|
|||||
Методы обнаружения дефектов в деталях и узлах компрессоровДата добавления: 2014-07-26 | Просмотров: 1931
Как отмечено ранее, дефектация направлена в первую очередь на выявление дефектов деталей компрессоров и их узлов. Характерным признаком дефектации является получение дефектоскопической информации на основе применения неразрушающих методов контроля тех или иных параметров состояния деталей и узлов. При поузловой дефектации выявляют отклонения деталей узлов от заданного взаимного положения. При подетальной дефектации определяют возможность повторного использования деталей и характер требуемого ремонта. Сортируют детали на следующие группы: детали, имеющие износ в пределах допуска и годные для повторного использования без ремонта; детали с износом выше допустимого, но пригодные для ремонта; детали с износом выше допустимого и непригодные к ремонту. При сортировке деталей по группам рекомендуется помечать их краской: годные — белой, ремонтопригодные — зеленой, негодные — красной. Основные методы дефектоскопии деталей и узлов компрессоров приведены на рис. 1.7. При визуальном контроле (наружном осмотре) выявляют видимые трещины, изломы, изгибы, истирания, выкрашивания, смятия, разъедание, царапины на поверхностях деталей. Для визуального контроля состояния деталей без разборки компрессора, например состояния лопаток турбокомпрессоров, применяют приборы для контроля внутренних поверхностей и обнаружения дефектов в труднодоступных местах — эндоскопы и бороскопы. Принцип действия эндоскопов заключается в осмотре объекта с помощью специальной оптической системы, передающей изображение на значительные расстояния (до нескольких метров). При этом отношение длины эндоскопа к его поперечному сечению значительно больше единицы. Существуют линзовые, волоконно-оптические и комбинированные эндоскопы. Для возможности визуального наблюдения конструкция компрессора должна иметь соответствующие полости, лючки и т. п. С помощью линзовых эндоскопов обнаруживают трещины, царапины, коррозионные пятна, выбоины и другие дефекты размерами 0,03…0,08 мм. Линзовые эндоскопы обычно представляют собой жесткую конструкцию, однако созданы приборы (имеющие участки корпуса с гибкой оболочкой), изгибающиеся в пределах 5—10°. Диаметр поля обзора 3…20 мм. Гибкие волоконно-оптические эндоскопы позволяют передавать изображение контролируемого объекта по криволинейному каналу. Принципиальная схема такого контроля показана на рис. 1.8.
Рисунок 1.8 – Схема контроля лопаток турбокомпрессора с помощью эндоскопа Проверку на ощупь проводят для выявления изменений геометрических параметров деталей вследствие изнашивания, а также для выявления нарушений режима работы деталей, входящих в состав пар трения. Инструментальные методы определения износа деталей приведены в табл. 8.
Обмером с помощью измерительного инструмента завершают, как правило, визуальный контроль деталей. Измерения позволяют определить износ тех или иных рабочих поверхностей, отклонение элементов детали от правильной геометрической формы как в продольном (конусообразность, бочкообразность и т. д.), так и в поперечном (овальность, огранка и т. д.) сечениях детали. При обмере деталей используют стандартный мерительный инструмент универсального назначения (штангенциркули, микрометры, микрометрические нутромеры и т. д.). Отклонение формы деталей типа тел вращения в поперечных сечениях определяют с помощью кругломеров (например, мод. 256, 289, 290). При выполнении дефектации деталей в условиях специализированного ремонтного предприятия для контроля размеров применяют визуально-оптические приборы (проекторы), приборы для автоматического контроля линейных размеров и т. д. Метод обмера чаще всего применяют при определении дефектов цилиндров, цилиндровых втулок, поршней, поршневых колец, поршневых штоков и пальцев, коленчатых валов, роторов, коренных и шатунных подшипников, крейцкопфов и параллелей. Метод взвешивания обычно применяют для определения величины износа и интенсивности изнашивания деталей при исследованиях ресурса компрессора (ресурсных испытаниях). Применение этого метода в производственных условиях осложняется из-за недостаточной определенности места изнашивания, а также отсутствия строгих зависимостей износа, выражаемого через изменение размера изнашиваемой поверхности, от изменения массы детали. Поэтому в производственных условиях метод используют для качественной оценки состояния детали при дефектации. Метод искусственных баз позволяет определять локальный износ детали с высокой точностью. Суть метода: перед началом эксплуатации на изнашиваемой поверхности делают лунки (рис. 1.9, а), или квадратные отпечатки (рис. 1.9, б). Отпечатки могут быть получены, например, при вдавливании алмазной пирамидки. Геометрические параметры лунок и отпечатков измеряют до и после эксплуатации детали. Толщину изношенного слоя H рассчитывают: а) в зависимости от изменения длины лунки (см. рис. 1.9, а) H=h1- h2=(l12- l22)(1/r ± 1/R); б) в зависимости от изменения диагонали отпечатка H=(d1 – d2)/7 ± (d12 – d22)/8R, где h1, h2 и l1, l2 – глубина и длина лунки до и после изнашивания; r - радиус вращения резца при нарезании лунки; d1, d2 – диагональ отпечатка пирамиды Виккерса до и после изнашивания; R – радиус износа поверхности; «+» - для выпуклых поверхностей; «-» - для вогнутых. Рисунок 1.9 – Схема к измерению износа по методу искусственных баз
Недостаток метода — необходимость повреждения исследуемых поверхностей, что в отдельных случаях может привести к искажению картины изнашивания. При методе поверхностной активации обследуемая поверхность (участок, точка) детали подвергаются предварительному облучению потоком альфа-частиц. В результате в микрообъеме образуется смесь радиоактивных изотопов, испускающая гамма-излучение. По мере изнашивания активированного объема уменьшается активность излучения, регистрируемого радиометрической аппаратурой (рис. 1.10).
Рисунок 1.10 – Схема измерения износа деталей компрессора методом поверхностной активации Дефектация деталей по геометрическим признакам (износы, деформации, шероховатость и т. п.) составляет важную информацию о техническом состоянии обследуемых объектов. Однако для оценки ресурсных параметров необходима еще информация о внутреннем состоянии материала деталей, определяющем их статическую и динамическую прочность. Краткие характеристики основных методов выявления дефектов материала деталей компрессоров приведены в табл. 9. Цели гидропневмоисиытаний, проводимых при дефектации деталей компрессоров, совпадают с целями аналогичных испытаний, проводимых при диагностике компрессоров в целом. Гидропневмоиспытаниям подвергают корпуса, блок-картеры, цилиндры, цилиндровые втулки, арматуру, трубопроводы и др. Корпуса компрессоров (блок-картеры ПК, например) в рабочих условиях находятся под давлением воды и газа (воздуха или паров холодильного агента) и их недостаточная прочность может привести к аварии, а недостаточная плотность — к утечке газа. Как всякий сосуд, работающий под давлением, блок-картер испытывают, в соответствии с правилами, установленными Гостехнадзором РФ (Ростехнадзором). На прочность блок-картеры испытывают водой под давлением, а на плотность — воздухом под давлением. Блок-картер в сборе с крышками испытывают на прочность гидравлическим давлением, как правило, 3,5 МПа с выдержкой под давлением в течение 10 мин. При испытании персонал должен находиться за непроницаемой перегородкой. Подойти к изделию для контроля разрешается лишь после выдержки испытываемого блок-картера под давлением. Если при осмотре блок-картера, находящегося под давлением жидкости, наблюдаются течи, выступление росы, отпотевание и т. п., то блок-картер бракуют. После сброса давления до нуля воду из блок-картера сливают. При испытании блок-картера на герметичность к нему подсоединяют шланг воздушной сети, после чего с помощью тельфера его опускают в ванну с водой. Толщина слоя воды, в ванне над погруженным блок-картером обычно составляет 300…500 мм. Постепенно поднимают давление до 2,1…2,5 МПа. Блок-картер выдерживают под давлением не менее 5 мин. При этом контролируют появление воздушных пузырей в воде. Пузыри появляются в местах неплотностей, которые помечает испытатель. После испытаний блок-картер и другие детали тщательно осматривают. Годные детали клеймят. На ряде заводов при испытаниях блок-картеров на плотность их наружные поверхности покрывают мыльным раствором, в который добавляют несколько капель глицерина для предотвращения высыхания. При испытаниях также контролируют появление пузырей. Подготовку к гидропневмоиспытаниям деталей фреоновых компрессоров проводят особенно тщательно. Детали очищают и обдувают сухим сжатым воздухом. Детали, соприкасающиеся с фреоном, обезжиривают, например, в четыреххлористом углероде или бензине-растворителе (уайт-спирите). Испытание на прочность и плотность проводят под водой, используя сухой воздух или азот. С помощью магнитных методов выявляют трещины, поверхностные пленки, волосовины и другие дефекты стальных и чугунных деталей компрессоров: коленчатых валов, шатунов, штоков и т. д. При магнитопорошковом методе для выявления нарушений сплошности в изделиях в качестве индикаторов используют магнитные порошки (люминесцентный, цветной) или магнитные суспензии. По ГОСТ 21105—87 высшая чувствительность метода ограничена дефектами с шириной раскрытия от 2,0 мкм и минимальной протяженностью условного дефекта 0,5 мм. Магнитопорошковый метод контроля состоит из следующих операций: подготовка детали к контролю, намагничивание детали, нанесение на деталь магнитного порошка или суспензии, осмотр детали, оценка результатов контроля и размагничивание. Подготовка к контролю заключается в очистке поверхности детали от ржавчины, окалины, масляных загрязнений. Если поверхность детали темная и черный магнитный порошок плохо виден, то ее иногда покрывают тонким слоем белой краски (нитролака). Чувствительность и возможность обнаружения дефектов зависят от правильного выбора способа, направления и вида намагничивания. Постоянный ток наиболее удобен для выявления внутренних дефектов (на расстоянии от поверхности до 3 мм). Однако детали с толщиной стенки более 25 мм не следует намагничивать постоянным током, так как после контроля их невозможно размагнитить. Внутренние дефекты можно выявить с помощью переменного (и импульсного) тока, если его амплитуду увеличить в 1,5…2,5 раза по сравнению с амплитудой тока, рассчитанной для выявления поверхностных дефектов. Намагничивание проводят разными способами: пропусканием тока по детали или стержню, проходящему через отверстие в детали; с помощью нескольких витков провода, проходящих в отверстие детали и охватывающих частью витка деталь снаружи. Продольное намагничивание чаще осуществляют с помощью соленоида и реже с помощью электромагнитов (еще реже применяют постоянные магниты). В зоне дефекта резко изменяются параметры магнитного поля рассеяния. Силовые линии в намагниченной детали огибают дефект как препятствие с малой магнитной проницаемостью. Для выявления дефекта детали необходимо перпендикулярное расположение дефекта в направлении магнитного поля. Деталь необходимо проверять в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Магнитный порошок приготовляют из сухого, мелко размолотого железного сурика или из чистой железной окалины, измельченной в шаровой мельнице и просеянной. Порошок наносят на деталь распылением (способ сухого магнитного порошка) либо погружением детали в емкость с порошком, а также способом воздушной взвеси. Применяют водные, керосиновые, масляные магнитные суспензии. Для получения водной суспензии разводят 15—20 г олеинового или хозяйственного мыла в небольшом количестве теплой воды, затем добавляют 50—60 г магнитного порошка и полученную смесь тщательно растирают в ступе. После этого доливают горячую воду до одного литра. Масляные суспензии получают на основе, например, масла РМ либо трансформаторного масла. Чувствительность магнитных порошков и суспензий оценивают с помощью прибора МП-10И или установки У-2498-78. Магнитную суспензию наносят на деталь путем погружения в ванну, путем полива, а также аэрозольным способом. Напор струи должен быть слабым, чтобы порошок с дефектных мест не смывался, Контролер должен осмотреть деталь после стенания с нее основной массы суспензии, когда картина отложений порошка становится неизменной. Детали проверяют визуально, но в сомнительных случаях и для расшифровки характера дефектов используют оптические приборы. Увеличение оптических средств не должно превышать х10. Применяют переносные и передвижные магнитные дефектоскопы [29]. Разбраковку деталей по результатам контроля проводит опытный контролер. На его рабочем месте должны быть фотографии дефектов или их дефектограммы (реплики с отложениями порошка, снятые с дефектных мест с помощью клейкой ленты), а также контрольные образцы с минимальными размерами недопустимых дефектов. Отложения порошка на волосовинах имеют вид прямых или слегка изогнутых тонких линий. Осаждение порошка над трещинами имеет вид четких ломаных линий с плотным осаждением порошка. Валики порошка, осевшие под флокенами, представляют собой четкие и резкие короткие черточки, иногда искривленные, расположенные группами (реже единичные). Заковы дают четкое отложение порошка в виде плавно изогнутых линий. Поры и другие точечные дефекты выявляются в виде коротких полосок порошка, направление которых перпендикулярно направлению намагничивания. Основным недостатком магнитопорошкового метода является возможность перебраковки из-за отложений порошка на так называемых ложных дефектах (магнитная неоднородность, наклеп меди). Феррозондовый метод применяется для полуавтоматического контроля качества поверхности и сварных соединений толстостенных ферромагнитных изделий типа, обечаек, гильз, корпусов на наличие дефектов (разнонаправленных трещин, непроваров, раковин и т. д.) на поверхности и на глубине до 5 мм. Феррозондовая установка «Радиан- 1М» позволяет выявлять дефекты размерами не менее 0,15 мм по глубине и 2 мм по протяженности [29]. Магнитографические дефектоскопы позволяют воспроизводить запись полей дефектов на магнитной ленте. Основной элемент при магнитографическом методе — магнитная лента — выполняет двойную роль: сначала служит индикатором дефекта, а затем сама становится источником вторичного отображенного магнитного поля, которое в свою очередь считывается еще одним индикатором. Магнитографический метод контроля состоит из процессов записи и считывания. Обеспечивается устойчивое выявление дефектов диаметром до 2 мм на глубине до 20 мм [29]. Методы капиллярного неразрушающего контроля основаны на проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объекта контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя. Методы капиллярного контроля используют для выявления проницаемости деталей компрессоров, работающих под давлением, поверхностных и усталостных трещин. Контролю подвергают детали любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики и других материалов. Эти методы применяют для контроля картеров, цилиндровых втулок, гильз, полых поршней, валов, шатунных болтов, роторов и т. д. В зависимости от типа проникающего вещества методы капиллярного контроля разделяют на: · метод проникающих растворов (проникающее вещество — жидкий индикаторный раствор); · метод проникающих суспензий (проникающее вещество — индикаторная суспензия). В зависимости от способа выявления индикаторного рисунка различают люминесцентный, цветной, люминесцентно-цветной, яркостный методы капиллярного контроля. Цветной метод применяют для деталей, изготовленных из углеродистых, а также коррозионно-стойких сталей, у которых образование мелких трещин от коррозионного растрескивания происходит около сварных швов. Люминесцентные методы позволяют обнаружить поверхностные дефекты деталей, изготовленных из магнитных и немагнитных материалов. Применяют также комбинированные методы: капиллярно-электростатический, капиллярно-электроиндуктивный; капиллярно-магнитопорошковый и др. Эффективность капиллярного контроля зависит от выбора конкретного метода, а также набора дефектоскопических материалов: индикаторного пенетранта, проявителя, очистителя и гасителя. Сведения о наиболее распространенных отечественных наборах дефектоскопических материалов приведены в работе [28]. Широкое применение на практике нашли высокочувствительные набор № 1 (люминесцентный) и № 2 (цветной), позволяющие обнаружить поверхностные дефекты типа трещин и пор размером до 0,1 мкм у деталей, изготовленных из металлов, стекла, керамики. Набор № 1 применяют для контроля поверхностей детали с параметром шероховатости Ra = 2,5 ... 5,0 мкм при температуре 15—35 °С. В состав набора № 1 входят: пенетрант ЛЖ-6А, проявитель ПР-1, очиститель ОЖ-1. Набор № 2 применяют, если Ra = 5,0 ... 10,0 мкм, при температуре минус 40…плюс 40 °С. В состав набора № 2 входят: пенетрант «К», проявитель «М», очиститель — маслокеросиновая смесь. Для контроля деталей компрессоров при их ремонте часто используют наборы материалов, которые можно составить сравнительно легко. В проникающий раствор для повышения его эффективности при цветном капиллярном контроле иногда добавляют анилиновые красители (15 г красителя на 1 л раствора). В качестве очистителя пенетранта можно использовать 5%-ный раствор кальцинированной соды. Проявителем является белое абсорбирующее покрытие следующего состава: 0,6 л воды; 0,4 л этилового спирта; 300…350 г каолина или молотого мела. Для люминесцентного капиллярного контроля можно применять люминесцентный состав: 55—75% керосина; 15—20% вазелинового масла; 10—20% бензина или бензола; 2—3 г/л эмульгатора ОП-7; 0,2 г/л дефектоля зелено-золотистого. |
При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.042 сек.) |