Дефектация – это процесс технического контроля соединений и деталей, заключающийся в определении степени их пригодности для эксплуатации на ремонтируемом объекте.
Методы дефектации деталей
Дефектация деталей, преддефектационная очистка деталей
Под дефектацией понимается процесс обнаружения (идентификации) и описания характера дефекта, определения его размеров и причин его возникновения. Брак деталей – это каждое отдельное несоответствие изделий установленным требованиям. Несоблюдение требований технических условий или установленных правил разработки продукции относится к конструктивным дефектам, требований нормативной документации на производство или поставку продукции — к производственным дефектам.
Рыболовное судно Parma 1, озеро Сайма
Источник: Fleetphoto.ru
Термин «брак» используется при контроле качества продукции на этапе изготовления, а также при ремонте.
Качество дефектации зависит в первую очередь от подготовки детали к этому процессу. Подготовка детали к дефектации при ремонте судовых механизмов заключается в промывке и очистке ее от нагара, жира, коррозионных отложений и отложений.
Обезжирить детали дизельным топливом, бензином, керосином, хлористым углеродом и другими растворителями (таблица 1).
| Таблица 1. Составы растворов для обезжиривания деталей | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Компонент | Содержание г на 1 л воды подробнее | ||||||
| сталь | алюминиевый сплав | медный сплав | |||||
| Номер моющего средства | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 1 | |
| Каустическая сода | – | 10 | 25 | – | – | – | – |
| Сода | 20 | – | 31 | 3 | тридцать | 20 | 10 |
| Тринатрийфосфат | – | тридцать | – | – | тридцать | – | 2 |
| Моющее средство | – | – | 8 | – | – | 10 | 1 |
| Жидкое мыло | – | – | – | 15 | – | – | – |
| Жидкое стекло | – | – | 10 | 20 | – | 8 | 3 |
| Хром пик | 10 | – | 5 | – | – | 5 | 1 |
При подщелачивании растворы нагревают до температуры 60…80°С и выдерживают в них детали 2…3 мин. После обработки детали пассивируют, промывают теплой водой и сушат.
Нагар удаляют механическим способом или применяют щелочные растворы с температурой 95…100°С в течение 40…60 мин (табл. 2).
| Таблица 2. Составы растворов для удаления сажи | ||
|---|---|---|
| Компонент | Содержание г на 1 л воды подробнее | |
| сталь и чугун | алюминиевый сплав | |
| Сода | 35 | 10 |
| Каустическая сода | 25 | – |
| Жидкое стекло | 1,5 | 10 |
| Моющее средство | 24 | 10 |
| Хром пик | – | 1 |
Ржавчину удаляют механическим или химическим способом с помощью специальных растворов (таблица 3).
| Таблица 3. Составы растворов для химической очистки поверхностей деталей от ржавчины | ||
|---|---|---|
| Компонент | Содержание % для поверхностей | |
| неровный | полированный и полированный | |
| Кислота серная техническая | 20 | 10 |
| ЖИДКИЙ ИНГИБИТОР ЭКСТРАКТ (МГО-5) | 5 | 10 |
| Вода | 75 | 80 |
Детали выдерживают при комнатной температуре 40…60 мин (иногда до 4 ч), затем промывают проточной водой, нейтрализуют 10%-ным раствором соды и сушат.
Удаление накипи осуществляется ершами, щетками, банниками и др. качественная очистка (особенно от плотных отложений) осуществляется химическим путем. Для черных металлов применяют 0,5% раствор тринатрийфосфата или 20% раствор соляной кислоты при температуре 30…40°С. Неплотные покрытия удаляют струей воды. Для медных и алюминиевых сплавов применяют 10% раствор ортофосфорной кислоты с добавлением 50 г хромового ангидрида на 1 л воды.
Рыболовное судно Felete, Средиземное море
Источник: Fleetphoto.ru
Детали выдерживают в растворе 30…60 мин, промывают холодной и горячей водой и нейтрализуют 0,5…1% раствором пика хрома при температуре 80 °С или 1…2% азотнокислым натрием решение.
Для всех способов химической очистки деталей в заводских условиях применяют специальные ванны или закрытые камеры. Для ускорения очистки в погружных ваннах применяют ультразвуковые аппараты (особенно для мелких деталей).
Периоды дефектации судовых механизмов
Обнаружение судовых механизмов осуществляется в предремонтный и ремонтный периоды.
Устранение неисправностей перед ремонтом проводят в процессе эксплуатации и технического обслуживания. Результаты оформляются соответствующими записями в технических формах, в журналах вахты, актах осмотра и т д. Эти данные используются для составления ремонтной ведомости. Обнаружение неисправностей перед ремонтом в какой-то мере сокращает объем обнаружения заводских неисправностей.
Ремонтная дефектация проводится по всей программе в период ремонта механизмов и включает в себя процесс разборки механизма и дефектации отдельных его частей. В этот период оценивается качество отремонтированных или изготовленных деталей. Обнаружение также осуществляется в процессе сборки и испытаний отремонтированных механизмов.
Рыболовное судно Antartic III, пролив Бигл
Источник: Fleetphoto.ru
По расположению на детали дефекты делятся на поверхностные, подповерхностные (глубиной до 2 мм) и внутренние, а по конфигурации могут быть плоскостными или объемными. В зависимости от характера дефекта применяют разные методы контроля, каждый из которых имеет ограниченное применение.
Методы дефектации
Они делятся на разрушающие и неразрушающие.
К деструктивным методам контроля относятся:
- механические испытания деталей или образцов (статические, динамические, усталостные, на изгиб, сплющивание, отбортовку, твердость, резку и др.), гидравлические и пневматические испытания;
- металлографический и химический анализы материалов деталей.
Механические, гидравлические и воздушные испытания на пробное давление или нагрузку проверяют прочность и герметичность детали или конструкции.
Рекомендуемая литература: Форсунки с множеством перфорированных форсунок
Особое внимание уделяется неразрушающим методам контроля. Они подразделяются по методам дефектации, использующим некоторые общие физические явления или свойства, лежащие в основе метода и конструкции средства дефектоскопии. Дефекты и методы дефектации деталей. Ниже мы рассмотрим неразрушающие методы дефектации, наиболее распространенные в судостроении и судоремонте.
Рыболовное судно Ramos Carmen Primero, Средиземное море
Источник: Fleetphoto.ru
Внешний осмотр и обмер деталей обычно предшествуют любому виду осмотра, так как позволяют сделать вывод об общем состоянии детали. При наличии недопустимых дефектов поверхности другие методы контроля не применяют. Возможности внешнего визуального контроля расширяются за счет использования оптических средств:
- петля с увеличением до 10;
- микроскопы с разным увеличением (10…2000);
- профилометры и профилографы;
- бороскопы для осмотра внутренних поверхностей и труднодоступных мест;
- перископические устройства.
Оптические приборы (в большинстве конструкций) снабжены измерительными блоками для отсчета.
Для определения размеров наружных дефектов и износа применяют различные инструменты: линейки, щупы, микрометры, микрометрические и индикаторные инструменты, штангенциркули и др. кспользуют также поверочные инструменты и приспособления: контрольные линейки, угольники, пластины, скобы, шаблоны, концевые меры длины, меры и т.д.
Классификация неразрушающих физических методов контроля качества приведена на рис. 1.
Рис. 1 Классификация физических методов неразрушающего контроля качества
Капиллярные методы позволяют выявить поверхностные или подповерхностные дефекты в виде трещин и пор. Они основаны на капиллярных свойствах жидкости при проникновении в открытые дефекты и ее адсорбции на поверхности дефектов.
Парафино-меловой метод технологически прост. Очищенную поверхность детали смачивают парафином, высушивают, затем наносят слой мелового покрытия. Керосин способен растекаться по поверхности и образовывать тонкие молекулярные пленки. Когда он достигает поверхности детали от дефекта, он окрашивает мел. О характере дефекта судят по оттенку сухого и смоченного парафином мела.
Парафино-меловой метод (проба) имеет низкую чувствительность, но применяется, например, для проверки герметичности сварных швов.
При цветном методе контроля применяют проникающие и проявляющие жидкости и чистящие средства. Обнаружение выполняется в следующем порядке:
- деталь очищается и обезжиривается бензином или ацетоном;
- на поверхность наносится проникающий раствор с пигментным красителем (керосин — 65 %, масло трансформаторное — 30 %, скипидар — 5 %, краситель Судан — 5…6 г на 1 л раствора);
- после выдержки 5…10 минут обмыть поверхность струей воды;
- наносится слой каолина с добавлением сульфонола (1 кг на литр воды), который высушивается струей горячего воздуха.
Дефект отображается в виде цветного (красного) изображения. Контрастность зависит от глубины и размера отверстия дефекта. После устранения неполадок деталь очищается. Есть и другие варианты свотчей.
Рыболовное судно Gaspar Y Rafaela, Средиземное море
Источник: Fleetphoto.ru
Флуоресцентную дефектоскопию проводят с помощью стационарных дефектоскопов типа ЛД-4 или переносных ультрафиолетовых осветителей типа УМ-1.
Технология обнаружения следующая:
- деталь очищается и обезжиривается;
- покрыты люминесцентным составом;
- промывают и сушат потоком горячего воздуха;
- покрывают тонким слоем присыпки, например талька, излишки которой удаляют;
- облучают ртутно-кварцевой лампой.
Декорирование дефектов происходит за счет света от люминофора. Дефекты осматривают в затемненном помещении.
Из описанных капиллярных методов наибольшей чувствительностью обладает люминесцентный (выявляются трещины с раскрытием 0,01…0,03 мм и глубиной 0,03…0,04 мм).
Образцы цвета дают четкое представление о дефектах при толщине слоя краски ок. 0,25 мм. Капиллярные методы широко применяются для выявления трещин в поршнях, гильзах, головках цилиндров двигателей и других деталях.
Магнитные методы дефектоскопии позволяют обнаруживать дефекты как поверхностные, так и внутренние, расположенные на глубине до 30 мм.
Рыболовное судно Nuevo Elena, Средиземное море
Источник: Fleetphoto.ru
Магнитопорошковый метод чаще всего используется в судоремонте. Он позволяет обнаруживать поверхностные и подповерхностные дефекты на глубине до 2 мм. Метод основан на искажении поля намагниченности детали дефектами; изображение такого искажения украшают суспензией магнитного порошка, которую размещают по направлениям силовых линий магнитного поля на поверхности детали. В зависимости от расположения предполагаемых дефектов применяют разные схемы намагничивания деталей.
Отечественная промышленность выпускает различные стационарные (МДЭ-1 000М и др.) и переносные (ДМП-2 и др.) дефектоскопы, нашедшие применение для дефектации деталей судовых механизмов.
Магнитопорошковый метод позволяет обнаруживать реальные поверхностные дефекты шириной 0,001 мм, глубиной 0,005 мм и длиной 2 мм. Однако его чувствительность зависит от условий намагничивания, состояния поверхности детали, качества суспензии и размера фракций магнитного порошка. Процесс дефектоскопии детали состоит из следующих операций: зачистка поверхности, местное или общее намагничивание, нанесение магнитной суспензии (или сухого порошка), осмотр и размагничивание.
Магнитографический метод используется для проверки качества сварных швов. Суть метода заключается в следующем. На очищенную поверхность сварного шва и околошовную зону накладывают и плотно прижимают ферромагнитную ленту, которая намагничивается подвижным агрегатом. Таким образом, на ленте создается запись искаженного магнитного поля в соответствии с имеющимися дефектами. Вскрытую ленту аккуратно удаляют и вставляют в считыватель прибора, а ошибки сварки выводятся на экран осциллографа.
Рыболовное судно GM Guardamar, река Сегура, устье реки Сегура
Источник: Fleetphoto.ru
Выпускаемые серийно приборы (МД-11, МДУ-1, МГК-1 и др.) позволяют проводить дефектоскопию сварных швов и проката толщиной 1…16 мм.
Индукционные методы основаны на измерении искажения магнитных полей из-за частичных дефектов.
Феррозондовый метод применяют для проверки сплошности стальных труб, стержней, деталей шарикоподшипников, сварных соединений, поверхностных и подповерхностных дефектов на деталях глубиной до 15 мм, выявления усталостных трещин в резьбовых деталях и т д. Метод основан на намагничивании поверхности детали до насыщения. Датчик прибора перемещается по поверхности. Дефекты искажают поле рассеяния магнитного потока, которое воспринимается феррозондовым датчиком. Промышленность выпускает агрегаты типа МД-41 К.
Электроиндукционный метод, или вихретоковый метод, основан на регистрации изменений взаимодействия наведенного электромагнитного поля вихревых токов в секции с измерительным электромагнитным полем катушки. Метод выполняется в трех вариантах:
- помещение объекта в индукционную катушку (метод сквозной катушки);
- надеть катушку на деталь (метод накладной катушки);
- поместить предмет между первичной и вторичной катушками (экранный метод).
Отечественная промышленность выпускает различные приборы — измерители электропроводности типа ЭИ-1, ЭИ-ТМ и другие, позволяющие проводить сортировку магнитных и немагнитных материалов, определять толщину гальванических и других покрытий, трещин.
Рыболовное судно Bienvenida, Средиземное море, лагуна Мар Менор
Источник: Fleetphoto.ru
Индуктивные дефектоскопы ЭМИД-2, ЭМИД-8 и других типов применяются для контроля трещин, качества термической обработки стальных деталей, структурных превращений в результате эксплуатации и т д. Дефектоскопы с присоединенной катушкой ДНМ-500, Типа ППД-1 предназначены для дефектации деталей и заготовок из магнитных и немагнитных материалов. Толщиномеры типов ТПН-1, ЭМТ-2А, ТВФ-1 применяются для определения толщины металлических, неметаллических оксидных и других покрытий на деталях, разности толщин на полых деталях и т д. Преимущество вихретокового Метод заключается в возможности автоматизации процессов контроля качества деталей.
Радиационные методы дефектации основаны на ионизирующем излучении рентгеновских аппаратов и гамма-излучении радиоизотопных источников; используется для выявления скрытых дефектов деталей. На рис. 2 представлена принципиальная схема контроля радиационным методом. От источника 1 лучи приходят к части 3, проходят через дефект 2, при этом интенсивность излучения изменяется, что фиксируется на регистраторе 4.
Рис. 2 Форма для контроля лучевым методом
Рентгенологические методы подразделяются на рентгенографию и ксерографию. В ксерографии в качестве самописца используется алюминиевая пластина, покрытая аморфным селеном. Перед трансиллюминацией пластину заряжают статическим электричеством. После трансиллюминации разные участки пластины разряжаются по-разному и формируют скрытое электростатическое изображение в аморфном слое пластины, которое затем проявляется электростатически.
Гамма-изотопные методы подразделяются на гаммаграфию, гаммаскопию и радиометрию (по описанному выше принципу регистрации излучения).
В радиометрическом методе детекторами дефектов выступают ионизационные счетчики. При ремонте рыболовных судов применяют рентген и гаммаграфию (для проверки ответственных деталей, в первую очередь сварных швов).
Наша промышленность выпускает рентгеновские аппараты типа РУТ и РУП. Наиболее распространены портативные рентгеновские аппараты «МИРА-2Д» и «МИРА-ЗД».
В зависимости от радиационного воздействия рентгеновские аппараты позволяют дефектовать стальные детали толщиной до 80 мм, сплавы на основе алюминия толщиной до 2000 мм.
Рыболовное судно Peretujo, Средиземное море
Источник: Fleetphoto.ru
Гаммаграфические установки изготавливаются для работы в цехах, приемных и лабораторных условиях. В качестве источников излучения используются искусственные радиоактивные изотопы: кобальт-60, цезий-137, иридий-192, тулий-170 и др до 500 мм.
На судоремонтных предприятиях применяют гамма-дефектоскопы Стапель-5М и ДВС-2.
При ультразвуковом контроле применяют один из трех методов зондирования: теневой (рис. 3), отраженный (рис. 4) или резонансный (в зависимости от условий дефектоскопии и конструкции прибора). На рис. 3 в части 2 дефект 3 обнаруживается ультразвуком, который посылается передатчиком 1 и улавливается приемником 4 (при наличии дефекта в детали, в этом случае энергия ультразвука, улавливаемая приемником 4, уменьшится или исчезнет).
Рис. 3 Контрольная карта с методом ультразвукового затенения для обнаружения ошибок
На рис. 4 приемник 4, расположенный на одной поверхности с излучателем 1, улавливает отраженные ультразвуковые волны от дефекта 3 на детали 2. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет обнаружить дефекты на глубине 3 мм и более.
Рис. 4 Контрольная карта ультразвуковым методом обнаружения ошибок по принципу отражения
В судоремонтной и судостроительной практике применяют ультразвуковые дефектоскопы ДУК-66ПМ и более новый УД-24.
Безразборная дефектация и техническая диагностика
Техническая диагностика – это процесс определения технического состояния диагностируемого объекта с определенной точностью. Результатом диагностики (технической диагностики) является заключение о техническом состоянии объекта, в котором при необходимости указываются место, вид и причина дефекта.
При диагностировании следует различать рабочее воздействие на объект в процессе эксплуатации и тестовое воздействие на объект, которое используется только в диагностических целях.
Суть безоперационных методов диагностики неисправностей состоит в том, что исследуются признаки и измеряются какие-либо параметры (группы параметров) работающей машины. Полученные данные сравнивают с нормами допускаемых отклонений, установленными на исправных и налаженных машинах. В результате анализа делается общий вывод о техническом состоянии машины и принимается решение о ее ремонте.
Рыболовное судно Parma 2, озеро Сайма
Источник: Fleetphoto.ru
Использование методов выездной диагностики технического состояния машин дает значительный экономический эффект:
- создаются оптимальные условия для регулировки рабочих параметров, влияющих на работоспособность машины и износ деталей;
- аварийные ситуации машины предотвращены;
- условия приработки сопрягаемых деталей сохраняются.
В результате повышается надежность и долговечность, увеличивается межремонтный период и снижается стоимость ремонта машины.
Разработаны методы и технические средства для выездной диагностики двигателей внутреннего сгорания, турбин, турбокомпрессоров, компрессоров, насосов, редукторов, судовых систем и т д. Наиболее распространены следующие методы:
- диагностика внешних признаков работы (шум, задымление, нагрев, вибрация, протечки, запотевание и т.п.);
- измерение выходных рабочих параметров (производительность, мощность, скорость и т.д.);
- измерение параметров рабочих процессов (давление, температура, скорость рабочих органов, расход рабочего материала и др.);
- анализ состава продуктов износа при трении (или других видах износа);
- анализ состава и свойств веществ, используемых в рабочих процессах.
При нормальных условиях эксплуатации и оптимальной настройке механизмов, управляющих двигателем, изменение внешних признаков работы в первую очередь связано с вкладами трущихся пар.
Увеличение зазоров в коренных шатунных и головных подшипниках приводит к появлению стуков. С увеличением зазоров увеличивается нагрев подшипников.
Рыболовное судно RMN 11-79, Баренцево море, Урабукта
Источник: Fleetphoto.ru
Износ зеркала цилиндра, поршневой тройки и поршневых колец также изменяет динамику поршневой группы. При этом увеличиваются ходы по мере приближения поршня к верхней и нижней мертвой точке, изменяется общий характер вибрации двигателя, увеличивается дымность и прорыв газов в картер.
Простейшими техническими методами выездной диагностики являются стетоскопы, термометры, термокарандаши, газоанализаторы, вибрографы, виброметры.
Наиболее объективная количественная оценка технического состояния дизеля Тепловой баланс судового дизеля и его узлов достигается методом виброакустического контроля, который осуществляется с помощью специальных виброакустических приборов.
Метод основан на зависимости параметров шума и вибрации от кинетической энергии подвижных соединений.
Увеличение зазора в интерфейсе в процессе эксплуатации изменяет величину параметров вибрации: амплитуду, частоту, вид спектральной кривой и общий уровень вибрации. На рис. На рис. 5 представлена зависимость энергии вибрации блока двигателя от частоты: кривая 1 — для предельного и кривая 2 — для нормального зазора между поршнем и гильзой цилиндра.
Рис. 5 График зависимости энергии вибрации блока цилиндров от частоты
На рис. На рис. 6 приведен пример зависимости вибрации гильзы цилиндра двигателя от частоты вращения при различных значениях теплового зазора между гильзой и поршнем.
Рис. 6 График зависимости вибрации втулки цилиндра дизеля I Ч 8.6/11 от частоты вращения вала при различных значениях теплового зазора между втулкой и поршнем.
1 — 0,2; 2 — 0,4; 3 — 0,6; 4 — 0,9
Сравнивая спектры вибрации, полученные при диагностике, со спектрами вибрации начального и максимально допустимого периодов эксплуатации, можно оценить техническое состояние двигателя. Для проведения виброакустического контроля выпускаются различные приборы, измеряющие отдельные параметры вибрации и могут быть собраны в универсальную блок-схему для одновременного контроля нескольких параметров. Одновременный контроль всех выходных параметров ДВС практически невозможен и экономически нецелесообразен, поэтому для технической диагностики выбирают определенное количество параметров. Наибольшее количество параметров определяется при стендовых, швартовных и ходовых испытаниях, когда выполняются комплексные теплотехнические испытания двигателей.
Для комплексных исследований и испытаний вводится понятие безразмерного критерия информативности Кн, характеризующего влияние различных факторов на техническое состояние дизеля. Чем выше значение Kn, тем больше информации дает измеряемый параметр. Комплексные индикаторы также используются для выездной диагностики. Комплексный индикатор — симплекс рассчитывается по формуле:
Сi=Рствг+(ц–ц),
где:
- Pc – давление сжатия, МПа;
- tв.г – измеренная температура отработавших газов, °С;
- t — измеренная температура очищающего воздуха, °С;
- t — температура очищающего воздуха при стендовых испытаниях, принятая за номинальную, °С.
Техническое состояние дизеля оценивается коэффициентом
K=1 –(∆Ci/δ),
где:
- △Ci — фактическое отклонение симплекса Ci от номинального значения, установленного при стендовых, ходовых или тепловых испытаниях;
- δ — максимально допустимое отклонение симплекса Ci, составляющее 25…30 %.
Техническая диагностика на основе анализа продуктов износа осуществляется путем спектрального анализа смазочного масла и химического состава выхлопных газов. При работе двигателя продукты износа накапливаются в картере и их концентрация увеличивается. Спектральный анализ определяет концентрацию металлов в масле. Повышение содержания железа в основном характеризует износ деталей цилиндропоршневой группы, а меди, свинца, олова, сурьмы — износ подшипников, алюминия — износ алюминиевых поршней.
