Stalnierdzewna.com - Największa w Polsce strona informacyjna o stali nierdzewnej

Badanie nieniszczące jest to postępowanie, w wyniku którego uzyskuje się informacje o występowaniu nieciągłości materiałowych w obiektach, o właściwościach materiałów obiektów badanych i wymiarach obiektów, bez naruszenia ciągłości ich makrostruktury i mikrostruktury oraz powodowania zmian lub wpływania na ich właściwości użytkowe.

Badania nieniszczące umożliwiają:

• wykrywanie nieciągłości materiałowych
• ocenę właściwości materiałów
• określenie wymiarów obiektów i pomiar grubości powłok

Do głównych metod badań nieniszczących zaliczamy:

• metody wizualne,
• metody penetracyjne,
• metody ultradźwiękowe,
• metody radiologiczne,
• metody elektromagnetyczne.

Metoda badań wizualnych jest to proces obserwacji i pomiarów mający na celu sprawdzenie, czy badany obiekt spełnia określone wymagania.

Jest ona najbardziej rozpowszechnioną metodą ze względu na łatwość wykonania badań oraz stosunkowo niskie koszty. Dzięki wykonywaniu badań tą metodą jest możliwe wykrywanie nieciągłości materiałowych, przede wszystkim szczególnie groźnych nieciągłości wychodzących na powierzchnię obiektów o różnych kształtach, nieskomplikowanej i skomplikowanej geometrii.

Podstawowym nośnikiem informacji w badaniach wizualnych jest światło (promieniowanie optyczne), które wywołuje u ludzi wrażenia wzrokowe. Światło jest falą elektromagnetyczną o długości 390 – 770 [nm] i prędkości c ≈ 299792,5 [km/s] (w próżni). W ośrodkach materialnych prędkość światła jest mniejsza.

Celem badań wizualnych jest wykrycie niedoskonałości badanego obiektu, jego nieciągłości, odkształceń, uszkodzeń mechanicznych, cieplnych, korozyjnych itp., a następnie rozpoznanie tych niedoskonałości i wreszcie ich ocena według zdefiniowanych kryteriów jakościowych, eksploatacyjnych, bezpieczeństwa itd.

Badania wizualne można przeprowadzać w sposób:

• bezpośredni,
• pośredni.

Badania wizualne bezpośrednie są to takie badania, podczas których istnieje nieprzerwana ścieżka optyczna od oka obserwatora do obszaru badanego. Mogą być one wspomagane lustrami, soczewkami, endoskopami, światłowodami itp.

Badania wizualne zdalne są to badania prowadzone na powierzchniach wewnętrznych obiektów lub powierzchniach zewnętrznych niedostępnych do badań bezpośrednich (np. obiektów znajdujących się w strefach narażenia na promieniowanie jonizujące). W badaniach tych stosuje się m.in. endoskopy z kamerami, wideoskopy, kamery zdalnie sterowane.

Pełen cykl badań wizualnych składa się z zapoznania się z obiektem badanym oraz wymaganiami jakościowymi, przygotowania powierzchni do badań, doboru odpowiedniej metody (aparatury), sprawdzenia wyposażenia badawczego, przeprowadzenia badania oraz sporządzenia raportu.

Wykonując badanie wizualne pamiętać należy także o tym, aby przeprowadzać go w warunkach odpowiedniego oświetlenia a także w odpowiedniej odległości od badanej powierzchni. Odległość między okiem badającego a powierzchnią badaną powinna mieścić się w granicach do 600 [mm], przy kącie widzenia nie mniejszym niż ok. 30 stopni.

Dostęp umożliwiający przeprowadzenie badań wizualnych

Badania wizualne są prowadzone w każdym sektorze przemysłowym od przemysłu stoczniowego, poprzez hutnictwo, budownictwo, przemysł maszynowy, chemiczny, energetykę, transport (szczególnie lotnictwo i motoryzację), przemysł tekstylny, meblowy, ceramiczny, gazownictwo itd. Badania wizualne pozwalają na wykrywanie niedoskonałości wyrobów, a więc wad kształtu, odstępstw wymiarowych, niewłaściwego montażu itp. oraz na wykrywaniu nieciągłości powierzchniowych powstających w procesie produkcji takich jak pęknięcia, pory, zakucia, zawalcowania, podtopienia, wtrącenia, przyklejenia itp. Można także wykrywać uszkodzenia eksploatacyjne takie jak korozja, erozja, pęknięcia zmęczeniowe, nieszczelności itp.

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.

Badania elektromagnetyczne oparte są na wykorzystaniu zjawisk zachodzących w strumieniu magnetycznym.
Do badań elektromagnetycznych zaliczyć można metody:

• prądów wirowych,
• magnetyczną.

Urządzenia do badań wiroprądowych składają się z sond służących do wytwarzania zmiennego natężenia pola magnetycznego i odbioru informacji o wielkości tego pola, generatora zmiennej częstotliwości o stabilnej amplitudzie i odpowiednim natężeniu prądu, przetwornika pomiarowego przetwarzającego informację pochodzącą z sondy na sygnał użyteczny, wskaźników pozwalających ocenić wielkość zmian występujących i sterujących segregacją lub znakowaniem wyrobów.

Na przebieg badania metodą prądów wirowych składają się następujące, najważniejsze czynności:

• 1. Zapoznanie się z obiektem/obiektami badanymi, ich technologią, możliwymi w nich nieciągłościami oraz wymaganiami jakościowymi.
• 2. Dobór defektoskopu.
• 3. Dobór sposobu analizy i prezentacji sygnałów, wywołanych przez nieciągłości obiektów.
• 4. Dobór przetwornika wiroprądowego.
• 5. Dobór cewek do podmagnesowania obiektu i dobór prądu magnesującego. Cewki są stosowane w zautomatyzowanych badaniach prętów i rur, wykonanych ze stali ferrytycznych, przy wykorzystaniu przetworników przelotowych.
• 6. Sprawdzenie poprawności działania defektoskopu.
• 7. Dobór eksperymentalny lub obliczenie częstotliwości pracy defektoskopu.
• 8. Sprawdzenie poprawności doboru częstotliwości pracy defektoskopu.
• 9. Sprawdzenie wykrywalności nieciągłości obiektów, za pomocą wzorca z nieciągłościami naturalnymi lub sztucznymi.
• 10. Wykonanie badania obiektu/obiektów.
• 11. Wykonanie demagnetyzacji obiektu/obiektów (tylko w przypadku podmagnesowywania obiektów).
• 12. Sporządzenie raportu z badań.

Do badań powinny być włączane obiekty danej klasy, z uprzednio wykrytymi nieciągłościami. Ma to na celu okresową kontrolę poprawności pracy aparatury i nastaw aparatury, a także umiejętności operatorów badań.

Prądy wirowe wykorzystywane są w kilku zasadniczych sektorach przemysłowych: lotnictwie, przemyśle maszynowym, przemyśle hutniczym, badaniu wymienników ciepła oraz badaniu spoin.

Metoda prądów wirowych jest metodą powierzchniową. Badane mogą być tylko wyroby metalowe generalnie na głębokość od kilku do kilkunastu milimetrów. Niemniej bardzo duża czułość tej metody oraz wiarygodność wyników badania postawiła ją na bardzo istotnej pozycji w metodach stosowanych przez takie przemysły jak lotniczy, jądrowy, kosmiczny, chemiczny czy maszynowy. Klasycznym przykładem zastosowania metody prądów wirowych jest badanie eksploatacyjne poszycia samolotów w miejscach spawanych, na łączeniach nitowanych lub skręcanych, wykrywanie pęknięć w konstrukcjach wielowarstwowych materiałów metalowych kompozytowych, badanie części ruchomych.

Prądy wirowe w znacznym stopniu wykorzystywane są w urządzeniach do oceny struktur materiałowych, wad procesów obróbki cieplnej. Służą tutaj do pomiarów twardości, szacowania zawartości ferrytu, głębokości warstw nawęglanych, azotowanych, strukturalnych np. zmian cieplnych spowodowanych wyładowaniami atmosferycznymi na poszyciach samolotów lub procesem szlifowania części maszynowych.

Badania metodą magnetyczną

Badania magnetyczne należą do grupy elektromagnetycznych metod badań nieniszczących, w których wykorzystuje się, najogólniej ujmując, zjawiska towarzyszące wzbudzaniu pola magnetycznego w obiekcie przeznaczonym do kontroli.

Wśród tych metod najszersze zastosowanie znalazły badania magnetyczno - proszkowe i wiroprądowe.

Metoda magnetyczna umożliwia wykrywanie powierzchniowych nieciągłości płaskich i wąskoszczelinowych, a także stosunkowo dużych, położonych blisko powierzchni, nieciągłości podpowierzchniowych.

Prowadzenie badań obiektów przy wykorzystaniu metody magnetycznej polega na:

• magnesowaniu obiektów,
• detekcji magnetycznego pola rozproszenia, występującego w miejscach występowania powierzchniowych i podpowierzchniowych nieciągłości materiałowych namagnesowanych obiektów.

Obiekty można magnesować dwoma rodzajami prądów:

• przemiennym,
• stałym.

W przypadku magnesowania prądem przemiennym są wykrywane nieciągłości położone do głębokości ok. 2 [mm], a magnesowania prądem stałym najczęściej – do głębokości ok. 3 [mm]. Mogą być wykrywane pęknięcia o głębokości od ok. 0,1 [mm], szerokości od ok. 0,001 [mm], i długości od ok. 0,3 [mm], przy dużym stosunku sygnału do zakłóceń.

Najlepsza wykrywalność wad uzyskiwana jest, jeśli kierunek pola magnetycznego, wzbudzonego w obiekcie, jest prostopadły do wykrywanych wad.

W zależności od tego w jaki sposób dokonujemy detekcji pola magnetycznego w badaniu magnetycznym można wyróżnić metodę:

• magnetyczno – proszkową,
• magnetograficzną.

Metoda magnetyczno – proszkowa pozwala na wykrywanie wszelkich niejednorodności w materiałach ferromagnetycznych spowodowanych pęknięciami, niejednorodnościami struktury, obcymi wtrąceniami, nieciągłościami materiału itp., które mogą być niewidoczne gołym okiem. Jest to jedna z najstarszych stosowanych w defektoskopii metod. Metoda magnetyczno - proszkowa wykorzystuje powstawanie magnetycznego pola rozproszenia wokół wady zlokalizowanej na powierzchni lub bezpośrednio pod powierzchnią badanego materiału. Polega ona na wstępnym namagnesowaniu badanego obszaru, a następnie naniesieniu na jego powierzchnie proszku ferromagnetycznego, którego cząstki skupiają się w miejscach występowania strumienia rozproszenia.

Proszki magnetyczne stosowane w tej metodzie to proszki:

• czarne (oględziny w świetle widzialnym białym naturalnym lub sztucznym),
• barwne (oględziny w świetle widzialnym białym naturalnym lub sztucznym),
• fluorescencyjne (oględziny w świetle ultrafioletowym),
• barwno – fluorescencyjne (oględziny w świetle białym / ultrafioletowym).

Jeśli w badanym elemencie nie ma wad, to linie sił pola magnetycznego zobrazowane usytuowaniem ziaren proszku magnetycznego będą układać się bez zmiany kierunku. Natomiast będą odchylać się w miejscu z wadą (zjawisko rozproszenia pola magnetycznego).

Podobnie jak przy badaniach penetracyjnych, czułość badań magnetycznych określa się szerokością i głębokością wykrytych wad odpowiednio wynosi ona ok. 0,001 i 0,01 ÷ 0,05 [mm].

Rozróżnia się dwie techniki badania:

• w świetle dziennym,
• w świetle ultrafioletowym (ziarna proszku pokryte luminoforem aby świeciły w świetle ultrafioletowym).

Metoda ta może być realizowana dwoma sposobami:

• sposobem mokrym, polegający na polewaniu (lub zanurzaniu) przedmiotu namagnesowanego odpowiednio dobrana cieczą z zawiesina proszku magnetycznego,
• sposobem suchym, polegającym na bezpośrednim posypywaniu powierzchni namagnesowanych przedmiotów proszkiem magnetycznym.

W metodzie magnetograficznej wykorzystuje się podobnie jak w metodzie magnetyczno – proszkowej, zjawisko rozproszenia pola magnetycznego wokół wad powierzchniowych lub podpowierzchniowych.

Na pełny cykl badania magnetyczno-proszkowego składają się następujące operacje:

• wzbudzenie pola magnetycznego (magnesowanie),
• nanoszenie proszku magnetycznego,
• oględziny powierzchni,
• rejestracja wyników badań,
• rozmagnesowanie końcowe,
• czyszczenie końcowe.

Schemat badania obiektów przy wykorzystaniu metody magnetyczno – proszkowej

Metodą magnetyczną można kontrolować obiekty wykonane z materiałów ferromagnetycznych: stali ferrytycznych, żeliwa oraz staliwa. Obiekty ze stali austenitycznej nie mogą być badane.

Metoda magnetyczna jest wykorzystywana do wykrywania nieciągłości materiałowych, przede wszystkim szczególnie groźnych wad wychodzących na powierzchnię, obiektów (półwyrobów i wyrobów gotowych) o różnorodnych kształtach, o nieskomplikowanej i skomplikowanej geometrii, od stosunkowo małych do dużych, często o znacznych gabarytach i masie:

• połączeń spawanych (w przypadku badania złączy spawanych rurociągów magistralnych badania magnetyczne są wprowadzane jako badania uzupełniające - podczas naprawy / szlifowania, w celu sprawdzenia, czy wady zostały usunięte),
• obiektów obrobionych i obiektów częściowo obrobionych (kęsy, sztaby, pręty walcowane, rury),
• odpowiedzialnych części samochodowych, takich, jak półosie, wały korbowe, korbowody, zwrotnice osi przedniej, drążki kierownicze, elementy konstrukcyjne skrzyni biegów, popychacze zaworów i inne odkuwki; zarówno w stanie surowym, jak i obrobionym, pierścienie gniazd zaworów, wałki rozrządu, itd..
• odpowiedzialnych części taboru kolejowego (często o skomplikowanych kształtach),
• odpowiedzialnych części statków powietrznych,
• lin (kolejek i wyciągów górskich oraz wyciągów górniczych; lin dźwignicowych, lin w górnictwie głębinowym i odkrywkowym, lin w urządzeniach wiertniczych),
• odlewów,
• wałów, osi, czopów wałów i osi, wrzecion,
• odkuwek - wirników turbin i generatorów od strony otworów centralnych oraz zewnętrznych powierzchni wałów,
• innych obiektów o kształcie pierścieniowym, w tym obręczy kół, łożysk,
• przekładni zębatych.
• obiektów gwintowanych,
• sworzni i śrub,
• końcówek stożkowych do kotwienia lin.
• elementów zbrojenia szybów górniczych,
• elementów układów hamulcowych urządzeń górniczych,
• sprężyn,
• łańcuchów (kotwic i urządzeń wyciągowych),
• haków.
• obiektów po obróbce cieplnej, cieplno - chemicznej,
• części maszyn, takich, jak korpusy pras, wrzeciona szlifierek, elementy przenośników, kontrola podczas produkcji i eksploatacji,
• matryc, tłoczników; kontrola podczas produkcji i eksploatacji,
• fragmentów konstrukcji (złączy spawanych); kontrola podczas produkcji i eksploatacji,

Badania ultradźwiękowe należą do jednych z najważniejszych i najbardziej rozpowszechnionych metod badań nieniszczących. Badania ultradźwiękowe są oparte na zjawisku rozchodzenia się fal ultradźwiękowych w ciałach stałych.

Fale ultradźwiękowe powstają wskutek drgań przetwornika (płytki piezoelektrycznej), po doprowadzeniu do jego powierzchni prądu o wielkiej częstotliwości (przeważnie od 0,5 do 15 [MHz]). Pobudzanie przetwornika piezoelektrycznego impulsami elektrycznymi oraz "nasłuch" odbywa się za pośrednictwem defektoskopu ultradźwiękowego.

W badaniach ultradźwiękowych można wyróżnić trzy podstawowe metody badań:

• przenikania,
• echa,
• rezonansowa.

Metodę przenikania, zwaną również metodą cienia, używa się do wykrywania nieciągłości położonych blisko powierzchni badanych, kiedy możliwy jest dwustronny dostęp do konstrukcji.

Sygnał, który obserwuje się na ekranie urządzenia badawczego, stanowi impuls fali przechodzącej przez obiekt zarejestrowany przez głowicę odbiorczą. Jeżeli na drodze fali ultradźwiękowej znajduje się nieciągłość wtedy odebrany impuls ma mniejszą amplitudę i dobiega do głowicy nieco później niż w przypadku, gdy fala przebiega przez materiał bez wewnętrznych defektów. Osłabienie energii zależne jest od wymiarów i położenia wady względem głowic. Większy spadek energii fali nastąpi, kiedy nieciągłość będzie znajdowała się bliżej głowicy nadawczej i co z tym związane, przysłaniać będzie większą część padającej na nią wiązki ultradźwiękowej. Wadą tej metody jest niemożliwość określania głębokości zalegania wady. Metoda ta jest obecnie rzadko spotykana.

Metoda echa wymaga jedynie jednostronnego dostępu do badanego obiektu. Kiedy badania dokonuje się w obszarach elementu pozbawionego wewnętrznych defektów wówczas na ekranie defektoskopu obserwuje się echo pochodzące od fal odbitych od dna obiektu.

W przypadku, gdy wewnątrz badanej konstrukcji występuje nieciągłość strukturalna nieprzysłaniająca całkowicie wiązki fal ultradźwiękowych wtedy na ekranie urządzenia pomiarowego zauważyć można dodatkowo echo wynikające z odbicia się ultradźwięków od nieciągłości. Metoda ta pozwala wnioskować o wielkości wady i głębokości jej zalegania na podstawie wielkości impulsu odbitego od wady i jego odległości od impulsu odbitego od przeciwległej zewnętrznej powierzchni. Jest to metoda która umożliwia ustalenie rodzaju wady.

Metoda rezonansu oparta jest podobnie jak metoda echa na zjawisku odbicia fal ultradźwiękowych od nieciągłości (wady) jednak, podczas gdy w impulsowej metodzie echa odbicie od wady obserwuje się oddzielnie od obrazu fal wysyłanych, to w metodzie rezonansowej obserwujemy nałożenie się na siebie fal padających i odbitych.

Czynności składające się na przebieg badania:

• zapoznanie się z obiektem (oględziny),
• wybór techniki badania,
• sprawdzenie, czy urządzenie badające działa poprawnie,
• skalowanie zakresu obserwacji,
• ustawienie czułości badania,
• przygotowanie powierzchni badanego obiektu,
• wyznaczenie strat przejścia,
• korekta czułości ze względu na straty przejścia,
• przyjęcie układu współrzędnych,
• wykonanie badania obiektu,
• klasyfikacja jakości/wadliwości obiektu,
• sporządzenie wyników.

Badania nieniszczące wykorzystujące ultradźwięki mają szeroki zakres zastosowania w różnych gałęziach przemysłu. Ultradźwięki w badaniach strukturalnych stosuje się przede wszystkim do wykrywania niejednorodności makroskopowych, których wymiary są porównywalne lub większe od długości fali. Na tym też polega zastosowanie ultradźwięków w defektoskopii, a także w badaniach struktury części organizmów żywych (gałki oczne, serca), w diagnostyce medycznej itd. Do tej grupy zaliczyć też można wyznaczenie geometryczne wymiarów ciał, np. grubości blach lub poziomu cieczy w zbiornikach.

Do podstawowych powszechnie stosowanych badań ultradźwiękowych zaliczamy ocenę:

• połączeń spawanych, lutowanych i dyfuzyjnych,
• wyrobów kutych, odlewanych i przerabianych plastycznie,
• zbiorników ciśnieniowych z blach platerowanych,
• wałów korbowych i osi z otworami centralnymi,
• pomiary grubości rurociągów z rejestracją w specjalistycznych bazach danych.

Zalety badania ultradźwiękowego:

• uniwersalność i skuteczność,
• szybkość badania i bezpośrednia dostępność wyników,
• możliwość dokładnej lokalizacji wad,
• możliwość pomiaru grubości elementów jednostronnie dostępnych z dokładnością rzędu 0,1 [mm] lub większą,
• przenośna i lekka aparatura.

Wady badania ultradźwiękowego:

• konieczne wysokie kwalifikacje badającego,
• utrudnione lub niemożliwe badania elementów bardzo małych,
• wpływ struktury badanego materiału na wykrywalność wad, a zatem utrudnione badanie materiałów niejednorodnych i gruboziarnistych,
• konieczność dobrego przygotowania powierzchni badania.

Metoda radiologiczna polega na wykorzystaniu zjawiska osłabienia promieniowania jonizującego przechodzącego przez badany materiał. Powszechnie stosuje się promieniowanie rentgenowskie (zwane również promieniami X) oraz promieniowanie γ.

Oba rodzaje promieniowania są falami elektromagnetycznymi różniącymi się miejscem powstawania. Promienie X pochodzą z powłok elektronowych, a promieniowanie γ - z jądra atomowego. Źródłem promieniowania X jest lampa rentgenowska, a źródłem promieniowania γ - radioaktywny preparat naturalny (np. rad) lub sztuczny. Jedne i drugie wykazują zdolność do przenikania przez substancje. Wiązka równoległych promieni przenika przez badany przedmiot, na którym zostaje częściowo rozproszona i absorbowana, częściowo zaś przepuszczona, dając na ekranie fluorescencyjnym lub kliszy fotograficznej obraz.

W zależności od rodzaju zastosowanego detektora promieniowania jonizującego można wyróżnić trzy podstawowe metody badań radiologicznych:

• metody radiograficzne,
• metody radioskopowe,
• metody radiometryczne.

Metoda radiograficzna polega na ujawnieniu obrazu radiometrycznego badanego obiektu za pomocą błony fotograficznej. Wynikiem badania radiograficznego jest radiogram, będący wywołaną błoną promienioczułą, zawierającą obraz radiograficzny badanego obiektu. Radiografia jest nazywana rentgenografią gdy stosuje się promienie X, lub gammagrafią gdy stosuje się promienie gamma.

Zaletą metody radiograficznej jest to, iż daje ona trwały dokument badania w postaci radiogramu. Wadą metody jest duża pracochłonność i powolność.

Przy wykonywaniu badań radiograficznych konieczny jest dostęp dwustronny do badanego obiektu. Z jednej strony znajduje się źródło promieniowania, natomiast z drugiej strony znajduje się detektor promieniowania - najczęściej klisza rentgenowska. Na kliszy ukazuje się obraz radiograficzny, na którym badany obiekt przedstawia się jako obraz cieniowy, z jasnym pasem spoiny (większa grubość) na ciemniejszym tle elementów łączonych (mniejsza grubość).

Przyjmuje się, że za pomocą techniki radiograficznej wykrywa się różnice grubości wynoszące 2 [%]. Wykrywalność metody przy użyciu promieniowania gamma jest znacznie gorsza niż przy zastosowaniu promieniowania X. Metodą radiograficzną wykrywamy wady wewnętrzne w spoinach typu:

• pęcherze gazowe,
• wtrącenia,
• przyklejenia,
• brak przetopu,
• pęknięcia,
• wady powierzchni i kształtu.

Metoda radioskopowa (radioskopia) polega na ujawnieniu obrazu radiometrycznego badanego obiektu za pomocą odpowiedniego ekranu.
Współcześnie są stosowane trzy warianty takiego badania:

• fluoroskopia - polegająca na zastosowaniu ekranu fluorescencyjnego,
• fluoroskopia ze wzmocnieniem obrazu - polegająca na zastosowaniu elektronicznego wzmacniacza obrazu (powstałego na ekranie fluorescencyjnym),
• radioskopia telewizyjna - polegająca na wizualizacji obrazu radiometrycznego na ekranie telewizyjnym.

Zaletą radioskopii jest możliwość bieżącej obserwacji „obrazu" badanego obiektu, nawet podczas jego ruchu. Wadą metody jest znacznie gorsza wykrywalność wad w porównaniu z radiografią.

Metoda radiometryczna polega na ujawnieniu obrazu radiometrycznego badanego obiektu za pomocą mierników natężenia promieniowania w polu promieniowania przepuszczonego przez ten obiekt. W praktyce przemysłowej najszerzej stosowana jest metoda radiograficzna. Metodami radiologicznymi mogą być badane praktycznie wszystkie materiały konstrukcyjne. Najczęściej są to metale (żelazne i nieżelazne), rzadziej beton, materiały ogniotrwałe, guma, tworzywa sztuczne, ceramika, drewno, papier, paliwo jądrowe, stałe paliwa rakietowe itp.

Przystępując do badania elementu należy zwrócić uwagę na jego kształt i grubość ponieważ od tego zależy technika kontroli. Z uwagi na złożony elementu badanego istotną rolę odgrywa dobór kierunku napromienienia. Chodzi przede wszystkim o to aby obszary wymagające zbadania nie były przysłonięte innymi fragmentami badanego obiektu.

Przy badaniu promieniami X należy preferować kierunek napromienienia wzdłuż którego badany obiekt wykazuje równomierną grubość. Przy badaniu promieniami gamma źródło promieniowania należy ustawiać tak, by było ono bardziej oddalone od ścian cieńszych, a mniej oddalone od ścian grubszych. Dzięki temu można zmniejszyć liczbę ekspozycji.

Metodę radiologiczną zalicza się do metod objętościowych. Za jej pomocą możemy wykrywać wady różnorakich przedmiotów lub ich elementów (np.: nieciągłości) i to zarówno wady wewnętrzne, powierzchniowe oraz podpowierzchniowe. Właśnie ze względu na możliwość wykrywania wad wewnętrznych oraz podania ich parametrów (np: położenia, wielkości, kształtu), metoda ta zyskała miano objętościowej. Umożliwia ona również wykrywanie płaskich nieciągłości, przy spełnieniu następującego warunku: kierunek rozchodzenia się promieniowania musi być zgodny z kierunkiem ich ułożenia, przy czym wady te muszą mieć dostatecznie dużą głębokość i szerokość. Zasadnicza różnica między wykrywaniem wad objętościowych, a wad płaskich polega na łatwości detekcji tych pierwszych. Obrazy nieciągłości są obrazami cieniowymi. Dla nieciągłości objętościowych otrzymujemy szerokie obrazy na radiogramach.

Klasyczne przykłady zastosowania radiografii zaczynają się od zastosowań medycznych przy prześwietlaniu np. złamanych kości lub organów wewnętrznych jak np. płuca czy żołądek. W przemyśle stosowanie promieniowania jonizującego do uzyskiwania obrazu radiograficznego wykorzystywane jest np. w przemyśle elektronicznym do uzyskiwania powiększeń badanych elementów, w przemyśle lotniczym i maszynowym do wykrywania niezgodności produkcyjnych i eksploatacyjnych jak pęknięcia, pustki, wtrącenia obcego metalu lub niemetalu oraz wady powierzchniowe jak niezgodności kształtu lub wymiarów. Prześwietlane są elementy z różnorodnych metali i niemetali o grubościach praktycznie od 0 [mm] do kilkuset lub kilku tysięcy milimetrów. Wraz ze wzrostem grubości badanego materiału oraz jego gęstości wykorzystywane są do tego celu źródła promieniowania rentgenowskiego o energiach liczonych od kilku elektronovolt do kilkunastu megaelektronovolt uzyskiwanych przy wykorzystaniu aparatów rentgenowskich.

Zalety metody radiologicznej:

• możliwość badania materiałów o dowolnych własnościach,
• dobra wykrywalność wad stanowiących ubytek grubości badanego obiektu od około 5 [%],
• trwały wynik badania w postaci radiogramu.

Wady metody radiologicznej:

• wysokie koszty aparatury, sprzętu i badań,
• ograniczona wykrywalność wad w elementach grubościennych i o skomplikowanych kształtach,
• brak wykrywalności płaskich wad równoległych do powierzchni,
• wysokie reżimy bezpieczeństwa.

Kompleksowe systemy badań

Wykorzystanie systemów badań kompleksowych, umożliwia badanie niektórych obiektów ze względu na właściwości ich materiałów oraz ze względu na występowanie nieciągłości materiałowych kilkoma, wzajemnie się uzupełniającymi metodami badań nieniszczących, przede wszystkim metodą ultradźwiękową, metodą prądów wirowych i metodą magnetyczną.

Stosując w systemach badań kompleksowych następujące metody, można:

• metodą prądów wirowych zbadać zgodność materiału wymienionych obiektów z materiałem, stanowiącym odniesienie,
• metodą prądów wirowych i/lub metodą magnetyczną wykryć nieciągłości powierzchniowe prętów i rur,
• metodą ultradźwiękową wykryć nieciągłości wewnętrzne obiektów, np. prętów i szyn oraz zmierzyć grubość ścianki rur.

Systemy badań kompleksowych są wprowadzane w badaniach w procesach wytwarzania, przede wszystkim rur, prętów i szyn.

W systemach badań kompleksowych określone obiekty są kontrolowane, w procesach ich wytwarzania, za pomocą kilku, wzajemnie się uzupełniających metod badań nieniszczących.

Kontrolę obiektów wykonuje się w systemach, obejmujących:

• linie procesów wytwarzania lub specjalizowane układy mechaniczne prowadzenia obiektów,
• stacjonarne:
  • defektoskopy wiroprądowe,
  • defektoskopy magnetyczne,
  • strukturoskopy wiroprądowe,
  • defektoskopy ultradźwiękowe,
  • urządzenia do pomiaru wymiarów i odchyłek kształtu obiektów i/lub grubości ścianek rur,
• komputery nadzorujące,
• urządzenia peryferyjne: drukarki, monitory, rejestratory,
• urządzenia do sortowania i znakowania obiektów.

Systemy badań kompleksowych są na ogół systemami specjalistycznymi, które opracowuje się do badania określonej klasy obiektów.

Kompleksowa kontrola jakości obiektów, za pomocą środków badań nieniszczących, jest wdrażana w różnych etapach produkcji kęsów, szyn, prętów, rur, drutów oraz obiektów o różnorodnych kształtach (np. części samochodowych). Dotyczy to obiektów, otrzymywanych w wyniku walcowania, spawania, zgrzewania, prasowania i kształtowania.