Методы обнаружения дефектов в деталях и узлах компрессоров


Дата добавления: 2014-07-26 | Просмотров: 1931


<== предыдущая страница | Следующая страница ==>

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
(см. рис. 1.9, б)

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.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |

При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.042 сек.)