Как выбрать метод контроля алюминиевых изделий

неразрушающий контроль алюминиевых изделийИз алюминия изготавливается множество деталей и конструкций для авиационной промышленности и машиностроения, а также ёмкости, технологические трубопроводы и другие изделия. Типовыми объектами контроля являются металлические плиты, трубы и сварные швы.
Сравним методы их контроля.

Качество отливок и сварных соединений на основе алюминия проверяется неразрушающими методами контроля, схожими с контролем ферромагнитных и аустенитных сталей. Однако существует ряд отличий.

У алюминия плохая магнитная проницаемость – примерно в 40 раз меньше, чем требуется, чтобы проводить магнитопорошковый метод контроля. Но, несмотря на то, что алюминий парамагнетик, мы всё ещё можем проконтролировать его с помощью вихретоков.

Остальными методами, применяемыми для контроля стали, можно пользоваться с учётом особенностей алюминия.

Свойства алюминия

К особенностям алюминия и его сплавов относится его склонность к порообразованию. Сам по себе алюминий, затвердевая, поглощает газы и становится пористым. Кроме больших отливок и чушек, поры могут образовываться и после затвердевания сварочной ванны шва, а между швами, кромками и валиками – несплавления.
Сварочная ванна. Поры и несплавления в шве образуются из-за быстрого застывания сварочной ванны: теплопроводность алюминия в пять раз выше, чем у стали, поэтому тепло от шва быстро отводится к деталям. Образующийся газ не успевает выйти из расплавленного металла и застывает в виде пор.
Также по причине быстрого остывания сам шов может быть недостаточно глубоко проварен, может быть плохое соединение.
При дуговой сварке алюминиевых сплавов распространены следующие дефекты: почти половина – газовая пористость, треть – оксидные плены, остальное приходится на вольфрамовые включения, трещины, несплавления, смещение кромок и другое. При этом, некоторые из них трудно выявить радиографическим или гаммаграфическим методом. В таких случаях применяют ультразвуковую дефектоскопию.
неразрушающий контроль алюминия Газовая пористость, оксидные плены и вольфрамовые исключения
Дополнительную сложность для сварщика создаёт тот факт, что при нагреве алюминий не меняет цвет, поэтому велик риск нечаянно прожечь или расплавить деталь.

Методы контроля алюминиевых изделий

    • Визуально-измерительный контроль — обязательная часть перед проведением любого другого контроля. Выявляет поверхностные дефекты.
    • Капиллярный контроль — проводится с помощью индикаторных жидкостей яркого цвета или флуоресцирующих в ультрафиолетовом освещении. Выявляет дефекты, выходящие на поверхность, в том числе, сквозные.
    • Вихретоковый метод контроля — позволяет контролировать объекты на высокой скорости и без контакта с поверхностью. Метод, несмотря на то, что глубина контроля по алюминию даже меньше, чем по стали, широко применяют в автоматизированных линиях.
    • Радиографический контроль — выявляет поверхностные, подповерхностные, внутренние и сквозные дефекты, в том числе мелкие. По сравнению со сталями, для просветки алюминия требуется меньшее напряжение на трубке.
    • Ультразвуковой контроль — показывает дефекты, залегающие в толщине металла. На приборе требуется установить соответствующие алюминию скорость распространения волны и угол ввода для наклонных пьезоэлементов. Дополняет радиографический метод контроля. УЗК также применяется для определения газовой пористости всего изделия в целом и измерения толщины.

Визуально-измерительный

Наиболее быстрый и дешевый, но при этом довольно информативный метод. В целом идентичен проведению ВИК для сталей и регламентируется инструкцией по визуально-измерительному контролю РД 03-606-03.
С помощью визуально-измерительного контроля можно увидеть дефекты сварных соединений: деформации, поверхностные трещины, подрезы, прожоги, наплывы, кратеры, свищи, поры, раковины и другие несплошности и дефекты формы швов; проверить геометрические размеры сварных швов и допустимости выявленных деформаций, поверхностных несплошностей и дефектов формы.
Для контроля понадобятся специальные инструменты: шаблоны сварщиков, линейки измерительные лупы, средства освещенности и люксметр, штангенциркули, щупы, угломеры, толщиномеры, калибры и многое другое. Точный список инструментов для каждого случая прописан в руководящем документе предприятия.
Проведение капиллярного контроля алюминиевой трубки для выявления поверхностных дефектов, не выявляемых визуально-измерительным контролем.

Капиллярный

Производится в соответствии с ГОСТ 18442-80. С помощью капиллярного контроля нельзя измерить точные размеры дефекта, так как пенетрант, выходя на поверхность, растекается по большей площади, чем реальная площадь дефекта. Но по капиллярному рисунку можно оценить протяженность и ориентацию дефекта.
Дефектоскопические материалы – обычно, это индикаторный пенетрант, очиститель, гаситель, проявитель. В зависимости от размера дефекта, который мы хотим увидеть, они могут соответствовать одному из нескольких классов чувствительности. Кроме расходных материалов, ещё понадобятся стандартные образцы, причём, в двух экземплярах и с паспортом.
При больших объемах продукции используют автоматизированные линии капиллярной дефектоскопии. Такие линии просчитываются под конкретные задачи и изготавливаются под заказ.
Полученный капиллярный рисунок фиксируется визуально (99%) или с помощью фото- и видеосъёмки.

Вихретоковый

Основан на регистрации вихревых токов (токов Фуко), возникающих под действием внешнего переменного магнитного поля. Применяется для поиска дефектов в электропроводящих объектах. Вихретоковый метод позволяет выявить трещины, расслоения, закаты, плены, раковины, неметаллические включения и другие дефекты, расположенные у поверхности. Метод и необходимое оборудование описаны в ГОСТ Р ИСО 15549-2009 и РД-13-03-2006.
Контроль осуществляется при помощи вихретоковых дефектоскопов. По исполнению они классифицируются: на портативные и большие автоматизированные стационарные линии; по режиму подвижности: на статические, динамические и универсальные.
К дефектоскопам подключаются проходные, накладные и комбинированные преобразователи. Датчики могут иметь одну или несколько обмоток, одна из которых генерирует переменное магнитное поле над участком контроля. Если обмоток две и более, значит генерирующий и приёмный контуры разделены. В преобразователях с одной обмоткой, она же используется и для регистрации электродвижущей силы, наводимой токами Фуко.
Для измерения толщины покрытия алюминиевой пластины используются специальные датчики, а для поиска поверхностных и подповерхностных дефектов можно применять любой вихретоковый дефектоскоп. В любом случае, необходимо выбирать оборудование под конкретную задачу.

Радиографический

нк алюминия Проведение радиографического контроля с применением пленки и комплекса цифровой радиографии
Проводится теми же рентгеновскими аппаратами, что и при контроле сталей: отечественными «Арина», «Памир», «РПД», аппаратами зарубежных фирм, например, «Eresco» фирмы «GE», «Site-x» бельгийской фирмы «Teledyne ICM» и других.
У алюминия плотность гораздо меньше, чем у железа (2,7 и 7,8 г/см3 соответственно), поэтому напряжение на аноде рентгеновской трубки для просвечивания нужно значительно меньше относительно стальных изделий.
Рекомендованные параметры напряжения регламентируются ГОСТом 20426-82.
Проиллюстрируем данные на примере номограмм пленки Agfa D7 (свинцовые экраны, D=2, расстояние до плёнки 1 м, автоматическая проявка: цикл 8 мин, проявитель G135, 28 °C).
Объект: изделие из стали, Fe.
Объект: изделие из алюминия, Al.
На номограммах видно, что при равном соотношении произведения тока и времени экспозиции, требуемое напряжение рентгеновской трубки, при контроле алюминиевых изделий, в среднем в 2 раза меньше по сравнению с контролем изделий из стали.
Для контроля алюминиевых изделий применяются специальные эталоны с маркировкой по ГОСТ 7512-82 в виде цифр или зарубок.

Ультразвуковой

Обнаруживает сложные и тонкие дефекты типа расслоения или утяжины, которые не видны на рентгеновском изображении. Но не всегда обнаруживает поры, поскольку волны могут их огибать.
С помощью ультразвукового метода можно оценить общую «загазованность» объекта контроля – газовую пористость. В зависимости от коэффициента затухания звуковой волны, алюминиевому сплаву присваивается балл согласно ГОСТ Р 54487-2011.
Обычно, для проверки алюминиевых изделий выбирают что-то одно: или ультразвуковой, или радиографический метод. Двумя методами сразу контролируют либо, когда к объекту можно подобраться только с одной стороны: например, это труба или плита – тогда один метод дополняет другой, либо в особо ответственных местах. Тогда УЗК применяют после окончательного просвечивания рентгеном, чтобы более точно зафиксировать расположение дефекта в толщине металла и подтвердить дефекты, обнаруженные при осмотре рентгеновского снимка.
Контроль ультразвуком производится специальным оборудованием — «УСД» фирмы «Кропус», «А1212 Master» фирмы «Акустические Контрольные Системы», «HARFANG VEO» фирмы «Sonatest» и другими.

Компания «Сервис неразрушающего контроля» предлагает услуги по контролю алюминиевых изделий  точными  методами неразрушающего контроля.