Неразрушающий контроль В пяти книгах (стр. 44 )

Сосуды, корпуса, трубные системы и другие объекты, которые должны выдерживать значительные давления, подвергают гидроиспытаниям опрессовкой давлением значительно выше рабочего. Этот процесс также используют для поиска течей, причем признаком течи может быть отпотевание стенки объекта.

Для облегчения поиска течей и понижения порога чувствительности метода делают пробную жидкость контрастной, например придают ей свойство люминесцировать. Наибольшее распространение получил люминесцентно-гидравлический метод. Он состоит в том, что в воду, предназначенную для опрессовки, вводят в пропорции 0,1% (1 л/г) концентрированный раствор динатриевой соли флуоресцина (уранина). Состав тщательно перемешивают. Длительность выдержки под давлением — от 15 мин до 1 ч (в зависимости от толщины стенок объекта контроля).

Затем каждый контролируемый участок, поверхности ОК подвергают осмотру в лучах ультрафиолетового света ртутно-кварцевой лампы. Сначала выявляют большие течи, при прохождении, через которые вода из раствора флюоресцина полностью не испаряется и обеспечивает достаточную люминесценцию. Затем поверхность увлажняют влагораспылителем и опять осматривают. Флюоресцин, прошедший через мелкие течи, растворяется в этой воде и начинает светиться. В ультрафиолетовых лучах сквозные дефекты выявляются как светящиеся зеленые точки (поры), полоски (трещины). Освещенность помещения видимым светом должна быть не больше 20 лк.

Порог чувствительности люминесцентно-гидравлического метода, как и для всех жидкостных методов, определяют эмпирически, путем сравнения с результатами контроля газовыми способами. При избыточном давлении не менее 2•107 Па люминесцентно-гидравлическим методом обнаруживают дефекты, которые при контроле газовыми методами соответствуют натеканию 10-10...10-9 Вт в стандартных условиях. При снижении давления до 2•105 Па выявляют течи 10-5...10-4 Вт.

Если гидроопрессовка изделия не предусмотрена технологией или создание разности давлений невозможно из-за низкой прочности стенок изделия, для обнаружения течей применяют капиллярный (обычно люминесцентный) способ. Он отличается от рассмотренного в гл. 2 тем, что пенетрант и проявитель наносят на разные стороны поверхности перегородки. Проникающую жидкость (нориол с керосином) наносят кистью обильным слоем и через каждые 20 мин добавляют некоторое количество пенетранта. Проявитель (спиртоводную суспензию каолина) наносят тонким слоем на противоположную поверхность. Поиск дефектов путем осмотра при ультрафиолетовом освещении начинают не ранее чем через 10 мин после нанесения пенетранта и проявителя. Общее время выдержки зависит от толщины стенок изделия и требований к изделию по герметичности, оно может достигать 14 ч. Длительное время выдержки — главный недостаток капиллярного метода течеискания.

Менее ответственные объекты контролируют методом керосиновой пробы. С одной стороны на поверхность перегородки наносят керосин (пенетрант), а с другой — проявляющее покрытие в виде раствора мела в воде. Выдержка составляет от 40 до 120 мин в зависимости от толщины перегородки и ее расположения. Места течей определяют по появлению темных пятен керосина на меловом покрытии.

Средства и устройства, обеспечивающие процесс течеискания. Для выполнения контроля методами течеискания необходимы следующие средства: пробное вещество, устройства для создания и измерения разности давлений, средства обнаружения пробного вещества или измерения его количества, а также средства и технология подготовки объекта к контролю. Эффективность контроля течеисканием зависит от всей системы контроля, т. е. сочетания определенного способа, средства, режима контроля и способа подготовки объекта к контролю. Пороговую чувствительность системы контроля определяют значением минимального натекания в стандартных условиях, которое можно обнаружить этой системой.

Чем выше чувствительность системы контроля, тем ниже порог чувствительности.

Пробные вещества должны хорошо проникать через течи и хорошо обнаруживаться средствами течеискания. Они должны быть недорогими, не оказывать вредного действия на людей и объект контроля.

В качестве пробных веществ применяют газы (чаще) и жидкости. Чем меньше вязкость и молекулярный вес газа, тем лучше он проникает через течи. Главное требование к пробным газам (как и ко всем пробным веществам) — существование высокочувствительных методов их обнаружения. Наиболее распространенные пробные газы указаны в табл. 10.2.

В некоторых случаях в качестве пробных веществ применяют легколетучие жидкости: спирт, ацетон, бензин, эфир. Обычно индикаторы улавливают пары этих жидкостей, а способы контроля такими жидкостями относят к газовым.

К жидким пробным веществам относят воду, применяемую при гидроиспытаниях (гидроопрессовке), воду с люминесцирующими добавками, облегчающими индикацию течей, смачивающие жидкости — пенетраты.

Средства для создания разности давлений включают жидкостные или газовые (компрессоры), насосы, вакуумные насосы, баллоны с пробными газом или жидкостью, трубопроводы, арматуру (клапаны, штуцера, патрубки), манометры и т. д.

При вакуумных испытаниях остаточное давление воздуха составляет 0,1...1 Па. Такое давление достигают с помощью механического форвакуумного насоса. Более глубокий вакуум (10-4...10-5 Па) достигают с помощью паромасляных насосов. Однако эти насосы не могут откачивать воздух в атмосферу. Для них наибольшее выпускное давление 10...500 Па, которое обеспечивают форвакуумным насосом. Чтобы масло паромасляных насосов не попадало в вакуумную систему, между ними ставят отражатели и ловушки, охлаждаемые водой или жидким воздухом, заполненные сорбирующими веществами. В этом случае достигают вакуум в 10-6...10-7 Па.

Важной характеристикой насоса является быстрота действия: объем откачиваемого газа при определенном давлении на входном патрубке насоса. Часто используют понятие эффективной быстроты откачки Sэ. Оно определяет объем откачиваемого насосом газа с учетом ограниченной проводимости патрубков и вентилей, соединяющих насос с откачиваемым объемом.

При опрессовке газом давление должно быть ниже допустимого расчетного для данного объекта. Обычно применяют давление опрессовки не более 2•105.Па (около 1 атм) и только в отдельных случаях до 5•106 Па. Ограничение связано с катастрофическими последствиями от разрыва объекта контроля, опрессовываемого газом.

При гидроопрессовке разрыв объекта значительно менее опасен, поскольку жидкости практически несжимаемы. В этом случае возможно применение значительно: больших давлений. Например, гидроиспытания на прочность объекта контроля обычно проводят при давлениях, на 25...50% превышающих расчетное. Если паровой котел предназначен для работы под давлением 3•107 Па (300 атм), то давление при гидроиспытаниях доводят до 3,75•107 Па и при этом же давлении проводят контроль люминесцентно-гидравлическим методом.

При гидроопрессовке важно, чтобы не возникали «воздушные, подушки». Поэтому объект контроля перед заполнением жидкостью откачивают или выпускают сжимаемый воздух через вентиль, который располагают в верхней части объекта.

Манометры служат для измерения давления. Давление выше 104 Па измеряют с помощью механических деформационных, пьезоэлектрических и других типов манометров. Меньшие давления измеряют с помощью термоэлектрических, ионизационных и других вакуумных манометров (вакуумметров). Градуировку этих манометров выполняют с помощью жидкостного и компрессионного манометров. Каждый тип манометра имеет предел измерений, определяемый принципом его действия. Например, предварительный вакуум измеряют тепловым манометром, а высокий — ионизационным манометром.

Средства обнаружения течей. Для обнаружения течей используют специальные приборы — течеискатели и неприборные способы течеискания. Важнейшая характеристика средства обнаружения течей порог чувствительности. Это наименьший регистрируемый течеискателем поток газообразного или расхода жидкого пробного вещества. Путем экспериментов и расчетов его преобразуют к натеканию в стандартных условиях. Средства обнаружения течей характеризуют также диапазоном давлений, при которых они работают, временем подготовки к работе и испытаний, возможностью количественных отсчетов, массой и т. д.

В табл. 10.2 перечислены различные методы обнаружения, течей по применяемому средству течеискания, указан принцип, на котором они основаны. Методы расположены по мере увеличения порога чувствительности, т. е. ухудшения возможности выявления небольших течей. Указан ориентировочный порог чувствительности системы контроля по потоку воздуха в стандартных условиях, который зависит не только от средства течеискания, но и от спо­соба применения этого средства. Например, применение масс-спектрометрического метода с накоплением дает наиболее низкий порог чувствительности, а в динамическом режиме он в 100 раз выше.

Подготовка объектов к контролю. Главная задача подготовки к контролю состоит в освобождении течей от закрывающих их веществ масел, эмульсий, сконденсированной влаги из окружающего воздуха. При испытаниях опрессовкой под высоким избыточным давлением закупоривающие вещества вытесняются из течей, поэтому к подготовке поверхности не предъявляют высоких требований. При контроле смачивающими жидкостями подготовка поверхности с обеих сторон изделия такая же, как в капиллярном методе. Наиболее важна подготовка поверхности при испытаниях газовым методом с небольшой разностью давлений, например при вакуумных испытаниях.

Защитные покрытия поверхности (окраска) мешают контролю, поэтому герметичность проверяют до их нанесения. Масло, эмульсию удаляют протиркой растворителями. Для вскрытия течей (а также обезгаживания) проводят термическую обработку поверхности, которую разделяют на несколько классов.

Для полного вскрытия течей (первый класс) объект контроля прогревают в вакууме. Оптимальным является нагрев до температуры 400°С при вакууме 0,1 Па с выдержкой от 5 мин до 3 ч в зависимости от объекта контроля. Нагрев до высокой температуры нужен потому, что кипение жидкости в капиллярах происходит при более высокой температуре, чем в нормальных условиях. Например, вода кипит при температуре 300...400°С. Если нагрев до такой высокой температуры невозможен, то можно нагревать изделие на воздухе до температуры 250...300°С с выдержкой как минимум 30 мин.