Nieinwazyjne badania materiałowe

Jednorodność blach ma bezpośredni wpływ na ich wytrzymałość, dlatego parametr ten jest bardzo często kontrolowany ze szczególną uwagą. Na zlecenie klientów wykonujemy nieinwazyjne badania gotowych wyrobów, które umożliwiają wykrywanie potencjalnych wad i weryfikację materiału.

Rodzaje nieniszczących badań materiałowych

Jak sama nazwa wskazuje, nieniszczące badania materiałowe (z ang. NDT – Non Destructive Testing) nie powodują uszkodzeń wyrobu, ani nie mają wpływu na jego właściwości. Można przeprowadzać je bezpośrednio na całym gotowym materiale, bez konieczności wycinania próbek. Diagnostyka przeprowadzona w ten sposób pozwala na ocenę stanu wyrobu poprzez wykrywanie wad w postaci nieciągłości i ubytków, które mogą negatywnie wpłynąć na twardość materiału. Co za tym idzie – badania dają możliwość uniknięcia nieprzewidzianej awarii maszyny lub obiektu, do którego budowy zostanie zastosowany materiał, co bezpośrednio przekłada się na bezpieczeństwo.
Do najczęściej wykonywanych badań należą badania ultradźwiękowe (UT), radiologiczne (RT), magnetyczne (MT) i penetracyjne (PT). Zaawansowanym metodom może towarzyszyć także badanie wizualne (makroskopowe), czyli powierzchowna, bezpośrednia ocena materiału i widocznych na nim nieciągłości, takie jak wklęśnięcia, pęknięcia, odkształcenia ubytki korozyjne, czy porowatość. Z kolei badanie mikroskopowe, dające powiększenie do 2500 razy, pozwala m.in. na ocenę struktury materiału, wielkości ziaren oraz oszacowanie jakości nakładanych powłok, a także pozwala zlokalizować mikropęknięcia.

Badania ultradźwiękowe

Badanie defektoskopem ultradźwiękowym umożliwia szybkie i sprawne wykrycie wszelkich nieciągłości znajdujących się wewnątrz materiału. W przypadku jakichkolwiek nieprawidłowości fala ultradźwiękowa ulega odbiciu, a urządzenie wyświetla impuls świetlny na ekranie. Jakość produktu ocenia się na podstawie odległości między owym impulsem, a stanem początkowym, dzięki czemu można ustalić dokładne położenie i głębokość skazy. Kontrola metalu wiązkami ultradźwiękowymi jest obojętna i w pełni nieinwazyjna dla samego materiału, a jednocześnie pozwala na precyzyjne określenie stanu blachy.

Badaniom ultradźwiękowym mogą być poddane materiały zdolne do przenoszenia fal dźwiękowych w częstotliwościach 0,5-25 MHz. Fale emitowane są zazwyczaj za pomocą generatorów piezoelektrycznych. Powszechnie stosowana metoda echa polega na wysyłaniu impulsu i obserwowania ekranu oscyloskopu. Na ekranie powinien pojawić się impuls wejścia i wyjścia (dna blachy), natomiast, jeżeli pojawi się dodatkowy impuls między nimi, świadczy to o nieciągłości. Urządzenie pozwala określić głębokość wady i jej rozmiar. Za jego pomocą można także ocenić, czy jest to wada punktowa, liniowa, czy rozległa.

Badania ultradźwiękowe należą do badań objętościowych i znajdują zastosowanie przy kontroli wyrobów metalowych, połączeń spawanych, ale także przy testowaniu tworzyw sztucznych, nawet gumowych oraz wyrobów ceramicznych.

Nieinwazyjne badania materiałowe

Badania radiologiczne

Badanie radiologiczne polega na naświetleniu materiału promieniowaniem rentgenowskim lub promieniowaniem gamma, dzięki czemu uzyskuje się obraz prześwietlonego elementu. Metodę tę stosuje się w kontroli m.in. łączeń spawanych i zgrzewanych, odlewów, odkuwek i rur wszystkich rodzajów metalów, także tytanu, niklu czy wolframu.

Za pomocą tej metody można wykryć nieciągłości materiałowe zarówno powierzchniowe, jak i podpowierzchniowe. Zdecydowanie wyższa wykrywalność jest uzyskiwana przy naświetlaniu rentgenowskim, niż przy promieniowaniu gamma, dlatego ta technika jest bardziej powszechna. Wskaźnikiem jednorodności materiału jest intensywność zaczernienia otrzymanego obrazu.

Badania magnetyczne

Technikę badań magnetycznych stosuje się w odniesieniu do materiałów ferromagnetycznych. Metalem ferromagnetycznym jest np. nikiel. Technika ta jest jedną z najbardziej czułych i wiarygodnych metod badań nieniszczących. Za jej pomocą można wykryć wąskie i płytkie nieciągłości na powierzchni i do 2 mm pod powierzchnią materiału.

Potencjalne wady w postaci pęcherzy i pęknięć zostają wykryte dzięki uwydatnieniu różnic w przenikalności magnetycznej. Badany materiał pokrywany jest zawiesiną proszku ferromagnetycznego Fe2O4 w nafcie lub oleju, a następnie wprowadza się go w pole magnetyczne. Układ linii uzyskanych z opiłków stalowych przedstawia stopień jednorodności testowanego wyrobu. Linie powinny być rozłożone równomiernie – odstępstwa i zmiana układu świadczą o istnieniu wad w danym obszarze. Badania magnetyczne wykonuje się w dwóch prostopadłych kierunkach ze względu m.in. na to, że najlepszą wykrywalność wad uzyskuje się w sytuacji, gdy kierunek ułożenia skazy jest prostopadły do kierunku sił pola magnetycznego. Zaletą tej metody jest szybkość wykonania i natychmiastowy rezultat.

Badania penetracyjne

Metoda badań penetracyjnych jest wysoce skuteczna w wykrywaniu wad otwartych, takich jak pęknięcia zmęczeniowe i szlifierskie, porowatości, rozwarstwienia i wżery. Do przeprowadzenia badania wykorzystuje się preparat w formie cieczy (tzw. penetrat), który nanoszony jest na wcześniej oczyszczoną i odtłuszczoną powierzchnię. Ciecz penetruje szczeliny, rysy i pęknięcia i uwypukla ich położenie.

W przypadku zastosowania penetratu barwnego w kolorze czerwonym, na koniec, po usunięciu nadmiaru preparatu, na materiał nanoszona jest warstwa białego wywoływacza, która wiąże się z kolorowym preparatem i umożliwia „wyciągnięcie go”, a tym samym uwypuklenie ubytków – czerwone rysy odznaczają się na białej powierzchni. Natomiast, przy zastosowaniu penetratu fluorescencyjnego, analizuje się rysy widoczne bezpośrednio na materiale w świetle ultrafioletowym. Metoda ta jest prosta do zastosowania w warunkach warsztatowych i terenowych.

Metody badań nieniszczących mają szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu i są powszechne zarówno przy weryfikacji wyrobów, takich jak blachy i rury, elementy spawane oraz zgrzewane, jak i przy diagnozowaniu maszyn i urządzeń. Dzięki nim wykrywa się defekty takie jak: nieciągłości, pęknięcia, uszkodzenia spowodowane niewłaściwym montażem, czy korozją. Ze względu na swoją prostotę, skuteczność i niski koszt do najbardziej popularnych metod należą badania ultradźwiękowe i penetracyjne. Oczywiście, wybór konkretnej metody jest uzależniony od bieżącego zapotrzebowania.

Źródła:

– Piotr Zientek, Metody badań nieniszczących wybranych elementów konstrukcji turbozespołu małej mocy, [w:] „Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe Nr 3/2016 (111), s. 115 – 120.

– Józef Zawora, Podstawy technologii maszyn, Warszawa 2001.

Pozostałe wpisy

Korozje

Korozje

Czym jest korozja, niewidzialny potwór, któremu niestraszne są nawet najtwardsze materiały? W przypadku metali można go zdefiniować jako proces chemiczny lub elektrochemiczny zachodzący pomiędzy powierzchnią a otaczającym środowiskiem.

czytaj dalej
Boskie metale

Boskie metale

Podzielasz naszą pasję i podobnie jak my, chcesz poszerzyć swoją wiedzę na temat wyrobów hutniczych? Zapraszamy do lektury przygotowanego przez nas zestawienia ciekawostek i faktów dotyczących metali.

czytaj dalej