Контроль проникающими веществами

1.  Цели и задачи дисциплины

Дисциплина “Контроль проникающими веществами” является специальной для специальности 190200 – Приборы и методы контроля качества и диагностики. Она призвана сформировать знания, умения и навыки, необходимые будущим инженерам, для грамотной эксплуатации, научно обоснованного выбора, разработки и внедрения новых методов неразрушающего контроля.

Базовыми при изучении курса являются следующие дисциплины: “Математика”, “Общая физика”, “Химия”, “Материаловедение и технология конструкционных материалов”, “Метрология, стандартизация и сертификация”, “Теория физических полей”, “Физические основы разрушения материалов”.

Цели дисциплины заключаются в следующем:

- изучение физических и физико-химических основ капиллярной дефектоскопии и контроля герметичности и течеискания,

- приобретение навыков правильного выбора схем технологических процессов контроля конкретных типов изделий,

- ознакомление с методами, методиками и приборами для проведения контроля,

- формирование представлений о современном состоянии и направлениях развития данной группы методов неразрушающего контроля,

- изучение метрологического обеспечения и стандартизации методов и технических средств в области контроля проникающими веществами.

2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

-  знать физические и физико-химические основы, основные характеристики, организационные, технологические и метрологические вопросы реализации методов контроля проникающими веществами; а также принцип действия, структуру, рабочие характеристики и технические возможности современных приборов и систем, метода регистрации проникающих веществ, автоматизации и механизации контрольных операций;

-  уметь выбирать методы и рациональные варианты технологии контроля типовых изделий и средства их реализации, рассчитывать порядок чувствительности контроля, размеры дефектов и величину течей при испытаниях;

-  использовать государственные, отраслевые и международные нормативно-технические документы на методы и средства контроля проникающими веществами;

-  иметь представление об основных направлениях и перспективах развития методов контроля проникающими веществами.

3. Объём дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Общая трудоёмкость дисциплины	140	8 8
Аудиторные занятия	85	8
Лекции	68	8
Практические занятия (ПЗ)	17	8
Семинары (С)	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	-	-
Другие виды аудиторных занятий	-	-
Самостоятельная работа	55	8
Курсовой проект
Курсовая работа
Расчётно-графические работы
Графическая работа
Расчётная работа
Контрольная работа	2	8
Домашняя работа	6	8
Домашнее задание	41	8
Реферат	6	8
Другие виды самостоятельных занятий
Вид итогового контроля (зачёт, экзамен)	Э	8

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п\п	Раздел дисциплины	Лекции, час	ПЗ, час	С, час	ЛР, час
1	Введение	2
2	Капиллярные методы контроля	4
3	Физические и физико-химические основы капиллярных методов контроля	9	2
3.1	Основные физико-химические процессы и их роль в капиллярном контроле.	4
3.2	Физические принципы заполнения сквозных и тупиковых дефектов проникающими жидкостями.	2
3.3	Физические основы извлечения пенетранта из дефекта и образование индикаторного следа дефекта.	2
3.4	Ультразвуковой капиллярный эффект.	1
4	Чувствительность капиллярного контроля и способы ее эталонирования	2
5	Техника капиллярного неразрушающего контроля	6	2
6	Средства капиллярного неразрушающего контроля	11	2
6.1	Дефектоскопические материалы, их классификация.	2
6.2	Аппаратура, приборы и оборудование капиллярного неразрушающего контроля.	2
6.3	Имитаторы дефектов и натурные образцы для испытаний в капиллярном контроле.	1
6.4	Средства и методы контроля качества материалов и технологических режимов.	2
6.5	Автоматизация анализа изображения контролирующей поверхности.	2
6.6	Автоматизация контроля изделий при дефектоскопии проникающими веществами.	2
7	Контроль герметичности изделий и технологического оборудования	4
8	Физические основы контроля герметичности и техники течеискания	4	4
9	Средства контроля герметичности и течеискания	4
10	Методы испытаний изделий на герметичность	10
10.1	Газоаналитические методы контроля герметичности.	6	2
10.2	Жидкостные и газожидкостные методы контроля герметичности.	4	2
11	Течеискатели и их применение	7	2
12	Автоматизированные устройства и автоматы контроля герметичности серийной продукции	4
13	Заключение	1

4.2 Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Введение.

Краткая характеристика дисциплины, ее цели, задачи, объем, содержание, порядок изучения материала, связь с другими дисциплинами учебного плана, место в системе подготовки инженеров по специальности 190200. Формы контроля самостоятельной работы. Характеристика учебной литературы. Краткие исторические сведения о развитии методов контроля проникающими веществами. Общие понятия и термины контроля проникающими веществами. Классификация методов контроля проникающими веществами.

Раздел 2. Капиллярные методы контроля.

Место капиллярного контроля в системе неразрушающих методов контроля качества продукции по ГОСТ 18353 - 79. Сущность методов капиллярного неразрушающего контроля. Основные термины капиллярной дефек­тоскопии и их определения в соответствии с ГОСТ 24522-80. Классифи­кация методов капиллярного контроля в соответствии с ГОСТ 18353-79 и 24522-80. Основные и комбинированные методы обнаружения дефектов проникающими жидкостями и их классификация. Способы обнаружения индикаторного следа дефекта: яркостный, цветной, люминесцентный, люминесцентно-цветной, комбинированный. Технологические характеристики методов и спо­собов капиллярного контроля.

Области применения методов капиллярной дефектоскопии, объекты контроля и выявляемые дефекты. Преимущества и недостатки капиллярных методов контроля. Выбор методов КНК. Стандартизация и метрологическое обеспечение капиллярной дефектоскопии.

Раздел 3. Физические и физико-химические основы капиллярных методов контроля.

3.1. Основные физические и физико-химические процессы и их роль в капиллярном контроле. Поверхностное натяжение. Уравнение Бачинского и Мак-Леода. Парахор Сегдена. Расчет по­верхностного натяжения смеси индикаторных пенетрантов по парахору компо­нентов. Методы определения поверхностного натяжения.

Смачивание и растекание жидкостей. Условие равновесия межфазных поверхностей. Эмпирическая формула Венцеля-Дерягина. Основные количественные характеристики смачивания. Понятие о лиофобных и лиофильных поверхностях.

Адгезия и когезия. Уравнение Дюпре. Величина работы адгезии при очистке контролируемых изделий от загрязнений.

Сорбционные явления и капиллярная конденсация. Понятие о сорбции, адсорбции, физической и химической адсорбции (хемосорбции), капиллярной конденсации.

Растворение. Сольватация. Способы выражения кон­центрации растворов, используемые в капиллярной дефектоскопии. Раст­воримость веществ.

Диспергирование и эмульгирование. Дисперсная фаза и дисперсионная среда. Классификация микрогетерогенных систем. Степень дисперсности. Поверностно-активные вещества. Детергенты. Эмульсии. Суспензии. Аэрозоли. Способы диспергирования.

Люминесценция. Механизмы возникновения свечения. Свойства люминесценции. Правило Стокса-Ломмеля. Энергетический и квантовый выход люминесценции. Гасители. Химическое и физическое взаимодействие тушителей с люминесцирующими веществами.

Цветной и яркостный контраст. Понятие о световом и цветном порогах чувствительности глаза. Разрешающая способность и острота зрения. Контрастная чувствительность глаза и иррадиация.

3.2. Физические принципы заполнения сквозных и тупиковых дефектов проникающими жидкостями.

Явление капиллярного впитывания. Микрополярность жидкостей и гидродинамика пенетрантов. Гидродинамика пенетранта в сквозных дефектах. Капиллярное давление. Формула Лапласа. Диффузия и растворение воздуха в тупиковых дефектах. Заполнение тупиковых дефектов пенетрантом.

3.3. Физические основы извлечения пенетранта из дефекта и образование индикаторного следа дефекта.

Модель выявления поверхностных дефектов. Модель выявления сквозных дефектов. Образование индикаторного следа дефекта типа трещины и от цилиндрического дефекта. Управление формированием индикаторного следа дефекта.

3.4. Ультразвуковой капиллярный эффект.

Сущность и основные закономерности ультразвукового капиллярного эффекта. Роль вторичных акустических явлений. Кавитационный механизм ультразвукового капиллярного эффекта. Общие рекомендации по применению ультразвукового эффекта в капиллярной дефектоскопии.

Раздел 4. Чувствительность капиллярного контроля и способы ее эталонирования.

Порог, класс чувствительности. Классификация чувствительности КМК. Деференциальная чувствительность средств контроля. Воспроизводимость и сходимость результатов капиллярного неразрушающего контроля. Методы оценки чувствительности.

Раздел 5. Технология капиллярного неразрушающего контроля.

Порядок подготовки изделий к контролю. Способы предварительной подготовки контролируемой поверхности. Основные технологические операции. Способы заполнения полостей капиллярных дефектов индикаторными пенетрантами. Способы удаления индикаторного пенетранта с поверхности. Способы нанесения проявителя. Способы проявления индикаторных следов дефектов и их интенсификация. Выбор способа проявления в зависимости от типа проявителя. Способы обнаружения индикаторного следа дефекта. Оформление и расшифровка результатов контроля. Составление заключения о результатах контроля. Технологическая (операционная) карта. Условно-символьная запись технологии контроля. Способы удаления проявителя.

Раздел 6. Средства капиллярного неразрушающего контроля.

6.1. Дефектоскопические материалы, их классификация. Классификация пенетрантов в зависимости от физического состояния, светоколористических признаков и технологических характеристик. Классификация очистителей и гасителей. Классификация проявителей в зависимости от физического состояния и характера взаимодействия с индикаторным пенетрантом. Унифицированные групповые обозначения дефектоскопических материалов. Целевые комплекты (наборы) дефектоскопических материалов. Показатели качества материалов. Понятие о рецептурных бланках.

6.2. Аппаратура, приборы и оборудование капиллярного неразрушающего контроля.

Общие технические требования. Классификация аппаратуры в зависимости от функционального назначения. Стационарные, передвижные и портативные дефектоскопические установки. Технические характеристики и условно-символьное обозначение капиллярных дефектоскопов. Унифицированные группы аппаратуры. Вспомогательные средства. Установки ультразвуковой интенсификации. Ультрафиолетовые облучатели. Источники Уф-излучения. Свойства ультрафиолетовых лучей. УФ-облученность, ее измерение и допустимые нормы (ГОСТ 18442-80). Светофильтры.

6.3. Имитаторы дефектов и натурные образцы для испытаний в капиллярном контроле (ГОСТ 23349-78). Контрольные и испытательные образцы.

6.4. . Средства и методы контроля качества материалов и технологических режимов. Контроль ультрафиолетовой облученности и освещенности видимым светом от Уф-облучателя (ГОСТ 18442-89). Способы и технология изготовления люминесцентного экрана. Способы контроля качества предварительной подготовки поверхности изделий. Контроль качества физико-химических свойств индикаторных жидкостей, суспензий, сорбентов, порошковых и красочных проявителей. Контроль качества очистителей.

6.5. Автоматизация анализа изображения контролируемой поверхности. Оптико-механические устройства. Телевизионные анализаторы.

6.6. Автоматизация контроля изделий при дефектоскопии проникающими веществами. Контроль изделий простой формы. Сканирование поверхности. Статический способ измерения координат следов дефекта. Контроль изделий сложной формы. Измерение геометрических характеристик следа дефекта телевизионным методом. Двухэтапный способ организации контроля. Автоматический комплекс контроля изделий массового производства.

Раздел 7. Контроль герметичности изделий и технического оборудования.

Основные понятия и термины техники течеискания. Технологические процессы и причины нарушения герметичности промышленной продукции. Герметичность вакуумных систем и объектов, содержащих газ под избыточным давлением. Требование к герметичности. Подготовка поверхности контролируемых изделий к испытаниям на герметичность. Выбор метода испытания. Способы и схемы контроля. Области применения методов контроля герметичности и течеискания, объекты контроля и выявляемые дефекты. Стандартизация и метрологическое обеспечение контроля герметичности и течеискания.

Раздел 8. Физические основы контроля герметичности и техники течеискания.

Физические свойства газов и паров. Элементы молекулярной кинетической теории газов. Вакуум. Основные понятия вакуума как физической характеристики газа. Закономерности, определяющие перетекание по каналам течей газов и жидкостей через сквозные дефекты. Уравнение Пуазейля и Кнудсена. Облитерация.

Раздел 9. Средства контроля герметичности и течеискания.

Пробные вещества. Средства для создания и измерения разности давлений. Понятие о процессе откачки вакуумной системы. Основное уравнение вакуумной техники. Классификация вакуумных насосов. Принцип действия, области применения, схема работы вакуумных насосов. Основные параметры вакуумных насосов. Выбор вакуумных насосов. Ловушки, их применение.

Манометры и вакуумметры. Классификация вакуумметров. Принцип действия, области применения, схемы вакуумметров.

Средства обнаружения течей. Пороговая чувствительность.

Раздел 10. Методы испытаний изделий на герметичность.

10.1. Газоаналитические методы контроля герметичности. Классификация методов контроля герметичности и течеискания. Акустический метод и области его применения. Катарометрический метод. Основные принципы и схемы манометрического метода контроля, области его применения. Галогенный метод и области его применения. Масс-спектрометрический метод и способы его реализации. Электронно-захватный метод. Метод высокочастотного разряда. Химический метод индикации сквозных дефектов. Радиационный метод.

10.2. Жидкостный и газожидкостный методы контроля герметичности.

Основные принципы и схемы гидравлического, пузырькового, вакуумного, пневмогидравлического, пневматического, капиллярного и люминесцентного способов индикации сквозных дефектов. Сравнительные характеристики и области применения простейших методов контроля. Виды контрольного оборудования, аппаратуры и вспомогательных средств. Расчеты величин течей при испытаниях. Порядок контроля сосудов, работающих под давлением.

Раздел 11. Течеискатели и их применение.

Основные схемы и принципы устройства ультразвуковых и катарометрических течеискателей; их технические характеристики и области применения.

Принципиальные схемы и конструкции галогенных и масс-спектрометрических течеискателей. Виды и свойства применяемых пробных газов. Способы управления работой элементов вакуумных систем течеискателей. Порядок отбора проб и калибровка течеискателей по контрольным течам. Средства измерения вакуума в масс-спектрометрических течеискателях. Методики контроля способами щупа, обдува, накопления и вакуумирования. Электронозахватные и электроразрядные течеискатели. Манометрические устройства контроля герметичности. Области применения течеискателей. Механизация и автоматизация контроля герметичности и течеискания. Правила техники безопасности и охраны труда при работе с вакуумными насосами и установками, оборудованием для сжатых газов и гидравлических испытаний, токсичными и горючими веществами, применяемыми при течеискании.

Раздел 12. Автоматизированные устройства и автоматы контроля герметичности серийной продукции.

Классификация автоматизированных устройств контроля герметичности (АУКГ) и их общая характеристика. Математические модели динамических процессов автоматизированного контроля. Газоаналитические автоматы и полуавтоматы контроля герметичности. Манометрические автоматизированные устройства и автоматы. Автоматизация процесса локализации течей. Роботизация испытаний изделий на герметичность.

Заключение. Современное состояние и направления развития неразрушающего контроля. Перспективы и направления совершенствования методов и средств контроля проникающими веществами, создания принципиально новых моделей дефектоскопической аппаратуры контроля проникающими веществами и новых видов дефектоскопических материалов.

5. Практические занятия

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование практических занятий
1	5,6	Выбор технологических схем капиллярной дефектоскопии изделий из различных материалов и сплавов.
2	3	Физические и физико-химические основы капиллярных методов контроля.
3	8	Методы расчета проникновения пробных газов и жидкостей через сквозные дефекты различной формы и размеров.
4	10.1,10.2	Порядок расчета чувствительности простейших методов контроля герметичности: манометрического, пневматического, вакуумного, химического и гидростатического.
5	10.1,11	Расчет чувствительности контроля галогенными и масс-спектрометрическими течеискателями.

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

6.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1. , Останин Ю. Я. Методы и средства неразрушающего контроля качества. М.: Высшая школа, 1998. 368 с.

2. Маслов проникающими веществами. М.: Высшая школа, 1991. 256 с.

3. Неразрушающий контроль. Общие вопросы. Контроль протекающими веществами /Под ред. . М.: Высшая школа, 2002. 242 с.

4. Методы дефектоскопии сварных соединений /Под ред. . М.: Машиностроение, 1987. 360с.

5. , Мигун в теорию капиллярного контроля /Под ред. . М.: Наука и техника, 1988. 207с.

6. Пипко вакуумной техники. М.: Энергоиздат. 1981. 432 с.

7. Контроль герметичности конструкций. , , Рогаль : Техника, 1976. 152 с.

8. Вакуумметрическая аппаратура техники высокого вакуума и течеискания. Кузьмин И. В. М.: Энергоатомиздат. 1984, 240 с.

9. , Коваленко материалов и изделий. Киев: Техника, 1989. 192 с.

б) дополнительная литература:

1. Физические основы капиллярной дефектоскопии. , , Дежкунов .: Наука и техника, 1983. 256 с.

2. , Левина вакуумных испытаний. Л.:Госэнергоиздат, 1963. 311с.

3. Контроль качества сварки. /Под ред. М.:Машиностроение, 1975. 328с.

4. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий.
Справочник. В 2-х кн./Под ред. . М.: Машиностроение, 1986. Кн 1-488с., кн. 2-352с.

5. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник. /Под ред. М.: Машиностроение, 1976. 512с.

6. Королев вакуумной техники. М.: Энергия, 1975. 415 с.

7. , Дежкунов капиллярный эффект. Минск.: Наука и техника, 1981. 135 с.

8. Неразрушающие испытания. Справочник, кн.1/Под. ред. Р. Мак-Мастера. М.:Энергия, 1965. 504 с.

9. , Боровиков и цветная дефектоскопия. М.: Машиностроение, 1972. 240 с.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.

1. Конспект лекций по дисциплине “Контроль проникающими веществами” (электронный вариант).

2. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине “Контроль проникающими веществами”. Решение задач для самостоятельной работы студентов (электронный вариант).

3. Справочные материалы по дисциплине (электронный вариант).

4. Библиотека ГОСТов (электронный вариант).

5. Учебно-иллюстрационный материал к дисциплине (электронный вариант).

6. Перечень тем рефератов.

7. Перечень заданий для выполнения домашней работы.

8. Перечень индивидуальных заданий для самостоятельной работы студентов.

9. Варианты билетов для контрольной работы.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

7.1. Компьютерный класс.

7.2. Носители, CД.

7.3. Лаборатории неразрушающего контроля “Уральского завода гражданской авиации”, г. Екатеринбург.

8. Методические рекомендации (для студента и преподавателя) по организации изучения дисциплины.

Кроме лекций и практических занятий следует предусмотреть демонстрацию учебных кинофильмов и слайдов, посещение лабораторий передовых предприятий. Рекомендуется включать в самостоятельную работу над изучением дисциплины справочники, государственные, отраслевые и международные нормативно-технические документы, а также другие методические материалы, относящиеся к контролю проникающими веществами. Необходимо самостоятельное изучение литературы, в которой освещаются последние достижения науки и техники в области контроля проникающими веществами. Вопросы, выносимые на самостоятельную работу должны входить в объем материала, контролируемого на экзамене.