Badania penetracyjne należą do najstarszych metod nieniszczącego badania różnych materiałów metalowych i niemetalowych. W zasadzie nie nadają się tylko do badania materiałów porowatych. Umożliwiają wykrywanie tylko tzw. wad otwartych (mających wyjście na powierzchnię).

Metoda penetracyjna składa się z trzech etapów.

Pierwszy etap polega na wnikaniu w głąb materiału płynu, tzw. penetranta, który charakteryzuje się wysoką zwilżalnością względem badanego materiału i wnika w jego wąskie przestrzenie. Kolejnym etapem jest użycie zmywacza, który stosujemy w celu usunięcia nadmiaru penetranta i tym samym przygotowania podłoża do ostatniego etapu, którym jest naniesienie wywoływacza. Jest to płyn, który kontrastowo ujawnia usytuowanie i wielkość nieciągłości.

Ze względu na rodzaj użytej cieczy penetracyjnej stosowane są trzy techniki badania:

  • barwna,
  • fluorescencyjna,
  • barwno – fluorescencyjna.

 

Przedmioty badane za pomocą techniki barwnej

Przedmioty badane za pomocą techniki fluorescencyjnej

W technice barwnej stosuje się zestawy penetracyjne używane do wykrywania nieciągłości powierzchniowych, które pozwalają na uzyskanie bardzo dużych czułości. Penetranty zabarwione są na czerwono, a wskazania wad są wówczas uwidaczniane na białym tle wywoływacza.

W technice fluorescencyjnej penetrant zawiera barwniki, których wskazania obserwuje się przy promieniowaniu ultrafioletowym (UV – A). Barwniki te pod działaniem promieniowania UV – A świecą najczęściej kolorem żółto – zielonym i są dobrze widoczne na ciemnym tle. W metodzie tej konieczne jest zaciemnienie stanowiska badawczego w celu zwiększenia wykrywania wad.

Technika barwno – fluorescencyjna jest techniką łączącą w sobie cechy zarówno metody barwnej jak i fluorescencyjnej jednak pod względem czułości i wykrywalności wad jest zbliżona do metody barwnej. Wskazania penetranta w tej metodzie są widoczne przy świetle widzialnym i ultrafioletowym.

Materiały podlegające badaniom penetracyjnym należą najczęściej do grupy stali węglowych i stopowych jak również stopów aluminium, miedzi lub tytanu oraz ceramiki. Podstawowym ograniczeniem dla metody penetracyjnej jest niemożliwość wykorzystania jej w temperaturze poniżej 5 [°C] i konieczność bardzo dokładnego oczyszczenia powierzchni badanej.

Na przebieg badania składa się szereg ważnych etapów.
Pierwszy z nich to zapoznanie się z obiektem badanym, jego technologią, występującymi w nim nieciągłościami oraz materiałem, z którego został wykonany. Etapem drugim jest dobór systemu badania a także czas penetracji i wywoływania. Ważne jest także, aby odpowiednio dobrać materiały do badań. Trzeci etap to przygotowanie powierzchni obiektu do badań. Obiekt badany nie powinien posiadać żadnych zanieczyszczeń, dlatego po tym etapie powierzchnia obiektu powinna być wolna od pozostałości zanieczyszczeń. Etapem czwartym jest sprawdzenie źródła światła. Etap piąty to wykonanie badania. Po tym etapie można stwierdzić czy obiekt posiada nieciągłości, określić ich liczbę, długość a także stwierdzić czy obiekt może być dopuszczony do użytku.

Etapy procesu penetracyjnego:
a) oczyszczenie powierzchni,
b) naniesienie penetranta,
c) usunięcie nadmiaru penetranta po czasie jego wnikania,
d) suszenie powierzchni,
e) naniesienie wywoływacza,
f) poszukiwanie wad i ich dokumentacja.

Metody defektoskopii penetracyjnej umożliwiają wykrywanie tylko tzw. wad otwartych (mających wyjście na powierzchnię).
Ze względu na kształt wykrywanych nieciągłości dzielimy je na:

  • wgłębienia,
  • głębokie rysy i szerokie pęknięcia,
  • wąskie pęknięcia i mikropęknięcia,
  • porowatości powierzchniowe,
  • nieszczelności.

Badania penetracyjne stosuje się podczas odbioru, produkcji, kontroli końcowej lub konserwacji, dla całej powierzchni lub tylko miejscowo. Umożliwiają one wykrywanie wad w materiałach nieporowatych, częściach lub wyrobach odlewanych, odkształcanych plastycznie, spawanych, lutowanych, w stanie surowym, bądź już obrabianych. Wykorzystywane są również do kontroli części lub elementów łącznych o różnych kształtach i wielkościach. Umożliwiają wykrywanie nieciągłości powierzchniowych w dowolnych materiałach stałych niezależnie od ich własności magnetycznych, elektrycznych, cieplnych i innych. Są szczególnie przydatne tam, gdzie nie można stosować metody magnetyczno – proszkowej, również wykrywającej nieciągłości powierzchniowe. Metody penetracyjne stosowane są również do badania materiałów niemagnetycznych np. stali austenitycznych, metali i stopów lekkich stopów miedzi tytanu.

Badania penetracyjne najczęściej stosuje się do inspekcji:

  • połączeń spawanych,
  • odlewów i odkuwek ze stali ferromagnetycznych i materiałów nieferromagnetycznych,
  • elementów lotniczych,
  • elementów po obróbce mechanicznej.

Zalety badania penetracyjnego:

  • szybki i prosty proces badania, niezbyt wysokie kwalifikacje,
  • możliwość badania różnych materiałów i wyrobów o dowolnych kształtach i wymiarach,
  • łatwość wykrywania wad o wielkości od ok. 0,001 mm,
  • łatwość stosowania w warunkach warsztatowych i terenowych,
  • niskie koszty badania,
  • możliwość mechanizacji procesu badania,
  • duża skuteczność wykrywania wad.

 

 

Wady badania penetracyjnego:

  • konieczność wstępnego oczyszczenia i odtłuszczenia powierzchni badanej oraz oczyszczenia powierzchni po badaniu,
  • wykrywanie tylko wad otwartych,
  • wpływ temperatury obiektu na właściwości preparatów,
  • starzenie się preparatów,
  • duża toksyczność preparatów, a zatem konieczność zapewnienia dobrej wentylacji podczas stosowania w pomieszczeniach zamkniętych.

O autorze

Komentarze

  1. MichałA

    Świetny artykuł i ładnie opisane konkretne wady i zalety poszczególnych metod badań penetracyjnych. 🙂
    Pozdrawiam

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *