Проблеми виявлення дефектів і характеристики методів неруйнівного контролю

При проведенні моніторингу технічного стану (ТС) складних систем і агрегатів однією з найбільш актуальних є завдання об'єктивного своєчасного виявлення дефектів різної природи та організація контролю за розвитком дефектів через старіння елементів при експлуатації.

Одним із шляхів запобігання небажаних наслідків від експлуатації виробів з дефектами є систематичне використання методів НК. Дефектом, відповідно до нормативно-технічної документації (НДТ) (ГОСТ 17-102), називається кожне окреме невідповідність продукції вимогам. Однак у практиці застосування засобів неруйнівного контролю немає повної відповідності поняття "дефект" визначенню згідно з ГОСТ. Зазвичай під дефектом розуміють відхилення параметра від вимог проектно-конструкторської документації, виявлене засобами неруйнівного контролю. Зв'язок такого поняття з визначенням по ГОСТ встановлюється шляхом поділу дефектів на допустимі вимогам НТД та неприпустимі.

Узагальнюючи, тут і далі під дефектом будемо розуміти фізичне прояв зміни характеристик об'єкта контролю з параметрами, що перевищують нормативні вимоги. За походженням дефекти поділяють на виробничо-технологічні, що виникають у процесі проектування та виготовлення виробу, його монтажу та установки, і експлуатаційні, що виникають після деякого напрацювання вироби в результаті процесів деградації, а також в результаті неправильної експлуатації і ремонтів.

Надалі, кажучи про дефекти, що виявляються засобами і методами НК, будемо мати на увазі експлуатаційні та виробничо-технологічні дефекти, не виявлені при виготовленні і здачі систем в експлуатацію.

Так, наприклад, (в залежності від об'єкта) вся сукупність об'єктів і систем може бути розбита на групи, для яких характерні однотипні дефекти:

- Силові металоконструкції (стріли вантажопідіймальних машин, установників, що несуть формені конструкції, силові елементи агрегатів обслуговування);

- Посудини, теплообмінні апарати, трубопроводи (судини і ємності, влагомасло-віддільники і холодильники компресорних установок, теплообмінні апарати, камери нейтралізації, магістралі газів і рідин тощо);

- Механізми та машинне обладнання (гідроприводи, редуктори, насоси, компресори, вентилятори й приводні електродвигуни, дизельні електро станції);

- Трубопроводи, корпуси систем під тиском, парогенератори, системи рідко-постачання;

- Контрольно-вимірювальні прилади (КВП) і автоматика, устаткування систем управління;

- Кабельне обладнання (силові кабелі, вимірювальні кабелі, кабелі систем управління, кабелі зв'язку);

- Електронне устаткування;

- Обладнання електропостачання (трансформатори, комутаційна апаратура);

- Об'єкти, що містять радіоактивні речовини, активність яких визначається без руйнування вихідних матриць;

- Конструкції будівельних споруд.

Розглянемо деякі найбільш характерні дефекти наведених систем.

Для силових металоконструкцій характерні ливарні дефекти (рихлоти, пористість, Лікваційне зони, дендритная ізоляція, зональна ізоляція, подусадочная ізоляція, газові міхури або раковини, піщані і шлакові раковини), металеві і неметалеві включення, утяжин, полони, спаї, гарячі, холодні і термічні тріщини); дефекти Прокачаний і кованого металу (тріщини, флок, волосовини, розшарування, внутрішні розриви, рваніни, захід сонця і Заков, полони); дефекти зварних з'єднань (тріщини в наплавленном металі, холодні тріщини, мікротріщини у шві, надриви, тріщини, які утворюються при термообробці, рихтувальні тріщини, непровари, пори і раковини, шлакові включення), дефекти, що виникають при обробці деталей (гартівні і шліфувальні тріщини, надриви); дефекти, що виникають при експлуатації виробів (втомні тріщини, корозійні пошкодження, тріщини, що утворюються в результаті одноразово прикладених високих механічних напружень, механічні пошкодження поверхні).

Для судин, теплообмінних апаратів, трубопроводів характерні виробничо-технологічні та експлуатаційні дефекти, аналогічно силовим металлоконструкциям. Крім цього для даної групи обладнання характерні негерметичності сполук, що призводять до витоку робочих середовищ, зменшення прохідних перетинів у результаті відкладень на стінках продуктів корозії і накипу. Найважливішим параметром, що визначає довговічність і надійність експлуатації нафтогазових труб різних діаметрів, є товщина антикорозійного тришарового поліетиленового покриття.

Для механізмів і машинного обладнання характерні знос і поломка деталей, пошкодження ущільнень, що супроводжуються витоком робочих рідин, місцевим аномальним нагріванням частин обладнання, стороннім шумом, підвищеною вібрацією.

Для КВП і автоматики, устаткування систем управління характерні вихід з ладу окремих блоків і приладів, порушення електричного контакту, зменшення опору і пробою ізоляції.

Для кабельного обладнання характерні зменшення опору ізоляції, старіння ізоляції, обрив жил кабелю, загоряння ізоляції та ін

Для електронного устаткування характерні вихід з ладу блоків та окремих елементів.

Для обладнання електропостачання характерні залипання контактів, вихід з ладу кінцевих вимикачів і приводів міжсекційних вимикачів.

Для конструкцій будівельних споруд характерні такі дефекти, як тріщини, раковини, несуцільності бетону, дефекти армування бетону, руйнування фундаментів і підстав і т.д.

Для об'єктів з радіоактивними речовинами під дефектами можна розуміти рівні активності, що перевищують допустимі норми. Таким чином, для кожної з груп устаткування можна скласти перелік методів НК та перелік приладів та технологій їх застосування для реалізації цих методів.

Вибір методу НК повинен бути заснований крім апріорного знання про характер дефекту на таких факторах, як:

умови роботи виробу;

форма та розміри виробу;

фізичні властивості матеріалу деталей виробу;

умови контролю та наявність підходів до перевіряється об'єкту;

технічні умови на вироби, що містять кількісні критерії неприпустимість дефектів і часто нормуючі застосування методів контролю на конкретному виробі;

- Чутливість методів.

Достовірність результатів визначається чутливістю методів НК, виявленням і повторюваністю результатів і заснована на ретельній калібруванні.

Чутливість методу контролю є важливою його характеристикою. У табл. 1 наведена чутливість для різних методів визначення несплошностей в матеріалі виробів.

(1)

де Х0 - граничний найменший розмір що виявляється дефекту, який залежить від чутливості методу контролю; X - константа. Імовірність пропуску дефекту з урахуванням помилок оператора визначається як:

(2)
де е і в - постійні, f = 0.005 експериментально отримана величина.

Таблиця 1.

Чутливість методів неруйнівного контролю при визначенні несплошностей в металі

Застосування кожного з методів в кожному конкретному випадку характеризується ймовірністю виявлення дефектів. На ймовірність виявлення дефектів впливають чутливість методу, а також умови проведення процедури контролю. Визначення ймовірності виявлення дефектів є досить складним завданням, яке ще більше ускладнюється, якщо для підвищення достовірності визначення дефектів доводиться комбінувати методи контролю. Комбінування методів має на увазі не тільки використання декількох методів, але і чергування їх у певній послідовності (технології). Разом з тим, вартість застосування методу контролю або їх сукупності повинна бути по можливості нижче. Таким чином, вибір стратегії застосування методів контролю грунтується на прагненні, з одного боку, підвищити ймовірність виявлення дефектів і, з іншого боку, знизити різні техніко-економічні витрати на проведення контролю.

Наприклад, імовірність виявлення дефектів у зварних з'єднаннях наведена в табл.2. Частота виявлення дефектів різного типу наведена детально в роботі. Як наголошується на АЕС у Росії використовують норми дефектів для виготовлення. Тому обсяги ремонту на АЕС у 10 разів і більше перевищують необхідний рівень для забезпечення безпечної експлуатації. Введення на діючих АЕС економічно обгрунтованих і оптимальних норм дефектів дозволить скоротити в 10 і більше разів трудовитрати і раціонально перерозподілити кошти для підвищення безпеки і продовження залишкового ресурсу.

Таблиця 2

Відносна виявлення дефектів зварювання різними методами дефектоскопії у% від загального числа дефектів

Однак, незважаючи на значні успіхи в розвитку методів НК і вживані заходи з контролю ТЗ різних систем, окремі дефекти залишаються не виявленими і стають причинами та результатами аварійних ситуацій і великих катастроф. Так, методи і засоби НК, що застосовуються на стадіях виробництва і передексплуатаційний контролю на АЕС, далекі від досконалості і в результаті їх застосування не виявляється значне число дефектів технологічної природи.

При підготовці даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.studentu.ru