Ометова М.Ю., Жуков Б.В. Методы и средства неразрушающего контроля систем водоснабжения и водоотведения - файл n1.doc

Ометова М.Ю., Жуков Б.В. Методы и средства неразрушающего контроля систем водоснабжения и водоотведения
скачать (2481.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2482kb.06.11.2012 14:37скачать

n1.doc



Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования
«Ивановский государственный архитектурно-строительный

университет»

Кафедра гидравлики, водоснабжения и водоотведения


МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ
Методические указания к изучению курса «Обследование, диагностика и реконструкция систем водоснабжения и водоотведения» для студентов специальности 270112.65 – «Водоснабжение

и водоотведение»
Иваново 2010
УДК 628.3
Методы и средства неразрушающего контроля систем водоснабжения и водоотведения: Методические указания к изучению курса «Обследование, диагностика и реконструкция систем водоснабжения и водоотведения» для студентов специальности 270112.65 – «Водоснабжение и водоотведение» / Иван. Гос. архит.-строит. ун-т; Сост.: М.Ю. Ометова, Б.В. Жуков. – Иваново, 2010 – 36 с.

Методические указания содержат физические основы, методы и средства неразрушающего контроля систем водоснабжения и водоотведения.

Методические указания предназначены для студентов специальности 270112.65 – «Водоснабжение и водоотведение» дневной и заочной формы обучения.
Рецензент доктор технических наук, профессор кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения ИГАСУ Н.Н. Елин.
СОДЕРЖАНИЕ








стр.

1.

Общие положения технической диагностики………...

4

1.1.

Основные понятия и определения технической диагностики ………………………………………………….

4

1.2.

Классификация средств технической диагностики ….

8

2.

Методы технической диагностики ……………………

9

2.1.

Физические методы диагностирования ………………

9

2.1.1.

Визуально-оптический метод………………………….

10

2.1.2.

Радиационный метод …………………………………..

15

2.1.3.

Магнитные методы …………………………………….

17

2.1.4.

Ультразвуковой метод …………………………………

21

2.1.5.

Метод акустико-эмиссионного контроля …………….

25

2.1.6.

Капиллярные методы…………………………………...

27

2.1.7.

Тепловой метод…………………………………………

29

2.2

Параметрическая диагностика ………………………...

30

2.2.1.

Вибрационная диагностика……………………………

30

2.3.

Выбор методов диагностики …………………………..

32

Контрольные вопросы …………………………………………

35

Библиографический список …………………………………….

36


1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Термин «диагностика» происходит от греческого слова «diagnosticos» – способность распознавать. Многочисленный опыт эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения показывает, что оптимизация их работы с одновременным решением проблем энергосбережения невозможна без использования службы диагностики, призванной оценивать и прогнозировать техническое состояние объектов.

Широко применяемые на практики показатели надежности (безотказность работы, вероятность исправной работы, наработка на отказ и др.), позволяют оценить состояние среднестатистического объекта. Это приводит к тому, что в одном случае получаются завышенные, в другом – заниженные параметры состояния объекта. Техническая диагностика позволяет оценить состояние конкретного объекта.

Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы, алгоритмы и средства определения состояния технического объекта [1]. Оборудование, система, прибор, подлежащие диагностированию, называются объектом диагностирования (ОД). В качестве объектов диагностирования рассматриваются: трубопроводы, насосные станции, скважины и т.д. Часть ОД, которую при диагностировании нельзя разделить на более мелкие, называют элементом диагностирования (структурной единицей СЕ). Любой объект диагностирования состоит из элементов. В общем виде трубопроводная система состоит:

– из трубопровода (линейная часть с ответвлениями, соединениями, соединительными частями);

– трубопроводной арматуры (запорной, предохранительной и т. д.);

– опорных, компенсирующих, закрепляющих и балластирующих конструкций;

– узлов подключения оборудования (очистных устройств, насосов, гидрантов и т. д.);

– установок защиты металлических элементов от коррозии;

– противопожарных средств;

– защитных сооружений трубопроводов;

– технологических емкостей;

– сооружений службы эксплуатации трубопроводов;

– линий и сооружений технологической связи, средств телемеханики, линий электропередач для питания освещения и дистанционного управления арматурой и установок;

– вдоль трассовых дорог, площадок и подъездов к ним;

– опознавательных и сигнальных знаков, указателей.
Задачами технического диагностирования являются:


Основной задачей технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.

Техническое состояние – состояние объекта, которое характеризуется в определённый момент времени значениями параметров, установленных технической документацией на объект. Выделяют два вида состояний: работоспособное и неработоспособное [2].

Общим понятием теории надежности и технической диагностики является работоспособность. Состояние, при котором значение всех диагностических признаков, характеризующих способность ОД выполнять заданные функции, соответствуют установленным требованиям, называется работоспособным.

Неработоспособное состояние – состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического признака, характеризующего выполнением объектом заданных функций, не соответствует установленным требованиям.

Следует отметить, что понятие работоспособности содержит некоторую неопределенность, связанную с тем, что между абсолютной работоспособностью и абсолютной неработоспособностью лежит некоторое конечное число промежуточных операций, при которых элемент способен выполнять некоторую работу, но с пониженной производительностью или с ухудшением качества.

Событие, заключающееся в переходе объекта из класса работоспособных состояний, в класс неработоспособных называется отказом. Причинами отказов могут быть дефекты, допущенные при конструировании и ремонте, нарушение правил и норм эксплуатации, естественные процессы износа и старения. На основе классификационных признаков выделяют следующие виды отказов (табл. 1).

Дефект (от лат. defectus – изъян, недостаток) – любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам. Дефекты делят на одиночные и кратные, логические (нарушение алгоритмов) и физические. Дефекты, которые подлежат обязательному обнаружению и устранению называются недопустимыми.
Таблица 1

Классификация отказов


Признак классификации

Вид отказа

Характер изменения параметра до отказа

Внезапный

Постепенный

Степень потери полезных свойств

Полный

Частичный

Восстанавливаемость полезных свойств

Необратимый

Обратимый

Связь с другими отказами

Зависимый

Независимый

Наличие внешних признаков

Явный

Неявный

Причины возникновения

Конструкционный

Технологический

Эксплуатационный


Для определения работоспособности, поиска дефектов и прогнозирования технического состояния необходимо измерять диагностические параметры. Параметры диагностирования подразделяются на следующие группы [1]:

В практике технического диагностирования наиболее часто встречаются следующие виды измерений: электрометрия, виброакустика, дефектоскопия, структуроскопия, интроскопия, измерение механических свойств, состава вещества, размеров, сил, деформаций, давления, температуры, времени, массы, влажности, расхода и уровня.

Процесс определения технического состояния объекта называется диагностированием [1]. В процессе диагностирования участвуют: человек оператор (ЧО), объект диагностирования (ОД) и средства технического диагностирования, рис. 1.
Система диагностирования (СД) будет эффективной лишь в тех случаях, когда состояния элементов будет оцениваться на всех стадиях жизненного цикла.

Н
Рис.1. Структурная схема системы диагностирования
а этапе проектирования необходимо решать задачи организации систем диагностирования: определение периодичности, продолжительности и эффективности СД.

Во время изготовления элементов оценивается их состояние, при выходном контроле проверяется правильность сборки и монтажа. Пусконаладочные организации контролируют работоспособность собранных установок, обнаруженные дефекты устраняются.

В процессе эксплуатации контроль работоспособности выполняется непрерывно или периодически, при необходимости осуществляется прогнозирование или поиск возникшего дефекта для последующего восстановления.

Для оценки технического состояния необходима разработка методов и средств диагностирования. Диагностирование объектов систем водоснабжения и водоотведения может осуществляться разнообразными методами.

Метод диагностирования – совокупность операций, позволяющих дать объективное заключение о состоянии объекта. Для определения состояния объекта необходимо наличие обоснованных алгоритмов диагностирования.

Совокупность методов и средств неразрушающего контроля называется дефектоскопией.

Алгоритм диагностирования – совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования. Они реализуются средствами диагностирования.
1.2. СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
Средства технического диагностирования оценивают состояние технического объекта. Под средствами диагностирования понимают аппаратуру, программы и ремонтно-эксплуатационную документацию, позволяющую оценить состояние технических объектов [1], [3]. Результат диагностирования называют диагнозом. СТД включают в себя программные средства (ПСД), ремонтно-эксплуатационную документацию (РЭД), и аппаратурные технические средства. РЭД включает: таблицы поиска дефектов, ремонтные схемы, аксонометрические и монтажные схемы.

В общем случае любое СТД состоит из следующих элементов (блоков):

В современной аппаратуре блоки измерения, расшифровки, регистрации, накопления и обработки информации создаются на базе видео- и микропроцессорной техники, совместимой с персональным компьютером (ПК).

В зависимости от выполняемых задач, области применения методы и средства технической диагностики можно выделить следующие виды СТД:

По назначению СТД подразделяются на штатные и специальные.

Штатные СТД (термометры, манометры, расходомеры, амперметры, вольтметры и др.) предназначены в основном для функционального диагностирования, т.е. для обычного текущего контроля.

К специальным относятся СТД, которые периодически используются для уточнения работ по ремонту, проверки качества ремонта или определения причин выхода из строя.

По степени воздействия на оборудование СТД делятся на активные (воздействуют на оборудование, стимулируют реакцию оборудования) и пассивные (выполняют анализ информации о состоянии оборудования).

Конструктивно могут быть встроенными (полностью или частично относиться к объекту) или внешними.

По способу обработки информации СТД могут быть:

СТД последовательного действия осуществляют последовательный приём, измерение контроль и обработку информации;

СТД параллельного действия осуществляют одновременно измерение и контроль всех параметров;

СТД параллельно-последовательного действия осуществляют одновременный приём и обработку информации по нескольким каналам. Эти средства диагностики сложнее средств последовательного действия, но более эффективны.
2. МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Все методы технического диагностирования подразделяются на две основные группы: физические и параметрические [3], [4]. Такое подразделение обусловлено природой контролируемых параметров.
2.1 ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
Данные методы базируются на регистрации изменений физических характеристик объекта или материала, которые являются следствием его эксплуатации. Физические методы принято называть методами неразрушающего контроля. Для диагностики объектов методами НК используются все виды проникающих физических полей, излучений и веществ (магнитных, радиационных, рентгеновских и т.д.) Физические методы диагностики НК объектов в рабочем состоянии позволяют выявлять недопустимые дефекты в сопряжённых подвижных деталях, в нерабочем состоянии – скрытые изъяны в отдельных деталях.

Методы неразрушающего контроля подразделяются на активные и пассивные [4], а также на методы контроля в рабочем и в нерабочем состоянии. Активные методы позволяют обнаружить дефекты лишь на ограниченной площади, а пассивные могут оценить состояние всего крупногабаритного агрегата.

К активным (или локальным) методам неразрушающего контроля относятся методы, в которых измеряется изменение физического поля:

К пассивным методам относятся те, в которых используется свойство физического поля, возбуждаемого самим контролируемым объектом:

Для получения достоверной информации о техническом состоянии объектов систем ВВ необходимо использовать несколько методов НК. Визуально-оптический контроль при диагностике технических систем стоит первым пунктом.
2.1.1. Визуально-оптический метод
Если технический дефект определяется глазом человека, то этот контроль называется визуальным. Данный способ позволяет определить: крупные трещины, поверхностную пористость, эрозионные и коррозионные поражения, остаточную деформацию и т.д. Если человеческий глаз «вооружён», то в данном случае будет иметь место визуально-оптический контроль. Этот метод контроля основан на регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с ОК и контролируемым прибором. Это взаимодействие связано с оптическими эффектами: поглощением, отражением, рассеиванием, дисперсией, поляризацией и др.

В общем случае прибор визуально-оптического контроля базируется на следующей структурной схеме: осветитель – приемник излучения – сканатор объекта – блок обработки сигнала и управления (микропроцессор, ПЭВМ и т.д.). Эта схема упрощается, например, в случае визуального и измерительного контроля: естественное освещение – простейший оптический прибор (лупа) – человек-контролёр.

Преимущества визуально-оптического метода – возможность диагностировать поверхности в труднодоступных местах, в том числе внутри закрытого пространства. Данный метод применим для измерения геометрических размеров объектов контроля и обнаружения поверхностных дефектов (забоины, разрывы, трещины, коробления и т.д.).

Целью визуального контроля металла и сварных швов является выявление дефектов: коррозии, трещин, расслоений, вмятин, раковин, пор, западаний между валиками шва, шлаковых включений.

Целью измерительного контроля является определение размеров дефектов, выявленных при визуальном осмотре. Часто визуальному и измерительному контролю подвергаются сварные конструкции и особенно трубные элементы (тройники, фланцевые соединения, отводы, коллектора и т.д.). Кроме перечисленных отклонений измерительному контролю подвергаются гнутые участки труб и при этом проверяются: отклонения от круглой формы (овальность); толщина стенки в растянутой части гнутого участка трубы; радиуса гнутого участка трубы; высоты волнистости (гофры) на внутреннем гнутом участке трубы; предельные отклонения габаритных размеров.

К визуальной группе приборов относятся лупы, микроскопы; а также измерительные приборы: штангенциркули, щупы, индикаторные толщиномеры, радиусные шаблоны, линейки, угломеры, уровни и т.д. Эти приборы и инструменты используют при проведении визуального и измерительного контроля [4].

Существенным недостатком данного метода является узкий диапазон контролируемых параметров, жёсткие требования к чистоте поверхности и окружающей среде.

Средствами реализации визуальной диагностики удалённых объектов являются телероботы, эндоскопы и бороскопы – приборы, построенные на базе волоконной и линзовой оптики.

Рис. 2. Схема гибкого эндоскопа [4]:
1 – объект контроля; 2 – призма; 3 – линза объектива; 4 – световод изображения; 5 – световод освещения; 6 – окуляр; 7 – система регистрации (глаз, фотокамера); 8 – источник света; 9 – линза; 10 – тепловой фильтр
В основе конструкции эндоскопа лежит оптическая система, которая позволяет передавать изображение участка осмотра на значительное расстояние (до нескольких метров). Эндоскопы подразделяются на линзовые, оптиковолоконные и комбинированные. Следует отметить, что по качеству изображения волоконно-оптические эндоскопы уступают линзовым, но позволяют передавать изображение без искажения при любом их изгибе. Схема гибкого волоконно-оптического эндоскопа показана на рис.2.

Диагностика визуально-оптическими методами, как и любыми другими, регламентируется нормативными документами [4].

Для визуально-оптического контроля систем ВиВ используется телевизионная диагностика. Телеинспекция может дать большое количество информации о состоянии трубопроводов без раскопки траншеи. Этот метод позволяет обнаружить даже небольшие трещины и течи, засоры и посторонние предметы, определить точное местоположение и характер дефекта, определить состояние трубопровода вокруг дефекта для принятия решения о локальном ремонте, или о замене участка трубопровода. Кроме того, телеинспекция – это эффективный способ определения несанкционированных врезок и обнаружения утерянных колодцев. Обнаруженные телеинспекцией дефекты можно сгруппировать в две большие категории [6]:

Инспекционный теледиагностический контроль должен проводиться в следующих случаях:

По результатам видео-диагностики должен составляться отчёт о состоянии трубопроводов (описание нарушений стыковых соединений, прогибы, изломы, деформация, и т.д.). В роли инспектора при телевизионном контроле выступает робот.

Телевизионные роботы – устройство с телекамерой, перемещающееся на колёсном, гусеничном ходу, салазках или плавающие. Телекамера позволяет получать информацию о состоянии внутренней поверхности трубопровода. Робототехнические комплексы полностью герметичны и могут работать в частично заполненных водой трубопроводах, что даёт им преимущество перед другими средствами контроля, рис. 3.

На сегодняшний день существует следующая классификация телевизионных роботов [6]:

Современные телевизионные роботы могут совмещать функции контроля за техническим состоянием трубопроводов и локального ремонта отдельных участков (например, Рокот-1, Р-200 и др.). Ремонтные телероботы комплектуются специальным оборудованием (например, фрезерной, заделочной и бандажной головками) и цветными телекамерами с возможностью фокусировки. В случае обнаружения дефектов в труднодоступном месте трубопровода, возможен ремонт мест утечек при помощи наложения роботом внутренних бандажей. При этом отпадает необходимость раскопок на крупных магистралях, на трамвайных или ж/д путях, на центральных улицах или площадях города. Робот вводится в трубопровод в удобном месте (через колодец или с раскопкой на газоне), проходит по трубе до недоступного сверху места дефекта и выполняет ремонт.

Анализ литературных источников показал, что применение ремонтных робототехнических комплексов позволяет сократить расходы на проведение аварийных работ, соответственно на 10 и 70 % по сравнению с расходами на раскопку котлована в грунте и на асфальте [6]. В настоящее время ремонтные роботы оснащаются оптической системой VideoRuler. Это система измерения величины объектов внутри трубопроводов. Система построена на основе телекамер TV6-70 и рабочей станции CD3 с программным обеспечением Telescan-Robot.

Для измерения толщины стенки трубопровода применяются фрезерные телероботы, оснащённые контактными ультразвуковыми датчиками, например, C-200D. Современные телероботы могут не только обнаруживать и идентифицировать дефекты, но и прогнозировать их появление. В последние годы за рубежом появляются многопрофильные диагностические комплексы, работающие по типу мини-лабораторий; в Европе и США – вращающиеся панорамные камеры цветного изображения – SlimLain Pan (Великобритания), Uemsi (США), HV 25 (Франция) и др. Телероботы могут диагностировать трубопроводы в аварийных ситуациях, когда другие методы неэффективны.

На рис.3 представлены робототехнические комплексы, предназначенные для телеинспекции водопроводных, водоотводящих и водосточных сетей. Достигаемая точность получения информации телевизионными роботами достаточна для принятия решения о стратегии восстановления трубопроводов. Однако для принятия окончательного решения наряду с телеинспекцией необходимы данные об уклоне трубопровода, характере и агрессивности грунта и подземных вод вблизи трубопровода.

а) б)
Рис. 3. Диагностические робототехнические комплексы

а – телеробот на колёсном ходу; б) – видеокамера для телеинспекции водозаборных скважин.
Для выявления гомогенности грунта вблизи ветхих труб применяются радиоактивные или импульсные методы. Кроме обследования почвы эти методы позволяют получить исчерпывающую информацию об условиях залегания трубопроводов в грунте и об их техническом состоянии (степень износа стенок, наличие препятствий и т.д.).

При радиационном методе предполагается использование гамма-зондов или нейтрон-гаммма-зондов, которые вводятся в трубопроводы и размещаются на передвижном лафете у внутренних стенок. Коррозионная активность грунта может определяться в лабораторных условиях методом определения удельного электрического сопротивления грунта.

Импульсный метод предусматривает использование георадаров с антеннами. При этом методе антенна может находиться над трассой, т.е. нет необходимости непосредственного контакта антенны со стенками трубы. Импульсный метод позволяет обнаруживать препятствия как большого, так и малого размера.
2.1.2. Радиационные методы
Неразрушающий контроль радиационными методами основан на способности ионизирующих излучений проникать через конструкционные материалы (оптически непрозрачные) с той или иной степенью ослабления в зависимости от свойств изделия и воздействовать на регистрирующее устройство (детектор). Радиационные методы можно использовать для контроля изделий из любых материалов (диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно), магнитодиэлектрики (ферриты), полупроводники, тонкостенные металлические объекты).

Для радиационного контроля используют различные типы ионизирующих излучателей: рентгеновские аппараты, гамма-дефектоскопы и различного рода ускорители электронов (бета-, нейтронное излучения, ядерные реакторы и др.). Широкое распространение среди радиационных методов получили два: гамма- и рентгеновское излучения.

Рентгенографический метод контроля обеспечивает выявление дефектов, протяжённость которых 1…2% от толщины просвечиваемого изделия. Для стали максимальная просвечиваемая толщина 2…7 см.

Гаммаграфический метод выявляет дефекты, протяжённость которых 2…4% от толщины изделия, наибольшая толщина просвечивания для стальных изделий 6…12 см.


Рис.4. Способы детектирования дефектов
Фиксирование дефектов при радиационным контроле проводится: радиографическим, радиоскопическим или радиометрическим способами, рис. 4. Наиболее распространён радиографический метод [7]. Способ основан на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок или запись этого изображения на запоминающее устройство с последующим преобразованием его в световое изображение.



1 – источник излучения;

2 – рентгеновские или гамма-лучи;

3 – контролируемое изделие;

4 – сварной шов;

5 – дефект в сварном шве;

6 – рентгеновская пленка (детектор);

J – интенсивность излучения;

L – длина изделия.


Рис.5. Схема просвечивания сварного соединения


Радиационные методы широко применяется в дефектоскопии, измерении геометрических и структурных (нарушения сплошности или однородности структуры, зоны коррозионного поражения, отклонения химического состава) особенностей материалов. Реализацию радиографического контроля осуществляют по схеме просвечивания, представленной на рис. 5. В зоне расположения дефекта потемнение плёнки будет значительней в силу более высокой проходимости лучей.

К недостаткам данных методов относятся повышенные требования к технике безопасности, сложность, дороговизна и громоздкость аппаратуры, а также ограничения, связанные со сравнительно небольшими толщинами ОК.

В настоящее время для контроля сварных соединений используются кроулеры, которые являются независимыми рентгеновскими комплексами (например, JME MK 6 и 8), рис.6.


Рис. 6. Схема рентгенографического кроулера:

1– двигатель, 2 –свинцово-кислотные батареи; 3 – электронный блок управления; 4 – детекторный блок; 5 – эвакуационное кольцо; 6 – узел источника гамма-излучения
Компактные размеры кроулеров позволяют делать внутренние панорамные рентгенограммы в трубопроводах с диаметрами от 135 до 500 мм, что раньше было неприемлемо. Выпускают кроулеры двух типов: гамма и рентгеновские.

В процессе проведения работ по радиационной дефектоскопии для обеспечения безопасности следует руководствоваться нормативными документами СПN 1171-74, СПN 2191-80, ОСЛ 72180 [3], [7].
2.1.3. Магнитные методы
Магнитный метод неразрушающего контроля основан на анализе взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом. Контролю подвергаются только изделия, выполненные из ферромагнитных материалов [8].

В общем случае при намагничивании изделия, в котором имеется дефект, происходит изменение градиента напряженности магнитного поля. Для намагничивания объекта контроля используют постоянные магниты, электромагниты, а также пропускание через проводник или объект электрического тока (постоянного или переменного). Магнитные линии обходят дефектный участок и образуют поля рассеивания силовых линий. Для получения информации о магнитных полях используют ферромагнитный порошок (или суспензии на его основе), либо поля рассевания записываются на магнитную плёнку с последующим считыванием результатов дефектоскопами. Изменение напряжённости магнитного поля используют как первичную информацию для выявления дефекта.

В зависимости от способа регистрации магнитного поля рассеивания магнитные методы неразрушающего контроля подразделяются на магнитопорошковые [9] и магнитографические методы [8].

Магнитопорошковый метод позволяет выявлять дефекты, которые не могут быть определены визуально. Под действием магнитного поля частицы порошка перемещаются по поверхности детали и скапливаются в виде валиков над дефектами. Форма этих скоплений порошка соответствует очертаниям выявленных дефектов. Нанесение магнитного порошка на контролируемую поверхность объектов осуществляют двумя способами, реализующими "сухой" и "мокрый" метод. В первом случае для обнаружения дефектов используют сухой ферромагнитный порошок (порошок получают термическим разложением пента-карбонила железа, окислением магнезита и др.). При использовании "мокрого" метода контроль осуществляется с помощью магнитной суспензии, т.е. взвеси ферромагнитных частиц в жидких средах: трансформаторном масле, смеси трансформаторного масла с керосином, смеси обыкновенной воды с антикоррозионными веществами. В случае диагностики контролируемых образцов, имеющих большую шероховатость или склонных к образованию дефектов, глубоко залегающих под поверхностью, применяют крупный порошок, который наносят на поверхность "сухим" способом. Сухой способ нанесения порошка имеет более высокую чувствительность по сравнению с применением магнитной суспензии.

Чувствительность контроля зависит от чистоты обработки объекта контроля. Магнитопорошковый метод даёт чёткое определение длины и конфигурации дефекта, но не позволяет определить глубину. Для определения глубины дефекта дополнительно используются потенциометрические датчики. Пропускание тока через дефектный участок и фиксация падения напряжения позволяет определить глубину трещины.

Для осуществления магнитопорошкового контроля используются портативные, переносные и универсальные дефектоскопы, как отечественного (МД-4П, МД-4К, МИ-20, МИ-31), так и зарубежного производства (MAG 20, MAG 40, MAG 50 и др.).

Магнитографический метод. Сущность этого метода заключается в намагничивании контролируемого участка с одновременной записью магнитного поля на магнитную ленту и последующим считывании информации магнитографическими дефектоскопами. Магнитографический метод контроля основан на магнитной памяти металла. Максимальная толщина контролируемого изделия 20…25 мм. Схема магнитографического метода контроля представлена на рис.7.

Рис.7. Картина магнитных полей рассеяния около наружных (1) и внутренних (2) дефектов в ферромагнитной трубе
Магнитные методы применяют для измерения толщины неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании; для дефектоскопии поверхностных и подповерхностных участков ферромагнитных материалов (магнитопорошковый метод); магнитографический метод в основном применяют для контроля стыковых швов, выполненных сваркой плавлением, и, в первую очередь, при дефектоскопии швов магистральных трубопроводов.

Магнитография выявляет плоскостные дефекты (трещины, непровары, несплавления), а также протяженные дефекты в виде шлака. Значительно хуже выявляет округлые дефекты (поры, шлаковые включения). Практикой установлено, что этот метод обнаруживает внутренние плоскостные дефекты (лежащие в плоскости), когда их вертикальный размер 8-10% толщины сварного шва.

При плановых и ремонтных работах коммунальными службами для обследования линейной части трубопроводов используется магнитный интроскоп МИ-20 [10]. Этим прибором выявляются дефекты типа нарушения сплошности (коррозионные и усталостные трещины, непровары, язвы) при толщине стенки объекта до 20 мм без удаления изоляции и остановки оборудования, что дает возможность повысить производительность и уменьшить затраты на проведение диагностических работ.

Для диагностики линейной части коммунальных подземных трубопроводов применяется внутритрубный магнитный интроскоп МИ-31[10]. Этим прибором выявляются коррозионные, термические и усталостные трещины, язвы, шлаковые и газовые включения, непровары сварных швов.

Новым методом определения технического состояния металла трубопроводов является метод магнитного неразрушающего контроля посредством послойного бесконтактного сканирования магнитного поля и последующей компьютерной обработки полученных сигналов с целью диагностики технического состояния ферромагнитного (стального, чугунного) трубопровода [11].

Бесконтактный магнитометрический метод, основанный на выявлении местоположения дефектов за счет регистрации изменения магнитной проницаемости при изменении напряжений под действием механических нагрузок или структурных изменений металла трубопровода (деформация трубы, внутренняя и наружная коррозия, провисы, оползневые нагрузки и т.п.).

К достоинствам бесконтактного магнитометрического метода относится [11]:

1. не требует подготовки трубопровода к обследованию и изменения рабочих режимов транспортирования продукта;

2. подходит для выявления дефектов различных типов;

3. не имеет ограничений по диаметрам обследуемых трубопроводов (любое проходное сечение) и их конструктивным особенностям (углам поворотов, подъемов; толщине стенки трубы, рабочему давлению в трубопроводе и т.п.);

4. удобен для организации мониторинга и создания базы данных по паспортизации объектов, поскольку осуществляется на любых дистанциях и с неограниченной минимальной периодичностью;

5. обеспечивает существенное сокращение времени полного цикла проведения работ.

Недостатки метода обусловлены его относительной новизной:

1. Необходимость накопления базы данных для трубопроводов ЖКХ (поверочное шурфование в 1-2 точках для каждого объекта).

2. Затруднения при проведении работ над линиями метрополитена (сильные электромагнитные помехи), что требует корректировки графиков работы.

Типы выявляемых дефектов: «потеря металла» — общая или локальная коррозия, в том числе внутренняя; трещиноподобные дефекты; дефекты сварных соединений; общий уровень напряжений на участке.

Ограничения метода — невозможность выявления сквозных дефектов металла, создающих концентраторы механических напряжений до порога регистрации.

Основным техническим средством данной технологии служит бесконтактный сканирующий магнитометр серии "СКИФ" (ООО НТЦ «Транскор-К», г. Москва), тип МБС (МБС-03, МБС-04) и портативные трассоискатели со встроенным генератором серии «Поиск» (ООО НТЦ «Транскор-К»). Эти приборы обеспечивают [11]:

Аналогичный принцип лежит в основе выявления дефектов по регистрации магнитных полей насыщения при работе магнитного снаряда-дефектоскопа (сканер-дефектоскоп «коплекс-2.05»). Эффективность выявления дефектов металла при этом сопоставима с аналогичным показателем внутритрубной дефектоскопии и составляет не менее 75 %.

Сканер-дефектоскоп магнитоанизотропный «комплекс-2.05» выявляет:

• все опасные дефекты, создающие концентрацию механических напряжений (КМН) и определяет степень их опасности;

• места, где дефекты зародятся в будущем (сверхранняя диагностика, в том числе дефектов, не выявляемых традиционными средствами неразрушающего контроля);

• отображает вид остаточных деформаций, зоны термического влияния сварки;

• предоставляет информацию для оценки остаточного ресурса объектов контроля.
2.1.4. Ультразвуковой метод
В настоящее время ультразвуковой контроль составляет 70…80 % среди других методов неразрушающего контроля благодаря высокой чувствительности и достоверности обнаружения наиболее опасных дефектов типа трещин и непроваров, точности, высокой производительности, отсутствию вредного воздействия на организм человека и окружающую среду, низкой стоимости [3].

Данный метод контроля основан на регистрации параметров ультразвуковых волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Ультразвуковые волны представляют собой упругие колебания частотой 20 кГц. Это вид контроля применим ко всем материалам (металл, керамика, пластмасса, бетон) и обеспечивает одновременное выявление внутренних и поверхностных дефектов. Для возбуждения ультразвуковых колебаний в качестве источников энергии используют пьезоэлектрические преобразователи сухим контактным, контактным через жидкую среду или бесконтактным способом через воздушный зазор с помощью электромагнитно-акустического преобразователя.

Ультразвуковые методы контроля используются в ультразвуковой толщинометрии, дефектоскопии (выявляют неоднородности структуры и места утечки жидкости и др.), при определении геометрических характеристик размеров изделий, для определения расхода жидкости. Измерение толщины ультразвуком не требует доступа к обратной стороне изделия.

Эти методы имеют следующие недостатки: сложность использования специальной аппаратуры, повышенные требования к чистоте поверхности изделия, влияние сторонних шумов на результаты измерений и др. Все эти недостатки приводят к возрастанию погрешностей измерения.

Современная ультразвуковая дефектоскопия сводится к решению следующих задач [3],[ 12]:

Принцип работы ультразвуковых дефектоскопов основан на способности УЗ-колебаний отражаться от внутренних дефектов и границ изделий. Глубина залегания дефекта определяется по формуле:

,
где Н – расстояние от точки ввода УЗ-колебаний до дефекта;

с – скорость распространения УЗ-колебаний от точки ввода до дефекта;

t – время прохождения УЗ-колебаний до дефекта.

На практике применяются следующие методы ультразвукового контроля [12]:

Эхо-зеркальный метод, основанный на анализе ультразвуковых импульсов, зеркально отражённых от поверхности объекта контроля и дефекта.

Теневой метод основан на регистрации уменьшения амплитуды прошедшей волны под влиянием дефекта. При наличии дефекта уменьшается амплитуда прошедшего сигнала. Недостатки данного метода диагностирования: невозможно определить координаты, низкая чувствительность данного метода, необходимость двустороннего доступа к объекту контроля. Этот метод часто используется для контроля тонкостенных объектов.

Зеркально-теневой метод, основанный на измерении амплитуды данного сигнала.

К ультразвуковым методам контроля относят импульсный эхо-метод, основанный на посылке коротких ультразвуковых импульсов и отражении их от поверхности дефекта. Этот метод контроля называется ещё методом отражения и используется в толщинометрии и дефектоскопии. Оба прибора состоят из двух основных частей – электронный блок и пьезопребразователь. Импульсным эхо-методом контролируют сварные швы, изделия из пластмассы, измеряют толщину изделий и структуру материалов.

Реализация ультразвукового метода осуществляется применением следующих устройств:

Принцип работы толщиномера UT-301, рис.8 основан на ультразвуковом импульсном эхо-методе измерения, который использует свойство ультразвуковых колебаний отражаться от границы раздела сред с разными акустическими сопротивлениями.

Передающая пластина преобразователя излучает импульс УЗК через линию задержки (призму) в направлении наружной поверхности изделия, толщину которого нужно измерить.

Импульс УЗК распространяется в изделии до внутренней поверхности, отражается от нее, распространяется в направлении наружной поверхности и, пройдя линию задержки (призму), принимается приемной пластиной.

Работа толщиномера осуществляется под управлением блока микропроцессорного управления (БМУ) в соответствии с программой, находящейся в ПЗУ, и командами оператора, поступающими с клавиатуры толщиномера. Генератор формирует короткий отрицательный импульс УЗК амплитудой около 80 В и длительностью переднего фронта не более 20 нс, который через разъем «» толщиномера поступает на излучающую пластину преобразователя. Импульс УЗК, отраженный от внутренней поверхности изделия, принимается приемной пластиной преобразователя и преобразуется в электрический сигнал, который поступает на вход усилителя, а с выхода усилителя в измерительный блок. В измерительном блоке формируется импульс, который преобразуется в цифровой код и передаётся в БМУ.

БМУ осуществляет расчет толщины изделия в соответствии с цифровым кодом, скоростью УЗК, введенной оператором и хранящейся в ОЗУ.

Современные ультразвуковые анализаторы дефектов позволяют контролировать герметичность в труднодоступных местах трубопроводов и резервуаров, регистрировать кавитационные процессы – (FlexUs), диагностировать работу гидравлических и пневматических систем, фиксировать неплотности в запорной арматуре – (SDT170), производить мониторинг движущегося оборудования (насосов, турбин и др.) – (например, прибор SDT270 имеет встроенный пирометр, тахометр).

Рис.8. Блок схема толщиномера
1 - Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

2 - Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)

3 - Клавиатура

4 - Блок микропроцессорного управления (БМУ)

5 - Блок интерфейса

6 - Измерительный блок

7 -Усилитель

8 - Генератор УЗК

9 - Преобразователь

10- Контролируемое изделие
Ультразвуковые методы широко используются в приборах для измерения расхода жидкости (расходомерах). Они имеют много преимуществ по сравнению с другими расходомерами (возможность проводить измерения в неблагоприятных условиях, быстрота получения результата, цифровая обработка сигналов и т.д.).

Ультразвуковые расходомеры предназначены для измерения расходов чистой, морской воды, потоков воды с небольшим содержанием частиц, для сточных вод, масел, нефти и т.д. На практике широко используются следующие виды расходомеров: Fuji (Япония), Ultraflux (Франция), рис.9, Ultraflux (Франция), Panametric (США) и др.



Рис. 9. Схема прохождения и обработки данных с использованием ультразвуковых расходомеров
Принцип действия современных расходомеров основан на регистрации скорости ультразвука между двумя преобразователями по которой рассчитывается скорость и расход жидкости.
2.1.5. Метод акустико-эмиссионного контроля (МАЭ)
Традиционные методы НК (УЗК, радиография и т.д.) позволяют обнаружить дефекты, которые являются недопустимыми, но не несут угрозы нарушения целостности конструкции, т.к. эти дефекты не развиваются под действием эксплуатационных нагрузок. Этими методами невозможно предсказать вероятность выхода объекта из работоспособного состояния. Попытка повысить надёжность объекта путём замены дефектного узла может привести только к дополнительным материальным затратам. В этом случае наиболее эффективным методом диагностики является МАЭ.

МАЭ основан на регистрации упругих импульсных колебаний, возникающих в объекте в местах дефектов и распространяющихся от них при нагружении объекта. Этот метод называют также ультразвуковым. В основу метода положено явление эмиссии упругих волн твердым телом при локальных динамических перестройках его структуры. Возникновение акустической эмиссии связано с микропроцессами необратимого разрушения и деформирования материала.

В качестве источника информации этот метод использует шум работающего агрегата и его элементов, при диагностике объектов определяет появившиеся в процессе эксплуатации новые источники шума и по ним оценивается состояние объекта. Наличие посторонних шумов, сложность расшифровки результатов контроля затрудняет выделение «нужных» сигналов.

Акустико-эмиссионный метод обнаруживает и регистрирует только развивающиеся дефекты (а значит действительно опасных) или способные к развитию под действием механической нагрузки, квалифицирует дефекты не по размерам, а по степени их опасности во время эксплуатации. Метод имеет высокую чувствительность к росту дефектов – обнаруживает увеличение трещины на (1...10) мкм, измерения, проводятся в рабочих условиях при наличии механических и электрических шумов.

Акустико-эмиссионный метод позволяет диагностировать [3]:

Реализация этого метода осуществляется с помощью акустико-эмиссионных систем (A-LINE 32D, АМS44, СДС1008, и т.д.). Преимущество акустико-эмиссионные системы возможность диагностировать трубопроводы, резервуары без вывода объекта из эксплуатации. АЭ системы A-LINE 32D, рис.10 позволяют контролировать объекты общей протяжённостью до 5 км от одной портативной системой.
1 – центральный блок сбора и обработки данных на базе индустриального компьютера;

2 – центральная приемо-передающая станция (ЦППС). Предназначена для приема данных с модулей АЭ и управления ими;

3 – приемо-передающая станция (ППС);

4 – модуль АЭ;

5 – преобразователь АЭ.


Рис.10. Акустико-эмиссионные системы A-LINE 32D





Прибор «Вектор 2001» (рис.11) состоит из блока оператора (4), двух виброакустических датчиков (1) с предварительным усилением сигнала (2) и катушки с проводом (3) для связи датчиков с блоком. Запись сигнала осуществлялась на MD-плеер (5).

Рис.11. Корреляционный течеискатель

Акустические корреляционные течеискатели, рис. 11 (Correlux, (Германия), Коршун – 8Р, 9, КурСАР, Вектор и т.д.) интенсивно используются для обнаружения скрытых утечек воды. Работа корреляционных течеискателей основана на «прослушивании» трубопровода и передачи информации об уровне шума на приёмное устройство, в которое предварительно вводятся данные о типе трубопровода, материале, длине и диаметре.

Записанные акустические сигналы с приборов переносятся на ПК. Обработка сигналов проводится с помощью компьютерных программ. В настоящее время на российском рынке широко используется программа «Диагностика». Результатом работы программы является наглядное представление интервалов трубопровода с критическими, докритическими и нормальными напряжениями стенки. Перенося их на схему трубопровода, специалисты наглядно видят каким местам следует уделять повышенное внимание.

Акустические течеискатели с точностью ±10 см определяют координаты места утечки по разнице во времени поступления пиков диаграммы шумов от каждого датчика. Одним из достоинств современных корреляционных течеискателей является возможность регистрации слабого шума воды на фоне более мощного городского шума.


2.1.6. Капиллярные методы контроля
Капиллярные методы основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей (пенетранта) в полость поверхностных дефектов с последующим проявлением рисунков. В качестве индикаторных жидкостей применяют органические люминофоры - вещества, дающие яркое собственное свечение под действием ультрафиолетовых лучей, а также различные красители. Поверхностные дефекты выявляют с помощью средств, позволяющих извлекать индикаторные вещества из полости дефектов и обнаруживать их присутствие на поверхности контролируемого изделия.

Капилляр, выходящий на поверхность объекта контроля только с одной стороны, называют поверхностной несплошностъю, а соединяющий противоположные стенки объекта контроля, – сквозной.

Согласно [13] основными этапами проведения капиллярного неразрушающего контроля являются:

  1. подготовка объекта к контролю;

  2. обработка объекта дефектоскопическими материалами;

  3. проявление дефектов;

  4. обнаружение дефектов и расшифровка результатов контроля;

  5. окончательная очистка объекта.

Таким образом, при проведении тестирования капиллярным методом необходимо три вида материала: пенетрант; очиститель; проявитель.

Тот же гост регламентирует следующие способы заполнения дефектов индикаторным пенетрантом [13]:

В зависимости от способа проявления индикаторных рисунков различают люминесцентный и цветной методы.

При люминесцентном методе дефект проявляется ультрафиолетовыми лучами, при цветном – при помощи проявителя.

Чувствительность капиллярных методов определяется по величине минимально выявленных дефектов, табл. 2.

Таблица 2

Минимальные выявляемые дефекты

при капиллярной дефектоскопии


Метод

Размеры дефекта, мкм

ширина

глубина

длина

Люминесцентный

10…30

100…300

2…3

Цветной

5…10

40…50

2…3


Наличие коррозии и загрязнений в полостях трещин затрудняют поиск дефекта. Поэтому перед применением данного метода поверхность контролируемого объекта должна быть очищена от загрязнений.

Капиллярные методы позволяют контролировать большие площади при неизвестной ориентации дефекта. Капиллярный контроль применяется также при течеискании и, в совокупности с другими методами, при мониторинге ответственных объектов и объектов в процессе эксплуатации.

Достоинствами капиллярных методов дефектоскопии являются: простота операций контроля, несложность оборудования, применимость к широкому спектру материалов, в том числе к немагнитным металлам.
2.1.7. Тепловой метод контроля
Данный метод основан на регистрации температурных полей контролируемых объектов. Тепловое излучение создается любым объектом при температуре выше нуля градусов. Для визуализации этого излучения необходима лишь инфракрасная камера.

По характеру взаимодействия теплового поля с ОК различают: пассивный метод контроля, который основан на использовании собственного теплового излучения и активный, когда объект нагревают или охлаждают от внешнего источника [3], [5]. В зоне дефектов наблюдается интенсивный отвод теплоты, возникают температурные градиенты, которые регистрируются тепловым приемником, а затем преобразуются в электрические сигналы. Этот метод применим к объектам из любых материалов, и позволяет выявить как поверхностные, так и внутренние дефекты в виде пустот трещин, расслоений и т.д. допускается дистанционное изучение температурных полей в инфракрасном диапазоне.

Тепловой метод контроля применяется при тепловизионном обследовании: для регистрации температурных полей на поверхности объектов контроля, для определения температурного состояния деталей в труднодоступных и опасных местах оборудования (пирометры, тепловизоры, термометры и др.).

Недостатком тепловизионного метода – использование контактных устройств, что затрудняет контроль за движущимися объектами, при бесконтактных – предъявляются жёсткие требования к окружающей среде. Пирометры и термометры позволяют непрерывно проводить измерения температуры, что повышает оперативность и достоверность контроля.

Одним из способов устранения утечек в системах ВиВ являются тепловизоры (FLIR T200, TVS600, HotShot LT и т.д.) как одно из прогрессивных способов бесконтактного измерения температуры. Для визуализации излучения в тепловизорах используется инфрокрасная камера, которая позволяет получать ясные тепловые изображения, мгновенно измерять минимальную разность температур и преобразовывать эти тепловые изображения в стандартный электронный формат, готовый для дальнейшей обработки.

2.2. Параметрические методы диагностирования
Параметрическая диагностика – это контроль нормируемых параметров оборудования, обнаружение и идентификация их опасных изменений [3], [4]. Она используется для аварийной защиты и управления оборудованием, а диагностическая информация содержится в совокупности отклонений величин этих параметров от номинальных значений. Системы параметрической диагностики включают в себя несколько каналов контроля различных процессов, в том числе и вибрационную диагностику.

2.2.1. Вибрационная диагностика
Методы вибродиагностики направлены на обнаружение дефектов агрегата, которые влияют на его вибрацию: дефектов ротора, опорной системы и т.д. За последние десять лет вибродиагностика стала основой контроля и прогноза вращающегося оборудования.

Средства вибродиагностики подразделяются на контрольную, диагностическую и балансировочную виброизмерительную аппаратуру [14], [15].

Контрольная виброаппаратура используется для измерения параметров интенсивности вибрации в контролируемых точках, контрольно-сигнальная – для отключения машины по предельным значениям этих параметров.

Диагностическая виброаппаратура предназначена для специальной обработки и хранения полученного вибрационного сигнала.

Балансировочная виброаппаратура предназначена для измерения амплитуды и частоты вращения ротора.

Вибрационная диагностика базируется на приведённых ниже понятиях.

Вибрация – это вид механического колебания, совершаемого контролируемой точкой агрегата с достаточно высокой частотой относительно некоторого нейтрального положения. Вибрация (колебания) отдельной точки во времени представляет собой физический сигнал, периодически меняющийся во времени. При помощи стандартных математических операций исходные вибрационные сигналы преобразуются в основные диагностические параметры (виброперемещение, виброускорение, виброскорость).

Виброперемещение показывает максимальные границы перемещения контролируемой точки и характеризуется двойной амплитудой, измеряется в мкм.

Виброскорость показывает максимальную скорость перемещения контролируемой точки, измеряется в мкм/с.

Виброускорение характеризует цифровое воздействие в агрегате, которое вызвало данную вибрацию, измеряется в мм/с2.

Механические колебания (вибрация) оборудования могут меняться не только вследствие возникновения дефекта, но и при переходе агрегата на другой режим работы. Для достоверного диагностирования дефекта необходимы закономерности изменения диагностических параметров на различных режимах работы агрегата.

При диагностировании оборудования датчики вибрации генерирует электрический сигнал, пропорциональный мгновенным значениям основных диагностических параметров в соответствующей точке. Этот сигнал непосредственно или после обработки аналоговыми средствами передаётся в измерительный блок, где производится его обработка, более детально обработка сигналов производится в универсальных ЭВМ. Получаемые сигналы оцифровываются при помощи специальных устройств, т.е. электрические сигналы заменяются набором чисел (выборкой).

Вибродиагностика позволяет контролировать техническое состояние агрегатов в режиме непрерывного действия и решает следующие задачи [3], [14]:

Современным техническим обеспечением вибрационной диагностики являются высокоточные средства измерения вибрации и цифровой обработки сигналов. Самыми совершенными средствами вибродиагностики автоматические и автоматизированные системы (АСКВД). В состав этих систем входит измерительная аппаратура, средства преобразования и передачи данных, компьютерные средства, средства сигнализации и визуализации.

На рис. 12 представлена функциональная схема анализа и измерения вибрации центробежных насосных агрегатов.

Для вибродиагнистики насосов систем ВиВ применяются: виброметр-анализатор ВК-5М, Диана-8, портативная 2-х канальная вибродиагностическая система ДСА – 2001 и т.д.. "ДСА-2001" представляет собой компьютерную переносную диагностическую систему, предназначенную для автоматизированной диагностики оборудования в процессе его эксплуатации. Решает также задачи контроля вибрации, балансировки. Очень эффективна при проведении виброметрических испытаний на заводских стендах и промышленных объектах. Диагностическое программное обеспечение включает базу данных "АРМИД", предназначенную для хранения и обработки результатов измерений.



Рис. 12. Функциональная схема системы измерения и анализа вибрации насосных

агрегатов:

1 – вибродатчик, 2 – измерительный магнитофон, 3 – двухканальный следящий фильтр, 4 – генератор управления, 5 – диагностическая система; 6 – принтер


2.3. ВЫБОР МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ
Теоретические основы методов и средств реализации неразрушающего контроля технических систем наиболее полно отражены в работах [3], [4]. Кроме того, на практике для диагностирования технического состояния объектов используется разрушающий контроль, например, сверление стенки резервуаров с последующим замером ее толщины и заваркой места засверловки. Этот контроль требует физических разрушений, что приводит к дополнительным затратам. Методы НК основаны на наблюдении, регистрации и анализе результатов взаимодействия физических полей с ОК. В природе метода, который мог бы обнаружить самые разнообразные по характеру дефекты, пока нет. Каждый отдельно взятый метод НК решает ограниченный круг задач технического контроля.

Выбор оптимального метода контроля зависит от многих факторов: чувствительности и разрешающей способности его, характеристики диагностируемого оборудования, типа дефектов, современные методы НК применимы только для определённого типа материалов и т. д. Чувствительность является важной характеристикой любых методов НК. Чувствительность – выявление наименьшего по размерам дефекта. Удовлетворительная чувствительность для выявления одних дефектов может быть совершенно не пригодной для выявления дефектов другого типа.

Определять предельно допустимую погрешность методов НК следует с учетом погрешностей от влияния следующих факторов [4]:

Нормативные источники для диагностики систем ВиВ рекомендуют использовать совокупность нескольких методов контроля. Например, дефекты сварных швов эффективно выявляются в сочетании радиографического метода с ультразвуковым. Часто завершающими методами контроля емкостного оборудования и трубопроводов на прочность и плотность являются гидравлические и пневматические испытания. Относительная выявляемость дефектов различными методами дефектоскопии в % от общего числа дефектов приведена в табл. 3.

Совокупность методов НК является составной частью экспертизы, которой периодически должны подвергаться системы водоснабжения и водоотведения в целях безопасной эксплуатации.
Таблица 3

Относительная выявляемость дефектов различными методами дефектоскопии в % от общего числа дефектов


Метод контроля

Поверхностные
трещины

Неметаллические
включения

Раковины

Непровары

по скосам

в корне шва

Просвечивание
рентгеновское

2

100

100

65

65

Просвечивание
гамма-лучами

0

85

90

28

30

Ультразвуковой

10

45

85

95

45

Магнитопорошковый

98

0

0

0

0

Капиллярный (цветной)

100

0

0

0

0


Экспертиза система ВиВ должна проводится в соответствии с требованиями нормативных документов и базироваться на выполнение требований государственных стандартов, определяющих основные положения диагностических обследований. В зависимости от конкретной ситуации существуют следующие виды работ по экспертизе систем водоснабжения и водоотведения:
1. Анализ технической документации
В состав экспертизы входит:


2. Функциональная диагностика


Контрольные вопросы


  1. Дайте классификацию средств технического диагностирования.

  2. Перечислите физические и параметрические методы неразрушающего контроля.

  3. Преимущества и недостатки визуального метода контроля систем водоснабжения и водоотведения.

  4. Какие дефекты можно обнаружить визуально-оптическими методами?

  5. Дайте классификацию телевизионных роботов.

  6. На каком физическом явлении основаны радиационные методы неразрушающего контроля.

  7. Перечислите три основных вида источников проникающих излучений?

  8. Физические основы магнитных методов контроля.

  9. Какие объекты можно диагностировать магнитными методами?

  10. Суть бесконтактного магнитометрического метода. Преимущества и недостатки.

  11. Сущность и методы ультразвукового контроля? Какие дефекты можно обнаружить при ультразвуковой диагностике?

  12. Принцип работы ультразвукового толщиномера.

  13. Преимущества и недостатки метода акустико-эмиссионного контроля.

  14. На каком явлении основаны капиллярные методы контроля? Последовательность операций при капиллярной диагностике.

  15. Какие дефекты можно выявить капиллярной дефектоскопией? Какие способы используются для заполнения дефектов?

  16. Сущность теплового метода контроля.

  17. Параметрическая диагностика. Сущность вибрационной диагностики.

  18. Выбор оптимального метода НК.

Библиографический список


  1. ГОСТ20911-89. Техническая диагностика термины и определения.

  2. ГОСТ 27.002.-89. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

  3. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов.

  4. Неразрушающий контроль и диагностика: справочник / под ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 2005. – 490с.

  5. РД 03-606–03. Инструкция по визуальному и измерительному контролю. – М.: Из-во государственного унитарного предприятия «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. – 101 с.

  6. Саломеев В.П. Реконструкция инженерных систем и сооружений водоотведения / Монография. – М.: Издательство Ассоциация строительных вузов, 2009. – 192 с.

  7. ГОСТ 20426-82. Контроль неразрушающий. Методы дефектоскопии радиационные. Область применения.

  8. ГОСТ 24450-80. Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения.

  9. ГОСТ 21105-87. Контроль неразрушающий магнитопорошковый метод.

  10. Абакумов А.А, Абакумов А.А. (мл.) Магнитные интроскопы и технология диагностирования коммунальных трубопроводов // Энергосбережение – 2004, №1.

  11. Нанотехнологии в трубопроводном сервисе — на службе ЖКХ. Журнал ЖКХ-Инфо №2 (6), 2008г.

  12. ГОСТ 23667. Контроль неразрушающий. Методы ультразвуковой дефектоскопии.

  13. ГОСТ 18442-80*. Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования.

  14. ГОСТ 25865-83. Вибрация. Средства измерения вибрации с пьезоэлектрическими виброизмерительными преобразователями. Основные параметры и технические требования.

  15. ГОСТ 25275-82. Приборы для измерения вибрации вращающихся машин.





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации