vers. spojitá AE Princip vysoké citliv. detekce metodou AE Časová a frekvenční reprezentace AE. Frekvenční pásmo měření AE Vliv šíření AE tělesem na charakter detekované AE - základní informace Různorodost aplikací AE Základní charakt. AE jako NDT metody Kaiserův jev a nevratnost zkoušky AE Základní typy zdrojů AE a jejich charakt Pen Test - základní kalibrační zdroj Klepnutí tyče či kuličky na povrchu mater Jednorázový poskok defektu v materiálu "energie prasknutí Intenzita a směrové vyzařovací charakteristika událostí AE Faktory ovlivňující detekovatelnost AE při porušování materiálu Základní mechanismy zdrojů AE při deformaci a porušování materiálu Další faktory a zdroje AE doprovázející deformaci a porušení materiálů Tlakové fluktuace kapaliny či plynu ve štěrbině, únik, netěsnost Mechanické rušivé zdroje AE Nízkofrekvenční měření AE úniků, AE a koroze, Barkhausenův jev Základy šíření vln akust. emise v tělesech Paprsková vers. vlnová reprezentace šíření dynamické napjatosti tělesa Základní typy vln v závislosti na geometrii těles Šíření napěťových vln v neomezeném prostředí a tlusté desce Malá tělesa - difúzní akustické pole AE v tenké tyči či tenké desce jev disperze Pokles intenzity vln AE se vzdál. od zdroje Šíření a útlum spojitého akustického šumu - difúzní akustické pole Detekce vln AE, přenos a zpracování detekovaného elektrického signálu AE Měřicí trasa AE Snímače akustické emise Předzesilovače AE Kabelové trasy Úprava elektrického signálu v měřícím systému před jeho vyhodnocením Vyhodnocení parametrů signálu AE. Zobrazení a prezentace dat Různé úrovně vyhodnocení parametrů elektrického signálu AE Základní parametry spojitého signálu AE Identifikace hitů signálu AE Základní parametry hitů AE Vícekanálová měření AE Kompletace hitů do událostí AE Lokalizace událostí AE Vyhodnocení zdrojů AE 510 Literatura ke kapitole Nekonvenční metody Rentgenová tenzometrie Difrakční analýza mechanických napětí Spolehlivost různých tenzometric.metod Difrakční analýza napěťových nehomogenit Tomografie princip a možnosti aplikací 518 Literatura ke kapitole 15.1 a Bezkontaktní ultrazvuková metoda EMAT Princip EMAT (Electromagnetic acoustic transducer) Klasické piezokeramické sondy EMAT EMAT základní aplikační odvětví Princip EMAT 522

5 Indukované napětí sond EMAT Výhody EMAT Nevýhody EMAT Sondy EMAT Základní typy ultrazvukových vln v pevných tělesech Typy UZ vln generovaných EMAT Využití průchodu ultrazvuku vzduchem Využití průchodu ultrazvuku vzduchem Útlum ultrazvuku ve vzduchu Zákl. metody bezkontaktního UZ měření Nástroje pro bezkontaktní UZ měření Hodnocení struktury oceli útlumem ultrazvukových vln Rozptyl ultrazvuku v kovech Měření útlumu ultrazvuku Stanovení velikosti zrna struktury Provozní způsob třídění materiálu podle struktury Rozptyl ultrazvuku ve feriticko-perlitické struktuře oceli 536 Literatura ke kapitole NDT ve stavebnictví Úvod Tvrdoměrné metody zkoušení betonu Elektroakustické metody Elektromagnetické metody Radiační metody 551 Literatura ke kapitole Systém manag.kval. v NDT zkušebnách Systém managementu kvality Požadavky na systém managementu kvality v NDT zkušebních laboratořích Obecné požadavky na systém manag. kval Požad. na způsobilost zkušebních laboratoří Akreditace NDT zkušební laboratoře Kvalifikace a certifikace NDT pracovníků Systém NDT dokumentace obsah, základní dokumenty Normalizace v NDT Vzdělávání pracovníků v NDT Všeobecné normy Terminologie v NDT Zkoušení metodou akustické emise (AT) Zkoušení metodou vířivých proudů (ET) Zkoušení těsnosti (LT) Vizuální kontrola (VT) Zkoušení magnet. metodou práškovou (MT) Zkoušení kapilární metodou (PT) Radiografické zkoušení (RT) Zkoušení ultrazvukem (UT) 592 Sponzoři a reklamy