Обзор современных методов функциональной диагностики технического состояния

Обслуживание оборудования по фактическому техническому состоянию базируется на применении ряда методов технической диагностики и распознавания технических состояний, которые, в сочетании, позволяют определять большую часть различных дефектов, возникающих в технологическом оборудовании предприятия.

К средствам неразрушающего контроля (СНК) относят контрольно-измерительную аппаратуру, в которой используют проникающие поля, излучения и вещества для получения информации о качестве исследуемых материалов и объектов. НК подразделяют на девять видов: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновый, тепловой, оптический, радиационный, вибро-акустический и проникающими веществами. Каждый вид НК осуществляют методами, которые классифицируют по следующим признакам:

  • характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом;
  • первичным информативным параметрам;
  • способам получения первичной информации.

Выбор метода и прибора неразрушающего контроля для решения задач дефектоскопии, толщинометрии, структуроскопии и технической диагностики зависит от параметров контролируемого объекта и условий его обследования. Ни один из методов и приборов не является универсальным и не может удовлетворить в полном объеме требования практики.

В соответствии с ГОСТ дефекты разделяют на явные и скрытые, а также критические, значительные и малозначи­тельные. Такое разделение дефектов проводят для последующего выбора вида контроля качества  (выборочный или сплошной). При любом методе контроля о дефектах судят по косвенным признакам (характеристикам), свойственным данному методу. Некоторые из этих признаков поддаются измерению. Результаты измерения характеризуют выявленные дефекты и используются для их классификации.

При производстве и испытаниях оборудования СНК используют:

  • для выявления соответствия материалов, полуфабрикатов и готовых изделий заданным техническим требованиям (пассивный контроль);
  • для целей управления и регулирования технологическими процессами (активный контроль).

Эффективность применения НК определяется его принципи­альными преимуществами по сравнению с визуальным осмотром и разрушающими испытаниями изделий.

Методы контроля, основанные на визуальном осмотре повер­хности изделий, просты, не требуют высокой квалификации контролеров и применения сложной дорогостоящей аппаратуры.

В то же время они малопроизводительны, не могут быть полностью автоматизированы и являются субъективными, так как достоверность результатов зависит от самочувствия, опыта и добросовестности контролеров. Дефекты многих видов не имеют выхода на поверхность или не видны даже при просмотре с увеличением.

К преимуществам разрушающих испытаний следует отнести то, что в процессе испытаний можно измерить разрушающие нагрузки или другие характеристики, определяющие эксплуа­тационную надежность изделия.

Принципиальным недостатком разрушающих испытаний является то, что они проводятся выборочно, т.е. только на части изделий партии. Поскольку испытываемые материалы и изделия разрушаются в процессе контроля, достоверность разрушающих методов зависит от однородности исследуемых свойств в образцах и изделиях, а также от сходства условий испытаний с условиями эксплуатации. По сравнению с НК разрушающие испытания, как правило, более трудоемки, менее произ­водительны и труднее поддаются автоматизации.

Одной из современных тенденций в использовании испытательной техники является стремление сочетать разрушающие и неразрушающие методы контроля.

Метод радиографии основан на просвечивании рентгеновским излечением испытуемого объекта и получении на бумажном носителе изображения, несущего информацию о структуре испытуемого образца (рис.1.14.)

Блок-схема радиографического метода неразрушающего контроля

Блок-схема радиографического метода неразрушающего контроля

Ультразвуковой метод контроля предназначен для выявления несплошностей и неоднородностей в изделии, определении их координат, размеров и характера путем излучения ультразвуковых колебаний, приема и регистрации отраженных от неоднородностей эхо-сигналов.

Акустимо-эмиссионный метод — один из пассивных методов акустического контроля. Акустическая эмиссия (АЭ) заключается в генерации упругих волн напряжения в твердых средах результате локальной динамической перестройки их структуры. Метод основан на анализе параметров этих волн. Главные источники АЭ — процессы пластическое деформации, связанные с появлением, движением и исчезновением дефектов кристаллической решетки: появление и развитие микро- и макротрещин; трение (в том числе поверхностей разрывов друг о друга); фазовые превращения в твердом теле.

Магнитный вид неразрушающего контроля применяют в основном для контроля изделий из ферромагнитных материалов, т.е. из материалов, которые способны существенно изменять свои магнитные характеристики под воздействием внешнего (намагничивающего) магнитного поля. Операция намагничива­ния (помещения изделия в магнитное поле) при этом виде контроля является обязательной. Съем информации может быть осуществлен с полного сечения образца (изделия) либо с его поверхности.

В зависимости от конкретных задач неразрушающего контроля (НК), марки контролируемого материала, требуемой производительности метода могут использоваться те или иные первичные информативные параметры. К числу наиболее распространенных относятся следующие информативные параметры: коэрцитивная сила, намагниченность, индукция (остаточная индукция), магнитная проницаемость, напряжен­ность, эффект Баркгаузена.

С помощью магнитных методов могут быть выявлены закалочные и шлифовочные трещины, волосовины, закаты, усталостные трещины и другие поверхностные дефекты шириной раскрытия несколько микрометров.

Из геометрических параметров с помощью магнитных методов наиболее часто определяют толщину немагнитных покрытий на магнитной основе, толщину стенок изделий из магнитных и немагнитных материалов.

Контроль структуры и механических свойств изделий осуществляют путем установления корреляционных связей между контролируемым параметром (температурой закалки и отпуска, твердостью и т.д.) и какой-либо магнитной характеристикой (или несколькими).

С применением методов тепловидения открываются большие возможности для диагностики токоведущих частей. В местах нарушения контакта, либо дефекта происходит местный нагрев, регистрируемый тепловизионной аппаратурой. 

Тепловизионный метод перспективен для анализа изделий, работающих в условиях вибрации. В материалах с дефектами структуры под воздействием вибрации возникают температурные поля, что обусловлено рассеянием энергии колебания на дефектах и превращением ее в теплоту за счет внутреннего перегрева в материале. В областях нарушения гомогенности структуры возникают локальные зоны перегрева объекта. На термограммах вибрирующих пластин и других объектов четко выявляются дефекты типа расслоений и несплошностей.

Наличие влаги в объектах, особенно пористых, с развитой поверхностью обусловливает интенсивный процесс испарения за счет инфильтрации воды из подповерхностных областей материала. Процесс испарения сопровождается уменьшением температуры поверхности объекта. Тепловизионные методы позволяют дистанционно, наглядно и оперативно определять места скопления влаги в объектах по термографическому изображению, на котором зоны с повышенной интенсивностью испарения выглядят как менее нагретые.

Методы вибродиагностики основаны на регистрации и анализе механических колебаний объекта, зафиксированных в характерных точках. Методами вибродиагностики возможно выявление широкого спектра дефектов динамического оборудования, таких как дисбаланс, расцентровка, дефекты подшипниковых узлов, дефекты зубчатых передач, нарушения потоков жидкости и газа и многое другое.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector