Неразрушающий контроль В пяти книгах (стр. 37 )

Знак плюс перед корнем выбран с учетом положительности решения. С учетом малости рк/ра по сравнению с единицей найдем

Таким образом, глубина заполнения щели с непараллельными стенками в 2 раза меньше.

9.2. Рассчитать необходимое количество дефектоскопических материалов из набора в соответствии с позицией 5 табл. 9.2 и время для выполнения КМК антикоррозионной наплавки на внутренней поверхности реактора. Реактор состоит из цилиндрической части диаметром D=4 м, высотой, H=12 м с полусферическим дном (сварено с цилиндрической частью и образует корпус) и крышкой, а также четырьмя патрубками диаметром d=400 мм, длиной h=500 мм. Время нанесения какого-либо дефектоскопического материала на поверхность принять ф=2 мин/м2.

Решение. Рассчитаем площадь контролируемого объекта по элементам:

цилиндрическая        S1=рD2Н=р42⋅12=603,2 м2;

часть

дно и крышка        S2=S3=0,5рD2=0,5р42=25,1 м2;

патрубки (каждый)        S4=рd2h=р⋅0,42⋅0,5=0,25 м2;

суммарная площадь        S=S1+S2+S3+4S4=603,2+25,1+25,1+4⋅0,25=654,4 м2.

Учитывая, что контролируемая поверхность наплавки неровная, расположена преимущественно вертикально, принимаем расход пенетранта q=0,5 л/м2.

Отсюда необходимое количество пенетранта:

Qп = Sq = 654,4⋅0,5 = 327,2 л.

С учетом возможных потерь, повторного контроля и т. п. принимаем, необходимое количество пенетранта равным 350 л.

Требуемое количество проявителя в виде суспензии — 300 г на 1 л пенетранта, отсюда Qпр=0,3⋅350=105 кг. Очистителя требуется в 2...3 раза больше, чем пенетранта. Принимаем среднее значение — в 2,5 раза. Таким образом, Qоч = 2,5⋅350 = 875 л. Жидкости (например, ацетона) для предварительной очистки требуется приблизительно в 2 раза больше, чем Qоч.

Время контроля рассчитаемте учетом того, что каждый элемент реактора (корпус, крышка, патрубки) контролируют отдельно. Экспозицию, т. е. время нахождения объекта в контакте с каждым дефектоскопическим материалом принимаем средним из нормативов, приведенных в § 9.6. Наиболее значительна экспозиция для пенетранта.— в среднем tп=20 мин. Экспозиция или время нахождения ОК в контакте с другими дефектоскопическими материалами меньше, чем с пенетрантом, причем его можно увеличить без ущерба для эффективности контроля.

Исходя из этого, принимаем следующую, организацию процесса контроля (она не единственно, возможная). Корпус и крышку, где контролируются большие площади, разбиваем на участки, на каждый из которых время нанесения какого-либо дефектоскопического материала равно tуч = tп = 20 мин. Тогда время нанесения любого дефектоскопического материала будет не меньше, чей экспозиция для него. То же самое относится к времени выполнения технологических операций, не связанных с дефектоскопическими материалами (сушка осмотр и т. п.).

Площадь такого участка Sуч = tуч/ф = 20/2 = 10 м2. Время контроля элемента с большой площадью поверхности равно количеству таких участков с округлением в сторону увеличения, умноженному на tуч = 20 мин.

Площадь корпуса разбиваем на (S1+S2)/Sуч = (603,2+25,1)/10 = 62,8 = 63 участка. Время, необходимое для их контроля, 20⋅63 = 1260 мин = 21 ч.

Площадь крышки разбиваем на S3/Sуч = 25,l/10=2,51 = 3 участка. Время контроля 3⋅20=60 мин = 1 ч.

Патрубки контролируем одновременно, т. е, выполнив какую-либо технологическую операцию на одном, переходим к другому, после этого также выполняем следующую операцию и т. д. Их общая площадь 4S4=1 м2 значительно меньше, чем площадь одного контролируемого участка. Время контроля, в основном, определяется суммой средних времен экспозиций для отдельных операций, как для небольшого изделия в § 9.6, плюс сравнительное небольшое время для нанесения дефектоскопических материалов и осмотра. В сумме оно будет приблизительно равно 1ч.

Общее время контроля 21+1+1=23 ч. Принимаем, что для контроля потребуется три 8-часовых смены.

Глава 10 МЕТОДЫ ТЕЧЕИСКАНИЯ

§ 10.1. Основные понятия и термины техники течеискания

Течеискание, как и капиллярный контроль, относится к виду неразрушающего контроля качества изделий проникающими веществами (ГОСТ 18353 - 79). Течеискание — это вид испытаний на герметичность, основанный на регистрации веществ, проникающих через течи (ГОСТ 26790 - 85). Рассмотрим и прокомментируем некоторые принципиальные термины, характеризующие течеискание.

Герметичность — это свойство конструкций препятствовать проникновению через них веществ (газовых, жидких или парогазовых). Нарушение герметичности конструкций возникает, если при ее разработке применены материалы с достаточно сильной проницаемостью или если в процессе технологических операций при ее изготовлений возникли течи в отдельных элементах конструкции. Проницаемость материала (способность пропускать газы или жидкость) определяется его природой и может изменяться в широких пределах. Поэтому, чтобы повысить степень герметичности, стремятся при создании конструкции использовать материалы с малой проницаемостью для газов или жидкостей.

Течь — канал или пористый участок в конструкции, нарушающий ее герметичность. Определение геометрии течей весьма трудная, а во многих случаях нецелесообразная задача. Поэтому в технике течеискания о наличии течей судят по количеству газа или жидкости, протекающих через них в единицу времени.

С учетом проницаемости материала конструкции и практически всегда наличия достаточно малых течей, недоступных для регистрации существующими средствами контроля, можно утверждать, что абсолютную герметичность обеспечить и проконтролировать невозможно. Исходя из этого, контролируемые конструкции считаются герметичными, если переток газа и жидкости через стенки и соединения не приводит к нарушению нормального функционирования объекта контроля в течение его срока эксплуатации или к ухудшению его характеристик за время хранения. Учитывая вышесказанное, введем термин степень герметичности как количественную характеристику герметичности, которая в свою очередь характеризуется суммарным расходом вещества через течи. Количество газа Q определяется как произведение давления газа Р на занимаемый объем V:

       (10.1) .

Поток газа — это его количество, протекающее через канал-течь. Это одно из основных понятий, используемых в течеискании. Выражение для него получают следующим образом. Изменение количества газа при постоянстве занимаемого объема

       (10.2)

Если это изменение происходит во времени t, то

где J — поток газа, необходимый для изменения давления на dP в сосуде объемом V. При постоянном изменений давления во времени поток газа (м3⋅Па/с=Вт)

       (10.3)

где ДР — изменение давления за интервал времени Дt.

Физический смысл того, что поток измеряется в единицах мощности, состоит в том, что произведение давления на объем — энергия, запасенная в газе, а изменение энергии во времени — мощность. Однако на практике чаще используется размерность потока газа в м3⋅Па/с.

Натекание — проникновение вещества извне внутрь герметизированного объекта под действием перепада общего или парциаль­ного давлений. Утечка — истечение вещества из герметизированного объекта. Натекание и утечка оцениваются потоком газа и имеют его размерность. Для однозначности характеристики течи и возможности сопоставления степени негерметичности изделий, испытываемых и работающих в различных условиях, вводится понятие нормализованной течи. Это поток воздуха, перетекающий через течь из атмосферы в вакуум при комнатной температуре.

В процессе испытания на герметичность используют пробные, балластные и индикаторные вещества. Основные инициирующие функции выполняет пробное вещество, проникновение которого через течь обнаруживается в процессе контроля. В качестве пробных веществ применяются, как правило, газы с малым молекулярным весом, с низким содержанием их в атмосфере, инертные газы, не взаимодействующие с материалом ОК и веществом: внутри них. В табл. 10.1 приведены сведения о некоторых используемых пробных веществах. В ряде случаев роль пробного вещества выполняет рабочее вещество, заполняющее герметизированный объект при эксплуатации или хранении, например фреон в холодильных агрегатах. Рабочее вещество, входя неотъемлемой частью в соответствующий объект, в сочетании с пробным веществом иногда может усиливать эффект индикации. В других случаях технические условия на изделия не допускают контакта рабочего вещества с пробным, и тогда процесс испытаний таких изделий на герметичность усложняется.

Таблица 10.1

Газы, используемые как пробные вещества

Для создания большого перепада давления, повышения чувствительности испытаний при малых концентрациях пробных веществ используется балластное вещество, например воздух при повышенном избыточном давлении. Так поступают тогда, когда возникает задача экономии пробного вещества, например гелия, при многоцикловых испытаниях или при испытании больших объемов.

При испытании оборудования химическим методом часто применяют индикаторное вещество, которое в результате взаимодействия с пробным веществом способствует формированию сигнала о наличии течи.

Необходимо также остановиться на таких понятиях, как норма герметичности и технологический критерий герметичности.

Норма герметичности характеризуется суммарным расходом вещества через течи герметизированного изделия, при котором сохраняется его работоспособное состояние. Как правило, наибольший суммарный расход вещества определяется расчетом и устанавливается нормативно-технической документацией. Обычно норма герметичности устанавливается (рассчитывается) конструктором. Однако чаще всего приходится встречаться с критерием герметичности или точнее технологическим критерием герметичности, который выражает требования потребителя в виде условия, при котором возможна эксплуатация изделия или технологического оборудования.