Tipos de ensaios não destrutivos. Classificação de tipos e métodos

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 05:39

O controle de qualidade dos produtos é parte essencial do sistema de gestão da propriedade. Em cada etapa de produção, existem requisitos específicos para diferentes tipos de produtos e, portanto, para os materiais utilizados. Inicialmente, os principais requisitos eram principalmente precisão e resistência, mas com o desenvolvimento da indústria e a complicação dos equipamentos fabricados, o número de características para as quais ele pode ser rejeitado aumentou muitas vezes.

Verificar as capacidades funcionais dos produtos sem destruí-los tornou-se possível graças ao aprimoramento dos métodos de testes não destrutivos. Tipos e métodos de condução permitem avaliar uma variedade de parâmetros sem violar a integridade do produto e, portanto, com a maior precisão possível. Hoje, nem um único processo tecnológico para a produção de produtos responsáveis sem um sistema de controle bem formado tem o direito de ser introduzido na indústria.

O conceito de testes não destrutivos

Este processo é entendido como um conjunto detais testes aos quais o objeto é submetido diretamente, mantendo seu desempenho sem qualquer dano ao material. Todos os tipos e métodos de ensaios não destrutivos que existem hoje têm como principal objetivo garantir a segurança industrial através do monitoramento da condição técnica de equipamentos, edifícios e estruturas. Eles são realizados não apenas na fase de produção (construção), mas também para manutenção e reparo oportunos e de alta qualidade.

Assim, vários tipos de ensaios não destrutivos de acordo com o GOST podem medir os parâmetros geométricos dos produtos, avaliar a qualidade do tratamento de superfície (por exemplo, rugosidade), a estrutura do material e sua composição química, a presença de vários defeitos. A pontualidade e confiabilidade dos dados obtidos permite ajustar o processo tecnológico e produzir produtos competitivos, além de evitar perdas financeiras.

Requisitos de inspeção

Para que os resultados de todos os tipos de ensaios não destrutivos sejam relevantes e eficazes, ele deve atender a certos requisitos:

possibilidade de sua implementação em todas as etapas de fabricação, durante a operação e reparo dos produtos;
controle deve ser realizado no número máximo possível de parâmetros fornecidos para uma determinada produção;
tempo gasto na inspeção deve ser razoavelmente correlacionado com outras etapas do processo de produção;
a confiabilidade dos resultados deve ser muito alta;
poroportunidades para controle de processos tecnológicos devem ser mecanizadas e automatizadas;
confiabilidade dos dispositivos e equipamentos utilizados em ensaios não destrutivos, tipos e condições de seu uso devem ser variados;
simplicidade de métodos, disponibilidade econômica e técnica.

Aplicativos

Toda a variedade de tipos e métodos de ensaios não destrutivos de acordo com GOST é usada para os seguintes propósitos:

detecção de defeitos em peças e montagens críticas (reatores nucleares, aeronaves, embarcações submarinas e de superfície, naves espaciais, etc.);
defectoscopia de dispositivos projetados para operação de longo prazo (instalações portuárias, pontes, guindastes, usinas nucleares e outros);
pesquisa por métodos de ensaios não destrutivos de metais, tipos de suas estruturas e possíveis defeitos em produtos para aprimorar a tecnologia;
controle contínuo sobre a ocorrência de defeitos em unidades e dispositivos de maior responsabilidade (por exemplo, caldeiras de usinas nucleares).

Classificação dos tipos de ensaios não destrutivos

Baseado nos princípios de funcionamento dos equipamentos e fenômenos físicos e químicos, todos os métodos são divididos em dez tipos:

acústico (em particular, ultrassônico);
vibroacústico;
com substâncias penetrantes (controle capilar e de vazamento);
magnético (ou partícula magnética);
óptico (visual-óptico);
radiação;
onda de rádio;
térmica;
elétrica;
Corrente de Foucault (ou eletromagnética).

De acordo com GOST 56542, os tipos e métodos de testes não destrutivos listados acima são subdivididos de acordo com as seguintes características:

peculiaridades da interação de substâncias ou campos físicos com um objeto controlado;
parâmetros primários que fornecem informações;
obter informações primárias.

Métodos acústicos

De acordo com a classificação de tipos e métodos de ensaios não destrutivos de acordo com GOST R 56542-2015, este tipo é baseado na análise de ondas elásticas que são excitadas e (ou) surgem em um objeto controlado. Se uma faixa de frequência maior que 20 kHz for usada, o termo "ultra-sônico" pode ser usado em vez de "acústico".

O tipo acústico de ensaio não destrutivo é dividido em dois grandes grupos.

Primeiro - métodos baseados na emissão e recepção de ondas acústicas. Para controle, são usadas ondas viajantes e estacionárias ou vibrações ressonantes do objeto controlado. Estes incluem:

Método de sombra. A presença de um defeito é detectada pela atenuação do sinal recebido ou pelo atraso no seu registro devido ao arredondamento do defeito por ondas ultrassônicas.
Método de eco. A existência de um defeito é determinada pelo tempo de chegada do sinal refletido pelo defeito e pelas superfícies do objeto, o que permite determinar a localização do defeito no volume do material.
Método da sombra do espelho. É uma variação do método de sombra, que utiliza equipamentos demétodo de eco. Um sinal fraco também é sinal de falha.
Método de impedância. Se houver um defeito no produto, a impedância de uma certa área de sua superfície diminui, como se amolecesse. Isso afeta a amplitude das oscilações da haste, o estresse mecânico em sua extremidade, a fase das oscilações e o deslocamento em sua frequência.
Método de ressonância. Importante para medir a espessura do revestimento do filme. O defeito é encontrado movendo o localizador ao longo da superfície do produto, indicando um enfraquecimento do sinal ou o desaparecimento da ressonância.
Método de vibrações livres. No decorrer dos testes, são analisadas as frequências das oscilações naturais da amostra, que ocorrem como resultado do impacto sobre ela.

O segundo grupo inclui métodos baseados no registro de ondas que surgem em produtos e materiais:

Emissão acústica. Baseia-se no registro de ondas que ocorrem durante a formação e desenvolvimento de fissuras. Defeitos perigosos levam a um aumento na frequência e amplitude dos sinais em uma faixa de frequência específica.
Método de vibração de ruído. Consiste em observar o espectro de frequência do mecanismo ou de suas partes durante a operação.

Os tipos e métodos de ensaios não destrutivos da classificação dada acima são usados para diversos fins. Para determinar os parâmetros de metal laminado de pequena espessura, produtos de borracha, fibra de vidro, concreto, o método de sombra é o mais adequado. Sua desvantagem significativa é a necessidade de acesso ao produto por dois lados. Com acesso unidirecional aa amostra pode usar os métodos de sombra de espelho ou ressonância. Esses dois tipos são adequados para ensaios não destrutivos de juntas soldadas, bem como para emissão acústica. O método de impedância, assim como o método de vibração livre, verifica a qualidade de produtos colados e soldados feitos de vidro, metal e plástico.

Métodos capilares

De acordo com a classificação dos tipos e métodos de ensaios não destrutivos de acordo com GOST R 56542-2015, os métodos capilares estão relacionados ao exame por substâncias penetrantes.

Baseiam-se na penetração de gotas de líquidos especiais, denominados indicadores, na cavidade dos defeitos. O método se reduz a limpar a superfície da peça e aplicar um líquido penetrante sobre ela. Nesse caso, as cavidades são preenchidas, após o que o líquido é removido da superfície. O restante é detectado usando um desenvolvedor, que forma um padrão indicador da localização dos defeitos.

testes não destrutivos, aplicação de indicadores

A sensibilidade dos ensaios não destrutivos do tipo capilar depende muito da escolha dos materiais de detecção de falhas, o que torna obrigatória sua verificação preliminar. As habilidades indicadoras das soluções são verificadas em relação a algumas soluções padrão. A brancura dos reveladores é verificada por comparação com uma placa de barita (padrão de brancura).

A vantagem dos métodos capilares é a possibilidade de seu uso em condições de campo e laboratório com diferentes temperaturas ambientes. No entanto, eles só são capazes de detectar defeitos de superfície com cavidades não preenchidas. Métodos capilares são aplicáveis paradetecção de defeitos em peças metálicas e não metálicas de vários formatos.

Métodos magnéticos

Baseiam no registro dos campos magnéticos surgidos acima do defeito, ou na determinação das propriedades magnéticas dos produtos estudados. Os métodos magnéticos permitem encontrar rachaduras, rolos e outros defeitos, como as características mecânicas de aços ferromagnéticos e ferros fundidos.

A classificação dos tipos não destrutivos e métodos de controle disponíveis no GOST prevê a divisão do magnético nas seguintes subespécies:

magnetográfico (o registro dos campos é feito com um filme ferromagnético como indicador);
partícula magnética (a análise dos campos magnéticos é realizada com um pó ferromagnético ou suspensão magnética);
magnetoresistor (o registro de campos magnéticos dispersos é realizado por magnetoresistores);
tipo de indução de ensaio magnético não destrutivo (a magnitude ou fase da EMF induzida é monitorada);
ponderomotive (a força de recuperação do ímã de um objeto controlado é registrada);
ferroprobe (com base na medição da intensidade do campo magnético usando fluxgates);
Método de efeito Hall (os campos magnéticos são registrados pelos sensores Hall).

Métodos ópticos

O tipo de ensaio não destrutivo baseado na ação da radiação luminosa sobre um objeto com o registro dos resultados dessa ação é denominado óptico. Convencionalmente, existem três grupos de métodos:

Visual (assim como o método visual-óptico) baseia-se nas qualidades pessoais do operador (assistente de laboratório): experiência, habilidade, visão. É muito acessível e fácil de executar, o que explica sua onipresença. O controle visual é realizado sem qualquer meio óptico. É eficaz em objetos grandes para detectar falhas grosseiras, violações de geometria e dimensões. A análise visual-óptica é realizada com auxílios ópticos, como uma lupa ou microscópio. É menos produtivo, por isso geralmente é combinado com visual

Os métodos fotométricos, densitométricos, espectrais e televisivos são baseados em medidas instrumentais e são caracterizados por uma menor subjetividade. Esses tipos de testes ópticos não destrutivos são indispensáveis para medir dimensões geométricas, áreas de superfície, controlar o coeficiente de atenuação, avaliar transmissão ou refletividade, detecção de falhas.
Interferência, difração, contraste de fase, refratométrico, nefelométrico, polarização, estroboscópico, métodos holográficos são baseados nas propriedades ondulatórias da luz. Com a ajuda deles, você pode controlar produtos feitos de materiais transparentes ou translúcidos à radiação da luz.

Métodos de radiação

Baseado no efeito da radiação eletromagnética ionizante sobre um objeto, seguido do registro dos parâmetros desta ação e da soma dos resultados do controle. Para o tipo de radiação dos ensaios não destrutivos, são utilizadas várias radiações, que permitem descrever seus quanta pelas seguintes grandezas físicas: frequência, comprimento de onda ouenergia.

Ao passar pelo produto, as radiações de raios X ou gama, assim como os fluxos de neutrinos, são atenuados em graus variados em seções com e sem defeitos. Eles permitem que você julgue a presença interna de falhas. Eles são usados com sucesso para verificar costuras soldadas e soldadas, produtos laminados.

Os tipos de radiação de testes não destrutivos carregam um risco biológico, agindo secretamente. Isso exige o cumprimento das normas organizacionais e sanitárias dos regulamentos de proteção e segurança do trabalho.

Métodos Térmicos

Um parâmetro importante é o registro das mudanças que ocorrem nos campos térmicos ou de temperatura da amostra analisada. Para controle, a temperatura e as diferenças nas características térmicas do objeto são medidas.

NDT visualização térmica pode ser passiva ou ativa. No primeiro caso, as amostras não são afetadas por fontes externas de calor e o campo de temperatura é medido no mecanismo de operação. Um aumento ou diminuição da temperatura em alguns locais pode indicar a presença de algum tipo de defeito, como trincas nos motores. Com o controle térmico ativo, materiais ou produtos são aquecidos ou resfriados, e a temperatura é medida em seus dois lados opostos.

Para obter dados precisos e objetivos, são utilizados os seguintes transdutores primários de medição de radiação térmica: termômetros, termopares, resistências térmicas, dispositivos semicondutores, dispositivos eletrônicos de vácuo, elementos piroelétricos. Frequentemente, são usados indicadores de campos térmicos, que sãoplacas, pastas, filmes de substâncias termossensíveis que mudam quando determinadas temperaturas são atingidas. Assim, indicadores térmicos de derretimento, indicadores térmicos que mudam de cor e fósforos são isolados.

Através do uso de equipamentos especiais, os métodos térmicos permitem medir os parâmetros físicos e geométricos de objetos sem contato a distâncias bastante grandes. Eles também permitem detectar poluição química e física, rugosidade, revestimentos em suas superfícies, com base nos valores da emissividade térmica.

Métodos de detecção de vazamento

De acordo com a principal classificação dos tipos de ensaios não destrutivos, este método refere-se ao ensaio de amostras com líquidos penetrantes. A detecção de vazamentos revela através de defeitos em produtos e estruturas pela penetração de substâncias de teste através deles. Muitas vezes referido como controle de vazamento.

Líquidos, alguns gases, vapores de líquidos podem servir como substâncias de teste. De acordo com este parâmetro, os métodos de controle de detecção de vazamento são divididos em líquido e gás. Os gases proporcionam maior sensibilidade, o que significa que são usados com mais frequência. Além disso, a sensibilidade do método é afetada pelo equipamento utilizado. A técnica de vácuo neste caso é a melhor opção.

Para detectar vazamentos, são necessários dispositivos especiais chamados detectores de vazamentos, mas em alguns casos métodos de detecção de vazamentos sem dispositivos também são adequados. Para controlar este método, são utilizados os seguintes detectores de vazamento:

Espectrometria de massa - caracterizada pela maiorsensibilidade e versatilidade, permite examinar produtos de várias dimensões. Tudo isso explica sua ampla aplicação. Mas o espectrômetro de massa é um instrumento muito complexo e volumoso que requer um vácuo para operar.
Halogênio, cuja ação se baseia em um aumento acentuado na emissão de cátions de metais alcalinos quando halogênios aparecem na substância de teste.
Bubble - baseia-se na detecção de bolhas de gás de teste liberadas de um vazamento durante o teste de pressão de gás de um objeto controlado, com líquido aplicado em sua superfície ou imerso em um tanque. Este é um método bastante simples que não requer instrumentos complexos e gases especiais, mas oferece alta sensibilidade.
Manometric - permite avaliar a estanqueidade do objeto de teste usando manômetros que medem a pressão dos gases de teste.

Métodos Elétricos

Este tipo de ensaio não destrutivo de acordo com GOST R 56542-2015 é baseado na análise dos parâmetros do campo elétrico (ou corrente) agindo no objeto controlado ou surgindo no objeto devido a influência externa.

Parâmetros informativos neste caso - capacidade ou potencial elétrico. Para controlar dielétricos ou semicondutores, o método capacitivo é usado. Ele permite analisar a composição química de plásticos e semicondutores, detectar descontinuidades neles e avaliar o teor de umidade de materiais a granel.

O controle dos condutores é feito pelo método do potencial elétrico. Neste caso, a espessura da camada condutora, a presença de descontinuidadespróximo à superfície do condutor é controlado pela medição da queda de potencial em uma área específica.

Método de corrente parasita

Tem outro nome - o método de correntes parasitas. Baseia-se em mudanças na ação do campo eletromagnético de uma bobina com um campo de correntes parasitas induzidas por esta bobina em um objeto controlado. Adequado para detectar defeitos de superfície de peças magnéticas e não magnéticas e produtos semi-acabados. Também permite encontrar rachaduras em produtos de várias configurações.

O valor do método de correntes parasitas é que nem a umidade, nem a pressão, nem a poluição do meio ambiente, nem a radiação radioativa, e mesmo a contaminação do objeto com substâncias não condutoras praticamente não afetam o sinal de medição. Suas áreas de aplicação são as seguintes:

Verificação das dimensões lineares dos produtos (por exemplo, o diâmetro de uma barra, tubos, espessura da chapa metálica, espessura da parede do corpo).
Medição da espessura dos revestimentos aplicados (variando de micrômetros a dezenas de milímetros).
Determinação de desvios na composição e estrutura de metais e ligas.
Determinação dos valores de tensão mecânica.

Vantagens e desvantagens dos métodos não destrutivos

Apesar de ambos os tipos de testes, destrutivos e não destrutivos, terem seus prós e contras, nas modernas condições de produção este último apresenta uma série de vantagens:

Os testes são realizados imediatamente em produtos que serão utilizados em condições de trabalho.
A pesquisa pode ser feita em qualquer peça ou submontagem destinada ao uso no mundo real, masse for economicamente justificável. Muitas vezes isso pode ser feito mesmo quando o lote é caracterizado por grandes diferenças entre as peças.
Você pode testar a parte inteira ou apenas as partes mais perigosas. Dependendo da conveniência da condução ou das condições tecnológicas, podem ser realizadas simultaneamente ou sequencialmente.
O mesmo objeto pode ser testado por muitos métodos de teste não destrutivos, cada um dos quais será sensível a certas propriedades ou partes da peça.
Métodos não destrutivos podem ser aplicados à unidade sob condições de operação, e não há necessidade de interromper sua operação. Não causam perturbações e alterações nas características das peças.
O teste permite que você inspecione novamente as mesmas peças após qualquer período de tempo. Isso permite estabelecer uma conexão entre os modos de operação e os danos resultantes e seu grau.
Testes não destrutivos permitem que peças feitas de materiais caros não sejam danificadas.
Em regra, os testes são realizados sem pré-tratamento das amostras. Muitos dispositivos analíticos são portáteis e rápidos, e muitas vezes automatizados.
O custo dos testes não destrutivos é menor que o dos métodos destrutivos.
A maioria dos métodos são rápidos e precisam de menos horas de trabalho. Tais métodos devem ser usados para determinar a qualidade de todos os detalhes se seu custo for menor ou comparável ao custo de conduzir uma pesquisa destrutiva.apenas uma pequena porcentagem de peças em todo o lote.

Não há tantas desvantagens nos métodos de teste não destrutivos:

Normalmente, são analisadas propriedades indiretas que não possuem ligação direta com os valores durante a operação. Para a confiabilidade dos resultados, encontra-se uma relação indireta entre os dados obtidos e a confiabilidade operacional.
A maioria dos testes não indicam a vida útil do objeto, mas apenas conseguem acompanhar os processos de destruição.
Para decifrar e interpretar os resultados do trabalho analítico, também é necessário realizar os mesmos estudos em amostras especiais e sob condições especiais. E se a ligação relevante entre esses testes não for óbvia e comprovada, os observadores podem não concordar com ela.

Analisamos os tipos de ensaios não destrutivos, suas características e desvantagens.