Недостатки бывают разных форм и размеров

Дефектоскопия – очень обширная тема. Когда я писал об этом в статье о качестве «Дефектобнаружение 101», вышедшей в июне 2022 года, я сосредоточился на определении того, что такое дефект, а затем обсудил многие распространенные методы неразрушающего контроля (НК), используемые для обнаружения дефектов. Ранее я использовал определение: «Показатель, который считается разрывом, но не превышает пределов отклонения». Это определение можно легко интерпретировать в рамках программы неразрушающего контроля, в которой определены допуски и пределы приемки. Но это также можно интерпретировать по-другому, если используемые проверки не направлены на обнаружение общих типов дефектов, таких как трещины, усадка, пористость и другие.

Дефекты могут иметь самые разные формы, ориентации и размеры. Это могут быть незначительные различия в материалах, дефекты поверхности или что-то, чего не должно быть на компоненте или внутри него. Причиной дефекта также может быть множество различных источников, и они могут находиться где угодно внутри детали. Из-за этого было разработано множество различных проверок для поиска недостатков. Поскольку обнаружение дефектов может быть очень трудным, часто может потребоваться либо комбинация нескольких проверок, либо очень специфические проверки для обеспечения полного охвата детали.

В некоторых случаях, когда известно о наличии определенных типов дефектов, используются несколько типов не столь распространенных предписанных методов контроля. Именно этим видам проверок и посвящена данная статья. Например, нейтронная радиография (N-лучи) используется для обнаружения как остаточного керамического сердечника в компонентах турбины, так и правильного распределения и плотности внутренних взрывчатых материалов в артиллерийских снарядах. Другим методом является дифракция рентгеновских лучей (XRD). Рентгенографический анализ используется для измерения кристаллографической ориентации компонентов, а также уровней собственных и остаточных напряжений в изготовленных и обслуживаемых деталях. Эти конкретные типы дефектов необходимо проверять с использованием этих методов, поскольку в настоящее время не существует другого стандартизированного и проверенного способа их обнаружения.

Нейтронная радиография имеет многие основные характеристики стандартного рентгеновского метода неразрушающего контроля, но вместо использования рентгеновских лучей для взаимодействия с компонентами в ней используются нейтроны высокой энергии. Нейтроны взаимодействуют с материалами совсем иначе, чем рентгеновские лучи, и эта разница позволяет обнаруживать дефекты, которые рентгеновские лучи не могут обнаружить. Проще говоря, многие более плотные и толстые материалы могут останавливать и поглощать рентгеновские лучи, но N-лучи могут легко проникать сквозь эти материалы. С другой стороны, рентгеновские лучи легко проникают через пластик, а N-лучи — нет. Эти различия в поглощении можно использовать с пользой.

Остатки керамического сердечника внутри компонента турбины могут привести к катастрофическому повреждению двигателя. Керамический сердечник определяет внутренние размеры многих компонентов турбины, и после отливки металлического сплава для формирования детали керамический сердечник остается внутри. Затем ядро ​​удаляется с помощью химического процесса, но полное удаление должно быть подтверждено. N-ray может предоставить это подтверждение. Для этого детали тщательно промывают снаружи и внутри раствором, в состав которого входит материал под названием гадолиний. Гадолиний используется потому, что он может почти полностью поглощать нейтроны. Гадолиниевая промывка полностью покрывает и пропитывает любые остатки керамического ядра, которые могут присутствовать. Затем детали сушат и помещают перед лучом нейтронов, а затем пленка или цифровой детектор фиксирует нейтронную рентгенограмму или цифровое изображение. Любой остаточный материал ядра можно легко идентифицировать на рентгеновском изображении. Если на рентгеновском снимке обнаружен какой-либо керамический материал сердцевины, этот серийный номер можно обработать повторно. На рис. 1 показан керамический материал сердечника во внутренних полостях детали турбины.

Еще одним уникальным недостатком, для обнаружения которого используется рентгеновское излучение, является правильное распределение и плотность внутренних взрывчатых веществ в артиллерийских снарядах/боеприпасах. Для этой проверки боеприпасы просто помещаются в нейтронный луч и визуализируются. Нейтроны взаимодействуют с различными элементами внутри компонента, после чего их можно интерпретировать и идентифицировать на N-лучевом изображении.