stringtranslate.com

Неразрушающий контроль

рентгеновский сейф
Рентгеновский шкаф, используемый в рентгенографии

Неразрушающий контроль ( NDT ) — это любая из широкой группы методов анализа, используемых в научно-технической отрасли для оценки свойств материала, компонента или системы без причинения ущерба. [1] Термины неразрушающий контроль ( NDE ), неразрушающий контроль ( NDI ) и неразрушающая оценка ( NDE ) также широко используются для описания этой технологии. [2] Поскольку NDT не изменяет проверяемое изделие навсегда, это очень ценный метод, который может сэкономить как деньги, так и время при оценке продукта, устранении неполадок и исследовании. Шесть наиболее часто используемых методов NDT — это вихретоковый , магнитопорошковый , проникающий , радиографический , ультразвуковой и визуальный контроль . [3] NDT обычно используется в судебной экспертизе , машиностроении , нефтяной инженерии , электротехнике , гражданском строительстве , системной инженерии , авиационной технике , медицине и искусстве . [1] Инновации в области неразрушающего контроля оказали глубокое влияние на медицинскую визуализацию , в том числе на эхокардиографию , медицинскую ультрасонографию и цифровую рентгенографию .

Методики или методики неразрушающего контроля (NDT/NDT testing) позволяют исследователю проводить исследования, не нарушая целостности инженерного образца под наблюдением, обеспечивая при этом детальное представление о поверхностных и структурных разрывах и препятствиях. Персоналу, выполняющему эти методики, требуется специализированная подготовка по НК, поскольку они подразумевают обращение с деликатным оборудованием и субъективную интерпретацию результатов инспекции НК/тестирования НК.

Методы НК основаны на использовании электромагнитного излучения , звука и других преобразований сигналов для проверки широкого спектра предметов (металлических и неметаллических, продуктов питания, артефактов и предметов старины, инфраструктуры) на целостность, состав или состояние без изменения предмета, проходящего проверку. Визуальный осмотр (VT), наиболее часто применяемый метод НК, довольно часто улучшается за счет использования увеличения, бороскопов, камер или других оптических устройств для прямого или дистанционного просмотра. Внутренняя структура образца может быть проверена для объемного осмотра с проникающим излучением (RT), таким как рентгеновские лучи , нейтроны или гамма-излучение. Звуковые волны используются в случае ультразвукового контроля (UT), другого объемного метода НК — механический сигнал (звук), отражающийся от условий в испытываемом предмете и оцениваемый по амплитуде и расстоянию от поискового устройства (преобразователя). Другой часто используемый метод неразрушающего контроля, используемый на черных металлах, включает в себя нанесение мелких железных частиц (либо взвешенных в жидкости, либо сухом порошке — флуоресцентных или цветных), которые наносятся на деталь, пока она намагничена, либо непрерывно, либо остаточно. Частицы будут притягиваться к полям утечки магнетизма на или в объекте испытания и формировать показания (скопление частиц) на поверхности объекта, которые оцениваются визуально. Контрастность и вероятность обнаружения при визуальном осмотре невооруженным глазом часто повышаются за счет использования жидкостей для проникновения через поверхность объекта испытания, что позволяет визуализировать дефекты или другие состояния поверхности. Этот метод ( проникающий контроль ) (PT) включает в себя использование красителей, флуоресцентных или цветных (обычно красного цвета), взвешенных в жидкостях, и используется для немагнитных материалов, обычно металлов.

Анализ и документирование неразрушающего режима отказа также можно выполнить с помощью высокоскоростной камеры, которая непрерывно записывает (циклическая съемка) до тех пор, пока не будет обнаружен отказ. Обнаружение отказа можно выполнить с помощью звукового детектора или датчика напряжения, который выдает сигнал для запуска высокоскоростной камеры. Эти высокоскоростные камеры имеют расширенные режимы записи для захвата некоторых неразрушающих отказов. [4] После отказа высокоскоростная камера прекратит запись. Захваченные изображения можно воспроизводить в замедленном режиме, показывая точно, что произошло до, во время и после неразрушающего события, изображение за изображением.

Приложения

NDT используется в различных условиях, которые охватывают широкий спектр промышленной деятельности, при этом постоянно разрабатываются новые методы и приложения NDT. Методы неразрушающего контроля обычно применяются в отраслях, где отказ компонента может привести к значительной опасности или экономическим потерям, например, в транспорте, сосудах под давлением, строительных конструкциях, трубопроводах и подъемном оборудовании.

Проверка сварных швов

  1. Участок материала с трещиной, выходящей на поверхность и не видимой невооруженным глазом.
  2. На поверхность наносится пенетрант.
  3. Излишки пенетранта удаляются.
  4. Наносится проявитель, делающий трещину видимой.

В производстве сварные швы обычно используются для соединения двух или более металлических деталей. Поскольку эти соединения могут подвергаться нагрузкам и усталости в течение срока службы продукта , существует вероятность того, что они могут выйти из строя, если не созданы в соответствии с надлежащими спецификациями . Например, основной металл должен достичь определенной температуры в процессе сварки, должен остывать с определенной скоростью и должен быть сварен совместимыми материалами, иначе соединение может оказаться недостаточно прочным, чтобы удерживать детали вместе, или в сварном шве могут образоваться трещины, что приведет к его разрушению. Типичные дефекты сварки (несплавление сварного шва с основным металлом, трещины или пористость внутри сварного шва и изменения плотности сварки) могут привести к поломке конструкции или разрыву 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 , капиллярный контроль , магнитопорошковый контроль или вихревой ток . При правильной сварке эти тесты укажут на отсутствие трещин на рентгенограмме, покажут четкое прохождение звука через сварной шов и обратно или укажут на чистую поверхность без проникающего вещества, захваченного трещинами.

Методы сварки также могут активно контролироваться с помощью методов акустической эмиссии перед производством для разработки наилучшего набора параметров для правильного соединения двух материалов. [5] В случае сварных швов с высоким напряжением или критических для безопасности, будет использоваться мониторинг сварки для подтверждения того, что указанные параметры сварки (ток дуги, напряжение дуги, скорость перемещения, подвод тепла и т. д.) соответствуют указанным в процедуре сварки. Это подтверждает правильность сварки перед неразрушающей оценкой и металлургическими испытаниями.

Строительная механика

Структура может быть сложной системой, которая подвергается различным нагрузкам в течение своего срока службы, например, литий-ионные батареи . [6] Некоторые сложные структуры, такие как турбомашины в ракете на жидком топливе , также могут стоить миллионы долларов. Инженеры обычно моделируют эти структуры как связанные системы второго порядка, аппроксимируя динамические компоненты структуры пружинами , массами и амортизаторами . Полученные наборы дифференциальных уравнений затем используются для вывода передаточной функции, которая моделирует поведение системы.

В НК конструкция подвергается динамическому входному воздействию, такому как удар молотка или контролируемый импульс. Ключевые свойства, такие как смещение или ускорение в различных точках конструкции, измеряются как соответствующий выходной сигнал. Этот выходной сигнал регистрируется и сравнивается с соответствующим выходным сигналом, заданным передаточной функцией и известным входным сигналом. Различия могут указывать на неподходящую модель (что может предупредить инженеров о непредсказуемых нестабильностях или производительности за пределами допусков), неисправных компонентах или неадекватной системе управления .

В НК часто используются эталонные образцы, которые представляют собой конструкции, намеренно испорченные для сравнения с компонентами, предназначенными для использования в полевых условиях. Эталонные образцы могут быть использованы во многих методах НК, таких как UT, [7] RT [8] и VT.

Отношение к медицинским процедурам

Рентгенография грудной клетки, указывающая на периферическую бронхиальную карциному .

Несколько методов НК связаны с клиническими процедурами, такими как радиография, ультразвуковой контроль и визуальный контроль. Технологические усовершенствования или обновления этих методов НК перешли из достижений медицинского оборудования, включая цифровую рентгенографию (DR), фазированный ультразвуковой контроль (PAUT) и эндоскопию (бороскоп или вспомогательный визуальный осмотр).

Известные события в академическом и промышленном неразрушающем контроле

(Основной источник вышеизложенного: Hellier, 2001) Обратите внимание на ряд достижений, достигнутых в эпоху Второй мировой войны, когда контроль качества в промышленности приобретал все большее значение.

ИСО 9712

Это требования ISO 9712 к принципам квалификации и сертификации персонала, который выполняет промышленные неразрушающие испытания (NDT). [15]

Система, указанная в настоящем международном стандарте, может также применяться к другим методам неразрушающего контроля или к новым технологиям в рамках устоявшегося метода неразрушающего контроля при условии, что существует комплексная схема сертификации и метод или технология охвачены международными, региональными или национальными стандартами или новый метод или технология неразрушающего контроля продемонстрировали свою эффективность, удовлетворяющую орган по сертификации.

Сертификация подтверждает владение одним или несколькими из следующих методов: a) акустическая эмиссионная дефектоскопия; b) вихретоковый контроль; c) инфракрасная термографическая дефектоскопия; d) испытание на герметичность (испытания гидравлическим давлением исключаются); e) магнитная дефектоскопия; f) капиллярная дефектоскопия; g) радиографический контроль; h) тензометрический контроль; i) ультразвуковой контроль; j) визуальный контроль (исключая прямые невооруженные визуальные испытания и визуальные испытания, проводимые во время применения другого метода неразрушающего контроля).

Методы и приемы

Пример метода 3D-репликации. Гибкие реплики высокого разрешения позволяют исследовать и измерять поверхности в лабораторных условиях. Реплику можно извлечь из любых твердых материалов.

NDT подразделяется на различные методы неразрушающего контроля, каждый из которых основан на определенном научном принципе. Эти методы могут быть далее подразделены на различные методики . Различные методы и методики, в силу своей особой природы, могут особенно хорошо подходить для определенных приложений и иметь небольшую или вообще не иметь никакой ценности в других приложениях. Поэтому выбор правильного метода и методики является важной частью выполнения NDT.

Подготовка, квалификация и сертификация персонала

Успешное и последовательное применение методов неразрушающего контроля во многом зависит от подготовки персонала, опыта и честности. Персонал, занимающийся применением промышленных методов неразрушающего контроля и интерпретацией результатов, должен быть сертифицирован, а в некоторых промышленных секторах сертификация осуществляется по закону или применяемыми кодексами и стандартами. [20]

Профессионалы и менеджеры НК, которые стремятся к дальнейшему росту, знаниям и опыту, чтобы оставаться конкурентоспособными в быстро развивающейся технологической области неразрушающего контроля, должны рассмотреть возможность присоединения к NDTMA, членской организации менеджеров и руководителей НК, которые работают над предоставлением форума для открытого обмена управленческой, технической и нормативной информацией, критически важной для успешного управления персоналом и деятельностью НК. Их ежегодная конференция в Golden Nugget в Лас-Вегасе популярна благодаря своей информативной и актуальной программе и выставочному пространству.

Схемы сертификации

Существует два подхода к сертификации персонала: [21]

  1. Сертификация на основе работодателя : в рамках этой концепции работодатель составляет 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 практики обычно основаны на рекомендуемой практике SNT-TC-1A Американского общества неразрушающего контроля . [22] Стандарт ANSI CP-189 определяет требования к любой письменной практике, которая соответствует стандарту. [23] Для авиационных, космических и оборонных (ASD) приложений NAS 410 устанавливает дополнительные требования к персоналу НК и публикуется AIA — Ассоциацией аэрокосмической промышленности, которая состоит из производителей планеров и силовых установок аэрокосмических самолетов США. Это базовый документ для EN 4179 [24] и других (США) признанных NIST стандартов аэрокосмической отрасли для квалификации и сертификации (на основе работодателя) персонала неразрушающего контроля. NAS 410 также устанавливает требования для «Национальных советов по неразрушающему контролю», которые разрешают и запрещают персональные схемы сертификации. NAS 410 допускает сертификацию ASNT как часть квалификаций, необходимых для сертификации ASD. [25]
  2. Персональная центральная сертификация : концепция центральной сертификации заключается в том, что оператор НК может получить сертификацию от центрального органа сертификации, который признается большинством работодателей, третьих лиц и/или государственных органов. Промышленные стандарты для центральных схем сертификации включают ISO 9712, [26] и ANSI/ASNT CP-106 [27] (используется для схемы ASNT ACCP [28] ). Сертификация по этим стандартам включает обучение, опыт работы под наблюдением и сдачу письменного и практического экзамена, установленного независимым органом сертификации. EN 473 [29] была 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 также и централизованные схемы сертификации. Наиболее заметной является ASNT Level III (созданная в 1976–1977 гг.), которая организована Американским обществом неразрушающего контроля для персонала НК уровня 3. [30] NAVSEA 250-1500 — еще одна централизованная схема сертификации США, специально разработанная для использования в военно-морской ядерной программе. [31]

Центральная сертификация более широко используется в Европейском союзе, где сертификация выдается аккредитованными органами (независимыми организациями, соответствующими ISO 17024 и аккредитованными национальным органом по аккредитации, таким как UKAS). Директива по оборудованию, работающему под давлением (97/23/EC), фактически вводит централизованную сертификацию персонала для начальных испытаний паровых котлов и некоторых категорий сосудов и трубопроводов под давлением . [32] Европейские стандарты, гармонизированные с этой директивой, определяют сертификацию персонала по EN 473. Сертификации, выданные национальным обществом неразрушающего контроля, которое является членом Европейской федерации неразрушающего контроля (EFNDT), взаимно приемлемы другими обществами-членами [33] в рамках многостороннего соглашения о признании.

Канада также реализует централизованную схему сертификации ISO 9712, которая администрируется Министерством природных ресурсов Канады , правительственным департаментом. [34] [35] [36]

Аэрокосмический сектор во всем мире придерживается схем, основанных на работодателях. [37] В Америке он в основном основан на стандарте Ассоциации аэрокосмической промышленности (AIA) AIA-NAS-410 [ 38] , а в Европейском союзе — на эквивалентном и очень похожем стандарте EN 4179. [24] Однако EN 4179:2009 включает возможность централизованной квалификации и сертификации Национальным советом по неразрушающему контролю в аэрокосмической отрасли или NANDTB (пункт 4.5.2).

Уровни сертификации

Большинство схем сертификации персонала НК, перечисленных выше, определяют три «уровня» квалификации и/или сертификации, обычно обозначаемые как Уровень 1 , Уровень 2 и Уровень 3 (хотя некоторые коды указывают римские цифры, например Уровень II ). Роли и обязанности персонала на каждом уровне, как правило, следующие (существуют небольшие различия или вариации между различными кодами и стандартами): [26] [24]

Терминология

Стандартная терминология США для неразрушающего контроля определена в стандарте ASTM E-1316. [39] Некоторые определения могут отличаться в европейском стандарте EN 1330.

Индикация
Ответ или доказательство от обследования, например, всплеск на экране прибора. Показания классифицируются как истинные или ложные . Ложные показания — это те, которые вызваны факторами, не связанными с принципами метода тестирования или неправильной реализацией метода, такими как повреждение пленки в радиографии, электрические помехи в ультразвуковом контроле и т. д. Истинные показания далее классифицируются как релевантные и нерелевантные . Релевантные показания — это те, которые вызваны дефектами. Нерелевантные показания — это те, которые вызваны известными особенностями тестируемого объекта, такими как зазоры, резьба, закалка и т. д.
Интерпретация
Определение того, относится ли указание к типу, который следует исследовать. Например, при электромагнитном тестировании показания от потери металла считаются дефектами, поскольку их обычно следует исследовать, но показания, вызванные изменениями свойств материала, могут быть безвредными и нерелевантными.
Недостаток
Тип нарушения сплошности, который необходимо исследовать, чтобы определить, является ли он бракованным. Например, пористость в сварном шве или потеря металла.
Оценка
Определение того, является ли дефект отбраковываемым. Например, пористость в сварном шве больше, чем допустимо по нормам ?
Дефект
Дефект, который можно отклонить – т.е. не соответствует критериям приемки. Дефекты обычно удаляются или ремонтируются. [39]

Надежность и статистика

Тесты вероятности обнаружения (POD) являются стандартным способом оценки метода неразрушающего контроля в заданном наборе обстоятельств, например, «Какова вероятность обнаружения дефектов непровара в сварных швах труб при ручном ультразвуковом контроле?» POD обычно увеличивается с размером дефекта. Распространенной ошибкой в ​​тестах POD является предположение, что процент обнаруженных дефектов является POD, тогда как процент обнаруженных дефектов является лишь первым шагом в анализе. Поскольку количество проверенных дефектов обязательно является ограниченным числом (не бесконечным), необходимо использовать статистические методы для определения POD для всех возможных дефектов, выходящих за пределы ограниченного числа проверенных. Другой распространенной ошибкой в ​​тестах POD является определение статистических единиц выборки (тестовых элементов) как дефектов, тогда как истинная единица выборки является элементом, который может содержать или не содержать дефект. [40] [41] Руководящие принципы по правильному применению статистических методов к испытаниям POD можно найти в ASTM E2862 Стандартная практика анализа вероятности обнаружения для данных о попаданиях/промахах и MIL-HDBK-1823A Оценка надежности системы неразрушающей оценки из Справочника Министерства обороны США.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Cartz, Louis (1995). Неразрушающий контроль . ASM International. ISBN 978-0-87170-517-4.
  2. ^ Чарльз Хеллиер (2003). Справочник по неразрушающей оценке . McGraw-Hill. стр. 1.1. ISBN 978-0-07-028121-9.
  3. ^ «Введение в неразрушающий контроль». asnt.org .
  4. ^ Бриджес, Эндрю (ноябрь 2013 г.). «Высокоскоростные камеры для неразрушающего контроля». NASA TechBriefs . Получено 1 ноября 2013 г.
  5. ^ Блиц, Джек; Г. Симпсон (1991). Ультразвуковые методы неразрушающего контроля . Springer-Verlag New York, LLC. ISBN 978-0-412-60470-6.
  6. ^ Вальдманн, Т. (2014). «Механизм механического старения в литий-ионных аккумуляторах». Журнал Электрохимического общества . 161 (10): A1742–A1747. doi :10.1149/2.1001410jes.
  7. ^ "Стандарты для электроэрозионной обработки надрезов » Инструмент PH". customers.phtool.com .
  8. ^ «Эталонные стандарты рентгенографии (RT) » PH Tool». customers.phtool.com .
  9. ^ "Цифровой архив Коннектикута | Подключайтесь. Сохраняйте. Делитесь". collections.ctdigitalarchive.org . Получено 18 августа 2019 г.
  10. ^ «Сегодня в истории – Взрыв Фейлза и Грея подчеркивает необходимость больницы в Хартфорде | История Коннектикута | Проект CTHumanities» . Получено 17 августа 2019 г.
  11. ^ "История ПИ". www.ndt-ed.org . Архивировано из оригинала 2009-08-23 . Получено 2006-11-21 .
  12. ^ Сингх С., Гоял А. (2007). «Происхождение эхокардиографии: дань уважения Инге Эдлер». Tex Heart Inst J. 34 ( 4): 431–8. PMC 2170493. PMID  18172524 . 
  13. ^ Патент США 3,277,302, озаглавленный «Рентгеновский аппарат, имеющий средства для подачи переменного напряжения прямоугольной формы на рентгеновскую трубку», выданный Вейгхарту 4 октября 1964 года, в котором указана дата подачи заявки на патент 10 мая 1963 года, а в строках 1-6 столбца 4 также отмечена ранее поданная Джеймсом Ф. МакНалти заявка на существенный компонент изобретения, находящаяся на рассмотрении.
  14. ↑ Патент США 3,289,000 под названием «Средства для раздельного управления током и напряжением нити накала рентгеновской трубки», выданный МакНалти 29 ноября 1966 года и показывающий дату подачи заявки на патент — 5 марта 1963 года.
  15. ^ "ISO 9712:2012 Неразрушающий контроль. Квалификация и сертификация персонала неразрушающего контроля".
  16. ^ Ахи, Киараш (2018). «Метод и система повышения разрешения терагерцовой визуализации». Измерение . 138 : 614–619. Bibcode : 2019Meas..138..614A. doi : 10.1016/j.measurement.2018.06.044. S2CID  116418505.
  17. ^ ASTM E1351: «Стандартная практика производства и оценки полевых металлографических реплик» (2006)
  18. ^ BS ISO 3057 «Неразрушающий контроль. Методы металлографического копирования поверхности» (1998)
  19. ^ "Основы резонансного акустического метода неразрушающего контроля" (2005)
  20. ^ "Руководство ICNDT по квалификации и сертификации персонала для неразрушающего контроля" (PDF) . Международный комитет по неразрушающему контролю. 2012.
  21. ^ Джон Томпсон (ноябрь 2006 г.). Глобальный обзор квалификации и сертификации персонала для неразрушающего контроля и мониторинга состояния . 12-я A-PCNDT 2006 – Азиатско-Тихоокеанская конференция по неразрушающему контролю. Окленд, Новая Зеландия.
  22. ^ Рекомендуемая практика № SNT-TC-1A: Квалификация и сертификация персонала в области неразрушающего контроля , (2006)
  23. ^ ANSI/ASNT CP-189: Стандарт ASNT для квалификации и сертификации персонала неразрушающего контроля , (2006)
  24. ^ abc EN 4179: «Аэрокосмическая серия. Квалификация и утверждение персонала для неразрушающего контроля» (2009)
  25. ^ АИА NAS410
  26. ^ ab ISO 9712: Неразрушающий контроль. Квалификация и сертификация персонала по неразрушающему контролю (2012)
  27. ^ ANSI/ASNT CP-106: «Стандарт ASNT для квалификации и сертификации персонала неразрушающего контроля» (2008)
  28. ^ "Центральная программа сертификации ASNT", Документ ASNT ACCP-CP-1, Ред. 7 (2010)
  29. ^ EN 473: Неразрушающий контроль. Квалификация и сертификация персонала неразрушающего контроля. Общие принципы , (2008)
  30. ^ Чарльз Хеллиер (2003). Справочник по неразрушающей оценке . McGraw-Hill. стр. 1.25. ISBN 978-0-07-028121-9.
  31. ^ Чарльз Хеллиер (2003). Справочник по неразрушающей оценке . McGraw-Hill. стр. 1.26. ISBN 978-0-07-028121-9.
  32. ^ Директива 97/23/EC Европейского парламента и Совета от 29 мая 1997 года о сближении законодательств государств-членов в отношении оборудования, работающего под давлением , Приложение I, пункт 3.1.3
  33. ^ EFNDT/SEC/P/05-006: Соглашение о многостороннем признании EFNDT схем сертификации персонала в области неразрушающего контроля (2005)
  34. ^ http://www.nrcan-rncan.gc.ca/smm-mms/ndt-end/index-eng.htm : Агентство по сертификации неразрушающего контроля (CANMET-MTL)
  35. ^ Соответствующим национальным стандартом для Канады является CAN/CGSB-48.9712-2006 «Квалификация и сертификация персонала по неразрушающему контролю», который соответствует требованиям ISO 9712:2005 и EN 473:2000.
  36. ^ Чарльз Хеллиер (2003). Справочник по неразрушающей оценке . McGraw-Hill. стр. 1.27. ISBN 978-0-07-028121-9.
  37. ^ Р. Марини и П. Ранос: «Актуальные вопросы квалификации и сертификации персонала неразрушающего контроля в аэрокосмической промышленности», ECNDT 2006 - Th.3.6.5
  38. ^ AIA-NAS-410: «Ассоциация аэрокосмической промышленности, Национальный аэрокосмический стандарт, Сертификация и квалификация персонала неразрушающего контроля NAS»
  39. ^ ab ASTM E-1316: «Стандартная терминология для неразрушающих испытаний», Американское общество по испытаниям и материалам , том 03.03 NDT, 1997 г.
  40. ^ Т. Олдберг и Р. Кристенсен (1999). «Ошибочная мера». 4 (5). NDT.net. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  41. ^ Т. Олдберг (2005). «Этическая проблема в статистике надежности теста обнаружения дефектов». 10 (5). NDT.net. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )

Библиография

Внешние ссылки