metody badań eksperymentalnych cz.2
DESCRIPTION
Metody Badań Eksperymentalnych cz.2. Metody Badań Nieniszczących dr. inż. Marek Chmielewski GG p. 7 (niski parter). Egzamin?. Definicja badań nieniszczących. NDT- nondestructive testing NDI- nondestructive inspection NDE- nondestructive examination - nondestructive evaluation - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Metody Badań Eksperymentalnych cz.2
Metody Badań Nieniszczących
dr. inż. Marek Chmielewski
GG p. 7 (niski parter) Egzamin?
Definicja badań nieniszczących
NDT- nondestructive testing
NDI - nondestructive inspection
NDE - nondestructive examination
- nondestructive evaluation
Nieniszcząca ocena właściwości materiałów
Definicja badań nieniszczących
Badanie nieniszczące to postępowanie, w wyniku którego uzyskuje się informację o wystepowaniu nieciągłości materiałów w obiektach, o właściwościach materiałów obiektów badanych i wymiarach obiektów, bez naruszenia ciągłości ich makrostruktury i mikrostruktury oraz powodowania zmian lub wpływania na ich właściwości i użytkowe.
Badania Nieniszczące
Obiekty badań nieniszczącychCele prowadzenia badań nieniszczącychTypowe wielkości określane dla badań nieniszczącychZjawiska fizyczne wykorzystywane w dziedzinie badań nieniszczącychPrzegląd metod badań nieniszczących
Przegląd metod badań nieniszczących
1. Nieniszczące metody wykrywania wad typu nieciągłości
1.1. Metoda radiograficzna 1.2. Metoda optyczna endoskopowa, wziernikowa 1.3. Metoda magnetyczna - pole rozproszone 1.4. Metoda ultradźwiękowa 1.5. Metoda prądów wirowych 1.6. Metoda emisji akustycznej 1.7. Metody inne
Przegląd metod badań nieniszczących
2. Nieniszczące metody badania jakości materiałów
2.1. Metoda radiograficzna (dyfraktometria) 2.2. Metoda ultradźwiękowa 2.3. Metoda elektromagnetyczna 2.4. Metoda spektroskopii mechanicznej
2.5. Metody pomiaru twardości.
Przegląd metod badań nieniszczących
3. Nieniszczące metody pomiaru naprężeń własnych
3.1. Metoda rentgenograficzna 3.2. Metoda neutronograficzna 3.3. Metoda ultradźwiękowa 3.4. Metody magnetyczne
Literatura
1. J. Deputat; Nieniszczące metody badania własności materiałów, Biuro Gamma, Warszawa, 1997.
2. Badania metodami nieniszczącymi; Koli, Gdańsk, 1991. 3. T. Piech; Badania magnetyczne, Biuro Gamma, Warszawa, 1998. 4. Badania mechanicznych właściwości materiałów i konstrukcji, IPPT,
SEM, Biuro Gamma, Zakopane, 1996 5. Handbook of measurements of residual stresses; ed. J. Lu; The Fairmont
Press, 1996. 6. A. Śliwiński; Ultradźwięki i ich zastosowanie; WNT, Warszawa, 1993. 7. Anna Lewińska-Romicka Badania Nieniszczące Podstawy defektoskopii
WNT Warszawa 2001
Obiekty badań nieniszczących
W technice, w badaniach i diagnostyce Materiałów do produkcji, półproduktów, wyrobów
gotowych, połączeń i konstrukcji Obiektów naziemnych, podziemnych i
podmorskich Elementów oraz podzespołów maszyn i urządzeń Elementów oraz podzespołów samolotów i
statków Elementów i podzespołów rakiet kosmicznych Elementów broni, pocisków itd.
Obiekty badań nieniszczących
W ochronie antyterrorystycznej
W kryminalistyce (narkotyki, fałszerstw)
W diagnostyce medycznej
W badaniach archeologicznych
W badaniach i konserwacji dzieł sztuki
W ochronie środowiska
Cele prowadzenie badań nieniszczących
Cele bezpośrednie Ocenę stanu makrostruktury i mikrostruktury
materiału, tzn. analizę stanu materiału, dokonywaną przez
Wykrycie Rozpoznanie Opis nieciągłości makrostruktury i opis anomalii
mikrostruktury Pomiar wielkości geometrycznych Pomiar użytkowych własności materiałów Sterowanie procesami produkcyjnymi
Cele prowadzenie badań nieniszczących
Do celów odległych, przyszłościowych Ryzyka pęknięcia Trwałości elementu Technologicznej i eksploatacyjnej przydatności
materiału
Zapewnienie bezpieczeństwa ludziomZapobiegania Stratom ludzkim Stratom materialnym Katastrofom ekologicznym
Miejsce badań nieniszczącychMateriały wyjściowe do produkcji
Badania NieniszcząceProcedury Badań Kryteria akceptacji
Akceptacja
Przetwarzanie
Produkty gotowe
Naprawa
Przekwalifikowanie
Złomowanie
Brak Akceptacji
Miejsce badań nieniszczącychProdukty gotowe
Badania NieniszcząceProcedury Badań Kryteria akceptacji
Akceptacja
Przetwarzanie
Procesy eksploatacji
Naprawa
Przekwalifikowanie
Złomowanie
Brak Akceptacji
Miejsce badań nieniszczącychProcesy eksploatacji
Badania Nieniszczące DiagnostyczneProcedury Badań Kryteria akceptacji
Akceptacja
Akceptacja do użytku aa pewien czas
Naprawa
Złomowanie
Brak Akceptacji
Ocena wyników badań nieniszczących
Poznanie technologii wykonywania obiektów
Poznanie procesów eksploatacji obiektów
Poznanie i opis nieciągłości w obiektach na skutek nieprawidłowości procesów wytwarzania
Poznanie i opis uszkodzeń pojawiających się w obiektach podczas eksploatacji obiektów
Dobór metody (metod) badania
Dobór aparatury do kontroli, jeśli zastosowanie wybranej metody wymaga użycia aparatury
Ocena wyników badań nieniszczących
Dobór preparatów do kontroliOkreślenie oczekiwanej, możliwej do osiągnięcia, informacji, jaka ma być/będzie uzyskana w wyniku prowadzenia badańDobór wzorcówOkreślenie sposobów rejestracji wykrytych nieciągłościOkreślenie sposobów oceny zarejestrowanych nieciągłościzapoznanie się z normami i innymi przepisami, dotyczącymi m. In. Metod i procedur badania obiektów poszczególnych klas, klasyfikacji wadliwości obiektów/akceptacji obiektów, ze względu na szkodliwość nieciągłości obiektów, w kontekście kryteriów dopuszczalności do pracy (bądź do dalszej pracy)
Ocena wyników badań nieniszczących
Wybór poziomu czułości badania
Poznanie wymagań w odniesieniu do poziomu jakości obiektów
Określenie zasad klasyfikacji (wadliwości)/akceptacji obiektów
Badania nieniszczące a widmo energetyczne
LpMetoda Badań nieniszczących
Zakres widma częstotliwości
Zakres częstotliwości wg podziału pasma widma Hz
1 Metoda MagnetycznaPoddźwiękowy i zakres
akustyczny
Pola stałe i pola zmienne najczęściej
50Hz do 6 kHz
2 Emisja Akustyczna Zakres akustyczny 20Hz-20kHz
3 Metoda Ultradźwiękowa Ultradźwięki 20kHz do 100MHz
4Metoda Prądów
Wirowych
Zakres akustyczny i fale radiowe 3Hz do 120 MHz
Wysokie częstotliwości 54MHz do 470MHz
Bardzo wysokie częstotliwości 470MHz do 13GHz
Mikrofale 10GHz do 1THz
LpMetoda Badań nieniszczących
Zakres widma częstotliwości
Zakres częstotliwości wg podziału pasma widma Hz
5Termografia w podczerwieni
Promieniowanie podczerwone 1012Hz do 4*1014Hz
6Badania wizualne i
metoda penetracyjnaŚwiatło widzialne 4*1014 do 8*1014Hz
7Metoda penetracyjna i metoda magnetyczna
Promieniowanie ultrafioletowe 8*1014 do 5*1016Hz
8 Metoda radiologiczna
Miękkie promieniowanie X 5*1016 do 3*1016Hz
Przemysłowe zastosowania
Promieniowanie X i 1017 do 3*1021Hz
Zakres zastosowań głównych metod badań nieniszczących
Metoda badań Metoda RadiologicznaZasada
wykrywalnościWprowadzanie promieniowania X i GAMMA. Otrzymywanie obrazu w postaci cienia w kierunku rozchodzenia się promieniowania. Rejestracja na błonach radiograficznych i rejestracja komputerowa. Dyfrakcja na sieci krystalicznej
Zastosowania Wykrywanie nieciągłości wprowadzanych w procesie wytwarzania i podczas eksploatacji obiektów. Badania i diagnostyka złączy spawanych oraz odlewów. Określanie naprężeń powierzchniowych
Ograniczenia Możliwość wykrywania nieciągłości korzystnie zorientowanych względem wiązki fal. Czułość wykrywania nieciągłości (0,5%– 2%) grubości materiału. Ograniczona grubość obiektów. Niebezpieczeństwo napromieniowania. Naprężenia tylko dla kilu warstw atomowych
Zalety Wizualna ocena zobrazowań nieciągłości. Zobrazowanie nieciągłości w widoku zgodnym z kierunkiem promieniowania na radiogramach
Materiały badane
Wszystkie metale i ich stopy, niemetale, żywność, wykrywanie obcych obiektów.
Rodzaje wykrywanych nieciągłości
Wykrywanie nieciągłości przestrzennych, pęcherzy, pozostałości jamy skurczowej, oraz płaskich pęknięć skurczowych, wtrąceń braki przetopów - w złączach spawanych, wykrywanie nieciągłości odlewów, pęcherzy, pęknięć skurczowych. Wykrywanie i ocena zmian grubości obiektów i grubości powłok
Metoda badań Metoda Ultradźwiękowa
Zasada wykrywalności
Wprowadzanie fal ultradźwiękowych. Fale są odbijane przez nieciągłości, uginane i rozpraszane na krawędziach nieciągłości
Zastosowania Wykrywanie, w zależności od rodzaju fal, nieciągłości wewnętrznych i powierzchniowych, pomiary grubości, wykrywanie braku przyczepności we wszelkiego rodzaju połączeniach i spoin.
Ograniczenia Możliwość wykrywania nieciągłości korzystnie zorientowanych względem wiązki fal. Konieczność stosowania bardzo dobrych, powtarzalnych sprzężeń akustycznych (jakość powierzchni)
Zalety Możliwość wykrywania nieciągłości o średnicy porównywalnej lub większej od długości fali. Możliwość pomiaru grubości obiektów, przy dostępie jednostronnym.
Materiały badane
Wszystkie metale i ich stopy, niemetale (tworzywa sztuczne, ceramika, szkło guma, beton)
Rodzaje wykrywanych nieciągłości
Nieciągłości płaskie oraz przestrzenne. Pęknięcia wewnętrzne zewnętrzne i powierzchniowe, wtrącenia i pozostałości jamy usadowej, rozwarstwienia w obiektach. Nieciągłości obiektów złącz spawanych: przyklejenia pęknięcia braki przetopu wtrącenie pęcherze itp..
Metoda badań Badania Wizualne
Zasada wykrywalności
Obserwacja okiem nieuzbrojonym, za pomocą lup oraz urządzeń do zdalnej obserwacji, endoskopów: boroskopów i fibroskopów
Zastosowania Wykrywanie nieciągłości na dostępnych i niedostępnych powierzchniach
Ograniczenia Wykrywanie jedynie nieciągłości powierzchniowych. Brak możliwości wykrywania nieciągłości zaciśniętych
Zalety Prostota i niski koszt prowadzenia badań wizualnych. Możliwość obserwacji powierzchni trudno dostępnych; przy małych średnicach sond endoskopowych
Materiały badane
Wszystkie materiały
Rodzaje wykrywanych nieciągłości
Wszelkie nieciągłości powierzchniowe np.. Pęknięcia i wżery korozyjne, wykrywanie przedmiotów podczas przemytu.
Metoda badań Metoda Penetracyjna
Zasada wykrywalności
Wnikanie cieczy – penetrantów barwnych i fluorescencyjnych – do nieciągłości. Stosowanie wywoływaczy i ewentualnie emulgatorów
Zastosowania Wykrywanie nieciągłości powierzchniowych
Ograniczenia Wykrywanie tylko nieciągłości powierzchniowych otwartych. Powierzchnia gładka.
Zalety Prostota i niski koszt prowadzenia badań. Możliwość kontroli, w jednej operacji obiektów o skomplikowanym kształcie
Materiały badane
Wszystkie metale i ich stopy, niemetale
Rodzaje wykrywanych nieciągłości
Pęknięcia produkcyjne i pęknięcia eksploatacyjne
Metoda badań Metoda Magnetyczna
Zasada wykrywalności
Magnesowanie obiektów stałym, przemiennym polem magnetycznym. Wykrywanie zmiany strumienia magnetycznego: proszki magnetyczne przetworniki indukcyjnościowe (efekt Faradaya)
Zastosowania Wykrywanie nieciągłości powierzchniowych i podpowierzchniowych w obiektach z materiałów ferromagnetycznych. Pomiar naprężeń i jakości materiałów
Ograniczenia Brak możliwości zastosowania dla materiałów niemagnetycznych.
Naprężenia tylko na powierzchni
Zalety Prostota prowadzenia badań metodami magnetycznymi.
Nieduże wymagania dotyczące stanu powierzchni
Materiały badane
Stale ferromagnetyczne, nikiel kobalt
Rodzaje wykrywanych nieciągłości
Wykrywanie nieciągłości powierzchniowych: pęknięć i nieciągłości podpowierzchniowych. Pomiar jakości materiału powierzchni oraz stanu naprężeń.
Metoda badań Metoda Prądów Wirowych
Zasada wykrywalności
Indukowanie prądów wirowych pod wpływem zmiennego pola magnetycznego. Pomiar impedancji lub napięcia zespolonego
Zastosowania Zautomatyzowane badania półproduktów gotowych – podczas procesów wytwarzania, diagnostyka ręczna i zautomatyzowania w procesach eksploatacji
Ograniczenia Brak możliwości zastosowania do materiałów nieprzewodzących prądu elektrycznego
Zalety Możliwość prowadzenia badań obiektów z dużą prędkością
Materiały badane
Tylko materiały przewodzące prąd elektryczny
Rodzaje wykrywanych nieciągłości
Wykrywanie nieciągłości powierzchniowych: pęknięć i nieciągłości podpowierzchniowych( głębokość kilku milimetrów). Pomiary wymiarów, przewodności elektrycznej itp..
Nieciągłości Obiektów
Nieciągłości materiałowe Pęknięcia, przyklejenia, zawalcowania,
rozwarstwienia, pęcherze, ubytki korozyjne
Nieciągłości strukturalne Karby strukturalne, odmienna od nominalnej
twardość, miękkie plamy
Nieciągłości geometryczne Zmiany wymiarów i nieprawidłowy kształt obiektu
oraz nieciągłości powierzchni
Nieciągłości Obiektów
Podziały1. nieciągłości istotne
2. nieciągłości nieistotne
Nieciągłości istotne mogą1. Występować w materiałach wyjściowych do
produkcji
2. Być wprowadzone podczas procesów wytwarzania
3. Powstawać podczas eksploatacji
Nieciągłości Obiektów
Ze względu na położenie w obiektach- Nieciągłości powierzchniowe- Nieciągłości podpowierzchniowe- Nieciągłości wewnętrzne
Ze względu na charakter nieciągłości- Nieciągłości płaskie- Nieciągłości przestrzenne (objętościowe)
Jak badać różne typy nieciągłości
Nieciągłości objętościoweMetoda radiologicznaMetoda ultradźwiękowa
Badania nieciągłości powierzchniowychBadania wizualizacyjneMetody magnetyczneMetody penetracyjneMetoda prądów wirowych
Przykłady nieciągłości obiektów
Rury i zębatki sprężyny itp..
Metoda radiologiczna
Najnowsze trendy wykorzystania tomografii komputerowej wykorzystującej promieniowanie Roentgena
32Krajowa Konferencja Badań Nieniszczących
Prezentacja programu Microsoft PowerPoin
Nowoczesna aparatura
przeznaczona do badań
nieniszczących