Электрический вид неразрушающего контроля металлов

На поверхности металлической детали появилась трещина. Визуально видно только ее выход, но определить глубину и понять реальный масштаб дефекта по внешнему осмотру невозможно. Разрезать деталь для проверки тоже нельзя: после такого исследования она станет непригодной для дальнейшей эксплуатации.

В подобных ситуациях одного визуального контроля недостаточно. Необходимо получить измеряемые данные о состоянии исследуемого участка, не разрушая объект. Для определенных задач применяется электрический неразрушающий контроль.

Его принцип основан на простой зависимости: дефект способен изменять электрические характеристики контролируемого участка. Если зарегистрировать эти изменения и правильно интерпретировать результат, можно получить информацию о состоянии объекта, наличии несплошности или отдельных параметрах дефекта.

Разбираем, как работает электрический метод неразрушающего контроля, какие способы относятся к этому виду НК, где они применяются и в каких случаях требуется выбрать другой способ диагностики.

Электрический неразрушающий контроль — что это

Электрический неразрушающий контроль это вид НК, при котором информацию об объекте получают путем регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом или возникающего в нем в результате внешнего воздействия.

Иными словами, специалист оценивает не внешний вид металла, а изменение физического параметра.

Например, при электропотенциальном методе через участок проводят электрический ток и исследуют распределение потенциалов. Если на пути тока находится трещина или другое нарушение сплошности, распределение меняется. Это изменение можно зарегистрировать и использовать для оценки контролируемого участка.

Поэтому понятия «электрический вид контроля» и «электрический метод» не полностью равнозначны. Первое обозначает вид неразрушающего контроля, а внутри него существуют различные методы, отличающиеся принципом получения информации.

Принцип электрического контроля металлов

Чтобы понять принцип электрического контроля, представим участок металла без дефекта. При заданных условиях электрический ток распространяется по нему определенным образом. Появление трещины изменяет эффективное сечение проводника и распределение электрического поля.

Возникает последовательная связь:

дефект препятствует прохождению тока → распределение электрического потенциала изменяется → прибор регистрирует изменение → полученные данные позволяют оценить контролируемый участок.

Именно поэтому электрическая проводимость, электрическое сопротивление и другие характеристики имеют диагностическое значение.

При этом нельзя сводить весь электрический контроль к обычному измерению сопротивления мультиметром. В зависимости от метода информативным параметром может быть электрический потенциал, емкость, электрический заряд, термо-ЭДС или другая характеристика.

Получите расчёт стоимости работ по вашему объекту за 24 часа

Подберем необходимые методы контроля, рассчитаем стоимость и сроки выполнения работ

Какие электрические методы применяют

Электрический вид неразрушающего контроля включает несколько методов. Они решают разные задачи, поэтому выбирать способ только потому, что объект изготовлен из металла, неправильно.

Сначала определяют, что необходимо найти или измерить, а затем выбирают физический принцип контроля.

Электропотенциальный метод контроля

Представим, что на поверхности детали обнаружена трещина, но необходимо получить больше информации о дефекте без разрезания изделия.

Для такой задачи может применяться электропотенциальный метод. Через контролируемый участок пропускают электрический ток и измеряют разность потенциалов. Несплошность влияет на распределение электрического поля, поэтому значения на дефектном участке отличаются от значений для участка без соответствующего нарушения.

Электропотенциальный метод может применяться для обнаружения поверхностных дефектов и решения отдельных задач, связанных с определением их параметров.

Именно здесь хорошо видно отличие электрического контроля от обычного визуального осмотра: специалист получает не только внешнее проявление дефекта, но и измеряемый электрический параметр, связанный с его характеристиками.

Электроемкостный метод контроля

Здесь физический принцип другой. Информативным параметром становится электрическая емкость контролируемого участка.

Если свойства или состояние объекта изменяются, это может приводить к изменению емкости. Прибор регистрирует отклонение, после чего результат оценивают по предусмотренной методике.

Электроемкостный и электропотенциальный методы основаны на разных принципах измерения. В первом случае анализируют емкость, во втором — распределение электрических потенциалов.

Термоэлектрический метод

Термоэлектрический метод основан на регистрации термо-ЭДС, возникающей при контакте материалов в определенных температурных условиях.

Здесь задача уже отличается от поиска трещины электропотенциальным способом. Информацию получают благодаря зависимости термоэлектрических характеристик от свойств материала.

Поэтому один электрический метод может использоваться при дефектоскопии, а другой — при решении задач, связанных с характеристиками или идентификацией материала.

Трибоэлектрический метод

При трибоэлектрическом методе источником информации становятся электрические заряды, возникающие при трении разнородных материалов.

Прибор регистрирует соответствующий параметр, а результат используют для решения предусмотренной методикой задачи контроля.

Электропараметрический метод

Электропараметрический контроль основан на регистрации электрических характеристик объекта.

Именно к этому направлению относится работа с такими параметрами, как электрическое сопротивление. Однако измерение сопротивления имеет диагностический смысл только тогда, когда существует установленная связь между измеряемой величиной и характеристикой, которую необходимо определить.

Электроискровой метод

Если необходимо проверить целостность определенных покрытий, применяется другой принцип. Нарушение покрытия может создавать условия для электрического пробоя.

Электроискровой контроль позволяет регистрировать возникновение пробоя или изменение его параметров и таким образом находить участки с нарушенной сплошностью покрытия.

Какие дефекты выявляет электрический контроль

Частая ошибка — считать, что электрический метод контроля является универсальным дефектоскопом для металла.

Это не так.

Возможность обнаружения дефектов зависит от выбранного метода, материала, геометрии объекта, положения несплошности и требований применяемой методики.

Электрические методы могут использоваться для решения задач, связанных с:

  • выявлением поверхностных трещин;
  • обнаружением несплошностей;
  • определением отдельных параметров дефектов;
  • выявлением неоднородностей;
  • контролем электрических характеристик материала;
  • обнаружением нарушений целостности отдельных покрытий.

Например, если требуется обнаружение дефектов металла, расположенных глубоко внутри массивного изделия, электрический метод может оказаться не лучшим решением. В зависимости от объекта для такой задачи рассматривают ультразвуковой, радиографический или другой вид НК.

Поэтому сначала определяют предполагаемый дефект, а уже после этого — способ его поиска.

Когда электрический метод подходит для контроля металла

Выбор электрического контроля обоснован, когда искомая характеристика объекта вызывает измеряемое изменение соответствующего электрического параметра и существует методика, позволяющая это изменение оценить.

Рассмотрим несколько ситуаций.

Нужно оценить поверхностную трещину. Может рассматриваться электропотенциальный метод, поскольку нарушение сплошности влияет на распределение потенциалов.

Нужно исследовать электрические характеристики объекта. В зависимости от задачи применяется соответствующий электропараметрический способ и выполняется измерение сопротивления или другого предусмотренного параметра.

Необходимо найти нарушение покрытия. Если применима соответствующая методика, дефект может обнаруживаться по возникновению электрического пробоя.

Нужно определить свойства материала. Для отдельных задач могут использоваться методы, основанные на зависимости электрических или термоэлектрических параметров от характеристик исследуемого материала.

То есть контроль металла начинается не с вопроса «какой прибор взять», а с вопроса «какую информацию необходимо получить?»

Когда электрический контроль не подходит

Не менее важно понимать ограничения метода.

Допустим, необходимо проверить сварное соединение на внутренние несплошности. Сам факт, что соединение выполнено из металла, еще не означает, что нужно применять электрический контроль.

Если искомый дефект эффективнее обнаруживается ультразвуковым или радиографическим способом, специалист выбирает соответствующий метод неразрушающего контроля.

Аналогичная ситуация возникает при поиске поверхностных дефектов. В зависимости от материала и характера несплошности более подходящими могут оказаться визуальный, капиллярный, магнитный или другой вид контроля.

Именно поэтому в ЛСЦ «Металлы и Сплавы» метод НК выбирают под объект и предполагаемый дефект, а не наоборот.

Что влияет на результат измерений

Представим две одинаковые по размеру трещины на разных деталях. Это еще не означает, что прибор покажет одинаковый результат.

На измерения могут влиять:

  • электрическая проводимость материала;
  • электрическое сопротивление;
  • геометрия детали;
  • состояние поверхности;
  • расположение дефекта;
  • его форма и размеры;
  • расположение электродов или преобразователя;
  • стабильность контакта;
  • схема проведения измерений;
  • настройка оборудования.

Отсюда следует важное правило: отдельное показание прибора нельзя оценивать в отрыве от объекта и применяемой методики.

Специалист должен понимать, что именно изменило зарегистрированный параметр и можно ли связать это изменение с искомым дефектом.

Как проводится электрический контроль

Последовательность работ зависит от выбранного способа, но логика обследования остается общей.

1. Определяют задачу контроля

До начала измерений необходимо понять, что требуется обнаружить: трещину, несплошность, нарушение покрытия, изменение свойств материала или другой параметр.

Без этого невозможно обоснованно выбрать метод.

2. Изучают объект

Учитывают материал, размеры и геометрию изделия, состояние поверхности, доступность исследуемой зоны и условия проведения работ.

На этом этапе может выясниться, что электрический метод неразрушающего контроля для поставленной задачи не подходит.

3. Выбирают метод и оборудование

Если электрический контроль применим, определяют конкретный способ получения информации и соответствующие средства измерений.

Это принципиальный момент: прибор выбирают под метод, а метод — под диагностическую задачу.

4. Подготавливают контролируемый участок

Подготовку выполняют в соответствии с требованиями используемой методики. Для контактных измерений особенно важно обеспечить условия, при которых состояние поверхности не будет искажать результат.

5. Выполняют измерения

На объект воздействуют предусмотренным методом способом и регистрируют информативный параметр: например, электрический потенциал, сопротивление, емкость или другую величину.

6. Анализируют данные

Само отклонение показателя еще не является готовым заключением о наличии дефекта. Полученные значения оценивают с учетом схемы измерения, характеристик материала, объекта и установленных критериев.

7. Фиксируют результаты

Результаты проведенного контроля оформляют в соответствии с требованиями применяемой нормативной и технической документации.

Оборудование для электрического контроля

Универсального прибора, который одинаково выполняет все виды электрического НК, нет.

Для электропотенциального контроля необходимы средства, позволяющие создавать требуемые электрические условия и регистрировать распределение потенциалов. Для других методов применяются соответствующие преобразователи, электроды, измерительные приборы и вспомогательные устройства.

В зависимости от задачи могут использоваться:

  • электрические дефектоскопы;
  • электропотенциальные преобразователи;
  • измерители параметров трещин;
  • электроды;
  • приборы для регистрации электрических характеристик;
  • средства создания и контроля электрического воздействия.

Поэтому оборудование нельзя рассматривать отдельно от технологии проведения обследования.

Получите расчёт стоимости работ по вашему объекту за 24 часа

Подберем необходимые методы контроля, рассчитаем стоимость и сроки выполнения работ

Преимущества электрического контроля

Главное преимущество метода становится понятным, если вернуться к исходной задаче: нужно получить информацию о состоянии объекта, но разрушать его нельзя.

Электрический контроль позволяет проводить измерения непосредственно на исследуемом участке и при применимости конкретного метода получать данные без вырезки образца.

К преимуществам относятся:

  • неразрушающий характер обследования;
  • получение инструментально регистрируемых данных;
  • возможность локального контроля;
  • чувствительность отдельных методов к поверхностным дефектам;
  • возможность определения отдельных параметров обнаруженной несплошности;
  • возможность повторных измерений.

Однако эти преимущества относятся не ко всем задачам одновременно. Возможности всегда определяются конкретным методом.

Ограничения электрического метода

У метода есть и ограничения, которые непосредственно влияют на выбор технологии.

Если электрические свойства материала не позволяют получить необходимую информацию, метод не решит задачу. Если предполагаемый дефект расположен там, где выбранная схема контроля к нему нечувствительна, измерение также не даст нужного результата.

Кроме того, на достоверность могут влиять поверхность, геометрия изделия, расположение электродов и другие условия проведения контроля.

Поэтому формулировка «электрический контроль подходит для металла» слишком общая. Правильнее говорить: конкретный электрический метод подходит для определенной задачи на конкретном объекте.

Где применяется электрический контроль

Область применения определяется физическим принципом конкретного метода.

Контроль металлов и сплавов

Электрические и термоэлектрические характеристики могут использоваться при решении отдельных задач, связанных с определением состояния и свойств материалов.

Контроль металлических изделий

Контроль металлических изделий проводят, когда требуется обнаружить определенные несплошности, получить информацию о параметрах дефекта либо исследовать электрические характеристики материала.

Контроль деталей оборудования

Для деталей машин и оборудования электрический контроль применяют при условии, что конструкция объекта обеспечивает возможность проведения предусмотренных методикой измерений.

Контроль покрытий

Электрические способы применяются и при проверке целостности отдельных защитных и изоляционных покрытий. Нарушение сплошности может определяться по изменению электрического параметра или возникновению пробоя.

Электрический или другой метод контроля — что выбрать

Рассматривать виды НК как конкурирующие между собой неправильно. Каждый основан на своем физическом принципе и имеет собственную область эффективного применения.

Если необходимо найти внутреннюю несплошность сварного соединения, может потребоваться ультразвуковой или радиографический контроль.

Для дефекта, выходящего на поверхность, в зависимости от материала и задачи могут применяться визуальный, капиллярный, магнитный или электрический способы.

Вихретоковый контроль также нельзя считать другим названием электрического. Он основан на взаимодействии электромагнитного поля с вихревыми токами, наведенными в электропроводящем объекте, и относится к отдельному виду НК.

Следовательно, выбор выглядит так:

определяем предполагаемый дефект → учитываем материал и конструкцию → устанавливаем требуемую чувствительность → проверяем требования документации → выбираем метод контроля.

Именно такая последовательность снижает риск ситуации, когда обследование проведено технически правильно, но выбранный способ изначально не мог дать ответ на поставленный вопрос.

Нормативные документы

При проведении электрического контроля необходимо учитывать действующую нормативную документацию для конкретного объекта и выбранного метода.

Основные термины электрического НК приведены в ГОСТ 25 315–82 «Контроль неразрушающий электрический. Термины и определения».

Классификация видов и методов неразрушающего контроля установлена ГОСТ Р 56 542−2019 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов».

Однако одного общего стандарта недостаточно, чтобы определить порядок обследования любого объекта. Требования к проведению работ, объему контроля и оценке результатов необходимо устанавливать по нормативной, проектной и эксплуатационной документации, относящейся к конкретной конструкции.

Как выбрать метод контроля металла

Заказчику не обязательно самостоятельно определять, какой физический метод подойдет для обследования. Гораздо важнее предоставить специалистам исходные данные: что необходимо проверить, из какого материала изготовлен объект, какие дефекты предполагаются и какие требования установлены документацией.

На основании этих данных можно определить, подходит ли электрический метод неразрушающего контроля или для поставленной задачи необходимо применить другой способ НК.

ЛСЦ «Металлы и Сплавы» выполняет обследование промышленных объектов и подбирает методы с учетом диагностической задачи. Лаборатория неразрушающего контроля позволяет рассматривать не один способ проверки изолированно, а выбирать технологию, которая даст необходимую информацию о состоянии конкретного объекта.

Часто задаваемые вопросы

Нет. Возможности электрического НК шире и зависят от конкретного метода. Он может использоваться для обнаружения отдельных дефектов, определения их параметров, исследования электрических характеристик и решения других диагностических задач. В ЛСЦ «Металлы и Сплавы» область применения метода определяют по объекту и требуемому результату.

Смотрите также