Определение

В общем случае под капиллярным контролем понимают методику определения и фиксирования всевозможных поверхностных дефектов контролируемого объекта. В основе данного метода контроля лежат так называемые капиллярные методы, базирующиеся на капиллярном проникновении пенетрантов в полости материалов объектов контроля. Под пенетрантами здесь понимают индикаторные жидкости, которые должны попадать не просто в полости исследуемого объекта, а в так называемые поверхностные либо сквозные несплошности. После проявления индикаторного рисунка происходит его регистрация. Способ регистрирования может быть как визуальный, так и с использованием специальных средств – преобразователей. Понятие капиллярного контроля тесно связано с понятием капиллярной дефектоскопии. Методов дефектоскопии существует множество. Отличительные особенности этого метода состоят в использовании возникающей контрастности при проникновении индикаторного раствора в дефектные несплошности изделия, а также в повышении цветоконтрастности или световой контрастности при дальнейшей обработке исследуемого участка объекта в сравнении с неповрежденным участком.

Назначение капиллярного контроля

Данный метод неразрушающего контроля идеально подходит для обнаружения и регистрации слабовидимых либо вообще неразличимых для человеческого глаза дефектов, размеры которых настолько малы, что их наличие невозможно точно определить, пользуясь такими портативными оптическими приборами, как лупами или микроскопами. Преимуществом капиллярного метода можно считать способность не только такие дефекты обнаружить, но и определить их основные характеристики: координаты, протяженность (если это трещина), ориентацию. Еще одним достоинством этого вида контроля является возможность проводить диагностику объектов любых геометрических размеров, цветов, форм. Материал изделия может быть любым: различные неметаллы (пластмассы, стекло, керамика) и металлы (чугун, сталь).

Применение

Капиллярный метод неразрушающего контроля позволяет проводить диагностику широкого класса материалов. В связи с этим, область использования метода настолько велика, что перечислить все отрасли промышленности, где используется капиллярный контроль или капиллярная дефектоскопия достаточно сложно. Тем не менее, укажем некоторые самые крупные из них: машиностроение и автомобилестроение, металлургия и литейное производство, ракетная техника и авиация, химическая промышленность и медицина. Необходимо отметить, что чаще всего в качестве объекта исследования используются изделия из неферромагнитных материалов. Однако в некоторых случаях данный метод неразрушающего контроля применим и для объектов, которые в основе своей имеют ферромагнитный материал. Такая ситуация может иметь место в случае, когда магнитные свойства изделия, из которого изготовлен контролируемый объект, а также общее расположение дефектов не позволяют получить высокую чувствительность, необходимую согласно ГОСТ 21105-87, при осуществлении контроля магнитопорошковым методом. Или же в других случаях, когда магнитопорошковый метод и вовсе не применим в соответствии с правилами эксплуатации исследуемого объекта.

Классификации

Существует множество разнообразных классификаций методов капиллярного неразрушающего контроля. По характеру взаимодействия проникающего в несполошность раствора и непосредственно самого исследуемого объекта все методы являются молекулярными. В общем случае, они делятся на основные методы, методы, которые используют капиллярные явления и комбинированные. Основные методы в свою очередь можно условно классифицировать по типу пенетранта. Таким образом возникает еще одна классификация, в которой все методы делятся на методы проникающих растворов и фильтрующихся суспензий. В первом случае под проникающим веществом понимают жидкий раствор индикатора, во втором - индикаторную суспензию. Еще одна не менее важная классификация – по способу выявления или обнаружения индикаторного рисунка. В зависимости от этого способа все методы делят люминисцентный, цветной, люминисцентно-цветной, яркостный, комбинированный. Первый их них основан на регистрации контраста светящегося в ультрафиолетовом излучении индикаторного рисунка и остальной поверхности регулируемого объекта. Цветной метод отличается тем, что в данном случае фиксируют контраст цветного рисунка и поверхности исследуемого изделия. Люминисцентно-цветной метод – смешанный метод, сочетающий в себе особенности первых двух. В этом методе осуществляется фиксирование контраста цветного или люминисцирующего изображения в длинноволновом излучении на фоне поверхности изделия. Яркостный метод представляет собой противоположность всем методам, перечисленным выше, так как при этом способе выявления происходит фиксирование контраста бесцветного индикаторного рисунка и поверхности объекта контроля. Что же касается комбинированных методов, то это особенные методы неразрушающего контроля, различающиеся в зависимости по характеру взаимодействий различных типов полей с исследуемым объектом. По этим признакам они также классифицируются.

Технические средства

Капиллярный контроль невозможен без использования специальной аппаратуры. С помощью устройств, необходимых для проведения контроля, происходит сбор, передача и обработка информации о наличии или отсутствии дефектных несполошностей. Такие технические устройства, играющие решающую роль в проведении контроля, называются приборами для проведения капиллярного неразрушающего контроля. К ним относятся наборы дефектоскопии, тест-панели, пульверизаторы, образцы для проведения цветной дефектоскопии, пневмогидропистолеты, специальные ультрафиолетовые фонари, дополнительные источники ультрафиолета и прочее. Остановимся на некоторых из них более подробно. Пульверизаторы представляют собой распылители, в которые распыляют жидкости струей воздуха. Пневмогидропистолеты более сложные устройства, которые незаменимы для промывания деталей объекта после его обработки пенетрантом. Данное устройство имеет обычно два отверстия, одно из которых предназначено для того, чтобы подключить воду, а второе – струю воздуха. Отметим, что воздух предварительно должен быть сжат до 10 бар.  Нельзя не сказать о большом разнообразии вспомогательных средств, которые также находят широкое применение и выполняют важные функции. Это распылители и кисти, контейнеры и камеры, специальные ванны и столы. С их помощью представляется возможным последовательное проведение нескольких технических операций без дополнительного изменения параметров.

Капиллярный дефектоскоп

Представляет из себя целый комплекс технических средств, предназначенных для проведения капиллярного контроля, включая дополнительные или вспомогательные средства и различные испытательные образцы. Такие дефектоскопы используются для определения различного рода дефектов, включая трещины, непровары, пористости, которые невозможно различить на глаз. Дефектоскопы могут быть различны по уровню эксплуатационной законченности, но все они должны включать в себя полностью или хотя бы частично устройства для: предварительной подготовки изделий к проведению контроля, обработки их в процессе контроля, проявления несплошностей, последующего проведения регистрации образовавшегося индикаторного изображения. Помимо этого, в них обязательно должны входить устройства, контролирующие уровень качества дефектоскопического материала, уровень облучения поверхности объекта исследования ультрафиолетовым излучением, уровень подготовки контролируемого изделия. Чтобы оценить качество проведенного контроля, используют специально подготовленный образец объекта контроля или же неповрежденную его часть, содержащую естественные дефекты. Отметим, что согласно технике безопасности, при эксплуатации дефектоскопов, включающих в свой состав источники излучения ультрафиолета, обязательно нужно воспользоваться средствами защиты, чтобы обезопасить верхнюю часть туловища и конечности.

Дефектоскопические материалы

Специальные материалы, необходимые для пропитки, нейтрализации и удаления избытка пенетранта с поверхности объекта регулирования называют дефектоскопическими материалами. С их помощью также получают начальную информацию об имеющихся дефектах. Чаще всего такие такого рода материалы собирают в специальные наборы, называемые целевыми. Такой стандартный набор содержит пенетрант, его очиститель, гаситель и проявитель. Пенетрантом называют дефектоскопический материал, который обладает способностью проникать в мельчайшие несплошности объекта регулирования. Очиститель незаменим для удаления пенетранта с поверхности исследуемого материала. Гаситель производит гашение люминистирующих остатков пенетранта на поверхности контролируемого объекта. Проявитель способен выталкивать пенетрант из несплошности объекта и таким образом создавать контрастирующее с общим фоном индикаторное изображение. Материалы, необходимые для проведения дефектоскопии, обычно выбирают согласно тем требованиям, которые предъявляются контролируемому объекту и зависят от его состояния.

Чувствительность

Очень важный параметр в методе дефектоскопии - чувствительность. Под таким термином понимается способность того или иного метода выявить несплошность какого-либо фиксированного размера с определенной вероятностью. В соответствии с ГОСТ 18442-80 о чувствительности прибора можно судить по тому, насколько минимален размер тех дефектов, которые он способен выявить. Причем в данном случае, важно отметить, что учитывается поперечный размер, или, как его еще называют, размер раскрытия, который должен составлять от 0,1 до 500 мкм. Отметим также, что капиллярные методы не гарантируют выявление дефектов с поперечными размерами больше указанных. В некоторых случаях чувствительность может значительно снижаться. Это может быть связано с некачественной подготовкой объекта контроля и остатком на нем различных загрязнений, с использованием некачественного целевого набора, либо отдельных дефекстоскопических материалов, с высоким уровнем шероховатости объекта, некорректным нанесением проявителя, нарушением технологических условий, в которых проводится контроль.

Методика испытания

Весь процесс выявления дефектов можно условно разделить на несколько стадий. Первая из них связана с необходимостью очистки поверхности до того, как будет проведен контроль. Этот процесс проводится водой либо специальным органическим очистителем. Так или иначе с поверхности объекта должны быть удалены все ненужные излишки, а сама поверхность высушена. Затем наносят проникающее вещество – пенетрант. Обычно он имеет красный цвет и наносится вспомогательным средством при температуре от 5 до 50°С. Спустя некоторое время его излишки удаляют и наносят проявитель. Проявитель обычно имеет белый цвет и наносится должен идеально ровно. После проведения всех перечисленных процедур приступают к контролю - обнаружению и регистрации имеющихся индикаторных следов. По тому, насколько интенсивны следы, можно судить о размере дефектов. После завершения контроля следы проявителя удаляются.

Методика с точки зрения физики

Капиллярный контроль, относящийся к методам неразрушающего контроля, основан на проникновении внутрь дефектной несплошности индикаторного раствора и служит, в первую очередь, для фиксирования дефектов, выходящих на поверхность объекта исследования. Пенетрант имеет красящую природу и может наноситься кистью либо распыляться. Обычно это вещество, которое имеет особые физические свойства и характеристики, что и позволяет ему покрывать объект идеально ровно. При нанесении сверху проявителя излишки пенетранта подвергаются удалению и два вещества вступают в реакцию, после чего происходит выталкивание индикатора на поверхность. В результате всех проделанных манипуляций получают четкую картину имеющихся дефектов.

Общие требования

Данный вид дефектоскопии проводится исключительно до проведения контроля всеми другими методами. Осуществление работ должно происходить в определенном интервале температур и при строго фиксированной влажности воздуха. Лица, допущенные до работы, должны иметь хорошее зрение, пройти как теоретическую, так практическую подготовку, иметь специальное удостоверение. Не менее раза в год такие работники должны подвергаться испытаниям с использованием специальных контрольных дефектных образцов. Результаты фиксируются в протоколе.