El control de qualitat dels productes és una part essencial del sistema de gestió de la propietat. En cada etapa de producció, hi ha requisits específics per a diferents tipus de productes i, per tant, per als materials utilitzats. Inicialment, els requisits principals eren principalment precisió i resistència, però amb el desenvolupament de la indústria i la complicació dels equips fabricats, el nombre de característiques per a les quals es pot rebutjar ha augmentat moltes vegades.
Comprovar les habilitats funcionals dels productes sense destruir-los ha estat possible gràcies a la millora dels mètodes de prova no destructius. Els tipus i mètodes de realització us permeten avaluar una varietat de paràmetres sense violar la integritat del producte i, per tant, amb la màxima precisió possible. Avui dia, ni un sol procés tecnològic per a la producció de productes responsables sense un sistema de control ben format té dret a ser introduït a la indústria.
El concepte de proves no destructives
Aquest procés s'entén com un conjunt deaquestes proves a les quals es sotmet directament l'objecte, mantenint el seu rendiment sense danyar el material. Tots els tipus i mètodes d'assaig no destructiu que existeixen actualment tenen com a objectiu principal garantir la seguretat industrial mitjançant el seguiment de l'estat tècnic dels equips, edificis i estructures. Es realitzen no només en l'etapa de producció (construcció), sinó també per al manteniment i reparació oportuns i d' alta qualitat.
Així, diversos tipus de proves no destructives segons GOST poden mesurar els paràmetres geomètrics dels productes, avaluar la qualitat del tractament superficial (per exemple, la rugositat), l'estructura del material i la seva composició química, la presència de diversos defectes. L'actualitat i la fiabilitat de les dades obtingudes permet ajustar el procés tecnològic i produir productes competitius, així com evitar pèrdues financeres.
Requisits d'inspecció
Per tal que els resultats de tot tipus de proves no destructives siguin rellevants i eficaços, han de complir uns requisits:
- la possibilitat de la seva implantació en totes les etapes de fabricació, durant l'operació i reparació dels productes;
- control s'ha de dur a terme en el nombre màxim possible dels paràmetres donats per a una producció concreta;
- temps dedicat a la inspecció s'ha de relacionar de manera raonable amb altres passos del procés de producció;
- la fiabilitat dels resultats ha de ser molt alta;
- pers'han de mecanitzar i automatitzar les oportunitats per al control de processos tecnològics;
- la fiabilitat dels dispositius i equips utilitzats en proves no destructives, els tipus i les condicions del seu ús s'han de variar;
- simplicitat dels mètodes, disponibilitat econòmica i tècnica.
Aplicacions
Tota la varietat de tipus i mètodes de proves no destructives segons GOST s'utilitza amb els propòsits següents:
- detecció de defectes en peces i conjunts crítics (reactors nuclears, avions, naus submarines i de superfície, naus espacials, etc.);
- defectoscòpia de dispositius dissenyats per a un funcionament a llarg termini (instal·lacions portuàries, ponts, grues, centrals nuclears i altres);
- recerca mitjançant mètodes d'assaig no destructiu de metalls, tipus de les seves estructures i possibles defectes en productes per millorar la tecnologia;
- control continu de l'aparició de defectes en unitats i aparells de màxima responsabilitat (per exemple, calderes de centrals nuclears).
Classificació dels tipus de proves no destructives
Basat en els principis de funcionament dels equips i els fenòmens físics i químics, tots els mètodes es divideixen en deu tipus:
- acústica (en particular, ultrasònic);
- vibroacústica;
- amb substàncies penetrants (control capil·lar i de fuites);
- magnètic (o partícula magnètica);
- òptica (visual-òptica);
- radiació;
- ona de ràdio;
- tèrmica;
- elèctric;
- Corrent de Foucault (o electromagnètic).
Segons GOST 56542, els tipus i mètodes de proves no destructives enumerats anteriorment es subdivideixen encara més segons les característiques següents:
- peculiaritats de la interacció de substàncies o camps físics amb un objecte controlat;
- paràmetres principals que proporcionen informació;
- obté informació principal.
Mètodes acústics
D'acord amb la classificació de tipus i mètodes d'assaig no destructiu d'acord amb GOST R 56542-2015, aquest tipus es basa en l'anàlisi d'ones elàstiques que s'exciten i (o) sorgeixen en un objecte controlat.. Si s'utilitza un rang de freqüències superior a 20 kHz, es pot utilitzar el terme "ultrasònic" en comptes d'"acústic".
El tipus acústic de proves no destructives es divideix en dos grans grups.
Primer - mètodes basats en l'emissió i recepció d'ones acústiques. Per al control, s'utilitzen ones mòbils i estacionàries o vibracions ressonants de l'objecte controlat. Aquests inclouen:
- Mètode d'ombra. La presència d'un defecte es detecta per l'atenuació del senyal rebut o el retard en el seu registre a causa de l'arrodoniment del defecte per ones ultrasòniques.
- Mètode d'eco. L'existència d'un defecte ve determinada pel moment d'arribada del senyal reflectit pel defecte i les superfícies de l'objecte, fet que permet determinar la ubicació del defecte en el volum del material.
- Mètode d'ombra mirall. És una variació del mètode d'ombra, que utilitza equips demètode d'eco. Un senyal feble també és un signe d'un error.
- Mètode d'impedància. Si hi ha un defecte en el producte, la impedància d'una determinada àrea de la seva superfície disminueix, com si s'estova. Això afecta l'amplitud de les oscil·lacions de la vareta, la tensió mecànica al seu extrem, la fase de les oscil·lacions i el desplaçament de la seva freqüència.
- Mètode de ressonància. Important per mesurar el gruix de la pel·lícula. El defecte es troba movent el cercador per la superfície del producte, indicant un debilitament del senyal o la desaparició de la ressonància.
- Mètode de vibracions lliures. En el curs de les proves, s'analitzen les freqüències d'oscil·lacions naturals de la mostra, que es produeixen com a conseqüència de l'impacte sobre aquesta.
El segon grup inclou mètodes basats en el registre de les ones que sorgeixen en productes i materials:
- Emissió acústica. Es basa en el registre de les ones que es produeixen durant la formació i desenvolupament d'esquerdes. Els defectes perillosos provoquen un augment de la freqüència i l'amplitud dels senyals en un rang de freqüència específic.
- Mètode de soroll-vibració. Consisteix a observar l'espectre de freqüències del mecanisme o les seves parts durant el funcionament.
Els tipus i mètodes d'assaig no destructiu de la classificació indicada anteriorment s'utilitzen per a diversos propòsits. Per determinar els paràmetres de metall laminat de petit gruix, productes de cautxú, fibra de vidre, formigó, el mètode d'ombra és el més adequat. El seu inconvenient important és la necessitat d'accedir al producte des de dues cares. Amb accés únic ala mostra pot utilitzar els mètodes d'ombra mirall o de ressonància. Aquests dos tipus són molt adequats per a proves no destructives de juntes soldades, així com per a l'emissió acústica. El mètode d'impedància, així com el mètode de vibració lliure, comprova la qualitat dels productes enganxats i soldats de vidre, metall i plàstic.
Mètodes capil·lars
Segons la classificació de tipus i mètodes d'assaig no destructiu d'acord amb GOST R 56542-2015, els mètodes capil·lars estan relacionats amb l'examen mitjançant substàncies penetrants.
Es basen en la penetració de gotes de líquids especials, anomenats indicadors, a la cavitat dels defectes. El mètode es redueix a netejar la superfície de la peça i aplicar-hi un líquid penetrant. En aquest cas, les cavitats s'omplen i després s'elimina el líquid de la superfície. La resta es detecta mitjançant un desenvolupador, que forma un patró indicador de la ubicació dels defectes.
La sensibilitat del tipus capil·lar de proves no destructives depèn en gran mesura de l'elecció dels materials de detecció de defectes, la qual cosa fa que la seva verificació preliminar sigui obligatòria. Les capacitats d'indicadors de les solucions es contrasten amb algunes solucions estàndard. La blancor dels reveladors es comprova en comparació amb una placa de barita (estàndard de blancura).
L'avantatge dels mètodes capil·lars és la possibilitat d'utilitzar-los en condicions de camp i de laboratori amb diferents temperatures ambient. Tanmateix, només són capaços de detectar defectes superficials amb cavitats sense omplir. Els mètodes capil·lars són aplicablesdetecció de defectes en peces metàl·liques i no metàl·liques de diverses formes.
Mètodes magnètics
Es basen en el registre dels camps magnètics sorgits per sobre del defecte, o en la determinació de les propietats magnètiques dels productes estudiats. Els mètodes magnètics us permeten trobar esquerdes, rotlles i altres defectes, com ara les característiques mecàniques dels acers ferromagnètics i les ferros colades.
La classificació dels tipus i mètodes de control no destructius disponibles a GOST preveu la divisió del magnètic en les subespècies següents:
- magnetogràfic (el registre dels camps es realitza amb una pel·lícula ferromagnètica com a indicador);
- partícula magnètica (l'anàlisi dels camps magnètics es realitza amb una pols ferromagnètica o una suspensió magnètica);
- magnetoresistor (el registre dels camps magnètics dispersos es realitza mitjançant magnetoresistors);
- tipus d'inducció de proves magnètiques no destructives (es controla la magnitud o la fase de l'EMF induït);
- ponderomotriu (es registra la força de la recuperació de l'imant d'un objecte controlat);
- ferroprobe (basat en la mesura de la intensitat del camp magnètic mitjançant fluxgates);
- Mètode d'efecte Hall (els camps magnètics es registren mitjançant sensors Hall).
Mètodes òptics
El tipus d'assaig no destructiu basat en l'acció de la radiació lumínica sobre un objecte amb el registre dels resultats d'aquesta acció s'anomena òptica. Convencionalment, hi ha tres grups de mètodes:
Visual (així com el mètode visual-òptic) es basa en les qualitats personals de l'operador (auxiliar de laboratori): experiència, habilitat, visió. És molt accessible i fàcil de realitzar, la qual cosa explica la seva ubiqüitat. El control visual es realitza sense cap mitjà òptic. És efectiu en objectes grans per detectar defectes greus, violacions de geometria i dimensions. L'anàlisi visual-òptica es realitza amb ajudes òptiques com ara una lupa o un microscopi. És menys productiu, de manera que se sol combinar amb visual
- Els mètodes fotomètrics, densitomètrics, espectrals i de televisió es basen en mesures instrumentals i es caracteritzen per una menor subjectivitat. Aquest tipus de proves òptiques no destructives són indispensables per mesurar dimensions geomètriques, àrees superficials, controlar el coeficient d'atenuació, avaluar la transmissió o reflectivitat, la detecció de defectes.
- Els mètodes d'interferència, difracció, contrast de fase, refractomètrics, nefelomètrics, de polarització, estroboscòpics i hologràfics es basen en les propietats ondulatòries de la llum. Amb la seva ajuda, podeu controlar productes fets de materials transparents o translúcids a la radiació de la llum.
Mètodes de radiació
Basat en l'efecte de la radiació electromagnètica ionitzant sobre un objecte, seguit del registre dels paràmetres d'aquesta acció i resum dels resultats del control. Per al tipus de radiació d'assaig no destructiu, s'utilitzen diverses radiacions, que permeten descriure els seus quants mitjançant les següents magnituds físiques: freqüència, longitud d'ona oenergia.
En passar pel producte, la radiació de raigs X o gamma, així com els fluxos de neutrins, s'atenuen en diferents graus en seccions amb i sense defectes. Permeten jutjar la presència interna de defectes. S'utilitzen amb èxit per comprovar les costures soldades i els productes enrotllats.
Els tipus de radiació de proves no destructives comporten un perill biològic, actuant de manera encoberta. Això requereix el compliment de les normes organitzatives i sanitàries de protecció i seguretat laboral.
Mètodes tèrmics
Un paràmetre important és el registre dels canvis que es produeixen en els camps tèrmics o de temperatura de la mostra analitzada. Per al control, es mesuren la temperatura i les diferències en les característiques tèrmiques de l'objecte.
La vista tèrmica
NDT pot ser passiva o activa. En el primer cas, les mostres no es veuen afectades per fonts de calor externes i el camp de temperatura es mesura al mecanisme de funcionament. Un augment o disminució de la temperatura en alguns llocs pot indicar la presència d'algun tipus de defecte, com ara esquerdes en els motors. Amb el control tèrmic actiu, els materials o els productes s'escalfen o refreden, i la temperatura es mesura des dels seus dos costats oposats.
Per obtenir dades precises i objectives, s'utilitzen els següents transductors primaris de mesura de radiació tèrmica: termòmetres, termoparells, resistències tèrmiques, dispositius semiconductors, dispositius electrònics de buit, elements piroelèctrics. Sovint, s'utilitzen indicadors de camps tèrmics, que sónplaques, pastes, pel·lícules de substàncies termosensibles que canvien quan s'assoleixen determinades temperatures. Així, els indicadors tèrmics de fusió, els indicadors tèrmics que canvien de color i els fòsfors estan aïllats.
Mitjançant l'ús d'equips especials, els mètodes tèrmics permeten mesurar els paràmetres físics i geomètrics d'objectes sense contacte a distàncies força grans. També permeten detectar contaminació química i física, rugositat, recobriments a les seves superfícies, en funció dels valors d'emissivitat tèrmica.
Mètodes de detecció de fuites
Segons la classificació principal dels tipus d'assaig no destructiu, aquest mètode es refereix a provar mostres amb líquids penetrants. La detecció de fuites revela a través de defectes en productes i estructures mitjançant la penetració de substàncies de prova a través d'ells. Sovint es coneix com a control de fuites.
Líquids, alguns gasos, vapors de líquids poden servir com a substàncies de prova. Segons aquest paràmetre, els mètodes de control de detecció de fuites es divideixen en líquid i gas. Els gasos proporcionen una major sensibilitat, el que significa que s'utilitzen més sovint. A més, la sensibilitat del mètode es veu afectada per l'equip utilitzat. La tècnica del buit en aquest cas és la millor opció.
Per detectar fuites, es necessiten dispositius especials anomenats detectors de fuites, però en alguns casos també són adequats mètodes de detecció de fuites sense dispositiu. Per controlar aquest mètode, s'utilitzen els detectors de fuites següents:
- Espectrometria de masses - caracteritzada per la més gransensibilitat i versatilitat, permet examinar productes de diverses dimensions. Tot això explica la seva àmplia aplicació. Però l'espectròmetre de masses és un instrument molt complex i voluminós que requereix un buit per funcionar.
- Halogen, l'acció del qual es basa en un fort augment de l'emissió de cations de metalls alcalins quan apareixen halògens a la substància d'assaig.
- Bubble: es basa en la detecció de bombolles de gas de prova alliberades per una fuita durant la prova de pressió de gas d'un objecte controlat, amb líquid aplicat a la seva superfície o submergit en un dipòsit. Aquest és un mètode bastant senzill que no requereix instruments complexos i gasos especials, però que ofereix una gran sensibilitat.
- Manomètric: us permet avaluar l'estanquitat de l'objecte de prova mitjançant manòmetres que mesuren la pressió dels gasos de prova.
Mètodes elèctrics
Aquest tipus d'assaig no destructiu segons GOST R 56542-2015 es basa en l'anàlisi dels paràmetres del camp elèctric (o corrent) que actuen sobre l'objecte controlat o que sorgeixen en l'objecte per influència externa.
Paràmetres informatius en aquest cas: capacitat o potencial elèctric. Per controlar dielèctrics o semiconductors, s'utilitza el mètode capacitiu. Permet analitzar la composició química de plàstics i semiconductors, detectar discontinuïtats en ells i avaluar el contingut d'humitat dels materials a granel.
El control dels conductors es realitza pel mètode del potencial elèctric. En aquest cas, el gruix de la capa conductora, la presència de discontinuïtatsa prop de la superfície del conductor es controla mesurant la caiguda de potencial en una àrea concreta.
Mètode de corrents de Foucault
Té un altre nom: el mètode de corrents de Foucault. Es basa en els canvis en l'acció del camp electromagnètic d'una bobina amb un camp de corrents de Foucault induït per aquesta bobina en un objecte controlat. Adequat per detectar defectes superficials de peces magnètiques i no magnètiques i productes semielaborats. També us permet trobar esquerdes en productes de diverses configuracions.
El valor del mètode de corrents de Foucault és que ni la humitat, ni la pressió, ni la contaminació del medi ambient, ni la radiació radioactiva, i fins i tot la contaminació de l'objecte amb substàncies no conductores pràcticament no tenen cap efecte en el senyal de mesura. Les seves àrees d'aplicació són les següents:
- Comprovació de les dimensions lineals dels productes (per exemple, el diàmetre d'una barra, canonades, gruix de xapa metàl·lica, gruix de paret del cos).
- Mesurar el gruix dels recobriments aplicats (randa de micròmetres a desenes de mil·límetres).
- Determinació de desviacions en la composició i estructura de metalls i aliatges.
- Determinació dels valors de tensió mecànica.
Avantatges i desavantatges dels mètodes no destructius
Malgrat que ambdós tipus de proves, destructives i no destructives, tenen els seus avantatges i contres, en les condicions de producció modernes aquesta última té una sèrie d'avantatges:
- Les proves es realitzen immediatament en productes que s'utilitzaran en condicions de treball.
- L'enquesta es pot fer en qualsevol part o subconjunt destinat a un ús real, peròsi es justifica econòmicament. Sovint es pot fer fins i tot quan el lot es caracteritza per grans diferències entre les peces.
- Podeu provar tota la part o només les parts més perilloses. Depenent de la conveniència de la realització o de les condicions tecnològiques, es poden realitzar simultàniament o seqüencialment.
- El mateix objecte es pot provar mitjançant molts mètodes de prova no destructius, cadascun dels quals serà sensible a determinades propietats o parts de la peça.
- Es poden aplicar mètodes no destructius a la unitat en condicions de funcionament i no cal aturar-ne el funcionament. No provoquen alteracions ni canvis en les característiques de les peces.
- Les proves us permeten tornar a inspeccionar les mateixes peces després de qualsevol període de temps. Això permet establir una connexió entre els modes de funcionament i els danys resultants i el seu grau.
- Les proves no destructives permeten que les peces fetes amb materials cars no es facin malbé.
- Per regla general, les proves es realitzen sense tractament previ de les mostres. Molts dispositius analítics són portàtils i ràpids, i sovint automatitzats.
- El cost de les proves no destructives és inferior al dels mètodes destructius.
- La majoria dels mètodes són ràpids i necessiten menys hores de treball. Aquests mètodes s'han d'utilitzar per determinar la qualitat de tots els detalls si el seu cost és inferior o comparable al cost de realitzar una enquesta destructiva.només un petit percentatge de peces en tot el lot.
No hi ha tants desavantatges dels mètodes de prova no destructius:
- Normalment s'analitzen propietats indirectes que no tenen connexió directa amb els valors durant l'operació. Per a la fiabilitat dels resultats, es troba una relació indirecta entre les dades obtingudes i la fiabilitat operativa.
- La majoria de les proves no indiquen la vida de l'objecte, però només poden seguir els processos de destrucció.
- Per desxifrar i interpretar els resultats del treball analític, també cal fer els mateixos estudis sobre mostres especials i en condicions especials. I si el vincle rellevant entre aquestes proves no és evident i demostrat, és possible que els observadors no hi estiguin d'acord.
Hem analitzat els tipus de proves no destructives, les seves característiques i els seus desavantatges.
