Дефектоскопия оборудования энергоблока

Dвн

мм

конструктивные данные

7200

2

Диаметр ступицы

Dст

мм

конструктивные данные

950

3

Кол-во РВП на к.а.

n

шт

конструктивные данные

4

4

Количество секторов

n

шт

конструктивные данные

18

Газовых

n

шт

конструктивные данные

9

Воздушных

n

шт

конструктивные данные

7

Разделительных

n

шт

конструктивные данные

2

5

Доля поверхности, омываемой газами

xг

0,5

6

Доля поверхности, омываемой воздухом

хв

0,38889

Холодная часть

7

Эквивалентный диаметр

dэ

мм

конструктивные данные

9,8

8

Живое сечение для газов

Fг

м2

0,785*D2вн*xг*Кр*Кл*n

61,595

9

Живое сечение для воздуха

Fв

м2

0,785*D2вн*xв*Кр*Кл*n

47,9072

10

Высота набивки

hх

м

конструктивные данные

0,375

11

Поверхность нагрева

Hх

м2

0,95*0,785*D2вн*Кр*С*n

17263,5

12

Температура воздуха на входе

tхв

оС

задана

30

13

Энтальпия воздуха на входе

Iохв

ккал/кг

По I-? таблице

41,5955

14

Отношение расходов воздуха на выходе из холодной части к теоретическому

?''хч

?т-??пс-??рвп

1

15

Присос воздуха

??вп

По табл.5 [4]

0,2

16

Температура воздуха на выходе

t"пр

оС

принимаем

69

17

Энтальпия воздуха там же

Iохч

ккал/кг

По I-? таблице

96,1052

18

Тепловосприятие ступени(по балансу)

Qбхч

ккал/кг

??''хч+??вп/2)*(I0хч-I0хв)

59,9607

19

Температура газов на выходе

?"ух

оС

задана

130

20

Энтальпия уходящих газов

I"ух

ккал/кг

По I-? таблице

303,681

21

Энтальпия газов на входе

I'ух

ккал/кг

I"ух+Qбхч/?-??вп*Iохв

355,453

22

Температура газов на входе

?'хч

оС

По I-? таблице

171,626

23

Средняя температура газов

?ср

оС

?'хч+?"ух/2

150,813

24

Средняя температура воздуха

tср

оС

(tхв+t"пр)/2

49,5

25

Средний темп-ый напор

?t

оС

?ср-tср

101,313

26

Средняя скорость газов

Wг

м/с

Bр*Vгср*(?ср+273) Fг*3600*273

7,08113

27

Средняя скорость воздуха

Wв

м/с

BрVо(?"хч+??хч/2)*(tср+273) Fв*3600*273

5,18204

28

Средняя температура стенки холодной части

tст

оС

хг*?ср+хв*tср/хг+хв

97,0626

29

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

??

ккал м2*ч*0C

Сн*Сф*Се*?н

28,9386

30

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху

??

ккал м2*ч*0C

Сн*Сф*Се*?н

25,1694

31

Коэффициент использования

?

принимаем

0,9

32

Коэффициент теплопередачи

К

ккал м2*ч*0C

???????????????????????????????????????хг*?1)+1/(xв*?2)

5,25465

33

Тепловосприятие хол.части по уравнению теплопередачи

Qтхч

ккал/кг

К*Hх*?t/Вр

59,0673

34

Отношение тепловосприятий

Qтхч Qбхч

%

Qтхч/Qбхч*100

98,51

Значения Qтхч и Qбхч различаются приблизительно на 2%

Горячая часть

35

Живое сечение для газов

Fг

м2

0,785*D2вн*xг*Кр*Кл*n

66,3514

36

Живое сечение для воздуха

Fв

м2

0,785*D2вн*xв*Кр*Кл*n

51,6066

37

Высота набивки

hг

м

конструктивные данные

2

38

Поверхность нагрева

Hг

м2

0,95*0,785*D2вн*Кр*С*n

103404

39

Температура воздуха на выходе

t"гч

оС

принимаем

305

40

Энтальпия воздуха там же

I"гч

ккал/кг

По I-? таблице

432,816

41

Тепловосприятие ступени(по балансу)

Qбгч

ккал/кг

??''хч+??вп/2)*(I"гч-I0хв)

370,382

42

Энтальпия присосов в горячую часть воздуха

Qпргч

ккал/кг

??вп/2*I"гч

43,2816

43

Энтальпия газов перед горячей частью

I'гч

ккал/кг

I'хч+Qбгч/?-Qпргч

683,356

44

Температура газов перед горячей частью

?'гч

оС

По I-? таблице

323,369

45

Средняя темперетура газов

?сргч

оС

?'гч+?'хч/2

247,497

46

Средняя темперетура воздуха

tсргч

оС

t"гч+t"пр/2

187

47

Средний темп-ый напор

?t

оС

?сргч-tсргч

60,4973

48

Средняя температура стенки

tсрст

оС

хг*?сргч+хв*tсргч/хг+хв

205,561

49

Средняя скорость газов

Wсрг

м/с

Bр*Vгср*(?сргч+273) Fг*3600*273

8,07314

50

Средняя скорость воздуха

Wсрв

м/с

BрVо(?"хч+??хч/2)(tсргч+273) Fв*3600*273

6,86158

51

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

??

ккал м2*ч*0C

Сн*Сф*Се*?н

52,08

52

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху

??

ккал м2*ч*0C

Сн*Сф*Се*?н

42,912

53

Коэффициент теплопередачи

К

ккал м2*ч*0C

???????????????????????????????????????хг*?1)+1/(xв*?2)

9,15325

54

Тепловосприятие хол.части по уравнению теплопередачи

Qтгч

ккал/кг

К*Hх*?t/Вр

368,008

55

Отношение тепловосприятий

Qтгч Qбгч

%

Qтгч/Qбгч*100

99,3591

Значения Qтхч и Qбгч различаются меньше чем на 2%

5.5.3. Топка котла

1

Наружный диаметр экранных труб

d

мм

конструктивные данные

32

2

Толщина стенки труб экранных поверхностей

?

мм

конструктивные данные

6

3

Поверхность боковой стены:

Fб

м2

Fбсрч+Fбнрч+Fбхв

308,903

СРЧ

FбСРЧ

м2

(3,124*2+3,029*2)*10,84

133,809

НРЧ

FбНРЧ

м2

(21,25-8,96)*10,84

133,224

ХВ

FбХВ

м2

(10,84+6,25)*2,45

41,8705

4

Поверхность фронт.стены:

Fф

м2

Fфсрч+Fфнрч+Fфхв

199,179

СРЧ

FФСРЧ

м2

6,3*6,08+(7,84+6,3)*3,04

81,2896

НРЧ

FФНРЧ

м2

(21,25-8,96)*7,84

96,3536

ХВ

FФХВ

м2

(7,84+0,95)*2,45

21,5355

5

Поверхность горелок

Fгор

?d2/4*24

34,8465

6

Сумарная поверхность стен топочн.камеры

Fст

м2

Fб+Fф

2032,33

7

Объём топочной.камеры

Vт

м3

2,62*7,84+Fфсрч+Fфнрч

4318,19

8

Высота топочной камеры

Нт

м

конструктивные данные

30,1135

9

Высота расположения горелок

hг

м

конструктивные данные

6,0435

10

Эффективная толщина излучающего слоя

S

м

3,6*Vт/Fст

7,64911

11

Коэф.избытка воздуха в топке

?т

По табл.2 [4]

1,2

12

Присосы воздуха в топку

??т

По табл.5 [4]

0,1

13

Присосы воздуха в сист.пылеприготовления

??пс

По табл.5 [4]

0

14

Температура горячего воздуха

tгв

оС

из расчета РВП

305

15

Энтальпия гор.воздуха

Iгв

ккал/кг

из расчета РВП

432,816

16

Тепло вносимое c воздухом в топку

Qв

ккал/кг

(?т-??т-??пс)*I0гв+ +(??т???пс)*Iохв

526,013

17

Полезное тепловыделение в топке

Qт

ккал/кг

Qрр*(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+ +Qв

4523,44

18

Теоретич.темпер.горения

?а

оС

По I-? таблице

1919,16

19

Относит.положение максимума температур по высоте топки

Xт

hг/Hт

0,20069

20

Коэффициент

M

0,56-0,5*Xт

0,45965

21

Температура газов на выходе из топки

?"т

оС

принята предварительно

1190

22

Энтальпия газов там же

I"т

ккал/кг

По I-? таблице

2644,6

23

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

Vcср

ккал кг*0С

(Qт-I"т)/(?а-?"т)

2,57673

24

Произведение

?*rn*S

м*кгс/см2

?*rп*S

1,75979

25

Коэффициент ослабления лучей:

26

трехатомными газами

Кг

1 м*кгс/см2

По рис.11 [5]

0,27186

27

Золовыми частицами

Кзл

По рис.12 [5]

6,6

28

Частицами кокса

Ккокс

1

29

Безразмерные параметры:

??

1

??

0,1

30

Оптическая толщина

K?S

(Kг*rn+Кзл*?зл+Ккокс*?1*?2)*?S

3,66466

31

Эффективная степень черноты факела

aф

По рис.10 [5]

0,97439

32

Коэфф.тепловой эффективности

?экр

По табл.6 [4]

0,45

35

Cтепень черноты топочной камеры

aт

aф/(aф+(1-aф)*?экр)

0,98831

36

Температура газов на выходе из топки

?"т

оС

(?а+273)/((M*((4,9*10-8*?экр *Fст*aт*(?а+273)3)/(?*Bр *Vсср))0,6+1)-273

1179,47

37

Энтальпия газов на выходе из топки

I"т

ккал/кг

По I-? таблице

2618,4

38

Кол-во тепла воспринятого в топке

Qлт

ккал/кг

?*(Qт-I"т)

1900,92

39

Ср.тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности нагрева

qл

ккал/м2*ч

Bр*Qтл/Hл

148071

40

Теплонапряжение топочного объема

qv

ккал/м3*ч

В*Qнр/Vт

146323

5.5.4. Ширмы I ступени

1

Наружный диаметр труб

dн

мм

конструктивные данные

32

2

Толщина стенки труб

bст

мм

конструктивные данные

6,5

3

Количество паралельно включенных труб

nтр

шт

конструктивные данные

704

4

Кол-во ширм

nш

шт

конструктивные данные

64

5

Средний шаг между ширмами

S1

мм

конструктивные данные

324

6

Продольный шаг

S2

мм

конструктивные данные

38

7

Относительный поперечный шаг

?1

мм

S1/dн

10,125

8

Относительный продольн. шаг

?2

мм

S2/dн

1,1875

9

Поверхность нагрева ширм

НшI

м2

2*b*h*nтр*х

1249,28

10

Доп.поверхность в области ширм

НдопI

м2

конструктивные данные

81,3594

11

Площадь входного окна

Нвх

м2

конструктивные данные

150,719

12

Лучевосприним.пов-ть ширм

Нл.шI

м2

Hвх*HшI/(HшI+HдопI)

141,504

13

Доп.лучевоспринимающ.поверхность

Нл.допI

м2

Hвх-Hл.шI

9,21544

14

Входное сечение для газов

F'

м2

10,84*6,952*2-64*6,952* *0,032

136,482

15

Выходное сечение для газов

F"

м2

10,84*5*2-64*5*0,032

98,16

16

Живое сечение для газов

Fг

м2

2*F'*F"/(F'+F")

114,191

17

Живое сечение для пара

fп

м2

nтр*?*dвн2/4

0,1995

18

Высота окна ширм

А

м

конструктивные данные

5

19

Ширина окна ширм

В

м

конструктивные данные

0,324

20

Глубина окна ширм

С

м

конструктивные данные

1,952

21

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

1,8/(1/A+1/B++1/C)

0,47384

22

Температура газов на входе

?'

оС

из расчета топки

1179,47

23

Энтальпия газов на входе

I'

ккал/кг

По I-? таблице

2618,4

24

Коэффициент

?

f(Yвх)

0,93

25

Средняя по топке высота расположения ширм

h

м

Нт-А/2

27,6135

26

Отношение

h/Нт

h/Нт

0,91698

27

Коэф.распределения тепловой нагрузки по высоте топки

?в

f(h/Нт)

0,73

28

Тепловая нагрузка ширм в выходном окне топки

qл.ш

ккал/м2*ч

?*?в*qл

100526

29

Лучистое тепло, воспринятое плоскостью входн.сечения ширм

Qл.вх

ккал/м2*ч

qл.ш*Hвх/Bр

97,3769

30

Поправочный коэф.для учета излучения на пучок за ширмами

?п

стр.21 [4]

0,5

31

Температура газов на входе в ширмы 2-й ст.

?"

оС

принята предварительно

1056

32

Средняя тем-ра газов

?

оС

(?'+?")/2

1117,74

33

Произведение

PnS

мкгс/см2

P*rn.ср*S

0,10901

34

Коэф.ослабления лучей:

трехатомными газами

Кr

1 м*кгс/см2

По рис.11 [5]

1,30242

частицами золы

Кзл

1 м*кгс/см2

По рис.12 [5]

7

35

Оптическая толщина

KpS

(Kr*rn.ср+Кзл*?зл)*Р*S

0,30107

36

Cтепень черноты газов в ширмах

a

По рис.10 [5]

0,25996

37

Угловой коэф.с входного на выходное сечение ширм

?ш

((l/S1)2+1)0,5-l/S1

0,08243

38

Тепло излучения из топки и ширм 1-й ступени на ширмы 2-й ступени

Qл.вых

ккал/кг

Qл.вх*(1-а)*?ш)/?+4,9*10-8 *а*Hл.вых*(?+273)4*?п/Bp

22,9862

39

---//---//--- включая дополнительные поверхности

Qл.шI+доп

ккал/кг

Qл.вх-Qл.вых

74,3907

40

Тепловосприятие топочных экранов

Qэкр

ккал/кг

Qлт-Qл.вх

1803,54

41

Прирост энтальпии среды в экранах

?i

ккал/кг

Qэкр*Bр/Dпп

295,388

42

Кол-во лучистого тепла, воспринятого из топки ширмами

Qл.ш

ккал/кг

Qл.шI+доп*Hл.шI/(Hл.шI+Hл.допI)

69,8422

43

Кол-во лучистого тепла, воспринятого из топки дополнит. повехностями

Qл.доп

ккал/кг

Qл.шI+доп*HдопI/(Hл.шI+HдопI)

4,54847

44

Энтальпия газов на выходе из ширм при принятой температуре

I"

ккал/кг

По I-? таблице

2314,03

45

Тепловосприятие ширм I-й ст.и дополнительных поверхностей по балансу

Qб

ккал/кг

?*(I'-I")

303,713

46

В том числе:

собственно ширм

Qб.ш

ккал/кг

принята предварительно

279,713

дополнит. поверхностей

Qб.доп

ккал/кг

принята предварительно

24

47

Расход воды на I впрыск

DвпрI

т/ч

принята предварительно

33

48

Расход воды на II впрыск

DвпрII

т/ч

принята предварительно

24

49

Температура пара перед I-м впрыском

t'впрI

оС

принята предварительно

475

50

Давление пара перед ширмами I-й ступени

Рп.вх

кг/см2

принята предварительно

282

51

Энтальпия пара перед 1-м впрыском

i'впрI

ккал/кг

таб.воды и вод.пара [9]

722,585

52

Снижение энтальпии пара I впрыском

?iвпр1

ккал/кг

Dвпр1*(iвпр1-Iпв)/(Dпп-DвпрII)

15,8942

53

Энтальпия пара после 1-го впрыска

i"впрI

ккал/кг

i'впрI-?iвпр0

706,691

54

Температура пара после 1-го впрыска

t"впрI

оС

таб.воды и вод.пара [9]

463

55

Энтальпия пара на входе в ширмы

i'

ккал/кг

i'=i"впрI

706,691

56

Температура пара на входе в ширмы

t'

оС

t'=t"впрI

463

57

Прирост энтальпии пара в ширмах

?i

ккал/кг

(Qб.ш+Qл.ш)*Bр (Dпп-Dвпр1)*1000

58,7346

58

Энтальпия пара на выходе

i"

ккал/кг

i'+?i

765,426

59

Температура пара на выходе

t"

оС

таб.воды и вод.пара [9]

521

60

Средняя температура пара

t

оС

(t'+t")/2

492

61

Температурный напор

?t

оС

?-t

625,737

62

Средняя скорость газов

?г

м/с

Bр*Vг*(?+273) (3600*273*Fг)

10,975

63

Коэф.теплопроводности дымовых газов средний

?г

ккал м.ч.0C

f(?)

0,10233

64

Коэффициент

M?

ккал м.ч.0C

f(?; rH2O.ср)

0,97385

65

Коэф.теплопроводности дымовых газов

?

ккал м.ч.0C

M?*?r

0,09966

66

Коэф.кинематич.вязкости дымовых газов при среднем составе

?г

м2/сек

f(?)

0,00019

67

Коэффициент

М?

м2/сек

f(?; rH2O.ср)

0,9909

68

Коэф.кинематич.вязкости дымовых газов

?

м2/сек

М???r

0,00019

69

Критерий Прандтля для дымовых газов при среднем составе

Prг

f(?)

0,56632

70

Коэффициент

МPr

f(rH2O.ср)

0,98663

71

Критерий Прандтля для дымовых газов

Pr

МPr*Prr

0,55874

72

Поправка на число рядов труб по ходу газов

Сz

По рис.14 [5]

1

73

Поправка на геометрич. компоновку пучка

Сs

По рис.14 [5]

0,69313

74

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

aк

ккал м2*ч*0С

По рис.14 [5]

47,2621

75

Коэффициент загрязнения

?

м2*ч*0С ккал

По рис.5 [4]

0,0085

76

Температура наружной поверхности загрязнений

tз

оС

t+?*(Qб.ш+Qл.ш)*Bр/H

862,053

77

Коэффициент теплоотдачи излучением

aл

ккал (м2*ч*0С)

По рис.20 [5]

93,3098

78

Коэффициент использования

?

По рис.3 [4]

0,85

79

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

a1

ккал (м2*ч*0С)

?*(ак*?*d/(2*S2*x)+ал)

132,426

80

Коэффициент теплопередачи

К

ккал (м2*ч*0С)

a1/(1+(1+Qлш/Qбш)*?*a1)

55,0243

81

Тепловосприятие ширм по уравнению теплопередачи

Qт.ш

ккал/кг

К*Hш1*?t/Bр

276,45

82

Отношение тепловосприятий

Qтш/Qбш

%

(Qтш/Qбш)*100

98,8336

83

Средняя температура пара в дополнительных поверхностях

t

оС

принята предварительно

350

84

Тепловосприятие дополн. поверхностей по ур-нию теплопередачи

Qт.доп

ккал/кг

К*Hдоп1*(?-t)/Bр

22,0895

85

Отношение тепловосприятий

Qт.доп Qб.доп

%

(Qт.доп/Qб.доп)*100

92,0394

Значения Qт.ш и Qб.ш различаются меньше чем на 2%, а Qт.доп и Qб.доп меньше чем на 10%, что допустимо



6. Выбор вспомогательного оборудования котельного цеха

турбогенератор воздухоподогреватель энтальпия

6.1 Выбор мельниц

Выбираем схему с молотковыми мельницами с прямым вдуванием. Установим для размола угля молотковые мельницы ММТ-2000/2600-590 с воздушно-проходным сепаратором - по 4 мельницы на корпус. Всего на ГРЭС установим 32 мельницы. Мельницы работают под наддувом. Подача угля в мельницы из бункеров осуществляется шнековыми питателями сырого угля. Каждая мельница обслуживает 3 турбулентных горелки верхнего или нижнего яруса с одной стороны топки.

Таблица 6.1 Характеристика мельницы ММТ-2000/2600-590

Показатель	Значение
Удельный расход электроэнергии на размол, кВт·ч/т:	14,8
центробежный сепаратор:
кг/с	10,39
т/ч	37,4
Мощность электродвигателя, кВт	600

6.2 Выбор тягодутьевой установки

Тягодутьевая установка состоит из дымососов, дымовой трубы, дутьевых вентиляторов и соединительных газо- и воздухопроводов. Перед выбором оборудования необходимо выполнить ряд расчетов.

Топливо: Экибастузский уголь

Состав рабочей массы топлива:

C^р = 43,4 %

S^р = 0,4 %

Н^р = 2,9 %

О^р =7 %

N^р = 0,8 %

А^р = 38,1 %

W^р = 7 %

Низшая теплота сгорания Q_н^р = 6240 ккал/м³

Расход топлива на один двухкорпусный котлоагрегат:

Расчетный часовой расход топлива на котел:

т/ч

Количество воздуха и объем продуктов сгорания:

При сжигании твердых топлив теоретически необходимое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива при коэффициенте избытка воздуха б=1 находится:

Минимальный теоретический объем сухих газов в продуктах сгорания:

Теоретический объем азота:

Объем трехатомных газов:

Теоретический объем водяных паров:

Действительный объем водяных паров:

Действительный объем дымовых газов за воздухоподогревателем равен сумме объемов сухих газов и водяных паров:

Часовой расход уходящих газов:

6.2.1 Выбор дымососов

Рассчитаем температура газов у дымососа:

Расчетная производительность дымососов:

По нормам проектирования на котел, производительностью более 500 т/ч устанавливается два дымососа и два вентилятора: каждый производительностью 50 % от расчетной. Устанавливаем два дымососа типа ДО-31,5, производительностью - 843000 м³/ч, напором - 304 мм.вод.ст. и числом оборотов двигателя - 496 об/мин.

6.2.2 Выбор дутьевых вентиляторов

Расчетная производительность вентиляторов:



Устанавливаем два дутьевых вентилятора типа ВДН-24Ч2II, производительностью - 600000 м³/ч, напором - 300 мм.вод.ст. и диаметром рабочего колеса - 2420 мм.

6.3 Выбор багерных насосов

При использовании на станции системы гидрозолоулавливания предусматривается установка багерных насосов. Суммарное количество золы и шлак, удаляемое со станции, определяется по формуле:

Количество шлака будет равно:

Тогда количество золы будет равно:

Расчетный расход пульпы:



, где

G_ш, G_з и G_в - соответственно расход шлака, золы и воды;

,, - плотность шлака, золы и воды (справочные данные), т/м³.

При этом расход воды на удаление одной тонны золошлаковых остатков определяется по теплотехническому справочнику и будет равен G_в = 73 т/ч.

Таким образом, устанавливаем один багерный насос типа 12Гр-8Т-2, один резервный и один ремонтный.

7. Выбор оборудования, предназначенного для охраны окружающей среды от вредных выбросов

7.1 Выбор золоуловителя

Для очистки дымовых газов от золы установим на двухкорпусный котел 4 электрофильтра типа ЭГА-30-12-6-4.

Таблица 7.1 Характеристики электрофильтра ЭГА-30-12-6-4

1	Количество на корпус котла	шт.	2
2	Степень очистки газов от золы (проектная)	%	98-99
3	Живое сечение для прохода газов	м2	97,4
4	Высота электродов	м	12,0
5	Скорость газов в поле	м/сек.	1,28
6	Содержание золы: в неочищенных газах в очищенных газах	г/нм2	55 0,55-1,1
7	Количество полей	шт.	4
8	Напряжение полей	кВ	55-60
9	Ток полей	ма	1000
10	Точка росы для паров воды	ОС	45-48

7.2 Расчет дымовой трубы

Общий расход топлива на станции:

, где

Z - количество котлов, установленных на ТЭС; Z = 4.

Суммарный объем газов на выходе из дымовой трубы:

Определяем диаметр устья дымовой трубы:

м,

где w₀ - скорость газов на выходе из устья трубы, м/с. Для котлов большой и средней производительности выбирается из диапазона 15 - 25 м/с;

N - число дымовых труб. При установке на станции четырех блоков мощностью по 300 МВт их подключают на одну дымовую трубу.

Полученный диаметр устья округляем до ближайшего типоразмера и получаем 12 метров.

Количество выбросов NO₂:

,

При этом k = 6,79.

Высота дымовой трубы:

м

А = 160 для Урала;

F = 1 при расчете высоты трубы с учетом концентрации пыли и золы;

m = 1 при скорости газов на выходе из устья трубы, равной 15 м/с.

Ближайший типовой размер - 210 м.

Т.к. коэффициент улавливания электрофильтров больше 88 %, то количество выбрасываемой золы в атмосферу не определяется.



8. Спецтема: Дефектоскопия оборудования энергоблока

Дефектоскопия (от лат. defectus - недостаток) - комплекс методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий с целью обнаружения дефектов. Дефектоскопия включает: разработку методов и аппаратуру (дефектоскопы и др.); составление методик контроля; обработку показаний дефектоскопов.

В основе существующих методов дефектоскопии лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей и др.

Методы и значение контроля.

В зависимости от назначения изделия, степени его сложности и ответственности, а также материала, из которого оно выполняется, контроль качества металла и сварных соединений выполняется: неразрушающими и разрушающими методами.

К неразрушающим методам контроля относятся:

Ш Внешний осмотр;

Ш Ультразвуковой;

Ш Капиллярный;

Ш Магнитный;

Ш Магнитоэлектрический;

Ш Течеискание;

Ш Радиационный;

Ш Химического состава.

К методам контроля с разрушением конструкции относятся:

Ш Испытания образцов на растяжение;

Ш Изгиб;

Ш Удар;

Ш Коррозионные и циклические нагрузки;

Ш Твердости.

Технические измерения, оценка качества обработанной поверхности (овальность, конусность, шероховатость и др.) несут информацию о внешней стороне дела. Это очень важно, но еще более важно проникнуть в материал, знать его структуру, химический состав, качество и глубину термической обработки, распределение внутренних напряжений, характер и распределение возможных внутренних и поверхностных металлургических дефектов.

Виды дефектов

Производственно - технологические дефекты

Дефекты механической обработки

Трещины отделочные возникают в поверхностном слое металла, наклепанном при отделочных операциях. Поверхностные микротрещииы в дальнейшем, при работе детали под нагрузкой, могут значительно увеличиться.

Прижоги, трещины шлифовочиые возникают при резком нагреве поверхностного слоя стального изделия при нарушении режима шлифования или полирования. Дефекты представляют собой или закаленные участки небольшой площади, или участки с сеткой тонких трещин на поверхности детали. Применение неподходящего для данного металла или «засаленного» круга, повышение подачи, скорости шлифования или недостаточное охлаждение детали вызывают местные перегревы поверхностного слоя закаленной стали и высокие внутренние напряжения из-за неравномерных объемных изменений при чередующихся нагревах и охлаждении.

Дефекты соединения металлов

Металлургические дефекты сварного шва появляются в сварных соединениях вследствие нарушения режима сварки. При сварке металл подвергается расплавлению и затвердеванию, поэтому в сварных соединениях могут быть дефекты, присущие литому металлу (раковины, поры, шлаковые включения и др.).

Поры и раковины в металле шва -- пузыри, в основном сферической формы различной величины, заполненные водородом или окисью углерода, образуются из-за присутствия газов, поглощаемых жидким металлом.

Шлаковые включения в металле шва -- небольшие объемы, заполненные неметаллическими веществами (окислами, шлаками). Размеры их колеблются от микроскопических до нескольких миллиметров в поперечном сечении.

Трещины появляются вследствие внутренних напряжений, возникающих из-за усадки металла при охлаждении шва Причиной усадки металла может быть нарушение технологии сварки или несоответствие основного металла и электродов требованиям ТУ.

Непровар -- отсутствие сплавления между основным и наплавленным металлом в корне шва или по кромкам из-за плохой подготовки кромок свариваемых листов или малого расстояния между кромками по отношению к диаметру электрода. Например: типичной картиной непровара в вершине шва на рентгеновском снимке является непрерывная или прерывистая темная полоса в центре шва.

Перечисленные выше дефекты обычно относят к внутренним дефектам сварного шва. К наружным (внешним) дефектам можно отнести неполное заполнение шва, вогнутость на вершине шва, избыточное усиление (увеличение толщины шва), нахлест (наплавление металла на основу), проплав, продольный канавки, подрезы, смещение кромок шва, неровности в местах смены электрода и др. В большинстве случаев внешние дефекты могут быть определены визуально.

Отслоение -- характерный дефект в изделиях, изготавливаемых из двухслойных металлов. Возникает в процессе получения двухслойных листов или труб, а также при их обработке давлением, сваркой.

Производственные дефекты существенно ухудшают прочностные характеристики металла и могут явиться причиной поломки и преждевременного выхода деталей из строя в условиях эксплуатации при ремонте требуют замены или восстановления. Другие изнашиваются меньше и могут длительное время эксплуатироваться без ремонта. Следовательно, детали машин в процессе эксплуатации теряют свои служебные свойства неравномерно, что вызывает на определенных этапах необходимость проведения осмотров и ремонтов, при которых определяют техническое состояние, заменяют или восстанавливают определенную номенклатуру деталей, узлов и агрегатов.

Под техническим состоянием понимают степень пригодности деталей и узлов для надежной работы в машине в соответствии с требованиями технических условий. В процессе эксплуатации техническое состояние не остается постоянным и с увеличением наработки под воздействием внешних факторов ухудшается, работоспособность машины из-за износов и повреждений снижается и надежность работы элементов конструкции падает.

Физический износ является нормальным явлением, неизбежно сопровождающим эксплуатацию любой машины. Величина и характер физического износа определяются конструкцией машины, использованными в ней: материалами, технологией изготовления и условиями эксплуатации.

Наиболее распространенным видом физического износа элементов конструкций, где имеется контакт, является механический износ. Он происходит в результате действия сил трения и ударных нагрузок в сопряженных деталях, имеющих относительное перемещение с большей или меньшей скоростью.

К физическому износу относится также коррозионный износ деталей и агрегатов, возникающий в результате химического или электрохимического взаимодействия металла с внешней средой. В процессе эксплуатации коррозия может возникать вследствие атмосферных воздействий, из-за неблагоприятных контактов металла в конструкции, под воздействием рабочей жидкости в системах, под влиянием газовой среды при высоких температурах.

Особенно вредно влияние коррозии при одновременном воздействии на детали переменных нагружений (коррозионная усталость). Установлено, что при этих условиях разрушение их может происходить при напряжениях, значительно меньших предела усталости. Дефекты металла могут возникать и в условиях эксплуатации как следствие физического износа и неправильного технического обслуживания машин.

Разнообразие применяемых материалов для изготовления деталей и агрегатов машин, а также различные условия работы приводят к тому, что физический износ отдельных элементов конструкции наступает неодновременно.

Усталость материала представляет собой процесс постепенного изменения деталями машины своей работоспособности под воздействием переменных по величине и направлению нагрузок. Усталость проявляется в виде трещин, возникающих преимущественно на деталях, испытывающих при работе многократные знакопеременные циклические нагрузки. Чаще всего трещины усталости возникают в местах концентрации напряжений--галтелях, у отверстий для смазки, в местах резкого перехода, глубоких рисок и т. д. Возникновению усталостных трещин в значительной степени способствуют структурная неоднородность материала, острые углы между сопряженными элементами деталей, местные повреждения в виде забоин, царапин и т. д.

Например: часто трещины усталости возникают на лопатках газовых турбин вследствие одновременного воздействия значительных напряжений, высоких температур и агрессивной среды, приводящих к разрушению лопаток.

А так же вибрационные нагрузки, возникающие при работе машин, приводят к появлению трещин усталости на валиках приводов агрегатов, лопатках осевых компрессоров, трубопроводах гидро и пневмосистем.

Эксплуатационные дефекты

В результате неправильного технического обслуживания машин на деталях могут появиться дефекты в виде забоин, рисок, вмятин и т. п. Такого рода дефекты, как уже указывалось, способствуют образованию трещин; усталости, а в ряде случаев являются непосредственной причиной их возникновения.

Как видно, рассмотренные дефекты независимо от их происхождения вызывают ухудшение технического состояния элементов конструкции и могут привести к постепенному (износовому) или внезапному их отказу в. эксплуатации. Это существенно снижает срок службы и надежность машин.

Методы неразрушающего контроля

Наиболее простым методом дефектоскопии является визуальный -- невооружённым глазом или с помощью оптических приборов (например, лупы). Для осмотра внутренних поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют специальные трубки с призмами и миниатюрными осветителями (диоптрийные трубки) и телевизионные трубки. Используют также лазеры для контроля, например, качества поверхности тонкой проволоки и др. Визуальная дефектоскопии позволяет обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плёны и др.) в металлических изделиях и внутренние дефекты в изделиях из стекла или прозрачных для видимого света пластмасс. Минимальный размер дефектов, обнаруживаемых невооружённым глазом, составляет 0,1--0,2 мм, а при использовании оптических систем -- десятки мкм.

Методы контроля проникающими веществами

К ним относятся капиллярные методы и методы течеискания.
Капиллярные методы основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных дефектов и регистрации индикаторного рисунка. При контроле этими методами на очищенную поверхность детали наносят проникающую жидкость, которая заполняет полости поверхностных дефектов. Затем жидкость удаляют, а оставшуюся в полостях дефектов часть обнаруживают путем нанесения проявителя, который адсорбирует жидкость, образуя индикаторный рисунок. Эти методы применяют в цеховых, лабораторных и полевых условиях, при положительных и отрицательных температурах. Они позволяют обнаруживать дефекты производственно-технологического и эксплуатационного происхождения: трещины шлифовочные, термические, усталостные и др. Капиллярные методы могут быть применены для обнаружения дефектов в деталях из металлов и неметаллов простой и сложной формы.

Благодаря высокой чувствительности, простоте контроля и наглядности результатов эти методы применяют не только для обнаружения, но и для подтверждения дефектов, выявленных другими методами дефектоскопии-- ультразвуковым, магнитным и др.

Наиболее распространенными капиллярными методами являются цветной, люминесцентный, люминесцентно-цветной, фильтрующихся частиц, радиоактивных жидкостей и др.

Методы течеискания основаны на регистрации индикаторных жидкостей, проникающих в сквозные дефекты контролируемого объекта. Их применяют для контроля герметичности работающих под давлением сварных сосудов, баллонов, трубопроводов гидро-, топливо-, масляных систем силовых установок и т. п. К методам течеискания относятся гидравлическая опрессовка, аммиачно-индикаторный метод, фреоновый, масс-спектрометрический, пузырьковый, с помощью гелиевого и галоидного течеискателей и т. д. Проведение течеискания с помощью радиоактивных веществ позволило значительно увеличить чувствительность метода.

Капиллярные методы дефектоскопии.

Капиллярные методы получили большое распространение. Герметичность сварных или клепаных соединений издавна проверяют при помощи керосина. Одну сторону сварного шва, более доступную для осмотра, окрашивают меловым раствором с последующей просушкой. Затем противоположную сторону шва обильно смачивают керосином. Так как керосин обладает способностью проникать в мельчайшие поры металла, то при наличии даже незначительной неплотности на стороне шва, окрашенной мелом, обнаруживаются пятна керосина.

Капиллярный метод применяется также для обнаружения несквозных несплошностей: трещин, микропористости и т. д. Если деталь с такой несплошностью погрузить в жидкость-проникатель или нанести ее на деталь кистью, то благодаря капиллярным силам жидкость проникнет в трещину (фиг. 15, а).

Затем жидкость удаляют струёй воды (фиг. 15, в). Деталь сушат. Таким образом, проникатель удаляют с поверхности детали, и он остается лишь в трещинах.

На сухую деталь наносят специальный порошок-проявитель (фиг. 15, г). Он действует как промокательная бумага, вытягивая проникатель из трещины и образуя над ней полосу, значительно более широкую, чем раскрытие трещины (фиг. 15, д).

Чтобы улучшить видимое изображение дефекта в проникателе растворяют яркий краситель. Такой метод получил название цветной дефектоскопии. После нанесения суспензии деталь просушивают. На ней образуется плотно прилегающий к поверхности детали рыхлый слой проявителя, хорошо впитывающего (абсорбирующего) проникатель из несплошностей. Несколько менее трудоемок люминесцентный метод контроля. При контроле этим методом в проникателе растворяют не краситель, а люминесцирующее вещество. Такое вещество светится, если его облучать, например, ультрафиолетовым светом.

Деталь выдерживают несколько минут, после чего . стряхивают с нее проявитель. За это время проявитель впитывает (абсорбирует) проникатель из трещин и налипает возле них. Обработанную таким образом деталь освещают ультрафиолетовым светом и осматривают. Так как наш глаз не воспринимает отраженного от детали ультрафиолетового света, ее поверхность выглядит темной. На темной поверхности ярко светится голубовато-синим светом проникатель, выступивший в местах несплошностей (фиг. 16).

Капиллярными методами могут быть выявлены дефекты на любых непористых материалах: алюминии, магнии, пластмассе и т. д. (если они не заполнены каким-либо веществом). Могут быть выявлены трещины шириной от 0,05 до 0,01 мм и глубиной от 0,2 до 0,03 мм, пористость, микрорыхлоты в магниевых отливках и т. д. Чувствительность зависит от применяемых проникателей, проявителей и методики проведения контроля.

Существует много различных вариантов капиллярной дефектоскопии, однако все они содержат следующие основные этапы:

Ш подготовка объектов к контролю;

Ш обработка объекта дефектоскопическими материалами;

Ш проявление дефектов;

Ш обнаружение дефектов и расшифровка результатов контроля;

Ш окончательная очистка объекта.

Технологические режимы операций контроля (продолжительность, температуру, давление, интенсивность внешних физических воздействий) устанавливают в зависимости от требуемого класса чувствительности, используемого набора дефектоскопических материалов, особенностей объекта контроля и типа искомых дефектов, условий контроля и применяемой аппаратуры.



Рис. 8.1 Обнаружение поверхностных несложностей капиллярным методом

Магнитные методы

Основаны на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта. Применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях и полуфабрикатах различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов. К ним относятся магнитно-порошковый, магнитно-графический, феррозондовый, магнитно-индукционный и другие методы.

Магнитные поля рассеяния над дефектами регистрируются в магнитно-порошковом методе с помощью ферромагнитного порошка или суспензии, в магнитно-графическом -- с помощью ферромагнитной ленты и в феррозондовом -- с помощью чувствительных к магнитным полям феррозондов.

Магнитно-порошковый метод нашел широкое применение на заводах промышленности, ремонтных предприятиях и эксплуатирующих подразделениях.

Магнитно-графический метод наибольшее применение получил для контроля сварных соединений. Он позволяет выявлять трещины, непровары, шлаковые и газовые включения и другие дефекты в стыковых сварных швах.

Магнитная дефектоскопия.

Для контроля ферромагнитных (намагничивающихся) металлов, применяют магнитный метод. При контроле этим методом деталь необходимо намагнитить или поместить в магнитное поле. При этом в ней возникает магнитный поток. Если в детали имеется несплошность, пересекающая магнитные силовые линии, магнитный поток будет искажен (фиг. 17) и часть силовых магнитных линий может выйти за пределы детали. Вышедшая наружу часть магнитного потока называется потоком рассеяния. По нему судят о наличии в детали несплошностей. Для выявления потока рассеяния чаще всего пользуются магнитной суспензией, состоящими из ферромагнитных частиц, взвешенных в жидкости. Такой контроль называют методом магнитной суспензии.

При магнитных методах выявляемость несплошности зависит от ориентации последних относительно магнитного потока: трещины и другие несплошности будут выявляться лучше, если они расположены перпендикулярно магнитному потоку. Трещины, расположенные вдоль магнитного потока, обнаружить трудно.

Направление магнитного потока зависит от способа намагничивания детали. При полюсном намагничивании и намагничивании в соленоиде магнитный поток параллелен оси детали (фиг. 18, а, б), при циркулярном намагничивании он направлен перпендикулярно оси детали (фиг. 18, в, г), а при комбинированном -- под углом к ней.

Магнитным методом можно выявлять несплошности в металле как ничем не заполненные, так и заполненные неметаллическими включениями. Выявление несплошностей возможно. если они выходят на поверхность детали или залегают на небольшой глубине (не более 2--3 мм).

Недостаток метода магнитной суспензии заключается в сложности определения распространения трещины в глубь металла, преимущества метода -- в меньшей трудоемкости контроля по сравнению с капиллярным, в возможности обнаружения несплошностей, заполненных каким-либо веществом, а также в возможности обнаружения подповерхностных несплошностей, т. е. несплошностей, залегающих на небольшой глубине.

Наряду с магнитной суспензией для обнаружения потока рассеяния применяют магнитную ленту, а также другие способы.

Одним из самых распространенных способов магнитной дефектоскопии является магнитопорошковый, т.е. использование магнитного порошка в качестве обнаружителя магнитного поля дефекта. Этим методом контролируется до 70% всей продукции, подвергаемой проверке на наличие поверхностных и подповерхностных дефектов. Он получил широкое распространение благодаря высокой чувствительности в сочетании с повышенной производительностью и простой технологией.

Магнитные частицы порошка, попадая в поле дефекта, намагничиваются и под действием пондеромоторной силы перемещаются в зону наибольшей неоднородности магнитного поля. Однако сила трения препятствует этому движению, поэтому перемещение частиц происходит под действием результирующих составляющих сил и силы тяжести.

Порошинки, притягиваясь друг к другу, выстраиваются в цепочки. Эти цепочки ориентируются по магнитным силовым линиям поля (аналогично магнитной стрелке) и, накапливаясь, образуют характерные рисунки в виде валиков, по которым судят о наличии дефекта.



Рисунок 8.2 Различные методы намагничивания деталей

Рентгенодефектоскопия

Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины или включения инородного материала, приводит к тому, что проходящие через материал лучи ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала.

Рис. 8.3 Схема рентгеновского просвечивания

1 -- источник рентгеновского излучения; 2 -- пучок рентгеновских лучей; 3 -- деталь; 4 -- внутренний дефект в детали; 5 -- невидимое глазом рентгеновское изображение за деталью; 6 -- регистратор рентгеновского изображения.

Интенсивность лучей регистрируют несколькими методами. Фотографическими методами получают снимок детали на плёнке экране. Более эффективен этот метод при использовании электронно-оптических преобразователей.

При ксерографическом методе получают изображения на металлических пластинках, покрытых слоем вещества, поверхности которого сообщён электростатический заряд. На пластинах, которые могут быть использованы многократно, получают контрастные снимки. Ионизационный метод основан на измерении интенсивности электромагнитного излучения по его ионизирующему действию, например, на газ. В этом случае индикатор можно устанавливать на достаточном расстоянии от изделия, что позволяет контролировать изделия, нагретые до высокой температуры.

Чувствительность методов рентгенодефектоскопии определяется отношением протяжённости дефекта в направлении просвечивания к толщине детали в этом сечении и для различных материалов составляет 1--10%. Применение рентгенодефектоскопии эффективно для деталей сравнительно небольшой толщины, т.к. проникающая способность рентгеновских лучей с увеличением их энергии возрастает незначительно.

Рентгенодефектоскопию применяют для определения раковин, грубых трещин, ликвационных включений в литых и сварных стальных изделиях толщиной до 80 мм и в изделиях из лёгких сплавов толщиной до 250 мм. Для этого используют промышленные рентгеновские установки с энергией излучения от 5--10 до 200--400 кэв (1 эв = 1,60210 · 10-19 Дж). Изделия большой толщины (до 500 мм) просвечивают сверхжёстким электромагнитным излучением с энергией в десятки Мэв, получаемым в бетатроне.

Гамма-дефектоскопия

Гамма-дефектоскопия имеет те же физические основы, что и рентгенодефектоскопия, но используется излучение гамма-лучей, испускаемых искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия и др.). Используют энергию излучения от нескольких десятков кэв до 1--2 Мэв для просвечивания деталей большой толщины.

Этот метод имеет существенные преимущества перед рентгенодефектоскопией: аппаратура для гамма-дефектоскопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда применение рентгенодефектоскопии затруднено (например, в полевых условиях).

При работе с источниками рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена биологическая защита.

При радиационном контроле используют, как минимум, три основных элемента:

Рис. 8.4 Схема просвечивания

1 - источник; 2 - объект контроля (ОК); 3 - детектор

При прохождении через изделие ионизирующее излучение ослабляется - поглощается и рассеивается. Степень ослабления зависит от толщины д, плотности с и атомного номера z материала контролируемого объекта, а также от интенсивности М и энергии Е излучения. При наличии в веществе внутренних дефектов размером Дс изменяются интенсивность и энергия пучка излучения.

Методы радиационного контроля различаются способами детектирования дефектоскопической информации и соответственно делятся:

Ш радиографические;

Ш радиоскопические;

Ш радиометрические.

Изделия просвечиваются с использованием различных видов ионизирующих излучений.

Этими методами можно просвечивать стальные изделия толщиной от 1 до 700 мм.

Специалисты по неразрушающему контролю должны работать в контакте с конструкторами изделий, материаловедами и технологами.

Рис. 8.5 Схемы просвечивания объекта контроля (ОК) со сварным швом

а -- без скоса кромок, б -- с кромками Х-образной разделки;

1 -- источник излучения; 2 -- ОК; 3 -- пленка

Рис. 8.6 Схемы просвечивания угловых сварных соединений

1 -- источник излучения; 2 -- ОК; 3 -- пленка

Рис. 8.7 Схема просветки кольцевого стыкового сварного соединения через две стенки

1 -- источник излучения; 2 -- ОК; 3 -- пленка; 4 -- пластинчатый эталон чувствительности с толщиной 2% от удвоенной толщины стенки; 5 -- пластинчатый эталон чувствительности с толщиной 2% от толщины одной стенки; 6 -- участки (экспозиции) при контроле (не менее 6).

а) б)

Рис. 8.8 Схема панорамного просвечивания труб

а - труб большого диаметра; б - нескольких одинаковых по толщине ОК

1 -- источник излучения; 2 -- ОК; 3 -- пленки.

Основные факторы, определяющие выбор метода контроля

Наиболее эффективные результаты контроля могут быть достигнуты только при технически правильном выборе и применении методов дефектоскопии. Выбор метода НК определяется конкретными требованиями практики и зависит от:

Ш материала детали;

Ш конструкции (форма и размеры) изделий;

Ш состояния поверхности детали, характеристики дефектов (вид и размер дефекта, места его расположения);

Ш условий работы детали;

Ш условий контроля;

Ш технико-экономических показателей.

Характеристика дефектов (вид и размер дефекта, место его расположения)

Дефекты могут иметь самое различное происхождение и отличаться по виду, размерам, месту расположения, ориентировке относительно волокна металла и т.д. Прежде чем выбрать метод контроля, следует изучить технологию изготовления изделия, характер возможных дефектов и технические условия на браковку.

Дефекты по расположению относительно поверхности детали могут быть внутренними, залегающими на глубине более 1 мм, подповерхностными, залегающими на глубине менее 1 мм, и поверхностными.

Установив вид и место расположения предполагаемого дефекта, выбирают метод контроля, для чего оценивают технические возможности МНК и отбирают наиболее подходящий.

Так, например, для обнаружения внутренних дефектов в стальных изделиях используют радиационные и ультразвуковые методы. Если изделия имеют сравнительно небольшую толщину, а дефекты, подлежащие выявлению (например, раковины)достаточно большого размера, то лучше воспользоваться радиационными методами. При этом можно точно определить и зафиксировать на пленке размеры и местоположение дефекта. Если толщина изделия в направлении просвечивания более 100--150 мм или требуется обнаружить в нем внутренние дефекты в виде трещин или тонких расслоений, то применять радиационные методы нецелесообразно, так как они «не пробивают» толщину металла более 150 мм, а кроме того, обнаруживать трещины и расслоение радиационными методами неэффективно из-за низкой чувствительности. В данном случае наиболее подходящим является ультразвуковой контроль.

Поверхностные дефекты обнаружить проще, чем внутренние, так как для этого имеется больше и технических возможностей (число методов). Однако и в данном случае следует выбирать и применять методы контроля в зависимости от того, где расположена трещина: на гладкой плоской или кривой поверхности, в галтельном переходе или в резьбе и т. д.

Условия работы детали

Детали и узлы многих машин работают в условиях повышенных статических, динамических и вибрационных нагрузок.. Некоторые элементы конструкции испытывают периодические перегрузки работают в агрессивной среде и подвергаются коррозионному и эрозионному воздействию. Все это приводит к возникновению дефектов в элементах конструкций, которые могут явиться причиной усталостного их разрушения.

Поэтому важно знать условия работы машины для определения критических мест на деталях и выбора метода контроля, обеспечивающего надежное выявление дефектов в опасных участках.

Условия контроля

Контроль продукции металлургических и машиностроительных предприятий проводят как в заводских условиях, так и в эксплуатации. На заводе-изготовителе изделия контролируют с целью выявления дефектов металлургического или производственно-технологического происхождения; для этого применяют пооперационный контроль с использованием инструментальных средств, позволяющих отбраковывать дефектные детали на ранней стадии изготовления. Контролировать однотипные заготовки или детали простой формы на промежуточной стадии их изготовления, когда внешняя поверхность хорошо обработана и не имеет защитных покрытий, значительно проще, чем готовых изделий, имеющих сложную форму, защитные покрытия и собранных в отдельные узлы. Поэтому на заводах имеются широкие возможности организации участков для проведения массового контроля заготовок и деталей с применением типовой контрольно-измерительной и дефектоскопической аппаратуры.

На ремонтных заводах, целью контроля является выявление дефектов, связанных с продолжительностью и условиями работы деталей и агрегатов: механических повреждений, деформаций, износов, усталостных трещин, коррозии и т.д.

При ремонте контролю подвергают разнообразные по размерам, форме и материалам детали и узлы машин, причем контролируют их обычно в одном цехе. Детали, бывшие в эксплуатации, имеют антикоррозионные защитные покрытия; на некоторых деталях в результате воздействия высоких температур образовались нагар или окисные пленки, в результате износа -- риски и надиры, при работе в агрессивных средах--коррозионное поражение. Некоторые детали, соединенные тугой посадкой, сваркой или заклепками, при ремонте не разбирают и их контролируют в собранном виде.

Такие условия усложняют контроль и требуют более широкого и гибкого применения контрольно-измерительной аппаратуры и различных методов НК, использования универсальных дефектоскопов с различными устройствами и приспособлениями, а также введения операций по подготовке деталей к контролю (очистки от нагара, удаления защитных покрытий, зачистки рисок, забоин и др.).

В условиях эксплуатации целью контроля является обнаружение дефектов, возникающих на деталях в процессе работы, в основном усталостных трещин и коррозионного поражения. В этом случае контролируют небольшую номенклатуру деталей и агрегатов. Однако их поверхность защищена покрытием, поражена коррозией, загрязнена или покрыта нагаром и имеет механические повреждения. Контролировать изделия в условиях эксплуатации сложнее, так как объекты контроля, как правило, не демонтируются, находятся в конструкции и доступ к ним в ряде случаев затруднен. Для контроля деталей, расположенных в труднодоступных местах, необходимы преобразователи и датчики, посаженные на удлинительные ручки, зажимные и сканирующие устройства, фиксаторы, осветители, поворотные зеркала, механические отсчетные устройства и т.д. Все это нужно учитывать при выборе метода контроля.

Технико-экономические показатели

При выборе метода контроля по этому фактору в первую очередь учитывают технические возможности метода: оценивают его чувствительность, разрешающую способность, достоверность результатов контроля и надежность аппаратуры. Затем оценивают его техническую доступность для применения в конкретных условиях:
сложность аппаратуры и возможность обеспечения ею, сложность технологии контроля и дефицитность применяемых при этом материалов и т.д. В ряде случаев при выборе метода решающим фактором является его производительность. Чем проще метод, объективнее результаты контроля, выше производительность и ниже трудоемкость работ при контроле и дешевле применяемая аппаратура, тем предпочтительнее метод.

При оценке производительности метода следует иметь в виду и трудовые затраты, необходимые для выполнения подготовительных работ при контроле, особенно в условиях эксплуатации. Преимущество имеет тот метод, который может быть и труднее по применению, по аппаратуре, но для его осуществления не требуется полной или частичной разборки агрегата или машины, так как последняя увеличивает сроки и трудоемкость работ и приносит значительные убытки за счет вынужденного простоя машин.

Эффективность контроля

Как видно, выбор методов и технических средств контроля представляет собой сложную техническую задачу. Однако решение ее еще не обеспечивает эффективности НК. Высокая эффективность контроля может быть обеспечена при условии правильного выбора методик и инструкций контроля, технических средств (дефектоскопов и дефектоскопических материалов); исправности дефектоскопической аппаратуры и качества применяемых материалов; достаточной квалификации контролеров дефектоскопистов; правильной организации работ.

Следует отметить, что эффективность НК существенно зависит от лица, проводящего контроль, его эрудиции, практических навыков, личных качеств.

Сравнение методов дефектоскопии.

Для проверки детали на отсутствие любых дефектов потребовалось бы использование многих методов дефектоскопии. Трудоемкость контроля при этом превысила бы во много раз трудоемкость изготовления детали. Поэтому перед тем как приступить к разработке методики дефектоскопии, следует тщательно изучить технологию изготовления детали и определить, какие в ней могут возникнуть несплошности. Для этой работы следует привлекать технологов и конструкторов.

В период отладки дефектоскопии необходимо подвергать часть деталей исследованию с разрушением, чтобы убедиться в правильности контроля. Такому исследованию следует подвергать как забракованные, так и годные детали. Можно разрезать детали, забракованные по механической обработке.