Целью использования неразрушающего контроля (НК) в промышленности является надёжное выявление опасных дефектов. Поэтому выбор конкретных методов НК определяется эффективностью обнаружения несплошностей, дефектов технических устройств, зданий, сооружений, в зависимости от степени ответственности объекта обследования, его использовании в той или иной области.

Сама суть неразрушающего метода контроля заключается в том, что для диагностики объект контроля не нужно демонтировать, разбирать, разрезать, иногда даже нет необходимости в приостановке его эксплуатации или остановке производства для проведения данного вида оценки. 

Кроме этого, за счет использования приборов неразрушающего контроля имеется возможность диагностировать объект, подвергшийся ремонту с использованием сварки или термообработки. Приборы для неразрушающего контроля позволяют проверять объект как полностью, так и только «критичные» его участки, которые вызывают наибольшие опасения с точки зрения эксплуатационной надёжности, безопасности использования, склонны к износу, коррозии, эрозии и т.д.

Для неразрушающего контроля применяется ряд приборов, у каждого из которого свой уровень чувствительности к определённому свойству материала, что позволяет получать информацию о различных характеристиках объекта контроля. Самое важное при неразрушающем контроле то, что от воздействия приборов неразрушающего контроля (ультразвук, вихретоковое, магнитное воздействия и т.п.) объект своих качеств не теряет, что особенно важно, например, при контроле материалов редких, дорогостоящих, сплавов, которые можно подвергнуть сварке однократно.

Существует несколько видов неразрушающего контроля:

1. Визуальный и измерительный контроль (ВИК). Это базовый метод контроля, отличающийся отсутствием дорогостоящих инструментов и приспособлений, специального оборудования, являющийся, зачастую, самым информативным, применяемым перед остальными методам дефектоскопии, а также способным определить необходимость того или иного метода контроля объекта в конкретных условиях.

Проведение визуально-измерительного контроля регламентируется основной инструкцией – руководящим документом РД 03-606-03, в которой содержатся требования к средствам и процессу контроля, к квалификации персонала, а также к способам оценки и регистрации его результатов. Для различных областей технического диагностирования и неразрушающего контроля требования к результатам контроля после проведения ВИК могут быть регламентированы прочими нормативными документами.

Внешним осмотром (визуальный контроль) проверяется: качество материала, качество выполнения сварных, болтовых, клёпаных или паяных швов, состояние металла и швов, состояние фланцевых соединений, крепежа и т.д.. Визуальный контроль позволяет выявить видимые дефекты, такие как: вмятины, выпуклости, чешуйчатость, прожоги, наплывы, подрезы, раковины, свищи, проявления коррозии того или иного типа и прочее. Данный вид контроля проводится невооруженным глазом или с помощью визуально-оптических приборов до 20-ти кратного увеличения, таких как лупы, эндоскоп, зеркало.

Измерительный контроль технического устройства, конструкций сооружений, деталей и их соединений заключается в проведении прямых измерений для установления соответствия размеров элементов, шероховатости, формы сварного шва и прочих критичных для данного объекта критериев измерения нормам, предъявляемым к нему нормативно-технической документацией.

Для визуально-измерительного контроля используется набор простейших инструментов: линейки, штангенциркуль, лупы различного увеличения, наборы шаблонов, фонари, угольники и т.п. Метод ВИК позволяет выявить поверхностные дефекты размером от 0,1 мм.

1. Ультразвуковой контроль. Для контроля качества металла, сварных швов, выявления невидимых (подповерхностных) дефектов наибольшее распространение получилультразвуковой контроль, как обладающий высокой чувствительностью, мобильностью и экологичностью.

Ультразвуковой (акустический) – применим ко всем материалам, беспрепятственно проводящим звуковые волны, так как использует в работе ультразвуковые волны и их эффект отражения от несплошностей, границы раздела фаз (металл/неметалл) при контроле.

Методы ультразвуковой дефектоскопии позволяют производить контроль сварных соединений, сосудов и аппаратов, трубопроводов, поковок, листового проката и прочих деталей, выполненных из сталей и сплавов, обладающих однородной структурой для прямого прохождения акустических волн. Метод малопригоден для деталей, конструкций, элементов, изготовленных из металлов с крупнозернистой структурой (например, чугун) из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука, многих неметаллических материалов. Также минусом метода являются повышенные требования к состоянию поверхности контроля (шероховатости и волнистости).

Несомненными плюсами ультразвукового контроля являются высокая чувствительность к дефектам типа трещин и непроваров, невысокая стоимость приборов контроля, датчиков и материалов, безопасность ультразвука для человека (в отличие от рентгеновских лучей). Вести контроль можно непосредственно на рабочем техническом устройстве без нарушения технологического процесса (ограничением могут быть только высокая температура стенки объекта), при этом измеряемый объект не повреждается.

К недостаткам ультразвукового метода контроля можно отнести затруднение оценки реального размера и характера дефекта.

1. Ультразвуковая толщинометрия. Данный метод отличается от метода прямых измерений и основан на прохождение прямых ультразвуковых колебаний через однородный материал и позволяет определить толщину стенок труб, стенок сосудов и аппаратов, листового и профилированного материала.

Безусловным плюсом данного метода неразрушающего контроля является измерение Современные ультразвуковые толщиномеры позволяют измерять толщины от 1 до 50 мм с точностью ±0,001 мм. Метод обладает теми же минусами, что и метод ультразвуковой дефектоскопии.

1. Магнитный контроль. Магнитные методы, или магнитопорошковые используются для обнаружения поверхностных и неглубоких подповерхностных дефектов в ферромагнитных металлах (железо, никель, кобальт, сплавы-ферромагнетики на их основе). Выявление дефектов возможно, если они выходят на поверхность изделия или залегают на малой глубине до 2-3 мм.

Наиболее распространенным методом магнитной дефектоскопии является магнитопорошковый метод, при котором на намагниченную деталь наносится магнитный порошок или магнитная суспензия, представляющая собой мелкодисперсную взвесь магнитных частиц в жидкости. Частицы ферромагнитного порошка, попавшие в зону действия магнитного поля рассеяния, притягиваются и оседают на поверхности вблизи мест расположения несплошностей. Полоса вдоль границ дефекта, по которой происходит консолидация магнитного порошка, обрамляет ореолом обнаруженный дефект шириной, большей размерам дефекта, тем самым даже очень незначительные по размерам трещины могут фиксироваться невооруженным глазом, оптикой фотокамеры. Данный метод позволяет обнаружить дефекты, с шириной раскрытия от 2 мкм и протяженностью от 0,5 мм. Рисунок дефекта фиксируется на фотоаппаратуру.

Контроль магнитопорошковым методом проводится в соответствии с ГОСТ Р 56512-2015, а также регламентируется прочими нормативными документами (РД 13-05-2006)

1. Капиллярный контроль. Применяется во многих отраслях промышленности в качестве метода контроля поверхностных дефектов, сквозных дефектов. Этот метод является самым чувствительным методом неразрушающего контроля.

К капиллярным методам неразрушающего контроля материалов относят методы, основанные на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в поверхностные и сквозные дефекты с раскрытием дефектов больше 0,001 мм. При наличии дефекта более 1 мкм проявляются индикаторные следы, которые регистрируются визуальным способом или с помощью увеличительных приборов.

Контроль капиллярным методом проводится в соответствии с ГОСТ 18442-80, регламентируется также прочими нормативными документами (например, РД 13-06-2006).

Капиллярные методы неразрушающего контроля более универсальны в применении, чем магнитные, они используются для контроля объектов любых размеров и форм, изготовленных из черных и цветных металлов и сплавов, стекла, керамики, пластмасс и других неферромагнитных материалов. Недостатком метода является ограничение в их применении для поиска дефектов менее 1 мкм, подповерхностных дефектов, кроме этого существует необходимость тщательной подготовки контролируемой поверхности материала для контроля.

1. Методы неразрушающего контроля бетона. Контроль прочностных свойств бетона особенно важен при эксплуатации (и строительстве) жизненно важных изделий, конструкций и компонентов как жилых зданий, так и зданий, сооружений в промышленности.

Неразрушающие методы контроля бетонных конструкций особенно актуальны, когда характеристики бетона и укрепляющей арматуры этих конструкций неизвестны, при значительных объёмах контроля.

Существует несколько методов неразрушающего контроля бетонных конструкций:

а) метод ударного импульса – самый распространённый из-за простоты измерений. Он позволяет определять класс бетона, производить измерения под разными углами к поверхности, учитывать пластичность и упругость бетона;

б) ультразвуковое обследование – это регистрация скорости прохождения ультразвуковых волн;

в) измерение защитного слоя и диаметра арматуры.

При применении метода ударного импульса для исследования бетонных и железобетонных изделий боёк со сферическим ударником под действием пружины ударяется о поверхность. Энергия удара расходуется на деформацию бетона. В результате пластических деформаций образуется лунка. Возникающая в результате упругости бетона реактивная сила электромеханическим преобразователем превращается из механической энергии удара в электрический импульс. Результаты измерения выдаются на дисплее прибора в единицах измерения прочности на сжатие. За результат контроля принимается не единичный результата контроля, а среднее значение серии измерений, фиксируемое прибором контроля – измерителем прочности бетона.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие трудозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую зависимость от состава бетона (как правило диапазоны контроля разных видов строительных материалов имеются в памяти прибора контроля). Недостатком считается определение прочности в слое глубиной до 50 мм.

При использовании метода ультразвукового обследования применяется сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное, когда датчики расположены с одной стороны. Сквозной метод контроля позволяет, в отличие от всех остальных методов неразрушающего контроля прочности, контролировать прочность в приповерхностных и глубоких слоях конструкции.

Ультразвуковые приборы неразрушающего контроля бетона могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины залегания арматуры. Данные приборы позволяют вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности бетонных и железобетонных конструкций.

Основная задача при измерении защитного слоя и диаметра арматуры – определение надёжности защитного слоя, обеспечивающего сцепление бетона с арматурой, особенно при длительной эксплуатации бетонной конструкции, выполняющего функцию защиты бетонных конструкций жилых и производственных зданий и сооружений от перепадов температур, повышенной влажности, агрессивных химических реагентов. Толщина защитного слоя бетона диктуется условиями эксплуатации конструкции, видом и диаметром используемой арматуры.

В данной статье рассмотрен неполный перечень методов неразрушающего контроля, проводимых при техническом диагностировании технических устройств и обследовании зданий и сооружений. Лаборатория неразрушающего контроля ООО «Центр экспертизы промышленной безопасности» и её специалисты аттестованы также на прочие методы НК, применяемые при контроле опасных производственных объектов промышленности:

— вихретоковый контроль, позволяющий обнаруживать как поверхностные, так и подповерхностные дефекты, залегающие в токопроводящих материалах на глубине 1-4 мм;

— радиографический контроль, использующий для диагностики дефектов в технических устройствах эффект рентгеновского излучения; данный метод контроля позволяет выявить в сварных соединениях внутренние дефекты (трещины, непровары, раковины, поры, включения);

— акустико-эмиссионный метод контроля, позволяющий обнаруживать и регистрировать как поверхностные, так и внутренние дефекты в емкостном оборудовании, трубопроводах, в том числе развивающиеся, от десятых долей миллиметра, классифицирующий дефекты не по размерам, а по степени их опасности;

— контроль мест повреждения изоляции трубопроводов различного назначения контактным или бесконтактным способом без вскрытия грунта, проводимый, например, для контроля целостности защитного покрытия подземных газопроводов без проведения землеройных работ для его вскрытия;

— геодезические исследования при обследовании зданий и сооружений, в том числе линейных объектов (железнодорожных путей, магистральных трубопроводов);

— ультразвуковое обследование рельсов железнодорожных путей (путей необщего пользования).