6

Список используемых сокращений

НК - неразрушающий контроль

РУЗК - ручной ультразвуковой контроль

АУЗК - автоматизированный ультразвуковой контроль

ЛНМК - лаборатория неразрушающих методов контроля

СНК - система неразрушающего контроля

Аннотация

Работа посвящена совершенствованию системы неразрушающего контроля изделий на предприятиях машиностроительного профиля.

Произведен анализ системы неразрушающего контроля на предприятиях. Представлены общие сведения и основные требования предъявляемые к контролю. Описаны основные виды и характеристики дефектов обнаруживаемых в процессе сканирования. Выделены основные факторы влияющие на качество неразрушающего контроля.

С целью повышения эффективности системы неразрушающего контроля предложен процессный подход. Определено место контроля на различных этапах процесса изготовления изделий, структура и средства управления. На примере предприятия ОАО «Тяжпромарматура» реализован процессный подход к организации НК.

Рассмотрена перспектива автоматизированной системы неразрушающего контроля деталей и узлов машин и основные направления ее совершенствования. На основе совершенствования обобщений экспериментальных данных выполнен сравнительный анализ ручного и автоматизированного контроля.

В результате проведенной работ на основе процессного подхода предложен комплекс средств и мероприятий по повышению эффективности НК в процессе производства изделий машиностроительного профиля.

Содержание

Введение

Глава 1. Анализ системы неразрушающего контроля на предприятиях

1.1 Общие сведения о неразрушающем контроле и требования к нему

1.2 Виды и характеристики дефектов контролируемых объектов обнаруживаемых на основных этапах жизненного цикла изделий

1.3 Причины «перебраковки» и пропуска дефектов в процессе контроля

1.4 Факторы, влияющие на качество неразрушающего контроля изделий

1.5 Недостатки организации системы контроля на предприятиях

Глава 2. Процессный подход к системе неразрушающего контроля

2.1 Место НК в процессе производства

2.2 Организация неразрушающего контроля

2.3 Проведение дефектации и управление несоответствующей продукцией

Глава 3. Перспектива автоматизации системы неразрушающего контроля изделий на предприятиях машиностроительного профиля

3.1 Комплексная технология АУЗК

3.2 Сопоставление результатов АУЗК и РУЗК

Заключение

Список использованных источников

Введение

Повышение уровня надежности и увеличение ресурса машин и других объектов техники возможно только при условии выпуска продукции высокого качества во все отраслях машиностроения. Это требует непрерывного совершенствования технологии производства и методов контроля качества. В ряде случаев выборочный контроль исходного металла, заготовок, полуфабрикатов и готовых изделий ответственного назначения не гарантирует их высокое качество, особенно при серийном и массовом изготовлении. В настоящее время все более широкое распространение получает 100%-ный неразрушающий контроль продукции на отдельных этапах производства.

Задача существенного улучшения качества промышленной продукции, а, следовательно, повышение надежности и долговечности машин может быть успешно решена при условии совершенствования производства и методов контроля качества продукции.

Контроль качества продукции заключается в проверке соответствия показателей ее качества установленным требованиям. Важными критериями высокого качества деталей машин являются физические, геометрические и функциональные показатели, а также технологические признаки качества, например, отсутствие недопустимых дефектов типа нарушения сплошности материала, и покрытия, геометрических размеров и чистоты обработки поверхности требуемым технической документацией и др.

В современных условиях стремительного научно-технического прогресса роль неразрушающего контроля значительно возросла. Его применение на машиностроительных заводах и при эксплуатации машин в различных областях народного хозяйства дает значительный технический и экономический эффект. Использование его в эксплуатации позволяет обеспечить высокую надежность и долговечность машин.

Глава 1. Анализ системы неразрушающего контроля на предприятиях

1.1 Общие сведения о неразрушающем контроле и основные требования к нему

Применение НК предшествует разработка модели, отражающей изменение свойств материалов и изделий по характерным признакам. НК заключается в проверке физическим методом соответствия показателей качества контролируемой продукции установленным требованиям без нарушения ее свойств, функционирования и пригодности к применению.

Существующие средства НК предназначены для выявления дефектов типа нарушения сплошности материала изделий; оценки структуры материала изделий; контроля геометрических параметров изделий; оценки физико-химических свойств материала изделий.

НК основан на получении информации о качестве проверяемых материалов и изделий при взаимодействии их с веществами или физическими полями в виде электрических световых, звуковых или иных сигналов. Современные методы НК в соответствии с ГОСТ 18353-79 подразделяются на девять основных видов: радиационный, акустический, магнитный, вихретоковый, электрический, радиоволновой, тепловой, оптический, а также проникающими веществами (молекулярный).

Методы каждого вида НК классифицируют по характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом, первичным информативным признакам и способам получения первичной информации.

· МАГНИТНЫЙ КОНТРОЛЬ - основан на анализе взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом. Физические основы магнитного контроля заключаются в использовании магнитных свойств материалов, в частности, размагничивающего фактора, магнитного сопротивления и преломления магнитных силовых линий.

· ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ - основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом, или возникающего в контролируемом объекте в результате внешнего воздействия.

· ВИХРЕТОКОВЫЙ КОНТРОЛЬ - основан на взаимодействии электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом изделии, плотность которых зависит от свойств материалов.

· РАДИОВОЛНОВОЙ КОНТРОЛЬ - основан на использовании взаимодействия радиоизлучений с материалами контролируемых изделий. Он наблюдается в процессе поглощения, дифракции, отражения, преломления падающей волны или взаимодействия падающей или отраженных волн. Кроме того, в радиодефектоскопии могут использоваться специфические резонансные эффекты взаимодействия радиоволнового излучения.

· ТЕПЛОВОЙ КОНТРОЛЬ - основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов, вызванных дефектами.

· ОПТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ - основан на взаимодействии светового излучения с поверхностью контролируемого объекта. При падении света с потоком излучения на материал происходит разложение его на составляющие. В зависимости от свойств материала это разложение может быть различным.

· АКУСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ - основан на использовании ультразвуковых волн. Колебания в деформируемой среде распространяются в виде волны. Совокупность частиц, обладающих одинаковой фазой колебаний, образует поверхность или фронт волны. Фронт волны расположен перпендикулярно к направлению распространению волны.

· МОЛЕКУЛЯРНЫЙ (КОНТРОЛЬ ПРОНИКАЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ) - основан на проникании веществ и регистрации индикаторного рисунка открытой поверхности.

· РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ - основан на регистрации и анализе ионизирующего излучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. К ионизирующим излучениям относят рентгеновские и гамма-излучения, а также потоки заряженных или нейтральных частиц. Рентгеновское излучение является электромагнитным излучением и возникает в рентгеновской трубке при торможении ускоренных электронов. Кинетическая энергия тормозящих электронов превращается в электромагнитную энергию, излучаемую в виде фотонов.

К НК предъявляются следующие основные требования:

1) возможность осуществления эффективного контроля на различных стадиях изготовления, в эксплуатации и ремонте изделий;

2) возможность контроля качества продукции по большинству заданных параметров;

3) согласованность времени, затрачиваемого на контроль, с временем работы другого технологического оборудования;

4) высокая достоверность результатов контроля;

5) возможность механизации и автоматизации контроля технологических процессов, а также управления ими с использованием сигналов, выдаваемых средствами НК;

6) высокая надежность дефектоскопической аппаратуры и возможность использования ее в различных условиях;

7) простота методики контроля, техническая доступность средств контроля в условиях производства, ремонта и эксплуатации.

В современных условиях при большом разнообразии методов и приборов необходим тщательный анализ для выбора наиболее эффективного и экономичного НК. Принцип выбора методов НК материалов и изделий основывается на их классификационных признаках [5]. Основными признаками являются: характер взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом, первичная информационная характеристика, индикация первичной информации, окончательная информация. Каждый метод имеет свою область наиболее эффективного применения.

Для выбора методов или комплекса методов НК должны быть определены вид дефектов, подлежащих выявлению, объекты (зоны) контроля, их характеристики и условия контроля, а также должны быть заданы критерии на отбраковку. По эти данным руководствуясь табл. 4 [1], определяют возможные методы, позволяющие решить поставленную задачу. Затем, принимая во внимание критерии на отбраковку, чувствительность и специфику методов, выбирают методы и средства НК для применения. При равной чувствительности предпочтение отдается тому методу, который проще и доступнее в конкретных условиях применения, у которого выше достоверность результатов контроля и производительность.

Выбранные методы контроля полуфабрикатов фиксируются в нормативной технологической документации.

На практике в некоторых случаях могут встретиться задачи, для решения которых применение того или иного широко распространенного метода может оказаться недостаточно эффективным [4]. В этих случаях научно-исследовательские институты и заводы промышленности разрабатывают новые специальные методы, средства и методики НК.

При выборе метода или комплекса методов для дефектоскопического контроля конкретных деталей или узлов необходимо учитывать, кроме специфических особенностей и технических возможностей каждого метода, следующие основные факторы: характер (вид) дефекта и его расположение, условия роботы деталей и ТУ на отбраковку, материал детали, состояние и чистоту обработки поверхности, форму и размер детали,, зоны контроля, доступность детали и зоны контроля, условия контроля.

Характер (вид) подлежащих выявлению дефектов -- важный фактор при выборе метода. В зависимости от происхождения дефекты различаются размерами, формой и средой, заполняющей их полости. Так, например, трещины имеют протяженную форму с различным раскрытием и глубиной. В полости трещин могут быть окислы, смазка, нагар и другие загрязнения. Трещины характерны резкими очертаниями, а неметаллические включения, закаты и заковы часто бывают округлой формы. Поэтому, учитывая особенности дефекта, который необходимо обнаружить, выбирают метод ПК для падежного его выявления. Так, для обнаружения поверхностных трещин с малой шириной раскрытия (0,5--5 мкм) на деталях из ферромагнитных материалов наиболее эффективным является магнитный, а из немагнитных материалов -- токовихревой или капиллярный метод и совершенно непригоден, например, рентгенографический. Для выявления внутренних скрытых дефектов целесообразно применять радиационные или ультразвуковые методы.

Место расположения возможных дефектов на детали. Дефекты подразделяют на поверхностные, подповерхностные (залегающие на небольшой глубине -- до 0,5--1 мм) и внутренние (залегающие на глубине более 1 мм).

Для выявления поверхностных дефектов применимы все методы, но в ряде случаев наиболее эффективны из них магнитопорошковый и капиллярные. Для обнаружения подповерхностных дефектов эффективны ультразвуковой, токовихревой, магнитопорошковый, а внутренних -- только ультразвуковой и методы просвечивания ионизирующими излучениями.

Условия работы детали: характер внешних нагрузок (статические, динамические, вибрационные), возможные перегрузки, внешняя среда, в которой работает деталь, возможность эрозионно-коррозионного поражения, температурные условия и др. Многие ответственные детали испытывают значительные знакопеременные нагрузки, работают в агрессивной среде, при высоких температурах и в запыленном воздухе (при работе, например, двигателей на земле). Ряд деталей подвергается эрозионно-коррозионному воздействию. Любые конструктивные или производственные дефекты могут явиться очагами усталостного разрушения, особенно при работе детали в условиях сложного напряженного состояния или воздействия агрессивных сред, ускоряющих разрушение.

Учет условий работы деталей позволяет определить критические места конструкции и обратить на эти места особое внимание при выборе метода и проведении контроля.

Технические условия на отбраковку определяют количественные критерии ее и играют важную роль при выборе методов, обеспечивающих выявление только опасных дефектов.

Например, для контроля поверхности лопаток газовых турбин вдали от кромок, где допускаются 'мелкие точечные эрозионно-коррозионные поражения и микро-растрескивание, ограничиваются лишь двумя методами: визуально-оптическим и одним из капиллярных (люминесцентным, цветным) или токовихревым. Для контроля кромок, на которых согласно ТУ не допускаются никакие нарушения сплошности материала, применяют три метода в комплексе, исходя из особенностей и технических возможностей каждого метода: капиллярным -- цветным проверяют наличие на всей поверхности поверхностных трещин, пор, коррозионных поражении;

Если в ТУ отсутствуют строго определенные критерии браковки или нормы на отбраковку установлены неправильно (не на основе испытаний, а исходя из страха риска), то возможна необоснованная отбраковка деталей, что может нанести экономический ущерб.

Физические свойства материала деталей -- это постоянно действующий фактор, определяющий в значительной степени выбор метода НК. Так, для применения магнитопорошкового метода материал детали должен быть ферромагнитным и однородным по магнитным свойствам структуры: не должно быть, например, карбидной полосчатости, аустенитных включений, резких переходов от одной структуры к другой, различающихся магнитными свойствами. Для токовихревого контроля материал должен быть электропроводным, однородным по структуре и изотропным .по магнитным свойствам. Для ультразвукового контроля на трещины материал также должен быть однородным, мелкозернистым по структуре, должен обладать свойствами упругости и малым коэффициентом затухания ультразвуковых колебаний, а для капиллярных методов -- должен быть непористым и стойким к воздействию органических растворителей.

Применение методов просвечивания ионизирующими излучениями ограничивается лишь способностью материала поглощать данное излучение и толщиной материала.

Форма и размеры контролируемых деталей. Некоторые методы (магнитный, капиллярный, просвечивание рентгеновским и г-излучением) могут применяться для контроля большинства деталей различной формы и размеров. Детали простой формы можно проверять всеми методами, в то время как применимость некоторых методов для контроля деталей сложной формы ограничена, например ультразвукового -- из-за трудности расшифровки результатов контроля и наличия мертвых зон -- непрозвучиваемых участков; капиллярного -- из-за трудности выполнения отдельных операций, особенно операций подготовки деталей к контролю и удаления с поверхности проникающей жидкости.

Крупногабаритные изделия контролируют, как правило, по частям.

Правильность монтажа деталей в производстве, состояние и взаимное расположение закрытых деталей в период эксплуатации в собранных агрегатах проверяют только методами просвечивания.

Зоны контроля. Контролю непосредственно на изделии подвергают отдельные зоны. Определение зон контроля является важным фактором в выборе метода, так как знание их облегчает разработку методики и обнаружение дефектов. При этом следует иметь в виду, что методом вихревых токов практически невозможно проверить зоны немагнитного материала непосредственно у неравномерно распределенных ферромагнитных масс; ультразвуковой контроль поверхностными волнами - неприменим, если в проверяемой зоне имеются резкие переходы от одного сечения к другому. Кроме того, в подлежащей ультразвуковому контролю зоне, как правило, не должно быть отверстий, заклепок, болтов и других отражателей ультразвуковой энергии. В некоторых случаях контроль таких объектов возможен при условии применения специальной методики и искательных ультразвуковых головок.

Для токовихревого контроля радиусы галтельных переходов должны быть не менее 2 мм, а для капиллярного и магнитопорошкового методов в зоне контроля не должно быть уступов с углом менее 90°, подрезов и наплывов металла. Ширина проточек, радиусы галтелей и отверстий в зоне капиллярного контроля должны быть не менее 3 мм.

Состояние и чистота обработки контролируемой поверхности. Чувствительность методов, особенно магнитопорошковых и капиллярных, зависит от чистоты обработки контролируемой поверхности и наличия на ней защитных покрытий.

Проведем сравнительный анализ некоторых методов НК табл. 1

Характерные особенности и области применения распространенных методов НК

Метод НК	Дефекты	Область применения	Преимущества	Недостатки
1	2	3	4	5
Визуально-оптический	Относительно крупные трещины, механические и коррозионные повреждения поверхности, нарушения сплошности защитных покрытий, остаточные деформации, изменения характера неразъемных соединений, течь, следы износа и др.	Осмотр деталей и узлов как снятых, так и непосредственно в конструкции	1. Возможность осмотра больших поверхностей деталей из различных материалов, имеющих разную форму 2. Возможность проведения эффективного контроля в труднодоступных местах конструкции	1. Низкая вероятность обнаружения мелких поверхностных дефектов 2. Зависимость выявляемости дефектов от субъективных факторов (острота зрения, усталость оператора, опыт работы) и условия контроля (освещенность, оптический контраст и др.)
Цветной (с применение составов)	Поверхностные открытые трещины, поры, и коррозионные поражения	Контроль деталей и улов в основном из немагнитных материалов	1. Возможность контроля деталей, различных по размерам и форме. 2. Высокая чувствительность метода и достоверность результатов контроля 3. Простота технологии контроля. 4. Наглядность и документальность результатов контроля	1. Необходимость удаления с контролируемой поверхности защитных покрытий, смазок, окалины и других загрязнений. 2. Относительно высокая трудоемкость ручного контроля. 3. Большая длительность процесса контр.
Магнитнопорошковый	Поверхностные и подповерхностные дефекты - трещины, волосовины, неметаллические включения, флокены, надрывы и др.	Контроль полуфабрикатов, деталей и узлов из ферромагнитных материалов	1. Возможность контроля деталей различных по размерам и форме 2. Высокие чувствительность, производительность и достоверность результатов контроля 3. Простота методики контроля. 4. Документальность результатов контроля	1. Необходимость удаления относительно толстых защитный покрытий 2. Сложность автоматизации всего процесса контроля 3. В ряде случаев затруднена расшифровка результатов контроля в связи с выявлением мнимых дефектов
Токовихревой	Открытые и закрытые поверхностные и подповерхностные дефекты	Контроль полуфабрикатов, деталей и узлов из электропроводных материалов. Метод эффективен для локального контроля снятых деталей и в конструкции (накладными датчиками)	1. Возможность выявления трещин без удаления защитных покрытий, окислов и смазок 2. Возможность выявления малораскрытых трещин, перекрытых «мостиков» деформированного металла 3. Возможность безконтактного контроля 4. Большая скорость и незначительная трудоемкость ручного контроля небольших поверхностей	1. Зависимость чувствительности метода от размеров датчика, которые ограничены возможностями технологии его изготовления. В связи с чем она по глубине распространения трещин ниже магнитного и цветного 2. Отсутствие наглядности результатов контроля (косвенные наблюдения)
Ультразвуковой импульсный эхо-метод	Внутренние скрытые дефекты, а также поверхностные трещины, главным образом возникающие в труднодоступных местах конструкции	Контроль полуфабрикатов, деталей и узлов из магнитных и немагнитных материалов, обладающих свойствами упругости	1. Высокая чувствительность 2. Возможность выявления поверхностных и внутренних дефектов при одностороннем доступе к проверяемому объекту и на значительном расстоянии от места ввода ультразвуковых колебаний 3. Высокая производительность и низкая стоимость контроля 4. Относительная простота автоматизации контроля	1. Необходимость разработки специальных методик и ультразвуковых искателей для каждой контролируемой детали 2. Относительная сложность расшифровки результатов контроля, определение места расположения, размера и характер дефектов 3. Относительная трудность, а в ряде случаев невозможность контроля деталей сложной формы и с грубой поверхностью
Рентгено-графический	Внутренние скрытые дефекты, дефекты закрытых деталей	Контроль полуфабрикатов деталей, узлов и агрегатов	1. Возможность контроля деталей различной формы. Большая интенсивность излучения и возможность регулирования его энергии 2. Документальность результатов контроля	1. Громоздкость и сложность рентгеновской аппаратуры 2. Относительно низкая чувствительность к усталостным трещинам 3. Недостаточная технологическая маневренность при просвечивании в полевых условиях и в условиях монтажа конструкции 4. Относительно низкая производительность и более высокая стоимость контроля на внутренние дефекты по сравнению с ультразвуковым методом 5. Необходимость устройства защиты работающих от рентгеновского излучения

Из рассмотренных неразрушающих методов контроля наибольшее практическое применение находят методы акустического вида контроля.

Около 90% объектов, контролируемых акустическими методами, проверяют эхо-методом. Применяя различные типы волн, с его помощью решают задачи дефектоскопии поковок, отливок, сварных соединений, многих неметаллических материалов.

Контроль отливок. Ультразвуковой контроль отливок проводится эхо- и зеркально-теневым методами, обычно с помощью нормальных преобразователей. Дефекты литья (поры, раковины, шлаковые включения) имеют объемный характер и могут быть обнаружены при прозвучивании с разных сторон. Поэтому контроль ведут, как правило, в одном направлении по кратчайшему расстоянию от поверхности, удобной для ввода УЗК. Однако имеются опасные зоны, которые должны быть проверены в направлении, перпендикулярном к плоскости наиболее вероятного развития трещин. Кроме того, в отливках встречаются волосовидные дефекты, плохо отражающие ультразвук. О наличии таких дефектов судят по ослаблению донного сигнала.

Ввиду того, что поверхность отливок шероховатая и сложной формы, целесообразно применять специальные преобразователи для контроля грубой поверхности. Вогнутые переходные поверхности удобно контролировать преобразователями с локальной ванной в форме катка.

Ультразвуковому контролю следует подвергать стальные отливки после высокотемпературной термической обработки, измельчающей структуру. Частота ультразвуковых колебаний 1 - 2 МГц. Чувствительность дефектоскопа обычно настраивают по плоскодонным отражателям площадью 7 - 80 мм². Удовлетворительно контролируются отливки центробежного литья (например, трубы).

Чугун контролируется хуже, чем стальные отливки. Наибольшую чувствительность удается получить при контроле отбеленного чугуна и чугуна с шаровидным графитом. Значительно хуже контролируется чугун, особенно при наличии крупных графитных включений.

Эхо-метод применяют для обнаружения грубых дефектов в слитках из различных металлов и сплавов, предназначенных для изготовления изделий ответственного назначения. Простая форма слитка благоприятствует контролю. Однако слитки имеют крупнозернистую структуру, что требует уменьшения частоты и снижает чувствительность метода контроля. Слитки из углеродистой стали могут быть прозвучены на толщину до 1 м при частоте 0,25 -1 МГц. Слитки из легированной стали прозвучиваются значительно хуже. Слитки из титановых и алюминиевых сплавов могут быть проконтролированы на глубину не более 1 м при частоте 1 - 1,5 МГц. Для обеспечения акустического контакта вдоль боковых поверхностей слитка зачищают полосы шириной 50 -70 мм от окалины и других неровностей.

Контроль поковок и штамповок. Поковки (типа роторов и дисков турбин, заготовок штампов, станин, валов, деталей самолетов, в том числе из легких сплавов, и.т.п.) контролируют эхо-методом. В этих изделиях могут быть выявлены флокены, остатки усадочных раковин, инородные включения, окисные плены, ликвационные скопления и другие внутренние дефекты, которые практически невозможно обнаружить просвечиванием. Контроль ведется на частоте 2 - 5 МГц эхо- и зеркально-теневым методами. Для ответственных изделий предусматривается прозвучивание каждого объема в трех взаимно перпендикулярных направлениях или близких к ним. Поковки менее ответственного назначения контролируют прямым преобразователем по поверхности, со стороны которой производится последний этап ковки, так как большинство дефектов расположено параллельно этой поверхности. Наклонными преобразователями контролируют участки, опасные с точки зрения возможного возникновения трещин, а также места, где обнаружены дефекты прямым преобразователем.

Уровень фиксации устанавливают в пределах 3-20 мм². Недопустимыми считают дефекты с эквивалентной площадью 3 - 70 мм² в зависимости от толщины изделия. Кроме того, накладываются ограничения на протяженность дефектов, их число и суммарную эквивалентную площадь на определенной площади поверхности изделия.

Штамповки имеют часто сложную форму. Их контроль проводится эхо-методом продольными волнами при частоте 2 - 5 МГц. Волны рекомендуется направлять перпендикулярно к поверхности металла. В этом случае эффективно применение иммерсионных установок, в которых преобразователь автоматически ориентируется в требуемом направлении.

Контроль проката я проволоки. Листы и плиты толщиной 6 - 60 мм контролируют теневым, эхо-, эхо-сквозным и зеркально-теневым методами на частотах 2-3 МГц. При контроле эхо-методом чувствительность фиксации устанавливают по плоскодонным отверстиям площадью 7; 19,6; 50,2 мм². Для других методов чувствительность фиксации устанавливается по ослаблению донного или сквозного сигнала.

Листы толщиной более 60 мм контролируют эхо- (совместно с зеркально-теневым) или эхо-сквозным методом. Преимуществом последнего является независимость показаний прибора от перемещения листа между преобразователями при иммерсионном контроле.

Листы толщиной 3 мм и менее эффективно контролировать эхо- и теневым методом с использованием волн Лэмба. Одним или двумя преобразователями можно проконтролировать полосу шириной 0,3 - 0,5 м при скорости ее движения 0,5 м/с.

Контроль листов и заготовок при 900 -1000° С позволяет своевременно выявить часть металла, подлежащую обрезке. Для возбуждения и приема УЗК применяют ЭМА-способ или помещают преобразователи в канал, расточенный в валках прокатного стана. Акустический контакт при этом, достигается путем сильного прижатия валка к поверхности листа или заготовки.

Прутки и заготовки круглого и прямоугольного сечений контролируют эхо-методом прямыми (иногда также наклонными) преобразователями. Прокат делят на четыре группы качества в зависимости от условий протяженности дефектов. В случае, если требуется контролировать только центральную часть прутка, используют три преобразователя, расположенных вокруг прутка с углом между осями 60°. Пруток перемещают поступательно, сканирования по всей поверхности не производят.

Бесшовные металлические трубы проверяют эхо-методом с помощью иммерсионных установок с локальными ваннами.

Для проверки всего металла трубы необходимо обеспечить взаимное перемещение преобразователя и трубы по винтовой линии. Более производителен способ, при котором преобразователи вращаются вокруг поступательно-движущейся трубы.

1.2 Виды и характеристики дефектов контролируемых объектов обнаруживаемых на основных этапах жизненного цикла изделий

Многолетний опыт исследования отказов машин и механизмов свидетельствует о том, что основным видом разрушения деталей из различных металлических материалов является разрушение от усталости. Причину указанного вида разрушения весьма многообразны. К их числу относятся: например, низкое качество материала или изготовления деталей, недостаточная конструктивная прочность, нарушение требований эксплуатации и т.д.

С точки зрения неразрушающего контроля деталей и изделий из металлических материалов все виды несовершенства в металлах вне зависимости от природы их образования (нарушение в металлургии, технологии, эксплуатации) целесообразно рассмотреть с позиции: дефект есть или дефект отсутствует

Дефект - каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией.

Дефект может существовать на каждом этапе жизненного цикла изделий.

Обеспечение на стадии проектирования свободных подходов к контролируемым деталям исключает в эксплуатации необходимость доработки конструкции изделий для проведения контроля.

На основе анализа расчетных напряжений, результатов статических и динамических испытаний, а также статистики отказов при эксплуатации аналогичных по конструкции образцов техники конструктор должен определить, какие высоко нагруженные детали и узлы подлежат НК в процессе эксплуатации, где места возможного возникновения на них усталостных трещин и зоны контроля.

Конструктор должен указать методы и средства НК, в том числе и устройства встроенного дефектоскопического контроля объектов, возможность контроля которых должна быть обеспечена в запланированном объеме. Если невозможно использовать известные методы и средства контроля, необходимо разработать и рекомендовать новые.

Конструктор должен разработать техническую документацию по дефектоскопическому контролю, включающую перечень контролируемых объектов и схемы размещения их на изделии, рекомендуемые методы, средства и технологию контроля, критерии браковки, последовательность выполнения контроля, порядок введения контроля в условиях эксплуатации изделия и последующего расширения его объема. Кроме того, должны быть определены, продолжительность и необходимые трудозатраты на подготовку, и выполнение контрольных операций.

Работы по обеспечению технологичности изделий и созданию технической документации по дефектоскопическому контролю выполняются конструктором совместно со специалистами по дефектоскопии, производству и эксплуатации машин - объектов контроля. Из-за ошибок допущенных на стадии проектирования конструктором происходит зарождение дефектов в изделиях.

Самое большое количество дефектов выявляемых методами НК возникает на этапе изготовления изделий.

Рассмотрим металлургические дефекты, которые образуются при выплавке слитков или литье деталей. Наиболее распространенными металлургическими дефектами являются: усадочные и газовые раковины, трещины и включения.

Усадочные раковины - представляют собой полость, образовавшуюся вследствие уменьшения объема жидкого металла при его затвердевании. Причина образования такого дефекта является - уменьшение объема металла при затвердевании.

Газовые раковины - полости округлой формы диаметром 1…3 мм и более с гладкой блестящей поверхностью. Основными причинами возникновения могут быть: низкая газопроницаемость формы и стержней; плохая обработка холодильников и т.д.

Трещины- представляют собой нарушения сплошности в виде разрывов металла. Образование трещин в непрерывном слитке связано с напряжениями, возникающими в процессе его формирования, и обусловлено пониженной прочностью и пластичностью металла в различных температурных интервалах.

Включения бывают двоякого рода и происхождения: включение неметаллических частиц, попавших в металл извне (шлак, огнеупор, песок, графит) и металлические включения (ферросплавы, затонувшие куски прутков или маркировочных дужек и т.д.)

Опасные дефекты технологического происхождения, резко снижающие характеристики сопротивления деталей экспериментальным нагрузкам - это дефекты сварки (табл. 1).

Таблица 1

Термины и определения дефектов сварных соединений по ГОСТ 2601-84

Термин	Определение
Трещина сварного соединения	Дефект сварного соединения в виде разрыва в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах
Продольная трещина сварного соединения	Ориентированная вдоль оси сварного шва
Поперечная трещина сварного соединения	Ориентированная поперек оси сварного шва
Разветвленная трещина сварного соединения	Имеющая ответвления в различных направлениях
Микротрещина сварного соединения	Обнаруженная при пятидесятикратном и более увеличении
Усадочная раковина сварного шва	Дефект в виде полости или впадины, образованный при усадке металла шва в условиях отсутствия питания жидким металлом
Вогнутость корня шва	Дефект в виде углубления на поверхности обратной стороны сварного одностороннего шва
Свищ в сварном шве	Дефект в виде воронкообразного углубления в сварном шве
Пора в сварном шве	Дефект сварного шва в виде полости округлой формы, заполненной газом
Цепочка пор в сварном шве	Группа пор в сварном шве, расположенных в линию
Непровар	Дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва
Прожог сварного шва	Дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны
Шлаковое включение сварного шва	Дефект в виде вкрапления шлака в сварном шве
Брызги металла	Дефект в виде окалины или пленки окислов на поверхности сварного соединения
Поверхностное окисление сварного соединения	Дефект в виде окалины или пленки окислов на поверхности сварного соединения
Подрез зоны сплавления	Дефект в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом
Наплыв на сварном соединении	Дефект в виде напекания металла шва на поверхность основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним
Смещение сваренных кромок	Неправильное положение сваренных кромок друг относительно друга

Воздействие эксплуатационных нагрузок, окружающей среды (температура, влажность, пары кислот и т.п.), фазовые и структурные превращения, протекающие во времени в условиях воздействия эксплуатационных факторов при неблагоприятных сочетаниях могут вызвать зарождение и развитие эксплуатационных повреждений (коррозионные язвы, трещины, питтинги).

1.3 Причины возникновения и пропусков дефектов в процессе производства

Кроме проблемы наличия дефектов, существует еще одна не менее важная, - это пропуски дефектов во время контрольных операций.

Пропуски дефектов в изделиях могут возникать из-за ряда причин, связанных с управлением процесса. Основным фактором, влияющим на пропуски дефектов, является квалификация, аттестация и обучение персонала, а также добросовестное выполнение дефектоскопистом своей работы.

В последние десятилетия произошли крупные изменения в управлении бизнесом, все большее количество фактов и результатов исследований говорит о том, что на первое место по влиянию на долгосрочный успех предприятия выходит человеческий фактор. Хорошо обученный, правильно организованный и мотивированный персонал определяет судьбу предприятия. Это осознали и в США, и в Европе, и в Японии. Мотивация и обучение персонала приводят к созданию нового климата и изменению корпоративной культуры компании в направлении формирования производственных отношений на основе принципов ТОМ.

Компании должны приступить к строительству новых корпоративных культур, в том числе определиться со свей миссией, видением развития, руководящими принципами и ценностями.

Главный вывод -- вживление TQM в менеджмент организаций и компаний невозможно без глубоких изменений корпоративной культуры. TQM нельзя внедрить, его можно только вырастить.

Повышение роли персонала и изменение отношения к нему предпринимателей и менеджеров связано, прежде всего, с кардинальными изменениями в производстве. Традиционная технология постепенно уступает место гибким производственным комплексам, робототехнике, наукоемкому производству, основанному на компьютерной технике и современных условиях связи, био- и лазерной технологии. Вследствие их внедрения сокращается численность персонала, повышается удельный вес специалистов, руководителей, и рабочих высокой квалификации. Изменяется и содержание трудовой деятельности. В целом уменьшается роль навыков физического манипулирования предметами и средствами труда и возрастает значение навыков концептуальных, имеются в виду умение в целостной системе представить сложные процессы, вести диалог с компьютером, понимание статистических величин. Приобретают особое значение внимательности и ответственность, навыки общения, устной и письменной коммуникации. Расширение полномочий на рабочем месте, контроль за производственным процессом самого работника с вытекающими последствиями для мотивации и управления персоналом -- главная отличительная черта современности.

Незнание участников производственного процесса, т.е. предыстории контроля и отсутствие информации об отклонении регламентированных условиях технологического процесса приводит к задержке времени контроля и неправильному пониманию самого процесса.

В последние десятилетия произошли крупные изменения в управлении бизнесом, все большее количество фактов и результатов исследований говорит о том, что на первое место по влиянию на долгосрочный успех предприятия выходит человеческий фактор. Хорошо обученный, правильно организованный и мотивированный персонал определяет судьбу предприятия. Это осознали и в США, и в Европе, и в Японии. Мотивация и обучение персонала приводят к созданию нового климата и изменению корпоративной культуры компании в направлении формирования производственных отношений на основе принципов ТОМ.

Компании должны приступить к строительству новых корпоративных культур, в том числе определиться со свей миссией, видением развития, руководящими принципами и ценностями.

Главный вывод -- вживление TQM в менеджмент организаций и компаний невозможно без глубоких изменений корпоративной культуры. TQM нельзя внедрить, его можно только вырастить. Повышение роли персонала и изменение отношения к нему предпринимателей и менеджеров связано, прежде всего, с кардинальными изменениями в производстве. Традиционная технология постепенно уступает место гибким производственным комплексам, робототехнике, наукоемкому производству, основанному на компьютерной технике и современных условиях связи, био- и лазерной технологии. Вследствие их внедрения сокращается численность персонала, повышается удельный вес специалистов, руководителей, и рабочих высокой квалификации. Изменяется и содержание трудовой деятельности. В целом уменьшается роль навыков физического манипулирования предметами и средствами труда и возрастает значение навыков концептуальных, имеются в виду умение в целостной системе представить сложные процессы, вести диалог с компьютером, понимание статистических величин. Приобретают особое значение внимательности и ответственность, навыки общения, устной и письменной коммуникации. Расширение полномочий на рабочем месте, контроль за производственным процессом самого работника с вытекающими последствиями для мотивации и управления персоналом -- главная отличительная черта современности. Документация дает возможность передать смысл и последовательность выполнения процессов.

Недостаточная документированность процесса приводит к тому, что выдача и прием каких либо заданий происходит на словах неподтвердждаясь соответствующими документами, впоследствии это приводит к разногласиям между сотрудниками лаборатории.

Неправильный выбор методов контроля и обработка результатов, а также применение ручного контроля приводит не только к пропускам дефектов, но и к перебраковке.

1.4 Факторы, влияющие на качество неразрушающего контроля изделий

Комплексный подход к управлению качеством неразрушающего контроля предусматривает, с одной стороны, учет влияния всех компонентов разработки и технологической цепочки создания продукции, а с другой - управление функциональным качеством контроля.

Как видно, система качества контроля должна воздействовать на большое число факторов на всех этапах процесса, от планирования до использования результатов контроля.

В свою очередь, качество планирования контроля зависит от многих факторов, связанных с уровнем маркетингового мониторинга, политики организации в области качества, установленных требований к продукту, процессу и их качества.

Качество обеспечения контроля определяется, тем каковы персонал, оборудование, информационная система организации, ее метрологическое обеспечение, состояние входного контроля качества материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий, как строится организацией стратегия на обеспечение качества выполнения контроля.

На качество выполнения контроля влияют уровень менеджмента, организация труда персонала и его мотивация к высококачественному труду, организация и методы использования средств производства и проведения контроля.

Все большее значение для современных организаций приобретает обеспечение качества использования результатов контроля по назначению. Для этого необходимо управлять такими факторами, как качество ремонтов и техническое обслуживание, оказывать эффективную информационную помощь потребителям в использовании продукта труда по назначению, поддерживать постоянную связь с клиентами.

1.5 Недостатки организации системы контроля на предприятиях

Основными задачами службы контроля являются: систематически, своевременно и качественно контролировать качество поступающих материалов и изделий, технологические (монтажные) работы, качества изготавливаемой продукции, техническое состояние изделий в процессе эксплуатации с использованием необходимых способов и средств контроля в соответствии с требованием действующей документации; предотвращать передачу дефектной продукции для выполнения последующих технологических операций или сдачу ее заказчику; способствовать повышению качества конструкторских, технологических, монтажных, ремонтных и других работ; производить приемку выполненных операций и работ с оформлением необходимой технической документацией и участвовать в сдаче материалов и изделий заказчику; разрабатывать организационно-технические мероприятия, направленные на предотвращение брака и улучшение качества разработки и изготовления, а также на повышение технического уровня эксплуатации изделий [9].

Структуры управления на многих современных предприятиях были построены в соответствии с принципами управления, сформулированными еще в начале XX века. Наиболее полную формулировку этих принципов дал немецкий социолог Макс Вебер (концепция рациональной бюрократии):

- принцип иерархичности уровней управления, при котором каждый нижестоящий уровень контролируется вышестоящим и подчиняется ему;

- вытекающий из него принцип соответствия полномочий и ответственности работников управления месту в иерархии;

- принцип разделения труда на отдельные функции и специализации работников по выполняемым функциям;

- принцип формализации и стандартизации деятельности, обеспечивающий однородность выполнения работниками своих обязанностей и скоординированность различных задач;

- вытекающий из него принцип обезличенности выполнения работниками своих функций;

- принцип квалификационного отбора, в соответствии с которым найм и увольнение с работы производится в строгом соответствии с квалификационными требованиями.

Организационная структура, построенная в соответствии с этими принципами, получила название иерархической или бюрократической структуры. Наиболее распространенным типом такой структуры является линейно-функциональная (линейная структура).

Основы линейных структур составляет так называемый "шахтный" принцип построения и специализация управленческого процесса по функциональным подсистемам организации (маркетинг, производство, исследования и разработки, финансы, персонал и т.д.). По каждой подсистеме формируется иерархия служб ("шахта"), пронизывающая всю организацию сверху донизу [12]. Результаты работы каждой службы оцениваются показателями, характеризующими выполнение ими своих целей и задач. Соответственно строится и система мотивации и поощрения работников. При этом конечный результат (эффективность и качество работы организации в целом) становится как бы второстепенным, так как считается, что все службы в той или иной мере работают на его получение.

Ярким примером иерархической структуры, линейного типа управления предприятием является структура ОАО «Тяжпромарматура» (Приложение 1). Рассмотрим часть этой схемы, а точнее структуру управления центральной заводской лабораторией (ЦЗЛ).

ЦЗЛ является самостоятельным структурным подразделением, осуществляющим руководство всеми имеющимися на предприятии лабораториями. Возглавляется начальником лаборатории, который назначается и освобождается приказом генерального директора по предоставлению кадровой службы согласованно с директором по качеству. Начальник ЦЗЛ непосредственно подчиняется директору по качеству.

Лаборатория неразрушающих методов контроля (ЛНМК) является частью структуры ЦЗЛ. Руководит ЛНМК - начальник лаборатории, основной функцией которого является организация работы лаборатории в соответствии с политикой предприятия в области качества, требованиями НТД, технологических инструкций и инструкций по ТБ. Основными обязанностями начальника лаборатории являются: обеспечивать четкое, своевременное и качественное выполнение заданий; совместно с другими службами предприятия участвовать в разработке мероприятий по улучшению качества продукции и повышению производительности труда; участвовать во внедрении в производство новых технологических процессов и оборудования лаборатории, обеспечивающих качество продукции.

Человек является центральной фигурой в системе управления качеством как организационной системы управления. Практически управление качеством начинается и заканчивается человеком, т.е. он и субъект, и объект управления в системе управления качеством. Человек -- наиболее сложный элемент, действующий в различных сферах: принятие решений, создание новой техники, добыча и создание сырья, создание технологии, обслуживание приборов, машин и станков, управление и многие другие. Поэтому все основные категории теории управления качеством не должны рассматриваться отвлеченно от особенностей человека.

Как считают специалисты в области управления качеством, в среднем 95% проблем организаций в области качества в конечном счете связаны с человеком, его образом мышления, его мотивацией. Это подтверждает тезис о приоритетной роли человека в системе качества. В связи с этим особое значение в системе менеджмента качества имеет стиль управления и культура организации.

Интеграция всеобщего управления качеством и управления кадрами подразумевает переход к новому стилю руководства. Традиционный стиль руководства может быть описан следующими принципами:

решения принимаются только наверху;

каждое лицо ответственно только за свою собственную работу;

общение медленное и исходит от руководства;

минимальная связь между подразделениями;

внимание служащего сфокусировано на вершину (на начальника);

руководство определяет, как выполнять задания;

руководство не ожидает, что его персонал будет в достаточной степени мотивирован к качественному труду.

Таким образом, исключительная роль человека в решении проблем организации контроля очевидна, и это необходимо учитывать, формируя систему управления качеством неразрушающего контроля.

Технические средства НК включают в себя аппаратурную часть, программное обеспечение и эксплуатационно-техническую документацию. К сожалению, разработкам необходимой технологической документации, методикам, исследованию оптимальных процедур НК уделяется явно недостаточное внимание.

Контрольно-диагностические операции следует рассматривать как важнейший, обеспечивающий качество технологический передел со всеми вытекающими из этого выводами. От правильного выбора НК в большой степени зависит эффективность конечного результата - долговременная работоспособность объектов при минимальных затратах. В качестве примера можно привести применяющийся до сих пор метод испытания труб большого диаметра с помощью гидропрессов, для которого необходимо строить специальные цехи и многотонное испытательное оборудование. В то же время автоматизированный ультразвуковой дефектоскоп позволяет выявить дефекты с большей достоверностью, чем гидроиспытания, при этом затраты на контроль уменьшаются в сотни раз. Алгоритмы испытаний должна формировать диагностическая технология с тем, чтобы определить, что и как следует применять. Именно технология должна минимизировать диагностические параметры, методы и средства, обеспечивающие достоверность определения аномального события.

Можно утверждать, что нет ни одного безошибочного метода контроля. Могут встречаться непредвиденные условия эксплуатации, поэтому диагностические технологии должны быть «избыточными» в отношении применения комплекса различных по физической сути методов и приемов НК, которые бы дополняли друг друга для обеспечения максимальной гарантии качества изделия.

Технология должна предусматривать спектр различных конструкций контрольно-диагностических приборов - от ручного до автоматизированного исполнения при рациональном сочетании их применения в процессах производства, испытаний и эксплуатации объектов. Она должна иметь библиотеку алгоритмов и программ диагностирования, выполненных применительно к конкретным изделиям, операциям и задачам обнаружения дефектов.