Методы проникающих веществ
УДК 620.179.111
ПРОБЛЕМА ПЕРЕСМОТРА НОВЫХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ ПО КОНТРОЛЮ ПРОНИКАЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Н. П. Мигун
Проанализировано состояние работ в области стандартизации оценки качества дефектоскопических материалов, используемых для неразрушающего контроля проникающими жидкостями. Проведены экспериментальные исследования, на основе результатов которых предложен ряд рекомендаций для разработки нового варианта международного стандарта EN ISO 3452—2, пересматриваемого в настоящее время Европейским комитетом по стандартизации (CEN).
Европейские международные стандарты по неразрушающему контролю проникающими веществами [1-—4] разрабатывались в течение более 7 лет, и последний из них (EN ISO 3452—2) был утвержден Европейским комитетом по стандартизации (CEN) в конце 1999 г. Таким образом, это тщательно проработанные рабочей группой специалистов технических комитетов CEN/TC 138 и ISO/TC 135 документы, которые сравнительно недавно вступили в силу. Тем не менее в начале 2002 г. на очередном, 25-совещании рабочей группы WG4 Технического комитета CEN/TC 138 возникла дискуссия о необходимости серьезной переработки стандартов по контролю проникающими веществами. При этом за основу рекомендуется принять разработанный в США стандарт AMS 2644А.
В результате возник ряд проблем как объективного, так и субъективного характера. Следует отметить, что разработанные в Европе стандарты серии EN 571 (EN ISO 3452) серьезно отличаются от AMS 2644А по многим принципиальным положениям. Перечислим основные различия:
существенно различные контрольные образцы с трещинами различных размеров для оценки уровня чувствительности пенетрантов, взаимоисключающие их применение в рамках "не своего" стандарта;
принципиально иной подход к оценке уровня чувствительности;
существенно различные процедуры проведения технологических операций оценки чувствительности.
Кроме того, стандарт AMS 2644А классифицирует все дефектоскопические материалы по пяти уровням чувствительности, тогда как EN ISO 3452 — по трем.
Рассмотрим подробнее суть этих различий.
Контрольные образцы. Соответствующие EN ISO 3452—2 контрольные образцы для определения чувствительности наборов дефектоскопических материалов (образцы типа 1) представляют собой набор из четырех латунных пластин прямоугольной формы. Каждая из этих пластин покрыта однородным никельхромовым слоем заданной толщины: 10, 20, 30 и 50 мкм. Посредством растяжения этих пластин в продольном направлении нанесенные на них слои растрескиваются с образованием сети поперечных трещин приблизительно одинаковой ширины раскрытия при отношении их глубины к ширине, равным около 20:1. Таким образом, например, трещины на пластине со слоем толщиной 10 мкм имеют ширину раскрытия около 0,5 мкм.
В западноевропейских странах достаточно широко используются именно такие контрольные образцы. Следует добавить, что на рынке средств неразрушающего контроля образцы, соответствующие EN ISO 3452—2, распространяются в значительно более удобном варианте по
сравнению с описанным в этом стандарте. Отличие состоит в том, что каждая из четырех пластин поставляется в паре, представляющей собой две равные части пластины, разрезанной пополам поперек сети трещин, образованных после растяжения пластины. Таким образом, на практике потребитель приобретает контрольный набор из 8 пластин с образцовыми трещинами четырех значений ширины раскрытия.
Контрольные образцы, которыми рабочая группа WG4 CEN/TC 138 предлагает заменить описанные выше, представляют собой набор из 5 пластин с единичными трещинами, полученными в результате малоцикловых усталостных испытаний. Поскольку в этом случае происходит растрескивание не покрытий на подложке, а самих поверхностей пластин, очевидно, что глубина таких трещин не может быть строго заданной даже при тщательном соблюдении технологии изготовления образцов.
Оценка чувствительности. Согласно действующим стандартам серии EN ISO 3452, оценка уровня чувствительности набора основана на способности этого набора выявить заданную долю дефектов на соответствующем контрольном образце. Экспериментально определяются среднее значение светового потока I от индикаторных следов на заданном участке сети трещин, а также среднее квадратическое отклонение с при проведении серии из 3—4 измерений. При этом оценка является абсолютной: заданные соотношения между / и а для каждой из пластин соответствуют определенным уровням чувствительности сертифицируемых пе-нетрантов или наборов дефектоскопических материалов.
Принципиальное отличие подхода к оценке чувствительности в рамках AMS 2644А от описанного выше состоит в том, что здесь используются не только контрольные образцы, но и образцовые дефектоскопические материалы с пятью заданными уровнями чувствительности. На каждом из контрольных образцов трещины выявляются в строго заданных идентичных условиях при помощи как испытуемого, так и образцовых наборов дефектоскопических материалов различной чувствительности. Производится как минимум 3 процедуры оценки с целью получения средних значений для каждого из наборов. Сравнение результатов, полученных при использовании сертифицируемого и различных образцовых наборов, приводит к соответствующему искомому уровню чувствительности.
Технологические процедуры. Между процедурами, применяемыми в рамках EN ISO 3452 и AMS 2644А для оценки чувствительности дефектоскопических материалов, существует ряд важных различий. В первом случае всегда используется мокрый (суспензионный) проявитель, а во втором — сухой (порошковый) проявитель. Существенно отметить, что в соответствии с AMS для нанесения проявителя на поверхность контрольного образца последний погружается в порошок. Стандарт же EN ISO вообще не содержит такого метода нанесения проявителя на контролируемую поверхность.
Еще одно важное отличие имеется в способе удаления излишков пенетранта с поверхности образца перед нанесением на нее проявителя. Согласно AMS перед нанесением проявителя на поверхность образца последний подвергается сушке в печи в течение 5 мин при 57 °С ± 3, тогда как EN ISO не только не предусматривает использование печи перед нанесением проявителя, но и не допускает нагрева свыше 50 °С с целью предотвращения испарения пенетранта из полостей дефектов.
Анализ различий между EN ISO и AMS. Оба подхода имеют как соответствующие достоинства, так и недостатки. Нам представляется целесообразной разработка оптимального варианта стандарта, регламента-
рующего оценку чувствительности наборов дефектоскопических материалов, синтезирующего достоинства обоих подходов.
Оценка чувствительности набора с помощью контрольных образцов, соответствующих EN ISO 3452—3, по действующим сегодня стандартам EN 571—1 и EN ISO 3452—2, в отличие от оценки, регламентируемой стандартом AMS 2644А, имеет большой недостаток: зачастую результаты оказываются существенно завышенными. Иначе говоря, на пластинах EN низкочувствительный (первого уровня) пенетрант в некоторых случаях может обеспечить достаточно яркие контрастные индикаторные следы трещин, соответствующие второму уровню чувствительности, даже в случае пластин с минимальной шириной раскрытия (-0,5 мкм). Этого нет при использовании подхода AMS.
Однако если заимствовать идею использования образцовых дефектоскопических материалов из AMS в комбинации с применением парных контрольных образцов EN ISO, то получим простой и надежный подход к оценке чувствительности. Применение образцовых пенетрантов известной чувствительности и испытуемого пенетранта к различным, но практически идентичным пластинам одной и той же пары контрольных образцов, например, с толщиной покрытия 20 мкм, позволяет наглядно, с минимальной погрешностью эксперимента обеспечить оценку чувствительности. При этом необходимо проведение нескольких измерений, соответствующих, как минимум, трем процедурам.
Проведенные нами эксперименты показали высокую эффективность и надежность такого варианта оценки чувствительности. Использовались 5 образцовых пенетрантов с известными различными уровнями чувствительности по классификации AMS 2644А, а также соответствующие им проявители. Оценка выявляемое™ трещин производилась с использованием контрольных образцов типа EN ISO (а не AMS) по количественным параметрам (площадь индикаций, яркость и световой поток) с помощью разработанной совместно с Федеральным институтом испытаний материалов (Берлин, ФРГ) компьютеризированной установки. Получено четко дифференцированное, количественное ранжирование исследованных пенетрантов по их уровням чувствительности, в точности соответствующее данным AMS 2644А для этих образцовых пенетрантов.
Важно отметить, что сохранение в будущем новом международном стандарте соответствующих EN ISO 3452—3 контрольных образцов, уже достаточно широко распространенных во многих европейских странах, позволит их потребителям избежать немалых расходов по приобретению новых образцов. В странах СНГ пока не разработаны национальные стандарты по оценке качества дефектоскопических материалов, гармонизированные с международными стандартами EN ISO, а также практически не используются соответствующие им контрольные образцы. Например, в Республике Беларусь с 1999 г. действует всего один актуализированный государственный стандарт в области неразру-шающего контроля проникающими веществами. Это СТБ 1172—99 [5], гармонизированный с EN ISO 571—1, который был разработан ИПФ HAH Беларуси и утвержден Госстандартом РБ в 1999 г. взамен ГОСТ 18442—80. Поэтому в странах СНГ представляется актуальной и целесообразной разработка технологии и производство недорогих контрольных образцов с различными заданными размерами трещин, которые обеспечили бы проведение сертификации наборов дефектоскопических материалов в рамках подхода, гармонизированного с международными стандартами. Такими образцами могли бы быть разработанные и используемые в ЦНИИТМАШ (Москва, Россия) контроль-
ные образцы с единичными трещинами, но их недостатком пока является высокая стоимость.
Проанализируем теперь подробнее основные различия между EN ISO и AMS в технологических
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.