Дефекты капиллярного контроля читаются на изделии не напрямую: наблюдатель видит окрашенный след, который проявитель вытянул из полости трещины и расширил в несколько раз. На этом и построен капиллярный неразрушающий контроль: жидкость с низким поверхностным натяжением втягивается в открытую наружу несплошность, излишки с поверхности удаляют, а обратный выход жидкости на белом фоне даёт индикацию заметно шире исходного раскрытия. Трещина с раскрытием в единицы микрометров глазу недоступна, её след на проявителе – доступен.
Ниже разобраны физика метода, две его ветки, порядок операций с составами, перечень того, что пенетрант берёт и что пропускает, классы чувствительности и место метода на сварном шве. В отраслевом обиходе процедуру называют контролем проникающими веществами, ПВК.
Как работает капиллярный контроль и что делает пенетрант
Суть капиллярной дефектоскопии в смачивании: пенетрант втягивается в полость под действием капиллярных сил, без давления и без вакуума, и остаётся там после того, как поверхность вокруг очищена. Капиллярный метод дефектоскопии работает только с той геометрией, куда жидкость способна войти и откуда способна выйти обратно: у полости должен быть выход наружу, не заполненный посторонним веществом. Глубина несплошности при этом значит меньше, чем ширина её устья – именно раскрытие определяет, наберётся ли внутрь достаточно жидкости, чтобы след стал видимым.
Капиллярный метод неразрушающего контроля закреплён ГОСТ 18442-80: стандарт задаёт общие требования к капиллярным методам, а область его действия – несплошности, открытые на поверхность объекта. Отсюда следует главное свойство метода: он не разбирает, чем вызвана несплошность, литейной усадкой, циклической нагрузкой или сварочным напряжением, и одинаково показывает любую полость с выходом наружу.
В первой ветке семейства контраст даёт краситель: пенетрант окрашен в красный, проявитель белый. Цветная дефектоскопия это сочетание читает невооружённым глазом. Во второй ветке в пенетрант введён люминофор, и след виден по свечению под ультрафиолетом. Проникновение жидкости в обеих ветках идёт одинаково, различие начинается на осмотре, и оно задаёт требования к рабочему месту.
Цветная и люминесцентная ветки: чем отличается чтение следа
Контроль цветной дефектоскопией ведут при обычном цеховом освещении: красный след на белом слое проявителя различим в видимом свете, 380–780 нм, и затемнять участок не нужно. Метод цветной дефектоскопии поэтому уходит на монтажную площадку, на трассу трубопровода и на крупногабаритную конструкцию, куда стационарный пост с затемнением не перенести. Цветная капиллярная дефектоскопия проигрывает в контрасте: краситель читают на освещённом фоне, где рядом лежат остатки пенетранта и собственный цвет металла, и слабая индикация в этом фоне теряется.
Вторая ветка читает след по свечению: люминофор возбуждается ультрафиолетом диапазона УФ-A, 315–400 нм, и светится на неосвещённом фоне. Осмотр идёт в затемнённой зоне, а глазу нужно время на темновую адаптацию, поэтому люминесцентная дефектоскопия требует отдельно оборудованного поста контроля. Отмывка после неё строже: непромытые остатки люминофора светятся сами и создают фон.
| Ветка метода | Чем читают след | Условия осмотра | Где ветка удобнее |
|---|---|---|---|
| Цветная | краситель в пенетранте, белый проявитель | видимый свет, 380–780 нм, затемнение не нужно | монтаж, трасса, выездной контроль |
| Люминесцентная | люминофор в пенетранте, свечение следа | УФ-A, 315–400 нм, затемнённая зона, адаптация глаза | стационарный пост, мелкое раскрытие |
Порядок операций: очиститель, пенетрант, проявитель, осмотр
Контроль методом капиллярной дефектоскопии начинается с очистки: поверхность обезжиривают и высушивают, и от полноты этой операции зависит всё остальное. Замасленную полость пенетрант не примет, вода в устье трещины его туда не пустит, а лакокрасочное покрытие закроет вход целиком. Дробеструйная обработка и шлифовка перед контролем работают против метода: абразив заминает металл и перекрывает устье трещины, после чего дефект на изделии остаётся, а индикации не даёт.
Набор для капиллярной дефектоскопии состоит из трёх составов: очиститель, пенетрант, проявитель. Пенетрант для дефектоскопии наносят кистью, окунанием или из аэрозоля и выдерживают на пропитку, после чего излишки снимают с поверхности, не вымывая жидкость из самой полости – это самая уязвимая операция всей цепочки. Проявитель для цветной дефектоскопии представляет собой белую суспензию или сухой порошок: он даёт равномерный светлый фон и одновременно работает сорбентом, вытягивая пенетрант обратно. Время пропитки и проявления берут из технологической карты на изделие: оно зависит от материала, температуры поверхности и ожидаемого раскрытия.
Контроль методом цветной дефектоскопии заканчивают осмотром в нормируемое время проявления: индикация растёт и расплывается, и поздний осмотр превращает точечную пору в размытое пятно. Проведение капиллярной дефектоскопии завершается там же, где начиналось, – окончательной очисткой изделия: остатки проявителя и пенетранта мешают дальнейшей обработке, а на шве под покраску дают отслоение покрытия.
- Обезжиривание и сушка – открывают устье несплошности; срывается остатками масла, водой в полости и слоем краски.
- Нанесение пенетранта и выдержка – заполняют полость; срывается укороченной выдержкой и высыханием состава на горячей поверхности.
- Удаление излишков – убирает фон вокруг индикации; срывается избыточной промывкой, вымывающей пенетрант из полости.
- Нанесение проявителя – вытягивает жидкость обратно и даёт светлый фон; срывается толстым слоем поверх слабой индикации.
- Осмотр в нормируемое время проявления – даёт заключение; срывается поздним сроком и слабой освещённостью поста.
- Окончательная очистка – возвращает изделие в производство; срывается пропуском операции перед покраской или сваркой.
Что метод находит и что пропускает
Капиллярный метод контроля дефектов берёт только несплошности, открытые на поверхность и доступные жидкости: трещины, свищи, поры с выходом наружу, несплавления по кромке, межкристаллитную коррозию с выходом на поверхность. Индикация при этом говорит о характере и протяжённости следа – линейный, округлый, групповой, – а глубину несплошности пенетрант не показывает вовсе, и по одному следу отличить волосовину от сквозной трещины нельзя.
Внутренняя пора, непровар в корне шва, расслоение проката и любая закрытая полость для метода не существуют: жидкости туда не попасть ни при какой выдержке. Эти дефекты остаются за радиографическим и ультразвуковым контролем, а сопоставление методов по существу собрано в материале неразрушающий контроль. Капиллярные методы обнаружения дефектов стоят в схеме на своём переделе: после механической обработки и до нанесения покрытия, пока поверхность ещё открыта.
Пористый и грубо шероховатый материал метод не берёт: пенетрант задерживается в каждой впадине рельефа, проявитель вытягивает его отовсюду, и вместо отдельных индикаций участок даёт сплошной фон ложных следов. По материалу ограничение мягче: пенетрант применим к любому непористому материалу независимо от магнитных свойств – к аустенитным нержавеющим сталям, алюминиевым и титановым сплавам, меди, части пластиков. Магнитопорошковый метод по ГОСТ 21105-87 применяют только на ферромагнитных материалах, поэтому на аустенитной стали он отпадает, и открытую наружу несплошность там берут цветная дефектоскопия металла и вихретоковый контроль: первая читает след на самой поверхности, второй наводит вихревые токи в любом электропроводящем материале и отзывается ещё и на подповерхностную несплошность в миллиметрах приповерхностного слоя.
Чувствительность и контрольный образец
Чувствительность капиллярной дефектоскопии нормируют по минимальной ширине раскрытия выявляемой несплошности, и классы по ГОСТ 18442-80 расставлены именно по этому числу: I класс – раскрытие менее 1 мкм, II – от 1 до 10 мкм, III – от 10 до 100 мкм, IV – от 100 до 500 мкм; технологический класс не нормируется.
Чувствительность цветной дефектоскопии при прочих равных ниже люминесцентной: свечение на тёмном фоне заметно при меньшем количестве вышедшего наружу пенетранта, чем красный след на белом. Виды капиллярной дефектоскопии различаются ещё и по способу удаления излишков – водосмываемый пенетрант, постэмульгируемый, удаляемый растворителем – и по типу проявителя, сухому или влажному; класс даёт сочетание составов целиком.
Контрольный образец для капиллярной дефектоскопии – это пластина с искусственными трещинами известного раскрытия, и работоспособность комплекта проверяют на ней. Образец прогоняют перед началом работ и при смене партии материалов: пенетрант стареет, проявитель слёживается, совместимость составов из разных партий ничем не гарантирована. Если на образце проявились не все трещины, браковке подлежит комплект составов; изделие остаётся в потоке.
Пенетрант на сварном шве: место метода среди других проверок
Капиллярный метод неразрушающего контроля сварных соединений идёт по шву не первым: сначала соединение проходит визуальный контроль и измерение по ГОСТ Р ИСО 17637 на визуальный контроль соединений, выполненных сваркой плавлением. Осмотр снимает подрез, наплыв, незаваренный кратер и смещение кромок, и только после него имеет смысл тратить составы: на неподготовленном шве брызги и окалина дают собственный фон. Капиллярный контроль сварочных швов на монтаже поэтому ведут цветной веткой, вслед за зачисткой валика и околошовной зоны.
Цветная дефектоскопия сварных швов закрывает поверхностные трещины в валике и околошовной зоне, свищи, несплавления по кромке и трещины в кратере – те дефекты, что выходят наружу, но слишком узки для глаза. Капиллярная дефектоскопия сварных соединений из аустенитной нержавейки, алюминия и титана заменяет магнитопорошковый метод, неприменимый на этих сплавах. Место метода в общей схеме проверки соединения разобрано в материале контроль сварных швов.
Где ручной ПВК упирается в поток и что мы ставим рядом
Метод дискретный: изделие останавливают, обрабатывают тремя составами, выдерживают время на пропитку и проявление, а след оценивает человек. Сплошной контроль каждой единицы на скоростной линии так не строится, поэтому пенетрант остаётся на ответственных узлах, а поток закрывают съёмкой.
Мы подбираем камеры и подсветку под изделие и снимаем в ультрафиолетовом канале, а изделие с дефектом снимает с линии автоматическая отбраковка без остановки потока. Пенетранты мы при этом не наносим и след под облучателем камерой не читаем: наш УФ-канал работает по той же логике диапазона, что и люминесцентная ветка.