Неразрушающий контроль

редактировать
Оценка свойств материала, компонента или системы без причинения ущерба Рентгеновское хранилище Рентгеновское хранилище, используемое в радиографии

Неразрушающий тестирование (NDT ) - это широкая группа методов анализа, используемых в науке и технологиях для оценки свойств материала, компонента или системы без причинения ущерба. Термины неразрушающий контроль (неразрушающий контроль ), неразрушающий контроль (NDI ) и неразрушающий контроль (NDE ) также часто используются для описания этой технологии. Поскольку неразрушающий контроль не приводит к постоянному изменению проверяемого изделия, это очень ценный метод, позволяющий сэкономить деньги и время при оценке продукта, устранении неполадок и исследовании. Шесть наиболее часто используемых методов неразрушающего контроля: вихретоковый, магнитопорошковый, жидкий пенетрант, радиографический, ультразвуковой и визуальное тестирование. НК обычно используется в судебной экспертизе, машиностроении, нефтяной инженерии, электротехнике, гражданском строительстве, системная инженерия, авиационная техника, медицина и искусство. Инновации в области неразрушающего контроля оказали глубокое влияние на медицинскую визуализацию, в том числе на эхокардиографию, медицинское УЗИ и цифровую рентгенографию.

Методы неразрушающего контроля основаны на использовании электромагнитного излучения, звука и других преобразований сигналов для исследования широкого спектра предметов (металлических и неметаллических, пищевых продуктов, артефактов и древностей, инфраструктуры) на целостность, состав или состояние без изменений исследуемого изделия. Визуальный осмотр (VT), наиболее часто применяемый метод неразрушающего контроля, довольно часто усиливается за счет использования увеличения, бороскопов, камер или других оптических устройств для прямого или удаленного просмотра. Внутреннюю структуру образца можно исследовать для объемного контроля с помощью проникающего излучения (RT), такого как рентгеновские лучи, нейтроны или гамма-излучение. Звуковые волны используются в случае ультразвукового контроля (UT), другого объемного метода неразрушающего контроля - механический сигнал (звук) отражается условиями в и оценивается по амплитуде и расстоянию от поискового устройства (преобразователя). Другой широко используемый метод неразрушающего контроля, применяемый для черных металлов, включает нанесение мелких частиц железа (суспендированных в жидкости или сухом порошке - флуоресцентном или окрашенном), которые наносятся на деталь, пока она намагничена, либо непрерывно, либо остаточно. Частицы будут притягиваться к магнитным полям рассеяния на тестируемом объекте или внутри него и формировать признаки (сбор частиц) на поверхности объекта, которые оцениваются визуально. Контрастность и вероятность обнаружения при визуальном осмотре невооруженным глазом часто повышается за счет использования жидкостей для проникновения через поверхность исследуемого изделия, что позволяет визуализировать дефекты или другие состояния поверхности. Этот метод (проникающий контроль ) (PT) включает использование красителей, флуоресцентных или цветных (обычно красных), взвешенных в жидкости, и применяется для немагнитных материалов, обычно металлов.

Анализ и документирование режима неразрушающего отказа также может быть выполнено с помощью высокоскоростной камеры, непрерывно записывающей (цикл видеосъемки) до тех пор, пока сбой не будет обнаружен. Обнаружение неисправности может быть выполнено с помощью детектора звука или датчика напряжения, который выдает сигнал для запуска высокоскоростной камеры. Эти высокоскоростные камеры имеют расширенные режимы записи, позволяющие зафиксировать некоторые неразрушающие отказы. После сбоя высокоскоростная камера прекратит запись. Захваченные изображения можно воспроизводить в замедленной съемке, точно показывая, что происходило до, во время и после неразрушающего события, изображение за изображением.

Содержание

  • 1 Приложения
    • 1.1 Проверка сварных швов
    • 1.2 Механика конструкций
    • 1.3 Связь с медицинскими процедурами
  • 2 Важные события в академическом и промышленном неразрушающем контроле
  • 3 ISO 9712: 2012 - Нет -разрушающие испытания - Квалификация и сертификация персонала неразрушающего контроля
  • 4 Методы и методы
  • 5 Обучение, квалификация и сертификация персонала
    • 5.1 Схемы сертификации
    • 5.2 Уровни сертификации
  • 6 Терминология
  • 7 Надежность и статистика
  • 8 См. также
  • 9 Ссылки
    • 9.1 Библиография

Приложения

НК используется в различных условиях, охватывающих широкий спектр промышленной деятельности, с новыми методами неразрушающего контроля и приложения, которые постоянно развиваются. Методы неразрушающего контроля обычно применяются в отраслях, где отказ компонента может привести к значительной опасности или экономическим потерям, например, при транспортировке, сосудах под давлением, строительных конструкциях, трубопроводах и подъемном оборудовании.

Проверка сварного шва

  1. Участок материала с трещиной, разрушающей поверхность, которая не видна невооруженным глазом.
  2. Пенетрант нанесен на поверхность.
  3. Избыток пенетранта
  4. Наносится проявитель, делая трещину видимой.

В производстве сварные швы обычно используются для соединения двух или более металлических деталей. Поскольку эти соединения могут испытывать нагрузки и усталость в течение срока службы продукта, существует вероятность того, что они могут выйти из строя, если они не созданы в соответствии с надлежащей спецификацией. Например, основной металл должен достичь определенной температуры во время процесса сварки, должен охлаждаться с определенной скоростью и должен быть сварен с совместимыми материалами, иначе соединение может быть недостаточно прочным, чтобы удерживать детали вместе, или в сварке могут образоваться трещины. сварка, вызывающая его выход из строя. Типичные дефекты сварки (отсутствие плавления сварного шва с основным металлом, трещины или пористость внутри сварного шва, а также колебания плотности сварного шва) могут привести к разрыву конструкции или трубопровода.

Сварные швы могут быть проверены с использованием методов неразрушающего контроля, таких как промышленная радиография или промышленная компьютерная томография с использованием рентгеновских лучей или гамма-лучей, ультразвуковой контроль, проникающий контроль, магнитопорошковый контроль или с помощью вихретокового контроля. В случае правильного сварного шва эти испытания будут указывать на отсутствие трещин на рентгенограмме, показывать четкое прохождение звука через сварной шов и обратно или указывать на чистую поверхность без пенетранта, захваченного в трещинах.

Технологии сварки также можно активно контролировать с помощью методов акустической эмиссии перед производством, чтобы разработать наилучший набор параметров для правильного соединения двух материалов. В случае сварных швов с высоким напряжением или критических с точки зрения безопасности сварных швов будет использоваться мониторинг сварного шва для подтверждения того, что указанные параметры сварки (ток дуги, напряжение дуги, скорость движения, тепловложение и т. Д.) Соответствуют параметрам, указанным в процедуре сварки. Это проверяет соответствие сварного шва процедуре до проведения неразрушающей оценки и металлургических испытаний. Американское сварочное общество (AWS) имеет Сертификат сертифицированного инспектора по сварке для профессиональных сварщиков, выполняющих контроль неразрушающего контроля.

Механика конструкций

Конструкции могут представлять собой сложные системы, которые в течение своего срока службы подвергаются различным нагрузкам, например Литий-ионные батареи. Некоторые сложные конструкции, такие как турбомашина в ракете на жидком топливе, также могут стоить миллионы долларов. Инженеры обычно моделируют эти конструкции как связанные системы второго порядка, аппроксимируя компоненты динамических структур с помощью пружин, масс и демпферов. Полученные наборы дифференциальных уравнений затем используются для получения передаточной функции, моделирующей поведение системы.

При неразрушающем контроле конструкция подвергается динамическому воздействию, например удару молотка или управляемому импульсу. Ключевые свойства, такие как смещение или ускорение в разных точках конструкции, измеряются как соответствующие выходные данные. Этот вывод записывается и сравнивается с соответствующим выводом, заданным передаточной функцией и известным вводом. Различия могут указывать на неподходящую модель (которая может предупреждать инженеров о непредсказуемой нестабильности или производительности за пределами допусков), неисправные компоненты или неадекватную систему управления.

эталонными стандартами, которые представляют собой структуры, которые намеренно имеют дефекты, чтобы их можно было сравнить с компоненты, предназначенные для использования в полевых условиях, часто используются в неразрушающем контроле. Эталоны могут быть со многими методами неразрушающего контроля, такими как UT, RT и VT.

Связь с медицинскими процедурами

Рентгенография грудной клетки, указывающая на периферическую карциному бронхов.

Некоторые методы неразрушающего контроля связаны с клиническими процедурами, такими как рентгенография, ультразвуковое исследование и визуальное тестирование. Технологические усовершенствования или обновления в этих методах неразрушающего контроля произошли от достижений медицинского оборудования, включая цифровую рентгенографию (DR), ультразвуковое тестирование с фазированной решеткой (PAUT) и эндоскопию (бороскоп или вспомогательный визуальный осмотр).

Известные события в академической и промышленной неразрушающем контроле

  • 1854 г. Хартфорд, Коннектикут - взорвался котел на заводе Fales and Gray Car, в результате чего 21 человек погиб и 50 были серьезно ранены. Штат Коннектикут принимает закон, требующий ежегодного осмотра (в данном случае визуального) котлов.
  • 1880–1920 гг. - Метод обнаружения трещин «Oil and Whiting» используется в железнодорожной промышленности для поиска трещин в тяжелых стальные детали. (Деталь замачивают в разбавленном масле, затем окрашивают белым слоем, который при высыхании превращается в порошок. Масло, просачивающееся из трещин, превращает белый порошок в коричневый, позволяя обнаружить трещины.) Это было предшественником современных тестов на проницаемость жидкости.
  • 1895 - Вильгельм Конрад Рентген обнаруживает то, что сейчас известно как рентгеновские лучи. В своей первой статье он обсуждает возможность обнаружения дефектов.
  • 1920 - Доктор Х. Х. Лестер начинает разработку промышленной радиографии металлов.
  • 1924 - Лестер использует радиографию для исследования отливок, которые будут установлены в паровая электростанция компании Boston Edison.
  • 1926 - Доступен первый электромагнитный вихретоковый прибор для измерения толщины материала.
  • 1927-1928 - Разработана система магнитной индукции для обнаружения дефектов в железнодорожных путях доктора Элмера Сперри и ХК Дрейк.
  • 1929 - Впервые применены методы и оборудование с использованием магнитных частиц (А. В. ДеФорест и Ф. Б. Доан.)
  • 1930-е годы - Роберт Ф. Мел демонстрирует рентгеновское изображение с использованием гамма-излучения из радия, которое может исследовать более толстые компоненты чем низкоэнергетические рентгеновские аппараты, доступные в то время.
  • 1935–1940 - Разработаны жидкие пенетрантные тесты (Бетц, Доан и ДеФорест)
  • 1935– 1940-е годы - Разработаны вихретоковые приборы (Х.К. Кнерр, К. Фэрроу, Тео Зушлаг и Ф. Фёрстер).
  • 1940–1944 - Метод ультразвуковых испытаний разработан в США доктором Флойдом Файерстоуном, который подает заявку на патент США на изобретение 27 мая 1940 г. и получил патент США в виде гранта № 2 280 226 от 21 апреля 1942 года. Выдержки из первых двух параграфов этого основополагающего патента на метод неразрушающего контроля кратко описывают основы ультразвукового контроля. «Мое изобретение относится к устройству для обнаружения наличия неоднородностей плотности или упругости в материалах. Например, если в отливке есть отверстие или трещина внутри, мое устройство позволяет обнаруживать наличие дефекта и определять его положение, даже если дефект полностью находится внутри отливки и ни одна его часть не выходит на поверхность ». Кроме того, «Общий принцип моего устройства состоит в посылке высокочастотных колебаний в проверяемую деталь и определении временных интервалов прихода прямых и отраженных колебаний на одну или несколько станций на поверхности детали». Медицинская эхокардиография является ответвлением этой технологии.
  • 1946 - Первые нейтронные рентгенограммы, произведенные Peters.
  • 1950 - Schmidt Hammer (также известный как «Швейцарский молоток»). В приборе используется первый в мире запатентованный метод неразрушающего контроля бетона.
  • 1950 - Дж. Кайзер вводит акустическую эмиссию в качестве метода неразрушающего контроля.

(Основной источник для выше: Hellier, 2001) Обратите внимание на число достижений, достигнутых в эпоху Второй мировой войны, когда важность промышленного контроля качества росла.

  • 1955 - Основание ICNDT. Всемирная организация по неразрушающему контролю.
  • 1955 - Первая всемирная конференция по неразрушающему контролю проходит в Брюсселе, организованная ICNDT. Всемирная конференция по неразрушающему контролю проходит каждые четыре года.
  • 1963 - Фредерик Г. Вейгхарт и Джеймс Ф. Макналти (радиоинженер США) совместно изобрели цифровую радиографию является ответвлением парной разработки оборудования для неразрушающего контроля в компании Automation Industries, Inc., затем в Эль-Сегундо, Калифорния. См. Также Джеймса Ф. Макналти в статье Ультразвуковое тестирование.
  • 1996 г. - Рольф Дидерикс основал первый в Интернете журнал открытого доступа по неразрушающему контролю. Сегодня база данных неразрушающего контроля открытого доступа NDT.net
  • 1998 - Европейская федерация неразрушающего контроля (EFNDT) была основана в мае 1998 года в Копенгагене на 7-й Европейской конференции по неразрушающему контролю (ECNDT). 27 национальных европейских обществ по неразрушающему контролю присоединились к этой мощной организации.
  • 2008 - Создание конференции по неразрушающему контролю в аэрокосмической отрасли DGZfP и Fraunhofer IIS провели первый международный конгресс в Баварии, Германия.
  • 2008 - Academia NDT International была официально основана и имеет базовый офис в Брешии (Италия) www.academia-ndt.org
  • 2012 - ISO 9712: 2012 Квалификация и сертификация персонала по неразрушающему контролю ISO
  • 2020 - Индийское общество неразрушающего контроля (ISNT) Сертификат аккредитации от NABCB для квалификации и сертификации персонала неразрушающего контроля согласно ISO 9712: 2012

ISO 9712: 2012 - Неразрушающий контроль - Квалификация и сертификация Персонал по неразрушающему контролю

Этот международный стандарт устанавливает требования к принципам квалификации и сертификации персонала, выполняющего промышленный неразрушающий контроль (NDT).

Система, указанная в этом международном стандарте, может также применяться к другим методам неразрушающего контроля или к новым методам в рамках установленного метода неразрушающего контроля, при условии, что существует комплексная схема сертификации и метод или техника покрываются международными, региональными или национальными Эффективность стандартов или нового метода или техники неразрушающего контроля была продемонстрирована к удовлетворению органа по сертификации.

Сертификация распространяется на владение одним или несколькими из следующих методов: a) испытание на акустическую эмиссию; б) вихретоковый контроль; в) инфракрасный термографический контроль; г) испытание на герметичность (за исключением гидравлических испытаний под давлением); д) магнитные испытания; е) пенетрантное тестирование; ж) радиографический контроль; з) испытание тензодатчиками; и) ультразвуковой контроль; j) визуальное тестирование (прямые визуальные тесты без посторонней помощи и визуальные тесты, проводимые при применении другого метода неразрушающего контроля, исключены).

Методы и приемы

Пример техники трехмерной репликации. Гибкие реплики с высоким разрешением позволяют исследовать и измерять поверхности в лабораторных условиях. Реплика может быть получена из всех твердых материалов.

НК делится на различные методы неразрушающего контроля, каждый из которых основан на определенном научном принципе. Эти методы можно подразделить на различные методы. Различные методы и техники, в силу их специфической природы, могут особенно хорошо подходить для определенных приложений и иметь небольшую ценность или вообще не иметь ценности для других приложений. Поэтому выбор правильного метода и техники является важной частью выполнения неразрушающего контроля.

Обучение, квалификация и сертификация персонала

Успешное и последовательное применение методов неразрушающего контроля во многом зависит от подготовки, опыта и добросовестности персонала. Персонал, задействованный в применении промышленных методов неразрушающего контроля и интерпретации результатов, должен быть сертифицирован, а в некоторых отраслях промышленности сертификация осуществляется в соответствии с законом или применяемыми кодексами и стандартами.

Специалисты и менеджеры по неразрушающему контролю, стремящиеся к дальнейшему развитию, знания и опыт, чтобы оставаться конкурентоспособными в быстро развивающейся области технологий неразрушающего контроля, следует рассмотреть возможность присоединения к NDTMA, членской организации менеджеров и руководителей неразрушающего контроля, которые работают, чтобы обеспечить форум для открытого обмена управленческой, технической и нормативной информацией, имеющей решающее значение для успешного управление персоналом и деятельностью по неразрушающему контролю. Их ежегодная конференция в Golden Nugget в Лас-Вегасе пользуется популярностью благодаря своему информативному и актуальному программному обеспечению и выставочному пространству

Схемы сертификации

Существует два подхода к сертификации персонала:

  1. Сертификация на основе работодателя : Согласно этой концепции работодатель составляет свою собственную письменную практику. Письменная практика определяет обязанности каждого уровня сертификации, реализуемые компанией, и описывает требования к обучению, опыту и экзаменам для каждого уровня сертификации. В промышленных секторах письменные методы обычно основаны на рекомендациях SNT-TC-1A Американского общества неразрушающего контроля. Стандарт ANSI CP-189 определяет требования к любой письменной практике, соответствующей стандарту. Для приложений авиации, космоса и обороны (ASD) NAS 410 устанавливает дополнительные требования к персоналу NDT и опубликован AIA - Aerospace Industries Association, состоящей из аэрокосмического планера США. и производители силовых установок. Это базовый документ для EN 4179 и других (США) признанных NIST аэрокосмических стандартов для квалификации и сертификации (на уровне работодателя) персонала неразрушающего контроля. NAS 410 также устанавливает требования для «Национальных советов по неразрушающему контролю», которые разрешают и запрещают схемы персональной сертификации. NAS 410 допускает сертификацию ASNT как часть квалификаций, необходимых для сертификации ASD.
  2. Personal Central Certification : Концепция центральной сертификации заключается в том, что оператор NDT может получить сертификат от центрального центра сертификации, что признано большинством работодателей, третьих лиц и / или государственных органов. Промышленные стандарты для схем централизованной сертификации включают ISO 9712 и ANSI / ASNT CP-106 (используется для схемы ASNT ACCP). Сертификация в соответствии с этими стандартами включает обучение, опыт работы под наблюдением и сдачу письменного и практического экзамена, установленного независимым сертификационным органом. EN 473 был еще одной центральной схемой сертификации, очень похожей на ISO 9712, которая была отменена, когда CEN заменил ее на EN ISO 9712 в 2012 году.

В Соединенных Штатах схемы, основанные на работодателях, являются нормой, однако существуют и центральные схемы сертификации. Наиболее примечательным является ASNT Level III (созданный в 1976-1977 гг.), Который организован Американским обществом неразрушающего контроля для персонала уровня 3 NDT. NAVSEA 250-1500 - еще одна центральная система сертификации в США, специально разработанная для использования в военно-морской ядерной программе.

Центральная сертификация более широко используется в Европейском Союзе, где сертификаты выдаются аккредитованными органами (независимые организации, соответствующие ISO 17024 и аккредитованные национальным органом по аккредитации, таким как UKAS ). Директива по оборудованию, работающему под давлением (97/23 / EC), фактически требует централизованной сертификации персонала для первоначальных испытаний паровых котлов и некоторых категорий сосудов высокого давления и <209.>трубопровод. Европейские стандарты, согласованные с этой директивой, определяют сертификацию персонала согласно EN 473. Сертификаты, выданные национальным обществом неразрушающего контроля, которое является членом Европейской федерации неразрушающего контроля (EFNDT ), являются взаимоприемлемыми. другие общества-члены по многостороннему соглашению о признании.

Канада также применяет центральную схему сертификации ISO 9712, которая находится в ведении государственного департамента Natural Resources Canada.

Мировой сектор аэрокосмической отрасли придерживается схем, основанных на работодателях. В Америке он основан в основном на AIA-NAS-410, а в Европейском союзе - на эквивалентном и очень похожем стандарте EN 4179. Однако EN 4179: 2009 включает возможность централизованной квалификации и сертификации Национальным советом аэрокосмического неразрушающего контроля или NANDTB (параграф 4.5.2).

Уровни сертификации

Большинство схем сертификации персонала по неразрушающему контролю, перечисленных выше, определяют три «уровня» квалификации и / или сертификации, обычно обозначаемые как уровень 1, уровень 2 и уровень 3 (хотя в некоторых кодах указывается Римские цифры, как Уровень II). Роли и обязанности персонала на каждом уровне, как правило, следующие (есть небольшие различия или различия между различными кодексами и стандартами):

  • Уровень 1 - это технические специалисты, квалифицированные для выполнения только определенных калибровка и испытания под тщательным наблюдением и под руководством персонала более высокого уровня. Они могут только сообщить о результатах тестирования. Обычно они работают в соответствии с конкретными рабочими инструкциями по процедурам тестирования и критериям отказа.
  • Уровень 2 - это инженеры или опытные техники, которые могут настроить и откалибровать испытательное оборудование, провести проверку в соответствии с правилами стандарты (вместо выполнения рабочих инструкций) и составить рабочие инструкции для технических специалистов уровня 1. Они также уполномочены сообщать, интерпретировать, оценивать и документировать результаты тестирования. Они также могут контролировать и обучать технических специалистов уровня 1. Помимо методов тестирования, они должны быть знакомы с применимыми правилами и стандартами, а также иметь некоторые знания об изготовлении и обслуживании протестированных продуктов.
  • Уровень 3 обычно являются специализированными инженерами или очень опытными техниками. Они могут устанавливать методы и процедуры неразрушающего контроля и интерпретировать кодексы и стандарты. Они также руководят лабораториями неразрушающего контроля и играют центральную роль в сертификации персонала. Ожидается, что они будут обладать более широкими знаниями, касающимися материалов, производства и технологии продукции.

Терминология

Стандартная американская терминология неразрушающего контроля определена в стандарте ASTM E-1316. Некоторые определения могут отличаться в европейском стандарте EN 1330.

Индикация
Ответ или свидетельство исследования, например, мигание на экране прибора. Показания классифицируются как истинные и ложные. Ложные показания - это те, которые вызваны факторами, не связанными с принципами метода тестирования или неправильным применением метода, такими как повреждение пленки при рентгенографии, электрические помехи при ультразвуковом контроле и т. Д. Истинные показания далее классифицируются как относящиеся к делу и не относящиеся к делу. Соответствующие признаки - это признаки, вызванные недостатками. Нерелевантные показания - это те, которые вызваны известными особенностями испытываемого объекта, такими как зазоры, резьба, упрочнение и т. Д.
Интерпретация
Определение того, относится ли индикатор к типу, подлежащему исследованию. Например, при электромагнитных испытаниях признаки потери металла считаются дефектами, потому что их обычно следует исследовать, но признаки, связанные с изменениями свойств материала, могут быть безвредными и несущественными.
Дефект
A тип неоднородности, которую необходимо исследовать, чтобы убедиться, что она отклоняется. Например, пористость в сварном шве или потеря металла.
Оценка
Определение того, можно ли устранить дефект. Например, пористость сварного шва больше допустимого значения код ?
Дефект
Дефект, который может быть отклонен, т. Е. Не соответствует критериям приемки. Дефекты обычно удаляются или ремонтируются.

Надежность и статистика

Тесты на вероятность обнаружения (POD) - это стандартный способ оценки метода неразрушающего контроля в заданном наборе обстоятельств, например «Что такое POD» отсутствия дефектов проплавления в сварных швах труб с помощью ручного ультразвукового контроля? " POD обычно увеличивается с размером дефекта. Распространенной ошибкой в ​​тестах POD является предположение, что процент обнаруженных дефектов - это POD, тогда как процент обнаруженных дефектов - это просто первый шаг в анализе. Поскольку количество проверенных дефектов обязательно ограничено (не бесконечно), необходимо использовать статистические методы для определения POD для всех возможных дефектов, помимо ограниченного количества проверенных. Другой распространенной ошибкой в ​​POD-тестах является определение статистических единиц выборки (элементов теста) как дефектов, тогда как истинная единица выборки - это элемент, который может содержать или не содержать дефект. Рекомендации по правильному применению статистических методов к испытаниям POD можно найти в Стандартной практике анализа вероятности обнаружения для данных попаданий / промахов ASTM E2862 и Оценка надежности системы неразрушающей оценки MIL-HDBK-1823A из Справочника Министерства обороны США.

См. Также

Ссылки

Библиография

На Викискладе есть материалы, относящиеся к неразрушающему контролю.
Последняя правка сделана 2021-05-31 12:08:59
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте