Материал первой лекции можно скачать по ссылке, второй, третьей полной,  ....

 

Основные понятия НК и ТД

Неразрушающий контроль (НК) — контроль надежности и основных рабочих свойств и параметров объекта или отдельных его элементов/узлов, не требующий выведение объекта из работы либо его демонтажа.

 Неразрушающий контроль (Nondestructive testing (NDT)) также называется оценкой надёжности неразрушающими методами (nondestructive evaluation (NDE)) или проверкой без разрушения изделия (nondestructive inspection (NDI)). НК особенно важен при создании и эксплуатации жизненно важных изделий, компонентов и конструкций. Для выявления различных изъянов, таких как разъедание, ржавление, растрескивание.

Техническая документация (ТД) — набор документов, используемых при проектировании (конструировании), создании (изготовлении) и использовании (эксплуатации) каких-либо технических объектов: зданий, сооружений, промышленных товаров, программного и аппаратного обеспечения.

Техническую документацию разделяют на несколько видов:

  • конструкторская документация
    • эксплуатационная документация
    • ремонтная документация
  • технологическая документация
    • документы, определяющие технологический цикл изделия
    • документы, дающие информацию, необходимую для организации производства и ремонта изделия

Технической документацией также может называться технический паспорт, техническое руководство или техническая литература.

Обзор видов и методов НК, областей их применения (недостатки, преимущества)

Все виды НК, используемые в настоящее время, можно подразделить на три основные группы: виды, основанные на взаимодействии электромагнитных полей и элементарных частиц с объектами контроля; виды, основанные на использовании акустических полей; виды, основанные на взаимодействии проникающих веществ с объектами контроля. Первая группа наиболее обширна, здесь используются электромагнитные поля в диапазоне 0—1021 Гц. Вторая группа включает в себя один вид — акустический. Третья группа состоит из видов НК течеисканием и капиллярного.

Ниже приводится классификация видов НК в последовательности, определяемой ГОСТ 18353.

В соответствии с ГОСТ 18353 различают 10 видов (методов) НК: акустический, капиллярный, магнитный, оптический, радиационный, радиоволновой, тепловой, течеисканием, электрический, электромагнитный (вихревых токов). Рассмотрим кратко основные характеристики перечисленных видов НК.

Акустический НК основан на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в контролируемом объекте. Возбуждение и прием упругих колебаний (обычно ультразвукового диапазона) осуществляются пьезометрическими или электромагнитно-акустическими .преобразователями.

В акустическом НК используют следующие методы: прошедшего излучения (теневой), отраженного излучения (эхо-метод), резонансный, свободных колебаний, эмиссионный.

Акустическими методами можно контролировать объекты из различных материалов (металлы, пластмассы, жидкости, бетон, резина, биологические структуры и т. д.). С их помощью можно контролировать толщину стенок изделий, выявлять разнообразные дефекты и неоднородности структуры. Акустические методы широко распространены в НК благодаря универсальности, возможности контроля внутренних зон объектов, возможности автоматизации. Ограничения в применении акустических методов определяются необходимостью акустического контакта преобразователя с объектом контроля, степенью чистоты поверхности объекта и неоднородностью его внутренней структуры. Следует заметить, что электромагнитно-акустические (ЭМА) преобразователи позволяют осуществлять бесконтактный контроль.

Капиллярный НК основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных дефектов и регистрации индикаторного рисунка. Объект контроля покрывают индикаторной жидкостью (пенетрантом), затем очищают от пенетранта и покрывают проявителем, обладающим высокими сорбционными свойствами. Для пропитки и проявления требуется значительное время (15—30 мин и более), что не позволяет достигнуть (высокой производительности контроля. Кроме того, этот вид контроля слабо поддается автоматизации. Однако капиллярный метод находит широкое применение для обнаружения поверхностных дефектов в объектах из различных материалов (металлы, керамика, горные породы) благодаря высокой чувствительности. Минимальные размеры обнаруживаемых дефектов составляют 1—10 мкм по ширине, 10—30 мкм по глубине и 100—500 мкм по длине.

Магнитный НК основан на регистрации магнитных полей рассеяния дефектов или на определении магнитных свойств контролируемого объекта. Первая группа магнитных методов базируется на регистрации полей рассеяния дефектов намагниченного объекта. В зависимости от способа индикации полей рассеяния различают следующие методы.

Магнитопорошковый метод основан на применении ферромагнитного порошка или магнитной суспензии, которыми покрывается предварительно намагниченный объект контроля. Ферромагнитные частицы порошка или суспензии (размером 5 - 10 мкм) под действием полей рассеяния собираются вблизи дефектов и позволяют обнаружить дефекты по индикаторному рисунку в процессе осмотра поверхности объекта. Этот метод широко применяется для обнаружения поверхностных и подповерхностных (на глубине до 2 мм) дефектов в ферромагнитных объектах контроля. Чувствительность метода высока, обнаруживаются трещины длиной и глубиной 10 мкм с раскрытием около 1 мкм. Недостатки метода - невысокая производительность контроля и трудность автоматизации.

В магнитографическом методе в качестве индикатора полей рассеяния применяют ферромагнитную пленку, которая накладывается на поверхность намагниченного объекта контроля. Полученную таким образом магнитную «запись» «считывают» с помощью магнитных головок. Этот метод применяют чаще всего для контроля качества сварных швов в трубопроводах, при этом удается обнаружить непровары глубиной свыше 10% толщины сварного шва. Производительность контроля несколько выше, чем при магнитопорошковом методе, слабее проявляется влияние полей рассеяния от структурных неоднородностей и разных геометрических переходов.

Магнитоферрозондовый метод основан на использовании феррозондов в качестве первичных преобразователей. Феррозонд представляет собой магнитный усилитель, обычно с разомкнутым магнитопроводом, в котором воздействие внешнего постоянного магнитного поля приводит к возникновению четных гармоник э. д. с. Обладая высокой чувствительностью, феррозонды позволяют обнаруживать поверхностные дефекты глубиной около 0,1 мм и дефекты глубиной 0,1—0,5 мм, залегающие на глубине до 10 мм. Метод феррозондов позволяет создавать полностью автоматизированные установки, обладающие достаточно высокой производительностью. Недостаток его заключается в мешающем контролю влиянии структурных неоднородностей и механических напряжений объектов контроля.

Индукционный метод основан на применении в качестве первичного преобразователя катушки, обычно перемещаемой относительно намагниченного объекта контроля. Индуцируемая в катушке э. д. с. несет информацию о полях рассеяния. Метод несколько проще в технической реализации, чем метод феррозондов, но его чувствительность ниже.

Вторая группа магнитных методов НК основана на определении или использовании таких магнитных свойств объектов контроля, как коэрцитивная сила, остаточная индукция и магнитная проницаемость материала объекта контроля. Эта группа методов широко используется для контроля структурно-механических свойств материала изделий, зависящих от химического состава, режимов механической, термической и других видов обработки.

Магнитоотрывной метод, основанный на измерении силы притяжения постоянного магнита или сердечника электромагнита к поверхности ферромагнитного изделия; применяется для измерения толщины немагнитных покрытий на ферромагнитных изделиях.

Метод магнитных шумов базируется на связи магнитных шумов, возникающих при перемагничивании объектов контроля, с механическими свойствами этих объектов, их структурным состоянием, с наличием в них механических напряжений и т. д.

Трудности, сдерживающие широкое внедрение магнитных методов НК второй группы, заключаются в сложности и часто неоднозначности зависимости магнитных свойств объектов контроля от контролируемых параметров.

Оптический НК основан на взаимодействии светового излучения с контролируемым объектом. Для оптического НК используются электромагнитные колебания светового диапазона [частота (4—8)·10 14 Гц]. Этот метод применяют для измерения геометрических параметров объектов, для контроля состояния поверхности и обнаружения поверхностных дефектов. Оптический метод позволяет обнаруживать трещины размером 0,1—0,2 мм невооруженным глазом и трещины размером 30—50 мкм при использовании оптики. Недостаток оптического метода состоит в том, что результаты контроля сильно зависят от состояния поверхности (например, от загрязнения) объекта. Метод применяется давно и широко.

Радиационный НК основан на взаимодействии проникающего ионизирующего излучения с контролируемым объектом. В радиационном НК используют рентгеновское, гамма-, бэта-, нейтронное и позитронное излучение. Этот вид контроля применяется для дефектоскопии, толщинометрии и структуроскопии, но особенно эффективен для обнаружения несплошностей типа раковин и пустот, ориентированных нормально к поверхности контролируемого объекта. Достоинство радиационных методов заключается в возможности контроля объекта на большую глубину (сотни миллиметров) и наглядности результатов контроля (оптический образ дефекта на экране или фотопленке). К недостаткам относятся повышенные требования к технике безопасности, сложность и громоздкость аппаратуры (особенно для рентгеновского и гамма-лучевого способов), низкая производительность контроля (при рентгенографии).

Радиационный НК применяется для контроля как металлических, так и неметаллических объектов и в на стоящее время занимает одно из ведущих мест по объему использования.

Радиоволновой НК основан на регистрации изменения параметров электромагнитных колебаний, взаимодействующих с контролируемым объектом. Радиоволны СВЧ-диапазона направляются на объект контроля с помощью волноводов; для регистрации сигналов используются автоматические измерительные линии. Радиоволновой метод применяется для контроля диэлектрических объектов, а также для контроля состояния поверхности электропроводящих объектов, для измерения толщины тонких металлических пленок, для контроля качества полупроводниковых структур.

Недостатком радиоволнового метода является сравнительно низкая разрешающая способность в дефектоскопии, а также малая глубина проникновения волн в металлы (несколько микрон), что ограничивает использование этого метода при контроле металлических изделий.

Тепловой НК основан на регистрации тепловых полей, температуры или теплового контраста контролируемого объекта. Объект нагревается за счет внутренних источников или специальными подогревателями. Распределение температур в объекте зависит от его свойств: геометрических параметров, химического состава, наличия дефектов и т. д. Тепловое поле в объекте исследуют обычно с помощью приемников инфракрасного излучения. Благодаря этому создается возможность дистанционного контроля, причем порой на больших расстояниях.

Неразрушающий контроль течеисканием основан на регистрации индикаторных жидкостей и газов, проникающих в сквозные дефекты контролируемого объекта. С помощью этого метода обнаруживаются сквозные дефекты в трубопроводах, баллонах и других сосудах. Утечки обнаруживают либо по изменениям давления газа в объеме сосуда, либо по акустическим эффектам в зоне течи, либо по регистрации индикаторной жидкости или газа в зоне течи.

Электрический НК основан на регистрации электростатических полей или определении электрических параметров контролируемого объекта. Этот вид контроля применяется для контроля различных параметров электропроводящих и диэлектрических объектов.

Электромагнитный (вихревых токов) НК основан на регистрации изменения электромагнитного поля возбуждающей катушки под действием электромагнитного поля вихревых токов, наводимых этой катушкой в контролируемом объекте.

 

 

Метроло́гия (от греч. μέτρον - мера, измерительный инструмент + др.-греч. λόγος - мысль, причина) - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью; нормативная база для этого - метрологические стандарты.

Метрология состоит из 3 разделов:

  • Теоретическая

Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений физических величин, их единиц, методов измерений).

  • Прикладная

Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

  • Законодательная

Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Цели и задачи метрологии

  • Создание общей теории измерений;
  • образование единиц физических величин и систем единиц;
  • разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);
  • создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.

Аксиомы метрологии

  1. Любое измерение есть сравнение.
  2. Любое измерение без априорной информации невозможно.
  3. Результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

Термины и определения метрологии

  • Единство измерений— состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.
  • Физическая величина— одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
  • Измерение— совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.
  • Средство измерений— техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.
  • Поверка — совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерения метрологическим требованиям.
  • Погрешность измерения— отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
  • Погрешность средства измерения— разность между показанием средства измерений и действительным значением измеряемой физической величины.
  • Точность средства измерений— характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.
  • Лицензия— это разрешение, выдаваемое органам государственной метрологической службы на закрепленной за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.
  • Эталон единицы величины— техническое средство предназначенное для передачи, хранения и воспроизведения единицы величины.

Принципы и методы измерений

Принцип измерений - физическое явление или эффект, положенное в основу измерений .Принцип реализуется в конструкции средства измерения. Например, универсальный измерительный микроскоп основан на оптическом принципе, в штангенциркулях используется механический или электрический принцип .Для преобразования измеряемой величины мо­гут использоваться последовательно несколько принципов. Например, в оптиметре использован оптико-механический принцип.

Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений .В визуальном измерительном контроле получили распространение: метод непосредственной оценки -метод измерений,  при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений, и метод сравнения с мерой (метод сравнения) -метод измерений котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой .При этом мера выступает не в виде неотъемлемой части конструкции измерительного прибора, а как самостоятельное средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Мера физической величины мера величины; мера) - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранений физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой  точностью. Различают следующие разновидности мер: однозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину одного размера; многозначная мера -мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, штриховая мера длины) ; набор мер — комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например, набор концевых мер длины); магазин мер - набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях) .Особенности и ограничения области применения метода непосредственной оценки :измерение в широком диапазоне без перенастройки; измерения в условиях гибкого производства; использование средств измерений с относительно простыми элементами базирования; существенная зависимость погрешности средства измерения от значения измеряемой величины ; ограниченная возможность измерения размеров и других параметров в сложных по конструкции деталях; высокая доля стоимости прибора в стоимости измерений .Особенности и ограничения области применения метода сравнения: малый диапазон показаний; возможность обеспечения высокой чувствительности средства измерения; эффективность в массовом и серийном производстве (в том числе и за счёт создания многомерных приспособлений); относительно небольшая инструментальная составляющая погрешности измерения; возможность компенсации ряда возмущающих факторов при настройке; возможность уменьшения методической составляющей погрешности измерения за счет применение в качестве меры высокоточной аттестованной образцовой детали.

При измерении размеров (длин) выделяют контактные и бесконтактные методы. Приведённый выше метод измерения шероховатости на двойных микроскопах является бесконтактным, а щуповыми приборами - контактным. При этом в первом случае используется оптический принцип, а во втором -электрический.

К средствам измерительной техники относят средства измерении и их совокупности (измерительные системы, измерительные установки), измерительные принадлежности, измерительные устройства. Средство измерений -техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Метрологическая характеристики средства измерений (метрологическая характеристика; М X) -характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами , называют нормируемыми метрологическими характеристиками; а определяемые экспериментально - действительными метрологическими характеристиками.

К характеристикам средств измерений относятся - диапазон показаний; цена деления; длина деления шкалы; диапазон измерений; чувствительность; порог чувствительности и др.

Диапазон показаний средства измерений (диапазон показаний) - область, значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.

Цена деления шкалы (цена деления) - разность значения величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений.

Длина деления шкалы - расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы.

Диапазон измерений средства измерений (диапазон измерений ) - область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений.

Чувствительность средства измерений (чувствительность) - свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины.

Порог чувствительности средства измерений (порог чувствительности) - характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством.