Капиллярный метод контроля сварных швов. Капиллярная дефектоскопия сварных соединений

Классификация капиллярного контроля

Существует две категории капиллярного контроля сварных швов: основные и комбинированные. Первый подразумевает под собой чисто капиллярный контроль, второй – это объединение нескольких неразрушающих способов контроля, в состав которых входит и капиллярный.

К основным методам можно отнести:

В зависимости от того, какой проникающий раствор для этого используется: это растворы и фильтрующие суспензии.
В зависимости от того, каким способом считывать получаемую информацию: цветовой (он же хроматический), яркостный (он же ахроматический), люминесцентный и люминесцентно-хроматический.

К комбинированным: электростатический, магнитный, электроиндукционный, радиационная технология поглощения или излучения. Во всех них используются проникающие индикаторные жидкости, то есть, применяется капиллярный вариант, но считывание информации происходит по-разному. В основном же на группы эта категория делится по характеру воздействия на поверхность сварного шва.

ПВК контроль сварных соединений на проницаемость

Некоторые изделия с применением сварки должны быть строго герметичны, так как внутри них будут храниться различные жидкие вещества: вода, нефть, горюче-смазочные вещества и др. Поэтому проницаемости швов в данных конструкциях уделяется особое внимание.

Контроль проницаемости зачастую проводится двумя способами: гидравлическим и пневматическим.

Гидравлический способ проверки проницаемости сварных соединений

Емкость, которая должна быть герметичной, заполняется водой или маслом, в ней создается избыточное давление, которое больше стандартного в полтора раза.

Далее в течение 10-30 минут области вокруг сварных швов простукивают молотком со скругленным бойком в расчете на то, что при наличии сквозного дефекта сварки появится течь.

Пневматический способ проверки

В емкость закачивают любой газ до достижения давления в 150% от номинального. После закачки, сварные соединения обрабатываются мыльным раствором. Суть в том, что если, имеются сквозные дефекты в швах, то на поверхности мыльного раствора начнут образовываться пузыри, что наглядно отразит наличие повреждения.

При невозможности закачки газа в бак, шов обдувается под давлением с одной стороны, а с другой обрабатывается мыльным раствором. Если дефект существует, то на растворе вновь появятся пузыри.

Как применяется технология капиллярной дефектоскопии

В принцип метод достаточно прост. Необходимо поверхность сварочного шва очистить и хорошо высушить. После этого на нее наносится проникающая жидкость, остатки которой через некоторое время надо полностью удалить. Остальная же часть проникнет внутрь тела металла. Далее на обработанную поверхность наносится проявитель, который просто вытянет из дефектов оставшуюся в металле жидкость. Она проявится на поверхности в виде рисунков, которые и обозначат количество, форму и вид изъяна. Но это просто всего лишь на словах. Сам же процесс – достаточно серьезное мероприятия, поэтому к нему надо относиться со всем внимание и точно следовать технологически этапам, принимая во внимание нюансы.

Подготовка сварного шва к контролю

Как и в случае со сваркой, металл соединения необходимо очистить от всех загрязнений. Для этого можно использовать химический способ или механический, обычно, как показывает практика, специалисты применяют комбинацию из двух вариантов. То есть, зачищают металлическую поверхность наждачкой или железной щеткой, а после обрабатывают растворителем или спиртом.

Правда, механическую чистку рекомендуется применять лишь в том случае, если валик имеет пористую поверхность, или она имеет перепады и глубокие подрезы. Все дело в том, что поверхностные дефекты сварного шва при обработке жесткими материалами затираются, поэтому и не проявляются после их обработки проникающими жидкостями.

Что касается химикатов, которые используются для чистки поверхности шва, то их необходимо обязательно после окончания чистящего процесса удалять тепловой водой или другими реагентами. Просто они могут вступать в реакцию с жидкостями для контроля, тем самым выдавая неверные показатели. И последнее – это хорошо просушить поверхность металла. Таким образом, достигается полное отсутствие воды и растворителей.

Нанесение индикатора

Существует несколько способов нанесения индикаторной жидкости.

Обычный капиллярный метод – это когда жидкость наносится на проверяемую поверхность, и она сама по капиллярам металла проникает внутрь валика. Нанесение может производиться обычным смачивание, капельным распылением или струей, погружением сваренных заготовок в индикаторную жидкость.
Компрессионный – это когда жидкость подается на поверхность сварного шва под давлением. Таким образом, она быстрее проникает внутрь дефектов, вытесняя из них воздух.
Вакуумный – это противоположность компрессионному. В данном случае заготовки помещаются в вакуумную установку, вследствие чего из пор, раковин и трещин отсасывается воздух. Далее наносится жидкий индикатор, который заполняет их, потому что внутри полостей давление намного меньше, чем атмосферное.
Деформационный. На индикатор воздействуют, к примеру, звуковыми волнами, под действием которых он и проникает внутрь металла. При этом размер изъяна немного увеличивается, то есть, происходит его деформация.
Ультразвуковой – это когда заполнение производится под действием ультразвука.

Все данные способы проникновения жидкости в тело металла должны производиться при температуре 10-50С.

Очистка от индикатора

Проводя очистку поверхности валика, необходимо понимать, что нельзя удалять жидкость с поверхностных дефектов. Чем можно чистить.

Теплой водой, температура которой не превышает +50С. Это можно проводить при помощи тряпки или губки.
Растворителем. Сначала поверхность высушивают, а затем тряпкой, смоченной в растворителе, производится протирание поверхности.
Эмульгаторами: на водной или масляной основе. Сначала удаляется с поверхности проникающая жидкость, и сразу наносятся эмульгаторы, которые снимаются тряпкой.
Комбинированный вариант. Сначала поверхность омывается водой, после используется растворитель.

Обязательно поверхность сварочного шва после чистки индикаторной жидкости высушивается. Здесь можно использовать разные методы, главное – не повышать температуру валика выше +50С. К примеру, можно просто протереть поверхность неворсистой тряпочкой, можно просто нагреть заготовки, или использовать фен для удаления влаги.

Нанесение проявителя

Этот процесс в технологии капиллярного контроля сварных соединений должен проводиться сразу же после окончания сушки металла после очищения его поверхности. Для этого можно использовать разные проявители.

Сухой. Его наносят на поверхность равномерным слоем без утолщений или снижения толщины. Для этого обычно используется обычное напыление. Важно – данный вид проявителя применяется только в сочетании флуоресцентными индикаторами.
Жидкий на основе водной суспензии. Его наносят или методом распыления, или замачиванием валика, путем утопления свариваемых заготовок в жидкий проявитель. Важно – утопление производится в самые короткие сроки, после чего вся жидкость удаляется методом принудительной просушки.
Жидкий на основе растворителя. Наносится обычным распылением так, чтобы слой проявителя на поверхности остался равномерным.
Жидкий в виде водного раствора. Все то же самое, что и в случае проявителя на основе суспензии.

Обычно процесс проявления длиться 10-30 минут в зависимости от выбранного материала. Если появляется необходимость, то время можно увеличить.

Способы выявления дефектов сварного шва

Процесс выявления можно начинать сразу после нанесения проявителя. Но лучше, если после того как полностью закончится процесс проявления. Для этого можно использовать увеличительные стекла (лупы) или специальные очки.

Если капиллярная дефектоскопия сварного шва проводилась с помощью флуоресцентных индикаторов, то использовать для контроля специальные очки фотохроматического типа не надо. Просто оператор должен проводить контроль в темном помещении. Он должен в него войти и в течение 5 минут привыкнуть к темноте. После чего и начать процесс выявления дефектов. Сам контроль проводится под действием ультрафиолетового освещения. Оно может быть общим или зонированным (освещается только участок, где лежит сваренная конструкция). Самое важное, чтобы в поле зрения оператора не попадали отсвечивающие предметы, их просто не должно быть в помещении.

Если используются цветные индикаторы, то их проявление можно наблюдать и при дневном, и при искусственном свете. Главное, чтобы на поверхности контролируемого металла не было бликов, а мощность светового потока составляло не менее 500 лк.

Ограничения методов капиллярной дефектоскопии сварных швов

Капиллярная цветная дефектоскопия — довольно универсальный метод неразрушающего контроля. При соблюдении технологий и применении соответствующих препаратов его можно использовать для любых материалов и видов сварки. Однако у данного способа есть индивидуальные ограничения:

Пенетрат проникает в капилляры, глубина которых в 10 раз больше их ширины;
Внутренние дефекты шва методом цветной дефектоскопии не выявляются, если полости и рыхлые участки герметичны;
Капиллярная дефектоскопия сварных швов не позволяет точно определить глубину полости или трещины;
При хорошей наглядности и приемлемой точности выявления изъянов, метод не даёт цифровой точности измерения размеров;
Метод не позволяет определять трещины и поры с линейными размерами менее 0,1 — 0,2 мкм.

В силу указанных причин, для более точного и информативного выявления дефектов, применяют, где это необходимо, другие способы контроля сварных швов.

Эмульгатор в капиллярном контроле

Когда проблема заключается в удалении пенетранта из дефекта из-за чрезмерной промывки детали, то может быть использована постэмульгируемая пенетрантная система. Постэмульгируемые пенетранты требуют отдельного эмульгатора, чтобы разрушить пенетрант и сделать его пригодным для мывания водой.

Большинство пенетрантов можно разделить на четыре класса по способу удаления остатков пенетранта.

Метод A: моющийся водой
Метод B: постэмульгируемый, липофильный
Метод С: С использованием растворителя
Метод D: постэмульгируемый, гидрофильный

Метод С использует растворитель для удаления пенетранта из проверяемой детали. Метод А имеет встроенные в проникающую жидкость эмульгаторы, которые позволяют удалить избыток проникающего вещества простым промыванием водой. Капиллярный метод контроля.

Пенетранты по методам B и D требуют дополнительной стадии обработки, на которой наносят отдельный эмульгирующий агент, чтобы сделать избыток пенетранта более удаляемым при промывке водой.

Липофильные эмульгаторы метод А

Системы эмульгирования представляют собой материалы на масляной основе, которые поставляются в готовом виде. Гидрофильные системы — основаны на воде и поставляются в виде концентрата, который необходимо разбавить водой перед использованием.

Липофильные эмульгаторы по методы B

Липофильные эмульгаторы — (метод B) были изобртенеты в конце 1950-х годов и работают как с химическим, так и с механическим действием. После того, как эмульгатор покрыл поверхность объекта, механическим воздействием начинают удалять часть избыточного пенетранта. Во время эмульгирования эмульгатор диффундирует в оставшийся пенетрант и полученную смесь легко удаляют с помощью воды. Капиллярный метод контроля является методом неразрушающего контроля.

Гидрофильные эмульгаторы по методу C

Гидрофильные эмульгаторы — (метод D) также удаляют избыток пенетранта с механическим и химическим воздействием, но действие другое, потому что диффузии не происходит.

Гидрофильные эмульгаторы в основном представляют собой моющие средства, которые содержат растворители и поверхностно-активные вещества.

Гидрофильный эмульгатор разрушает пенетрант на предотвращает повторное присоединение его частей к поверхности детали.

Гидрофильный постэмульгируемый метод D

Гидрофильный постэмульгируемый метод — (метод D) был введен в середине 1970-х годов. Поскольку он более чувствителен, чем липофильный постэмульгируемый метод, он сделал последние методы практически устаревшими.

Основное преимущество гидрофильных эмульгаторов состоит в том, что они менее чувствительны к изменению времени выдержки и времени удаления. Одна — две минуты не является проблемой для этих эмульгаторов, в то время, как для предыдущих эмульгаторов значимым временем может быть и 15 — 30 секунд.

Вязкость пенетранта

Вязкость описывает как сопротивление жидкости течению. Жидкости, такие как вода, которая легко течет, имеют более низкую вязкость, чем жидкости, такие как молоко. Капиллярный метод контроля.

Вязкость мало влияет на способность проникающего материала проникать в дефект, но она влияет на скорость с которой пенетрант заполняет дефект.

Уравнения для времени заполнения цилиндрической полости и эллиптической полости приводим вам ниже:

Время заполнения цилиндрических пустот
= (2 l 2 м ) / r cos s LG

Время заполнения эллиптической пустоты
= [(2 l 2 м ) / s LG cos q ] * [a 2 + b 2 / (a + b) ab]

Где: l = глубина дефекта
m = вязкость
r = радиус отверстия трещины
s LG = поверхностное натяжение жидкости и газа
q = угол контакта
a = ширина дефекта
b = длина дефекта

Из этих уравнений видно, что время заполнения прямо пропорционально проникающей вязкости. Хотя это на практике не имеет никакого реального отношения к делу. Так как дефекты в деталях могут быть с открытыми концами или вытянутыми и закрытыми.

Стоимость услуги неразрушающего контроля с применением ПВК

Ценообразование данной процедуры зависит от выбранного метода контроля, количества мест проведения обследования и вида применяемого вещества. Наше предприятие предоставляет качественную услугу по конкурентоспособной на рынке цене.

Контроль капиллярныйс применением керосина

В прежние времена для нахождения дефектов использовали керосин. Эта жидкость широко применялась в быту и технике. Керосин почти не испаряется в обычных условиях, но обладает хорошей проникающей способностью, благодаря низкой вязкости и высокой полярности.

Т.к. керосин бесцветный, то сварщики применяли мел и другие вещества для корректной оценки наличия и величины раковин, трещин и полостей.

Керосиновый способ, благодаря своей простоте и сегодня ещё применяется на практике. Чаще всего такой метод используют для поиска сквозных дефектов резервуаров, работающих под давлением, также используется при испытаниях топливных отсеков или изделий с различными сварными соединениями.

Порядок осмотра и чувствительность при керосиновом способе контроля:

Давление керосина,
Па

Чувствительность,
мм3 · МПа/с

Порядок осмотра при толщине металла, мм

≤ 6

6 — 25

—	6,6 · 10-2	1. Сразу после подачи керосина 2. Через 15-30 мин после подачи керосина	1. Через 3-5 мин после подачи керосина 2. Через 30-50 мин после подачи керосина
2,9 · 105	6,6 · 10-3	1. Через 1-2 мин после подачи давления 2. Через 15-30 мин после подачи давления	1. Через 1-2 мин после подачи давления 2. Через 30-40 мин после подачи давления

Выделяют четыре виды контроля с помощью керосина:

Простой керосиновый.
Керосин с применением вибрации.
Керосин с использованием вакуума.
Керосин с применением пневматических свойств.

Простой керосиновый способ заключается в том, что остывшее после сварки соединение с одной стороны красят водной суспензией коалина или мела, после высыхания суспензии, другую сторону смазывают керосином и наблюдают за реакцией.

В керосинопневматическом методе на смоченную керосиновым раствором поверхность направляют струю сжатого воздуха под давлением около 0,4МПа, что повышает чувствительность испытания и ускоряет выявление повреждений.

При керосиновакуумном методе смачиваются швы изделия, устанавливается вакуумная камера, с помощью которой создается перепад давлений воздуха. В результате капиллярное давление вместе с разностью давления воздуха повышает точность результатов испытания.

Керосиновибрационный способ проводится с применением ультразвука. На смоченную керосином поверхность начинают воздействовать ультразвуковыми колебаниями, при это повышается его проникающая способность в соединение и таким образом можно получить более точные результаты.

Проведение капиллярного метода контроля

Мы выделяем всего три основных шага, которые необходимо соблюдать при использовании метода удаления растворителя с помощью красителя.

Шаг 1 — Предварительно очистить деталь

Это может варьироваться от шлифования и чистки щеткой до простой протирки детали тряпкой, смоченной в очистителе / смывке. Поверхность должна быть очищена от грязи, ржавчины, окалины, краски, масла и смазки и быть достаточно гладкой, чтобы вытереть пенетрант, не оставляя следов. Рекомендуем ипользовать

Шаг 2 — Нанести пенетрант

Обычно это делается путем распыления пенетранта из аэрозольного баллона или нанесения его кистью. Необходимо соблюдать время выдержки (экспозиции), чтобы проникающий агент проникал в трещины и пустоты. Обычно это от 5 до 30 минут, но оно никогда не должно быть достаточно длинным для высыхания пенетранта. Необходимо соблюдать рекомендации производителя пенетранта. Читайте инструкцию на своем баллоне!

Шаг 3 — Удалить пенетрант

Все пенетранты должны быть удалены чистой, сухой безворсовой тряпкой до полной очистки. Деталь следует энергично растирать до тех пор, пока на сухих ветошах не будет виден проникающий агент. Затем шаг очистителя, средство для удаления следует распылять на другую чистую, сухую не оставляющую ворса тряпку. Снова энергично тереть деталь до тех пор, пока на тряпке не будет видно проникающего вещества.

Анализ результата капиллярного метода контроля

Очень важно проверить деталь в сроки, указанные на баллоне. Срок может со временем увеличиваться по мере вытекания проникающего вещества, в результате чего допустимое отклонения будет показывается как откровенный дефект. На рисунке два прямолинейных указания являются дефектами. А круглая индикация не имеет ниже дефекта не имеет значения.

После этого этапа — деталь должна быть очищена.

Очень важно, метод работает при 100 люмен на поверхности детали. Нужное количество света должно быть проверено с использованием какого-либо типа измерителя освещенности.

Преимущество по сравнению с визуальным осмотром

Преимущество инспекции жидкостного пенетранта по сравнению с визуальным осмотром в том, что инспектор может без легко найти дефект. Есть два основных способа, которыми процесс проникающего осмотра делает недостатки более заметными.

Во-первых, данный вид контроля хорошо производит индикацию дефекта, и идентификация (сигнал) намного больше, чем сам дефект. В отличии от визуального осмотра где многие недостатки настолько малы или узки, что их невозможно обнаружить невооруженным глазом. Из-за физических особенностей глаза существует порог, ниже которого объекты не могут быть обнаружены.

Этот порог остроты зрения составляет около 0,005 см для человека с зрением 1/1.

Второй плюс, которым КП этот метод контроля, заключается в том, что он создает дефектную индикацию с высоким уровнем контрастности между индикацией и фоном, что также помогает сделать индикацию более легко видимой. Когда проводится проверка проникновения видимого красителя.

В этом методе, проявитель служит в качестве высококонтрастного фона, а также как губка, чтобы вытащить захваченный пенетрант из дефекта. Когда проводится проверка флуоресцентного проникающего вещества, составы проникающего вещества разрабатываются таким образом, чтобы он ярко светиться и излучал свет на длине волны, к которой глазу хорошо заметен при слабом освещении.

Достоинства капиллярного метода контроля

Как и все неразрушающие методы контроля, жидкостная инспекция имеет как преимущества, так и недостатки. Основные преимущества и недостатки по сравнению с другими методами неразрушающими методами приведены ниже.

Основные преимущества

Способ обладает высокой чувствительностью к небольшим поверхностным неоднородностям.
Этот метод имеет несколько материальных ограничений, т.е. можно проверять металлические и неметаллические, магнитные и немагнитные, а также проводящие ток и непроводящие ток материалы.
Большие площади и большие объемы у деталей / материалов могут быть проверены быстро и с низкими затратами.
Детали сложной геометрической формы могут легко проверяться.
Показания производятся непосредственно на поверхности детали и представляют собой визуальное представление дефекта.
Аэрозольные баллончики делают проникающие материалы очень мобильными.
Пенетрант-материалы и сопутствующее оборудование относительно недороги.

Основные недостатки

Могут быть обнаружены только дефекты на поверхности.
Только не пористые материалы могут быть проверены.
Предварительная очистка имеет решающее значение, поскольку загрязняющие вещества могут маскировать дефекты.
Размазывание металла от механической обработки, шлифования, а также от пескоструйной или паровой струйной обработки должно быть удалено перед исследованием.
Инспектор должен иметь прямой доступ к проверяемой поверхности.
Поверхностная обработка и шероховатость могут влиять на чувствительность контроля.
Последовательность операций: — должны выполняться и контролироваться.

Повторный контроль

Если по каким-то причинам итоги капиллярного контроля оказались неудовлетворительными, то можно провести повторный контроль. Он проводится точно так же, как и первый, с использованием все тех же технологий и индикаторов. Нельзя использовать индикаторные жидкости другой марки от другого производителя. Самое важное – это очистить металлическую поверхность от старых материалов (проявителя и индикатора). Все остальные действия от очистки до проявления проводятся точно также.

Материалы для дефектоскопии сварных швов

В современной промышленности для капиллярного контроля ПВКиспользуются специальные составы. Их называют пенетрантами (от англ. penetrant — проникающий). Специальные препараты не только обладают лучшей проникающей способностью, но имеют заметную окраску. Кроме того, в целях объективного контроля, чёткие цветные изображения становятся доступны для фото и видео регистрации. Некоторые виды содержат люминесцентные компоненты. С их помощью в ультрафиолетовом свете становятся заметными и контрастными микроскопические участки, заполненные пенетрантом.

Кроме пенетнрата, который проникает в полости и трещины, применяются и проявители. Это жидкость, которая при контакте с пенетрантом изменяет цвет и становится заметной. Проявители, называемые ещё индикаторами, используют для определения сквозных изъянов сварного шва или для увеличения чёткости изображения дефектных участков.

Для сквозной дефектации, как и в случае с керосином, проявитель наносится на одну сторону шва, а пенетрат — на другую. При наличии сквозной трещины или полости индикаторная жидкость окрасится контрастным цветом.

Индикаторные жидкости для ПВК контроля различаются не только по цвету и способности к свечению, но и по проникающей способности, называемой чувствительностью.