Неразрушающий контроль: достижения и применение в инспекции материалов и контроле качества

Важность неразрушающего контроля в инспекции материалов и контроле качества

Неразрушающий контроль (NDT) — это методы тестирования и анализа, которые используются в промышленности для оценки свойств материалов, компонентов, конструкции или системы на наличие характерных отличий или дефектов сварки и разрывов без повреждения оригинальной части.

NDT сочетает в себе применение физико-математических, химических и биологических наук для создания комплексного процесса, который можно использовать для проверки и тестирования материалов или компонентов, чтобы выявить недостатки, дефекты или разрывы на поверхности или под поверхностью, сохраняя при этом работоспособность компонента после проверки, не причиняя никакого вреда его исходной форме.

Как инструмент контроля и обеспечения качества, неразрушающий контроль играет жизненно важную роль в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, строительство трубопроводов, мостов, нефтеперерабатывающих заводов и нефтяных платформ, а также электростанций, поскольку может помочь предотвратить сбои, которые могут оказать негативное влияние на безопасность, надежность и окружающую среду. Это важный процесс, лежащий в основе всех последующих операций. Однако для того, чтобы использовать его эффективно, всестороннее понимание различных доступных методов, их преимуществ и недостатков, а также знание различных спецификаций и соответствующих стандартов является решающим.

Все оборудование, продукты и материалы имеют стандартные требования к конструкции и срок службы. Однако иногда из-за дефектов, которые могут остаться незамеченными при производстве, изготовлении или предоставлении услуг, их может потребоваться заменить или пройти серьезный ремонт, иначе опасные условия или катастрофические сбои могут быть следствием пренебрежения их непригодными условиями для обслуживания. В таких случаях конечные затраты из-за закрытия проекта могут быть велики.

Наличие процедуры неразрушающего тестирования на протяжении всего процесса изготовления материала или компонента, или срока службы может защитить активы и персонал, помогая компаниям убедиться, что они соблюдают правила и стандарты. От нефтяных вышек и трубопроводов до мостов и железнодорожных путей, от самолетов и поездов до высокоскоростных тематических парков развлечений, NDT широко используется в повседневных вещах, требующих регулярного осмотра и обслуживания. В дополнение к необходимости обеспечения безопасности, неразрушающий контроль используется для обеспечения эффективности и долговечности оборудования. Это понятие известно, как управление целостностью активов, что соответственно означает лучший результат и прибыльность для компаний.

Неразрушающий контроль можно использовать на всех этапах производства, изготовления и обслуживания почти во всех отраслях промышленности, включая машиностроение, аэрокосмическую, автомобильную, железнодорожную, строительную и энергетическую, в частности для строительства электростанции, нефтеперерабатывающего завода, морской платформы или линии производства турбины реактивного двигателя или железной дороги. Различные методы неразрушающего контроля, от обычных методов визуального контроля, испытания на проникновение, испытания магнитными порошками, радиографического контроля и вихрево-токового испытания (ET) до передовых методов ультразвукового испытания, таких как ультразвуковое испытание с фазированной решеткой (PAUT) и дифракции за время полета (ToFD), используются для обеспечения безопасности и надежности компонентов в течение всего срока службы.

Конечно, не все методы неразрушающего контроля подходят для одного проекта. Чтобы получить соответствующие данные и принять правильные бизнес-решения, компании либо используют свою внутреннюю команду обученных и сертифицированных экспертов, либо привлекают стороннего поставщика услуг инспекции, который может посоветовать им доступные варианты, их плюсы и минусы, а также лучшие варианты для соответствия нормам и отраслевым стандартам.

В зависимости от операций и проекта, инспекция будет производиться во время производственного процесса, чтобы оценить продукт и выявить области износа, недостатки или разрывы. Интерпретация результатов используется для устранения неисправностей, предотвращения несчастных случаев, а также для обеспечения безопасности конструкции.

Основные методы неразрушающего контроля

Мы живем в сконструированном мире, окруженном большими структурами, зависящими от сложных машин. Наша жизнь и средства к существованию неразрывно связаны с надлежащим функционированием нашей инфраструктуры и оборудования. Чтобы это было безопасно, мы должны обладать абсолютной уверенностью в технологиях, на которые мы полагаемся. Неразрушающий контроль обеспечивает такую уверенность.

Основная цель неразрушающего контроля — оценить качества объекта без его разрушения. Основной причиной этого является управление рисками. Хотя неразрушающий контроль не устраняет риск, он может значительно снизить или смягчить его.

Неразрушающий контроль контрастирует и сочетается с разрушительным контролем. NDT позволяет проверять объекты и оборудование, фактически находящиеся в эксплуатации. И наоборот, после того, как объект прошел разрушительное испытание, он не может быть возвращен в эксплуатацию. Следовательно, цель неразрушающего контроля по сравнению с разрушительным контролем состоит в уменьшении риска повреждения важного оборудования или инфраструктуры в полевых условиях.

Оба служат взаимосвязанным целям. Деструктивное тестирование дает точную оценку того, что необходимо для уничтожения объекта. Зная границы, установленные разрушительным тестированием в лаборатории, техники выполняют неразрушающий контроль в полевых условиях, чтобы определить, насколько объект близок к достижению этих границ. Если объект находится слишком близко к границе, NDT позволяет безопасно отремонтировать или заменить его до того, как будет причинен какой-либо ущерб.

Все ли объекты нужно тестировать? Нет. Неразрушающий контроль целесообразен, когда риск выхода из строя объекта превышает стоимость его тестирования. Объекты высокого риска — это те, которые угрожают жизни окружающих в случае отказа, например, пассажирские самолеты или ядерные реакторы. К объектам высокого риска также относятся те, которые могут нанести серьезный финансовый или экологический ущерб, например, нефтепроводы. Стоимость тестирования является функцией стоимости оборудования и времени работников, время сотрудника включает как обучение, так и фактическое тестирование.

К счастью, компаниям не нужно догадываться, какое оборудование или инфраструктуру тестировать — многие требования к неразрушающему контролю диктуются национальными правительствами. Правительства часто основывают свои правовые требования на информации, опубликованной международными органами стандартизации, такими как ASTM или ISO. Таким образом, производной, хотя и важной, целью неразрушающего контроля является обеспечение соответствия нормативным требованиям. Пренебрежение требованиями неразрушающего контроля может быстро стать дороже в виде штрафов и пени, чем простое их соблюдение.

Многие разные типы неразрушающего контроля были разработаны на протяжении веков, от простейших визуальных тестов и тестов на герметичность до передовых ультразвуковых или радиографических. Каждый материал, подлежащий испытанию, имеет различные свойства, некоторые из которых более благоприятны для одного типа неразрушающего контроля, чем другого. Методы NDT отличаются в зависимости от средств тестирования, необходимого оборудования, скорости и охвата, которые они обеспечивают, и, в некоторых случаях, необходимых мер безопасности.

Нет единого «наилучшего» метода неразрушающего контроля. Лучшим методом в любом сценарии является тот, наиболее отвечающий потребностям организации, которая его использует. В современной промышленности быстрота, простота использования и диапазон применения часто являются лучшими качествами решений неразрушающего контроля.

Визуальный обзор. Самым старым видом неразрушающего контроля является визуальный контроль. Он использует маломощное оборудование, включая бороскопы и фиброскопы для мониторинга недостатков. Быстрое, недорогое и прямое визуальное тестирование может стать первоначальным инструментом для выявления проблем с активами и инфраструктурой от трещин до коррозии. Однако визуального тестирования недостаточно, когда пытаются определить много разных типов неисправности материала, чтобы безопасно отремонтировать или заменить оборудование. Если зрение плохое, или дефекты небольшие или внутренние, визуальный обзор невозможен. На самом деле, различные недостатки визуального контроля создали необходимость в любой другой форме неразрушающего контроля.

Эффективный ли визуальный обзор? В общем, метод визуального контроля сам по себе не может дать результаты такого же качества, как другие методы неразрушающего контроля (NDT). Во-первых, он не может выявить определенные мелкие недостатки вне зависимости от того, насколько острое зрение или опыт аналитика. Даже использование наглядных пособий и инструментов иногда недостаточно — даже незначительные дефекты могут перерасти в критические проблемы, если на них долго не обращать внимания. Там, где визуальный обзор может играть важную роль, так это для мониторинга имеющихся недостатков или как начальный инструмент для простейшего обзора.

Визуальные проверки недорогие и требуют меньшей подготовки, чем другие методы тестирования. Однако этот метод не может сравниться с расширенной дефектоскопией и всесторонними возможностями сканирования передового оборудования неразрушающего контроля.

Ультразвуковой контроль. Ручной ультразвуковой контроль (УЗ) является одним из наиболее распространенных методов неразрушающего контроля материалов. Это тестирование использует высокочастотную механическую энергию, то есть высокочастотные звуковые волны для проведения исследований и измерений на тестовом участке.

Обычно система ультразвукового контроля проверки состоит из ультразвукового преобразователя, генератора/приемника и блока отображения. Импульсное устройство/приемник — это электронное устройство, которое может создавать электрические импульсы высокого напряжения для преобразователя. При управлении пульсатором преобразователь создает высокочастотную ультразвуковую энергию в материале в форме звуковых волн.

Если на звуковом пути есть разрывы, такие как включение, пористость, трещины и т.д., часть механической энергии будет отражаться от поверхности разрывов (рефлекторов).

Сигнал отраженных звуковых волн, полученный преобразователем, затем превращается обратно в электрический сигнал и его интенсивность отображается на дисплее.

Время прохождения звуковой волны можно напрямую связать с расстоянием, которое преодолел сигнал. По сигналу можно определить информацию о расположении отражателя, размере, ориентации и других особенностях.

Некоторые из различных преимуществ метода ультразвукового контроля:

• Возможность портативной или высокоавтоматизированной работы.
• Может производиться на всех типах материалов.
• Высокая точность и воспроизводимость дефектоскопии.
• Обычно должна быть доступна только одна поверхность.
• Характеристика материалов.

Рентгеновский контроль. Радиографический метод проверки используется для обнаружения внутренних дефектов во многих разных материалах и конфигурациях. Рентгеновское излучение, генерируемое электрическим путем, и гамма-лучи, излучаемые радиоактивными изотопами, является проникающим излучением, которое дифференцированно поглощается материалом, через который оно проходит. Чем больше толщина, тем большее поглощение. Кроме того, чем плотнее материал, тем больше поглощение.

Материал с внутренними пустотами проверяют, помещая предмет между источником излучения и пленкой. Пустоты видны как затемненные участки, где большее излучение достигло пленки, на чистом фоне. Принципы одинаковы как для рентгеновской, так и для гамма-радиографии.

В рентгеновской радиографии проникающая способность определяется количеством вольт, приложенных к рентгеновской трубке. В случае стали это около 1000 вольт на дюйм толщины. В гамма-радиографии изотоп определяет проникающую способность и не меняется в каждом изотопе. Так, иридий 192 используется для стали толщиной от 15 до 25 мм, а цезий 134 используется для стали толщиной от 20 мм до 265 мм. В рентгеновской радиографии интенсивность, следовательно, и время экспозиции определяются силой тока катода в трубке. Время выдержки обычно выражается в миллиампер-минутах. Для гамма-лучей интенсивность излучения устанавливается в момент подачи изотопа. Интенсивность излучения изотопов измеряется в Беккерелях и уменьшается с течением времени.

Последние разработки в радиографии позволяют проводить диагностику «в реальном времени». Такие методы, как компьютерная томография, дают много важной информации, хотя эти методы могут быть пригодны только для исследовательских целей и не используются обычно для контроля качества производства.

Преимущества рентгенографического тестирования:

• Полезность для широкого спектра материалов.
• Можно использовать для проверки внутренней неисправности, неправильной сборки или смещения.
• Обеспечивает постоянную запись.
• Доступные устройства для проверки качества.

Магнитный контроль. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля был разработан как способ проверки стальных компонентов на производственных линиях. Принцип способа состоит в том, что образец намагничивается для создания магнитных силовых линий либо потока в материале. Если эти силовые линии сталкиваются с разрывом, например, трещиной, на гранях трещины образуются вторичные магнитные полюса. Там, где эти вторичные магнитные поля появляются на поверхности металла, можно обнаружить их путем нанесения на поверхность магнитных частиц в виде порошка или жидкой суспензии. Частицы притягиваются к утечке и собираются вокруг дефекта, делая его видимым. Частицы могут быть черными или покрытыми флуоресцентным красителем для увеличения их видимости.

Линии магнитного потока должны быть под прямым углом к дефекту, чтобы дать наилучшую индикацию, поскольку это создает максимальную утечку потока. Это управляет выбором соответствующей техники намагничивания. Часто для полного обследования необходимо использовать более одной технику.

Дефект притягивает большее количество частиц, если он пересекает больше магнитных силовых линий, поэтому способность показать дефект зависит от глубины дефекта, угла дефекта к силовым линиям и напряженности магнитного поля, индуцированного во время намагничивания. Метод ограничен ферромагнитными материалами — железом, кобальтом и никелем, поскольку другие парамагнитные и диамагнитные материалы не могут удержать поток, достаточно сильный, чтобы притягивать частицы.

Существует несколько способов магнитно-порошкового контроля (MPI). Методы размещения с использованием портативного оборудования включают:

• Постоянный магнит.
• Электромагнитное ярмо.
• Датчик тока.
• Гибкая катушка.

NDT для проверки и контроля качества на производстве

Рынок неразрушающего контроля (NDT) продолжает доказывать, что это технология, в которую следует инвестировать для многих отраслей. Частично причиной его растущей популярности среди техников и инженеров в этих областях является то, что он экономит компаниям миллионы долларов на ремонте.

Не секрет, что автоматизация стала доминирующей в производственном секторе. На самом деле ежегодно доверие к роботизации и автоматизации растет. Автоматизация может усилить более эффективные усилия. Это может оптимизировать процессы и снизить вероятность человеческой ошибки. Но чего он не может сделать, так это гарантировать безупречное производство, особенно когда речь идет о сварных швах и композитных материалах.

Это подчеркивает необходимость серьезного тестирования. Неразрушающий контроль (NDT), как вихретоковый, так и ультразвуковой, помогает производителям поддерживать проверку и контроль качества на производстве. Внедряя процессы тестирования (включая те, которые можно автоматизировать), производители могут сэкономить время, деньги и безопасно идти в ногу с новыми технологиями.

Проблемы инспектирования и контроля качества в производстве

Производственные процессы стали настолько тщательными и эффективными, что представление о повреждениях или недостатках, которые можно обнаружить человеческим глазом, почти невозможно. Недостатки часто более тонкие, даже микроскопические, что может привести к ряду проблем.

Как металлы, так и композиты соединяются с помощью крепежей и сварных швов, имеющих четкую и сложную геометрию, что затрудняет проверку. Есть также разные физические характеристики металлов и композитов, которые по-разному взаимодействуют с тестовыми растворами. Из-за этих уникальных проблем нет идеального способа проверить все изготовленные компоненты. Существуют различные методы обнаружения дефектов, зависящих от проверяемого компонента.

Проверка композитных материалов

Композитные материалы вызывают ряд проблем при проверке. Обычно они не подходят для сканеров магнитного типа, поскольку не все части композита токопроводящие.

Сложная геометрия многих композитных материалов может стать проблемой проверки. Необычные углы и крепежные соединения часто оставляют пространство для образования дефектов. Кроме того, отслоение материалов создает несколько разные уровни толщины, что может препятствовать точности сканирования, если у вас нет усовершенствованного оборудования, которое может регулировать разные уровни.

Эти проблемы усугубляются природой композитных материалов. Сочетание различных материалов создает дефекты, которые трудно обнаружить. К ним относятся:

• пустоты в пористом материале,
• посторонние тела, введенные при производстве,
• трещины между слоями.

Несмотря на то, что эти недостатки часто имеют небольшой масштаб, они могут привести к большим проблемам, если дефектный композитный материал подвергается нагрузке во время эксплуатации. Ультразвуковое испытание с фазированной решеткой (PAUT) с портативным сканером и гибким погружным зондом может быть идеальным решением. Это позволяет техникам быстро и эффективно создавать точные отчеты, используя методы неразрушающего контроля.

Проверка сварных швов

Проверка сварочных швов подразумевает свои собственные трудности. Сварные швы существуют почти в каждом производственном процессе, и они распространены в некоторых отраслях промышленности с наибольшей нагрузкой и высоким давлением в мире. Такие отрасли как железная дорога, авиакосмическая промышленность и добыча углеводородов зависят от целостности сварных швов.

Сварные швы могут иметь приподнятые вершины, неровные поверхности и сложные углы, что затрудняет проверку. Чтобы бороться с этим, проверяющим техникам нужны устройства, которые просты в использовании и способны справиться с этими нарушениями. Для некоторых сварочных швов испытание вихревыми токами является идеальным, поскольку оно может проверять различные поверхности.

Конечно, не все сварные швы одинаковы. Проверка сварных швов разного металла предлагает свой набор уникальных обстоятельств. Многие сварные швы соединяют материалы с различными металлургическими свойствами, выравниванием зерен, акустическими характеристиками и геометрией.

Для некоторых из них неразрушающий контроль может являться идеальным методом инспектирования, поскольку он специализируется на получении поверхностных и подповерхностных изображений материалов с разными свойствами.

Сварные швы соединяют многие компоненты, необходимые для производственных процессов. NDT обеспечивает проверку и контроль качества, необходимые для обеспечения безопасности и надежности.

Знание сложностей тестирования композитных материалов и сварных швов позволяет производителям осознать важность поиска правильного решения для своих нужд.

Как неразрушающий контроль используется в строительной промышленности?

Двумя ключевыми элементами любого строительного проекта есть минимизация затрат и обеспечение целостности конструкции. Неразрушающий контроль (NDT) может достичь этих целей с помощью высокоточных методов оценки состояния. NDT может иметь много форм, но это один из лучших инструментов, которые подрядчики могут использовать для диагностики проблем и проведения общего тестирования.

Как выплывает из названия, неразрушающий контроль оценивает конструкцию или элемент, не повреждая их. Он используется во многих отраслях промышленности, включая производство, аэрокосмическую, нефтегазовую и строительную промышленность. Благодаря быстрым портативным опциям вы можете работать быстрее, уменьшая количество ошибок и затрат.

Важность NDT в строительстве

NDT в строительстве обычно используется для оценки конструкций и определения местоположения в них целей, таких как трубы, арматура и каналы. Обнаружив эти предметы, NDT может упростить такие процессы, как отсечение керна, сверление и резка, чтобы минимизировать повреждения и ускорить работу. Это также помогает контролировать конструкции на наличие коррозии и повреждений. В то время как бетон является обычным материалом для использования с неразрушающимся контролем, этот метод также можно использовать для таких материалов, как кирпич или природный камень. NDT предлагает быстрый и надежный способ испытаний в полевых условиях на всех этапах жизненного цикла конструкции.

Многие в строительной индустрии выбирают неразрушающий контроль из-за широкого спектра предлагаемых им преимуществ:

• Снижение затрат: обход процесса удаления сердцевины может значительно сократить трудовые и материальные потребности и повысить эффективность всего проекта.
• Более быстрое тестирование: портативная система NDT позволяет проводить испытания в полевых условиях, многие методы неразрушающего контроля предлагают мгновенный просмотр изображения. Вместо того, чтобы извлечь сердцевину, транспортировать ее в испытательное оборудование и ремонтировать структуру, вы можете просто отсканировать саму структуру и немедленно просмотреть изображение.
• Большая точность: многие методы NDT невероятно точны и могут достичь лучших результатов, чем частично разрушительный контроль. Детали будут зависеть от вашего метода тестирования, но, поскольку вам не нужно повреждать структуру, обычно вы можете полагаться на большую общую точность. Имея больше и лучшие данные, можно быстро принимать решения, имея под рукой правильную информацию. Вам не нужно догадываться или тратить столько времени на инвазивные оценки.
• Минимальный ущерб: устранив необходимость удаления части конструкции, можно минимизировать вероятность повреждения.

Как NDT используется в строительстве?

NDT имеет множество различных вариантов, которые используют такие среды, как звук, свет и магнитное тяготение для сбора данных. Некоторые популярные варианты включают радиографическое, акустическое излучение, ультразвуковое испытание и тестирование на проникновение красителя. Они могут помочь в обеспечении качества и документации на многих этапах жизненного цикла конструкции. Радиографическое исследование часто является методом выбора благодаря его скорости, качеству и простоте использования.

В строительстве неразрушающий контроль является идеальным методом оценки, поскольку он не прерывает другие процессы и может поддерживать проект по графику. NDT может выявить дефекты и аномалии и предложить точное местонахождение для минимизации повреждений. С помощью неразрушающего контроля оценка может происходить без отложения других задач.

NDT для строительства часто быстрый и незаметный, с минимальной задержкой между строительством, тестированием и продолжением следующей задачи. NDT также может быстро обнаружить проблемы, чтобы работники могли обнаружить дефект с меньшим количеством попыток и ошибок, которые могли бы прервать сборку.

Цифровые детекторные матрицы (DDA) и компьютерная радиография (CR) представляют собой две технологии, которые используются в строительстве для эффективных методов неразрушающего контроля. В качестве прямого радиографического тестирования, DDA и CR используют рентгеновские или гамма-лучи для визуализации внутренней структуры компонента. Оба используются в разных отраслях, например, проверка сварочных работ и оборудования. В строительстве они могут предложить NDT без пленки.

Некоторые характеристики, которые можно определить с помощью рентгенографии, включают:

• Пустоты.
• Трубопровод.
• Сетка.
• Трубы и стоки.
• Линии охлаждения и нагрева.
• Схема и расположение арматуры.
• Встроенные электрические потолочные коробки.
• Кабели для передачи данных и кабели с дополнительным натяжением.

Использование неразрушающего контроля в научных исследованиях

Исследования и разработки являются важной частью любой отрасли и отрасль неразрушающего контроля (NDT) не является исключением. Структурная целостность трубопроводов жизненно важна для безопасной транспортировки нефти и других жидкостей во всем мире, а старение инфраструктуры трубопроводов требует лучших, более частых, более эффективных и экономически эффективных методов проверки.

Исследования и разработки помогают усовершенствовать существующие методы и создать новые способы проверки коррозии, повреждения и износа. Без предварительных исследований и разработок мы бы никогда не продвинулись дальше визуальных проверок! Рентгеновские лучи, компьютерная и цифровая радиография и PMI — это лишь три примера методов неразрушающего контроля, которые обязаны своим существованием исследователям, которые научились применять их для проверки трубопроводов.

В нефтяном и энергетическом секторах инженеры по исследованиям и разработкам жизненно важны для безопасности, защиты окружающей среды, соблюдения нормативных требований и эффективного использования систем и инфраструктуры.

Есть две основные сферы, в которых работают ученые с методами неразрушающего контроля: текущее усовершенствование продукта (CPI) и разработка новых продуктов (NPD).

• Текущее улучшение продукта (CPI). Исследователи сосредотачиваются на совершенствовании существующих методов неразрушающего контроля. Они могут искать способы сделать технику менее дорогой, более быстрой, более точной или более простой в управлении. Они также могут изучить способы использования существующих технологий на различных продуктах и материалах.
• Разработка новых продуктов (NPD). Технологический прогресс делает возможным разработку новых и инновационных продуктов во всех отраслях промышленности, включая неразрушающий контроль. В секторе NDT всегда нужны исследования, чтобы создать инструменты, которые легче использовать в полевых условиях, обычно включающих чрезвычайно жесткие условия.

Ученые разрабатывают прототипы, совершенствуют существующие методы и техники и разрабатывают новые методики. Значительная часть научно-исследовательских работ состоит в мониторинге развития технологий и поиске способов применения новых технологий к методам проверки NDT.

В еще каких областях применяют неразрушающий контроль

• Аэрокосмическая и оборонная промышленность: конечно, аэрокосмическая и оборонная промышленность являются одними из наиболее последовательных пользователей технологий NDT, включая использование оборудования для ультразвукового тестирования. Это связано с тем, что такие элементы как конструкции планера нужно проверять на прочность и износ, поскольку они при использовании находятся под большим давлением. Меньшее нарушение материалов, которое может выявить ультразвуковое исследование, может привести к потере груза, имущества и человеческих жизней.
• Биомедицинские и медицинские устройства: применение неразрушающего контроля в биомедицинских и медицинских устройствах очень велико. Это единственная отрасль, которую непрофессионалы больше всего ассоциируют с NDT, например, ультразвук, рентген и т.д. Очевидно, что там, где задействовано человеческое тело, техники хотят нанести как можно меньше вреда при диагностике заболеваний.
• Гражданское и тяжелое строительство: поскольку конструкции становятся все больше и больше, появляется потребность в определенных материалах, чтобы они могли выдерживать большие нагрузки. NDT гарантирует, что материалы, которые используются для строительства зданий, мостов, плотин и т.д., могут выдерживать эти нагрузки и сохраняться поколениями.
• Нефтяная и газовая промышленность: ультразвуковые технологии, а также радиография используются в этой области для проверки внутренней структуры оборудования для выявления сварных швов, трещин, пустот и других типов материалов или структурных дефектов.
• Атомная энергия: современная атомная энергетика — это экологически чистая энергия, с низким уровнем выбросов, очень безопасна и очень эффективна. Чтобы убедиться, что электростанции строятся и остаются безопасными, необходимо неразрушающее испытание от начала до конца. Начиная с тестирования всех компонентов, используемых в строительстве. Соблюдая лучшие практики и законодательные требования, тщательные проверки и результаты измерений, новые электростанции строятся с учетом безопасности.
• Целлюлозная и бумажная промышленность: службы проверки подтверждают пригодность котлов и варочных котлов, труб высокого давления и других механических компонентов для эксплуатации. Ультразвуковой контроль толщины и проверка сварных швов — это только две проверочные услуги, которые используются для обеспечения механической целостности компонентов.
• Нефтеперерабатывающие, нефтехимические и химические заводы: нефтепереработка, отрасль, широкомасштабная и критически важная для национальной инфраструктуры и мировой экономики, полагается на неразрушающий контроль для предотвращения аварий и максимизации стоимости инвестиций. Нет никакого аспекта нефте- и газоперерабатывающей промышленности, который бы определенным образом не полагался на NDT. Нефтеперерабатывающие заводы постоянно используют группы NDT для проверки труб, стоек, резервуаров, сварных швов и больших поковок.

Выгоды от применения неразрушающего контроля

Выполнять испытания неразрушающего контроля очень удобно, учитывая, что проверяемые компоненты не нужно демонтировать или даже останавливать из эксплуатации. Портативный размер оборудования NDT также делает его использование очень удобным, что способствует эффективности методов тестирования, используемых при эксплуатации оборудования.

Неразрушающий контроль является частью повседневной деятельности многих компаний благодаря многочисленным преимуществам, которые он предлагает. Некоторые из наиболее заметных преимуществ включают в себя:

1. Гарантия безопасности. Неразрушающий контроль производится, чтобы убедиться, что используемые компоненты или материалы не повреждены или неисправны и пригодны для использования персоналом. Результат тестирования может показать, требуют ли компоненты ремонта или безопасны для эксплуатации. Поскольку методы в большинстве своем неинвазивные для компонентов и безвредны для оператора, после тестирования можно гарантировать целостность безопасности тестируемых элементов. При правильном использовании в отраслях промышленности, связанных с нестабильным оборудованием высокого давления, NDT может не только предотвратить катастрофические сбои, выявить и решить катастрофические проблемы, но даже спасти жизнь.
2. Предотвращение отказа. Если компонент поврежден или выходит из строя, бизнес не только серьезно пострадает из-за неожиданного прекращения работы, но, в худшем случае, это может привести к невосполнимым катастрофам, которые могут нанести вред людям и окружающей среде. Правильное использование NDT может предотвратить эти неисправности путем определения проблемных областей до того, как они станут проблемой с помощью процедур анализа неисправностей.
3. Гарантия качества и надежности активов. Неразрушающий контроль дает надежные и точные результаты, которые могут обеспечить стабильность. Поскольку этот метод тестирования не повреждает компоненты, то можно протестировать все части оборудования и машины, что может свести к минимуму неточность результатов тестирования и любые обнаруженные нарушения. Успокоение, полученное в результате тщательного тестирования, является неоценимым преимуществом NDT. Знание о том, что все оборудование на заводе регулярно проверяется и соответствует стандартам, придает уровень уверенности в качестве и безопасности оборудования, а также в безопасности операторов этого оборудования.
4. Экономическая эффективность. Различные отрасли должны соблюдать различные наборы правил и норм и соответствовать разным стандартам безопасности. Чтобы соответствовать отраслевым требованиям безопасности, оборудование необходимо регулярно проверять, а неразрушающий контроль предлагает одни из наиболее экономически эффективных методов контроля. С другой стороны, результат регулярного тестирования может предотвратить сбои, неисправности или поломки, которые было бы гораздо дороже ремонтировать вместо проведения регулярного технического обслуживания и ремонта, если это необходимо.

Перспективы развития и новые достижения неразрушающего контроля

21 век привел к началу Четвертой промышленной революции или 4IR. Этот промышленный переход внедрил автоматизацию, оптимизацию процессов, улучшенное управление данными, связью и соединение между процессами.

Таким образом, потребность в человеческом участии уменьшается и системам поощряется автоматизировать техническое обслуживание, мониторинг, устранение неисправностей и общую работу с помощью современных программных ресурсов, датчиков, встроенных систем, Интернета вещей, искусственного интеллекта и машинного обучения.

Множество данных, полученных с помощью вышеупомянутых ресурсов для «интеллектуализации» производственных процессов и заводов, обеспечивает активный контроль процессов и машин, а также может предусматривать возможные сбои и требования к обслуживанию.

Методы неразрушающего контроля стали центральной темой с появлением 4IR. Усовершенствование существующей технологии предполагает внедрение встроенных систем, передовых датчиков, облачных вычислений для облегчения хранения данных и доступа, искусственного интеллекта, используемого для улучшенной аналитики, вывода, скоординированного процесса и эффективного устранения неисправностей.

Передовые методы помогают устранить препятствия, созданные сложными неразрушающими системами, требующими глубокого понимания процесса, специальной подготовки и значительного опыта оператора. Автоматизация и искусственный интеллект обобщают процессы и анализируют тенденции работы, чтобы измерить и оценить наиболее удобный план действий.

Вероятность человеческой ошибки, вызванной ручным позиционированием, сборкой и инсталляцией, также минимизируется или устраняется с помощью современных датчиков и, следовательно, оптимизирует рабочие процессы за счет уменьшения итераций, необходимых для получения точных и стандартизированных показаний в соответствии с отраслевыми стандартами.

Интерпретация данных упрощена и автоматизирована благодаря использованию современных технологий, что позволяет избежать вероятности ошибок записи и оценки. Процедурные данные тщательно документируются, поэтому рабочий процесс и возможные отклонения от стандартной процедуры можно найти с помощью этих технических обновлений.

Потенциальное использование NDT в опасной среде

Неразрушающий контроль предоставляет множество методов, которые относительно легко автоматизировать и интегрировать в роботизированные системы. Эти мобильные механизмы с усовершенствованными моделями движения и датчиками можно использовать для доступа к конструкциям и механизмам в сложных и опасных средах. Эти технологии сохраняют участие человека и уменьшают риск жизни в опасных ситуациях, сохраняя стандарты тестирования и обеспечивая структурную целостность субъектов тестирования.

Методы неразрушающего контроля, которые можно автоматизировать, включают визуальный контроль, ультразвуковой контроль, ультразвуковой контроль фазированной решеткой, дифракцию за время полета и вихревой контроль.

Современные методы неразрушающего контроля можно использовать в следующих средах:

• Химически опасная рабочая среда: длительное влияние химических веществ на рабочем месте может вызвать длительные и смертельные заболевания работников. Установлены несколько отраслевых стандартов по ограничению влияния химических веществ, протоколов химической безопасности и профессионального снаряжения для работников. Работы и оборудование являются заменяемыми, в отличие от человеческой жизни и безопасности, поэтому можно использовать химически устойчивых роботов в сочетании с оборудованием для неразрушающего контроля.
• Рабочая среда с загрязнением воздуха твердыми частицами: работники могут вдыхать и проглатывать твердые частицы, содержащиеся в воздухе, причиняя серьезные повреждения органов (включая легкие, сердце и кости). Пыль может содержать свинец, цемент, кремнезем, древесину, муку, плесень и т.п. Работы, с другой стороны, могут быть оснащены датчиками (IP65) и быть защищенными от пыли, что избавит людей от необходимости подвергаться таким опасностям.
• Рабочая среда с высоким уровнем шума: законы OSHA (Управление по безопасности и гигиене труда) и ISO 1999-1990 устанавливают строгие стандарты по ограничению воздействия звука для работников (ограничение 85 дБ в течение 8 часов и общая верхняя граница 140 дБ). Работы могут предоставлять удаленный доступ к такой среде, и тестирование можно проводить без ущерба для операторов. Работу этих роботов можно автоматизировать, чтобы устранить потребность в присутствии человека.
• Рабочая среда на большой высоте: прогресс в архитектуре и гражданском строительстве привел к строительству более высоких сооружений. Эти конструкции подвергаются воздействию сильных ветров и природных стихий, которые могут повлечь за собой повреждение и ослабление конструкции. Тестирование таких структур в верхних частях, где может быть низкий уровень кислорода в атмосфере, невозможно для людей-операторов и может вызвать отек легких и высотную болезнь. Работы для неразрушающего тестирования могут предотвратить эти проблемы и риск несчастных случаев, связанных с падением на большой высоте, сохраняя при этом тщательный мониторинг целостности конструкции.
• Рабочая среда с высокими температурами: согласно правилам, на рабочем месте должна поддерживаться стандартная температура, пригодная для проживания, чтобы предотвратить тепловые удары среди работников. Однако, если температура на рабочем месте превышает 80 °C, следует соблюдать осторожность, поскольку это может привести к чрезмерной усталости. При температурах выше 90 °C есть риски тепловых ударов, поэтому организациям нужно действовать очень осторожно, привлекая работников в эти помещения. Работы могут быть снабжены термостойкими костюмами, которые могут работать с высокой температурой. Датчики и исполнительные механизмы IP69K устанавливаются в таких механизмах, чтобы обеспечить устойчивость испытательного устройства к теплу и давлению.
• Среда высокого радиационного облучения: Чернобыльский ядерный реактор и ядерный реактор в Фукусиме после аварий являются некоторыми примерами зон сильной радиации, которые недоступны людям без смертельных радиационных повреждений или длительных заболеваний. Однако к этим зонам нужно было получить доступ, чтобы уменьшить повреждения и обеспечить безопасность. Работы использовались в Чернобыле, чтобы заменить людей для выполнения важных процедур очистки, тогда как на заводе Фукусима также использовались работы по осмотру зон, пораженных радиацией. Чтобы обеспечить безопасность и стабильность, без риска жизни людей, радиационно-защищенные работы используются с аппаратурой неразрушающего контроля, чтобы обеспечить безопасность и бесперебойную работу таких установок.
• Среда для испытаний на большой глубине: глубоководные оптические кабели, буровые установки для нефтяной промышленности, исследования океана и атомные электростанции предполагают наличие тяжелой техники в глубоководных регионах. Давление значительно превышает допустимую норму профессиональных дайверов. Человеческое освидетельствование и техническое обслуживание в таких установках сложны, поэтому используются глубоководные работы. Эти работы также имеют больший диапазон движения, чем люди, и можно использовать для многих процедур тестирования.

Робототехника в неразрушающем контроле

Использование роботов выгодно для многих процедур неразрушающего контроля, таких как рентгенография. Рентгеновские и гамма-лучи с высокой проникающей способностью создают многочисленные проблемы, которые могут препятствовать точности результатов.

Неразрушающий контроль обеспечил экспоненциальный прогресс в рентгеновских системах благодаря использованию автоматизированных рентгеновских систем, которые занимают меньше времени на обработку и вращаются вокруг объекта тестирования, что дает комплексный анализ и уменьшает ошибки.

Использование роботов в тестировании NDT обеспечивает повторяемость, соответствие стандартам тестирования, доступ к разным средам, объектам тестирования разных размеров и геометрии, более высокую скорость тестирования, улучшенное управление данными и безупречную точность.

Время настройки и однородность процесса тестирования можно согласовать с использованием роботов. Усовершенствованные роботизированные механизмы, называемые «умными» работами, позволяют проводить независимые процедуры тестирования, с помощью которых можно использовать работу для постоянного мониторинга системы, структуры или процесса. Работы не ограничены рабочим временем или трудовым законодательством, поэтому их можно использовать для круглосуточного неразрушающего контроля и анализа.

Новые материалы требуют новых методов неразрушающего контроля

Открытие и изобретение новых материалов и композитов рождает потребность в новых методологиях тестирования для обеспечения качества и целостности для промышленности и сферы услуг. Исследования и использование передовых датчиков и встроенных систем помогают в эффективном анализе такого материала, чтобы можно было ускорить прогресс в его использовании, а преимущества этих новых материалов можно полностью использовать в новых технологиях и структурах.

• Космическая промышленность. Терагерц (ТГц) — это новая методология неразрушающего контроля, используемая NASA для проверки плиток Space Shuttle на коррозию. Эта неразрушающая техника бесконтактна и обеспечивает результаты с высоким разрешением. Устройство работает на частоте от 300 ГГц до 3 ТГц. Он может обнаруживать коррозионные дефекты приблизительно глубиной 0,13 мм. Плитки шаттла не являются токопроводящими и испытывают резкие нагрузки, начиная от вакуума в космосе и заканчивая морскими посадками, и могут подвергаться коррозии, которую крайне необходимо обнаружить и смягчить. Терагерц — это тщательно исследованная методология, которая может помочь обеспечить безопасность космического челнока.
• Нефтяная и газовая индустрия. Метод полной фокусировки (TFM) — это усовершенствованная техника ультразвукового тестирования с фазированной решеткой, которая помогает обнаружить водородное повреждение в тестовых материалах. Тестовый аппарат портативный и обеспечивает изображение высокого разрешения, точные считывания, упрощенную характеристику данных, большее охват тестовой зоны, визуализацию наклона и уменьшение мертвой зоны. Метод тотальной фокусировки использует индуцированную ультразвуковую энергию и делит тестовую зону на пикселе, извлекая данные о времени дифракции и амплитуду с каждого пикселя. Данные амплитуды суммируются для N (приемников) x N (излучателей). Эти данные извлекаются для каждого пикселя в зоне, следовательно, обеспечивая точные результаты.

Усовершенствование технологий и их применение привели к экспоненциальному росту требований к точности и эффективности данных. Использование самих методологий неразрушающего контроля ограничено разрешением данных оборудования или диапазоном и скоростью тестирования, что создает потребность в улучшении эффективного применения и работы в промышленности.

Интеграция передовых технологий и лучшее управление данными помогают удовлетворить потребности быстро растущей отрасли. Комбинированное применение таких технологий оказалось полезным вместе с интеграцией данных с помощью спутникового удаленного тестирования и регулярных методологий наземного неразрушающего контроля.

Потери эффективности, вызванные потерей производительности, человеческими ошибками и проблемами доступности, увеличили спрос на неразрушающие технологии. Тщательный анализ целостности материалов, структур и продуктов вместе с тщательным контролем качества обязателен, а лучшие формы записи интерпретированной информации и обмена данными внутри организации и между персоналом помогают улучшить отслеживание.

Новые технологии, такие как датчики, встроенные системы, беспроводное подключение, Интернет вещей, помогают обновить методологии неразрушающего контроля и подтолкнуть эти методы к новой эре инженерного и операционного роста.

Усовершенствование и работоспособность — цель обновленных технологий, а неразрушающий контроль — идеальная методология для интеграции в будущее техники.