Kontrola jakości z zastosowaniem badań nieniszczących

©

Udostępnij:

Badania nieniszczące służą do wykrywania nieciągłości materiałowych, oceny właściwości materiałów i pomiarów gabarytów obiektów bez powodowania zmian ich właściwości użytkowych. Ze względu na nieustannie
rosnące wymagania odnośnie jakości produktów, metody te są już niemal powszechnie wykorzystywane w procesach produkcyjnych oraz eksploatacji maszyn i urządzeń przemysłowych.

Badania nieniszczące (ang. Non-Destructive Testing, w skrócie NDT) umożliwiają kontrolowanie wprowadzanych rozwiązań konstrukcyjnych, używanych materiałów czy komponentów wykorzystywanych do produkcji finalnych wyrobów. Ich przeprowadzanie na każdym etapie wytwarzania bądź eksploatacji zapewnia nie tylko większe bezpieczeństwo (co tyczy się szczególnie maszyn), ale też wymierne korzyści finansowe. Dzięki regularnemu przeprowadzaniu badań nieniszczących można nadzorować cały cykl produkcyjny i eliminować przyczyny występowania niezgodności a nawet wad w wytwarzanych wyrobach. W ten sposób możliwe jest zapobieganie awariom i przestojom, które powodują znaczne starty finansowe.



Tam, gdzie nie da się nic zniszczyć
Badania nieniszczące znajdują zastosowanie w przypadku materiałów, wyrobów i urządzeń, które nie mogą być sprawdzone w sposób ingerujący w ich konstrukcję. Ich specyfika opiera się na tym, iż w trakcie procesu kontroli nie modyfikuje się i nie degraduje wyrobów ani ich struktury czy też własności. Są dokładnym przeciwieństwem badań niszczących (destrukcyjnych), takich jak badania wytrzymałości, udarności, zmęczeniowe, twardości i struktury materiałów czy badania korozyjne. Mimo że badania niszczące dostarczają często więcej informacji dotyczących badanego elementu bądź próbki, jednakże uniemożliwiają jego dalsze wykorzystanie. Badania niszczące przeprowadza się na specjalnie przygotowanych próbkach lub na gotowych wyrobach. Jedne, jak i drugie w trakcie badania ulegają zniszczeniu, stąd stosowanie tego typu badań ograniczone jest najczęściej do kilku (3-5) sztuk tzw. reprezentatywnych.

Badania nieniszczące prowadzone są z reguły na działających obiektach. Mają one na celu wcześniejszą detekcję możliwości awarii i przedsięwzięcie odpowiednich środków zaradczych. Dzięki temu, że testowanie nieniszczące pozwala na wczesną selekcję wadliwych elementów, ma ono ogromne znaczenie dla stabilnej pracy instalacji przemysłowych. NDT stanowią ważny czynnik zapewnienia jakości m.in. w szeroko rozumianym przemyśle wytwórczym, inżynierii budowlanej, motoryzacji, technologii lotniczej i kosmicznej oraz przemyśle obronnym. Według danych TÜV SÜD Polska aż 85% zleceń na badania pochodzi od firm z różnych sektorów przemysłu metalowego.



Metody badań nieniszczących
- Wybór konkretnej metody uzależniony jest od charakterystyki kontrolowanego wyrobu oraz lokalizacji nieciągłości materiałowych czy też wad eksploatacyjnych. W NDT poza powierzchniowymi metodami kontroli wyrobów: badaniami wizualnymi, penetracyjnymi i magnetyczno-proszkowymi, stosowane są również badania prądami wirowymi, radiograficzne oraz ultradźwiękowe, które umożliwiają wykrycie niezgodności znajdujących się „w objętości wyrobów”, nawet na znacznych głębokościach – wyjaśnia Artur Donath, zastępca dyrektora działu Industry Services TÜV SÜD Polska, ekspert ds. badań nieniszczących oraz rzeczoznawca TÜV.

Badania radiograficzne (RT) pozwalają na wykrywanie wewnętrznych oraz powierzchniowych i podpowierzchniowych nieciągłości obiektów i polegają na naświetlaniu obiektów promieniowaniem jonizującym (rentgenowskim lub gamma), rejestracji i analizie obrazu prześwietlanego obiektu. Metoda ta znajduje najczęściej zastosowanie w badaniach wszystkich metali i ich stopów: w kontroli złączy spawanych i zgrzewanych, odlewów, odkuwek, rur, wlewków, kęsisk itp. Z kolei metoda ultradźwiękowa należy do metod badań objętościowych. Polega na wprowadzaniu fal ultradźwiękowych do obiektu, które są odbijane przez nieciągłości – uginane i rozpraszane na krawędziach nieciągłości. Dzięki niej można sprawnie wykrywać pęknięcia, zawalcowania, rozwarstwienia, niespawy, porowatości, nieszczelności i inne nieciągłości wewnątrz elementów. Umożliwia ona wykrywanie wad w materiałach nieporowatych, częściach lub wyrobach odlewanych, odkształcanych plastycznie, spawanych, lutowanych, stanie surowym bądź już obrabianych. Stosuje się ją również do szacowania zmian mikrostruktury materiału powstających podczas długotrwałej eksploatacji oraz do pomiaru grubości obiektów.

Badania magentyczno-proszkowe (MT) pozwalają na wykrywanie w obiektach wykonanych z materiałów ferromagnetycznych nieciągłości powierzchniowych, a także stosunkowo dużych położonych blisko powierzchni nieciągłości podpowierzchniowych. Metoda MT polega na magnesowaniu obiektów oraz wykrywaniu za pomocą proszku magnetycznego - pola magnetycznego rozproszenia, które pojawia się w miejscach występowania powierzchniowych i podpowierzchniowych nieciągłości materiałowych.

Metoda penetracyjna (PT) opiera się na wykrywaniu nieciągłości dzięki wnikaniu cieczy – penetrantów barwnych lub fluorescencyjnych – do nieciągłości, a następnie ujawnianiu tych nieciągłości przez zastosowanie wywoływaczy. Umożliwia ona wykrywanie nieciągłości powierzchniowych, takich jak: pęknięcia, zawalcowania, rozwarstwienia, niespawy, porowatości, nieszczelności na wskroś i inne nieciągłości otwarte na powierzchni różnorodnych obiektów, a także nieciągłości przelotowych (nieszczelności) złączy spawanych, zbiorników, rur i innych urządzeń. Wykorzystywana jest do kontroli elementów o różnych kształtach i wielkościach wykonanych z materiałów ferromagnetycznych i nieferromagnetycznych, które nie mogą być badane metodą magnetyczną. Metodą prądów wirowych (ET) można natomiast wykryć nieciągłości znajdujące się pod warstwą pokrycia malarskiego lub galwanicznego oraz nieciągłości znajdujące się w poszczególnych warstwach obiektów wielowarstwowych. Pozwala na kontrolę obiektów wykonanych z materiałów zarówno dobrze, jak i słabo przewodzących prąd elektryczny.

NDT w trosce o nasze bezpieczeństwo
Przykładem branży, która z ogromnym powodzeniem wykorzystuje badania NDT jest motoryzacja. Z uwagi na ciągle zmienny charakter obciążeń w konstrukcjach samochodowych, mają one bardzo wysokie wymagania w zakresie bezpieczeństwa. Przy produkcji aut wykorzystuje się głównie technologie spawalnicze, gdzie najważniejszą rolę odgrywają spawanie i zgrzewanie. W czasie wytwarzanie i przy odbiorze gotowych konstrukcji bardzo ważną rolę odgrywa właściwe zastosowanie bezinwazyjnych metod kontroli złączy spawanych i zgrzewanych, czyli badań NDT. Ich wynik decyduje o spełnieniu wymagań bezpieczeństwa konstrukcji samochodowej i dopuszczeniu do eksploatacji. W branży samochodowej pierwszymi i najważniejszymi są badania wizualne złączy spawanych i zgrzewanych (VT). Polegają one na wizualnej ocenie określonych złączy spawanych, na podstawie ich wad zewnętrznych i geometrii. W miejscach trudno dostępnych mogą być zastosowane dodatkowe optyczne przyrządy pomocnicze (np. endoskop przemysłowy). To one pozwalają stosunkowo niskim kosztem wyeliminować istotne wady złączy spawanych i zgrzewanych konstrukcji. Dodatkowo w przypadku złączy zgrzewanych w niektórych miejscach konstrukcji bada się je ultradźwiękowo (UT), poszukując wad ukrytych w objętości. (pęcherze, brak trwałego wiązania, tzw. przyklejenie). W stosunku do badań wizualnych (VT) stosuje się również uzupełniająco tzw. metody powierzchniowe, które dają możliwość sprawdzenia występowania pęknięć i przyklejeń złączy spawanych, a także samego materiału; są to badania penetracyjne (PT) i magnetyczno-proszkowe (MT).

Istotny jest fakt, że badania nieniszczące mają szerszy zakres zastosowań od badań niszczących. Główna i najważniejsza przewaga NDT to możliwość określania właściwości i uzyskiwania dokładnego opisu fizycznego danego materiału. Dzięki różnorodnym metodom stosowanym w NDT można określić właściwości termiczne, wytrzymałościowe i elektromagnetyczne materiału bez jego spalania, przegrzewania, łamania, gięcia, obciążania czy niszczenia na skutek prób destrukcyjnych, co ma znaczny wpływ na koszt samego procesu kontroli jakości. I co najważniejsze, metody badań NDT pozwalają na wykrycie także takich uszkodzeń, które choć nie mają bezpośredniego wpływu na działanie badanego elementu czy urządzenia, to mogą w dłuższej perspektywie lub w momencie powstania niestandardowego obciążenia spowodować uszkodzenie większego systemu, a nawet zagrozić zdrowiu i życiu człowieka.

Udostępnij:

Drukuj



Sebastian Kanikuła




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również