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
Fyzika Kapilární nedestruktivní defektoskopie 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 Fyzika Magnetická metoda prášková 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/mm 2 ) 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 5920 m/s Hliník 6300 m/s Plexi 2730 m/s Rychlost šíření c příčná vlna Ocel 3250 m/s Hliník 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 10 4 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 Emisivita je intenzita vyzařování (zářivá schopnost) předmětů, která je závislá na materiálu a zejména jeho povrchových vlastnostech. Materiál Asfalt Beton Cihla Přírodní dřevo Guma Oxidovaný hliník Kůže Oxidovaná měď Mosaz Oxidovaná ocel Oxidované olovo Sklo Grafit Voda Emisivita 0,95 0,95 0,90 0,94 0,95 0,30 0,98 0,95 0,50 0,80 0,50 0,85 0,85 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