Размышления о допустимых и недопустимых дефектах - Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Вернуться   Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист > Форум Дефектоскопист > Статьи о дефектоскопии


Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 30.07.2014, 23:03   #1
В мире НК
Бывалый
 
Аватар для В мире НК
 
Регистрация: 10.06.2013
Сообщений: 268
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 14 раз(а)
Записей в дневнике: 1
Репутация: 18
По умолчанию Размышления о допустимых и недопустимых дефектах

Об авторах

Сотрудники ГК «Юнитест», Санкт-Петербург:

Ершов Сергей Гениевич
Технический директор, к. ф.-м. н.

Бахарев Василий Юрьевич
Руководитель проектов


Методами НК ответственных деталей удается обнаруживать дефекты, которые могут привести к разрушению детали и созданию аварийных ситуаций. Во избежание этого стандартами на проведение НК регламентируются размеры дефектов, при наличии которых дальнейшая эксплуатация детали считается недопустимой. Введены понятия о допустимом и недопустимом дефектах. Недопустимыми дефектами являются такие нарушения сплошности или формы материала, которые могут провоцировать разрушение материала до истечения срока эксплуатации детали. Соответственно допустимы те дефекты, которые не могут являться причиной разрушения детали. Естественно, разделение дефектов на допустимые и недопустимые является, в некоторой степени, волюнтаристским. Более того, часто деление на допустимые и недопустимые дефекты производится не из физических предпосылок об остаточном ресурсе изделия, а по техническим возможностям метода или аппаратуры контроля. В настоящее время предпринимаются активные поиски реальных критериев допустимости дефектов.

Представим себе идеальный монокристаллический абсолютно однородный кварцевый стержень, идеальный в том смысле, что его атомная структура обладает трансляционной симметрией (т. е. структура стержня строго одинакова по всей его длине как по геометрическому расположению атомов, так и по химическим связям). Представим себе далее, что такой стержень подвергается однородной деформации, например изгиба, и будем увеличивать величину этой деформации (обратим внимание на то, что, безусловно, невозможно провести такой опыт реально - в местах приложения сил величина деформаций не будет однородной). Житейский опыт подсказывает, что хрупкое стекло быстро сломается. Однако это далеко не так.

Действительно, если стержень сломается в каком-то сечении, то он должен сломаться и во всех других аналогичных местах, - ведь стержень-то идеально однороден! Поэтому результат эксперимента будет такой - стержень будет изгибаться и изгибаться, вы сможете свернуть его кольцом несколько раз до тех пор, пока величины механических напряжений не создадут внутри кристалла силы, сопоставимые с межмолекулярными силами сцепления, так что весь (!) стержень рассыплется на составляющие его молекулы. Важно здесь то, что эти напряжения будут не просто велики, а колоссально велики. Например, образец из монокристаллической каменной соли на практике разрушается при растягивающем напряжении около 0,4 кг/мм2, тогда как по электрической теории сил сцепления следует ожидать напряжения равного 200 кг/мм2, т. е. в 500 раз больше.

Противоречие между малой механической прочностью и огромными силами межмолекулярного сцепления объясняется тем, что разрыв происходит неодновременно по всему поперечному сечению кристалла. В кристалле и на его поверхности всегда существует некоторое количество мельчайших трещин. Около острых краев трещин величины напряжений могут в сотни раз превышать средние напряжения, что сопровождается ростом размеров трещины. Постепенный рост трещины через все сечение кристалла ведет к тем же последствиям, что и одновременный разрыв кристалла по всему сечению. В то же время ясно, что первый механизм требует существенно меньших сил для разрушения кристалла, нежели второй.

Сегодня считается общепринятым следующий механизм образования первичной трещины. Считается, что идеальных кристаллов нет. В любом кристалле существует некоторое количество дефектов атомной структуры - вакансии, междоузельные атомы, дислокации и т. д., нарушающие однородность материала. (В практических случаях причин, приводящих к возникновению неоднородностей в материале, гораздо больше, и они носят более макроскопический характер. Это и неоднородность химического состава, и кластеры различного происхождения, инородные включения и т. д). При механическом нагружении такого материала дефекты мигрируют по кристаллу и имеют тенденцию к скапливанию возле одной из неоднородностей и образованию небольших кластеров дефектов. Когда кластер по размерам превосходит некоторую критическую величину, образуется микроскопическая трещина, размеры которой продолжают увеличиваться при воздействии нагрузки. Объединение нескольких микротрещин в одну сопровождается образованием макротрещин, размеры которых таковы, что их возможно обнаружить методами НК (но задолго до образования макротрещин процесс накопления дефектов и образование кластеров регистрируется методами акустической эмиссии - на сегодняшний день это единственный высокочувствительный метод контроля, позволяющий судить о динамике поведения трещины под нагрузкой). Дальнейшее развитие макротрещины приводит к разрушению изделия.

Одним из самых больших дефектов структуры материала является его граница раздела с окружающей средой, т. е. поверхность материала (не только наружная поверхность, но и внутренняя, например, поверхность поры внутри материала). Кроме этого в поверхностных слоях материала возникают наибольшие механические напряжения от приложенных нагрузок. Именно поэтому поверхность материала аккумулирует на себе наибольшее количество неоднородностей, далее кластеров, развивающихся с течением времени до микротрещин. В конечном итоге дефекты на поверхности будут являться причиной разрушения материала. Взяв, к примеру, стержень из кварца, но не идеальный, как в предыдущем примере, легко проделать следующее - обработать его поверхность плавиковой кислотой для удаления мельчайших поверхностных трещин и попытаться стержень сломать. К большому своему удивлению можно убедиться в том, что стержень после такой операции можно согнуть в окружность (а может быть и больше), и только после этого он сломается. Этот пример наглядно показывает роль поверхности изделия и ее влияние на прочностные характеристики изделия.

Из приведенных рассуждений следуют два на первый взгляд неожиданных вывода. Первый - в процессе эксплуатации дефекты возникают только на поверхности детали (как на внутренней, так и на внешней). Второй - если дефект образовался в процессе эксплуатации, то он рано или поздно приведет к разрушению детали (в отличие от дефектов, образованных в процессе производства, которые могут как привести к разрушению, так и нет). Возникает естественное желание производить НК поверхности ответственных деталей самыми чувствительными методами контроля и на самых ранних стадиях выявлять незначительные по размерам трещины.

С другой стороны, совершенно очевидно и то, что требование к обнаружению всех дефектов совершенно абсурдно. Действительно, любая физическая поверхность изделия всегда содержит дефекты. Даже идеально приготовленная и полированная до зеркального блеска поверхность содержит множество дефектов. В частности, полированная поверхность при наблюдении ее под микроскопом изобилует трещинами, раковинами, царапинами и т. д. Эти дефекты настолько малы, что не могут быть выявлены ни одним из традиционных методов НК, но отчетливо наблюдаются, например, в микроскоп. Вопрос только в том, насколько эти дефекты опасны, т. е. будет ли такой дефект прогрессировать и приведет ли он к разрушению детали. И тут же возникает вопрос: а как долго может протекать развитие трещины прежде, чем изделие раз-рушится, - вопрос так называемого остаточного ресурса детали.

Сегодня все эксперты сходятся во мнении, что научно обоснованных и подтвержденных на практике критериев допустимости дефекта не существует (хотя попыток к решению этой задачи выполнено немало и попытки эти весьма изощренные). Это обусловлено прежде всего тем, что решающим фактором в этом вопросе являются не параметры дефекта (его размеры, глубина залегания и т. д.), а способность дефекта развиваться либо под нагрузкой, либо во времени. Практика знает немало примеров, когда самая ничтожная трещинка приводила к разрушению детали, и, наоборот, глубокие трещины в самых уязвимых местах не инициировали развитие разрушения. Достаточно вспомнить, что практически невозможно предсказать развитие ситуации, когда в лобовое стекло вашей машины попадает камешек и оставляет на нем отметку в виде сетки мелких трещин размером в один-два сантиметра. С течением времени из этой отметки может начать развиваться трещина, которая пройдет через все лобовое стекло, а может случиться и так, что вы будете эксплуатировать машину «до старости», и сетка трещин не будет увеличиваться. Это зависит не столько от размеров и положения отметки (хотя и от них тоже), сколько от микроскопической структуры исходной сетки трещин. Именно эта структура дефекта и предопределяет его дальнейшее развитие. К сожалению, для анализа тонкой структуры дефекта применимы далеко не все методы НК.
В мире НК вне форума   Ответить с цитированием
Старый 30.07.2014, 23:04   #2
В мире НК
Бывалый
 
Аватар для В мире НК
 
Регистрация: 10.06.2013
Сообщений: 268
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 14 раз(а)
Записей в дневнике: 1
Репутация: 18
По умолчанию

Методы контроля по типу представления информации можно разделить на две группы. К первой группе можно отнести методы, позволяющие получать визуальную информацию о дефекте (рентгенографические, магнитопорошковые, капиллярные), а ко второй - методы, позволяющие регистрировать наличие дефекта только по показаниям приборов (ультразвуковые, вихретоковые, магнитоиндукционные). Принципиальное для рассматриваемой задачи отличие методов в том, что, например, в случае УЗК, получив сигнал от некоего дефекта, можно оценить его размеры и местоположение в изделии. Но, к сожалению, это далеко не те параметры, от которых зависит будет или нет наблюдаться дальнейший рост дефекта. Тонкую структуру дефекта такими методами получить затруднительно. А вот методы первой группы в принципе позволяют не только обнаружить дефект, но и достаточно детально изучить его структуру (разумеется, в пределах чувствительности). Конечно, изучение тонкой структуры дефекта не дает гарантии, что задачу можно решить и достоверно прогнозировать развитие дефекта. Но с получением информации о структуре дефекта есть надежда и виден путь как экспериментального, так и теоретического решений проблемы.

Задача об экспериментальном определении ресурса деталей с имеющимися дефектами может быть успешно решена, если есть возможность следить за развитием дефекта. Алгоритм решения следующий. При производстве деталей необходимо использовать методы контроля, позволяющие обнаруживать как поверхностные, так и внутренние дефекты, и отбраковывать все детали, имеющие дефекты, превышающие допустимые по используемым стандартам. Результаты контроля необходимо занести в электронную базу данных (не просто факт контроля, а именно результаты - спектры, фотографии). Особое внимание необходимо уделить фиксации дефектов, не превышающих порог допустимости. При последующем контроле этих деталей в процессе эксплуатации необходимо сосредоточить усилия на применении поверхностных визуальных методов контроля. Если в процессе контроля удается выявить дефект, отсутствовавший при производстве, но возникший при эксплуатации, то можно проследить за развитием дефекта при последующем периодическом контроле (естественно, пользуясь имеющейся базой данных о результатах предыдущего контроля). Накопив соответствующий экспериментальный материал, можно сделать заключение о ресурсе детали. Причем это заключение будет иметь под собою значимую экспериментальную базу.

Второй возможный вариант экспериментального определения ресурса - слежение за развитием дефекта в лабораторных условиях при создании нагрузок на деталь, близких к эксплуатационным. К сожалению, такой экспериментальный материал на различных заводах-изготовителях есть, но его очень трудно обобщить из-за сложностей получения информации.

Ясно, что как в первом, так и во втором случае задача может быть решена. Однако трудности как создания единой базы достоверных данных, так и всесторонних лабораторных исследований вряд ли будут преодолены в обозримом будущем.
В мире НК вне форума   Ответить с цитированием
Старый 31.07.2014, 05:53   #3
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 2,066
Благодарил(а): 55 раз(а)
Поблагодарили: 234 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 191
По умолчанию

Ершов С.Г., Бахарев В.Ю. Размышления о допустимых и недопустимых дефектах. − В мире НК. − Декабрь 2010 г. − № 4 (50). − С. 14−15. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Файл с наиболее точной и достоверной версией статьи будет прикреплен позже.
admin на форуме   Ответить с цитированием
Старый 31.07.2014, 08:43   #4
m_a_v
Бывалый
 
Регистрация: 31.10.2012
Сообщений: 296
Благодарил(а): 7 раз(а)
Поблагодарили: 30 раз(а)
Репутация: 31
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Введены понятия о допустимом и недопустимом дефектах. Недопустимыми дефектами являются такие нарушения сплошности или формы материала, которые могут провоцировать разрушение материала до истечения срока эксплуатации детали. Соответственно допустимы те дефекты, которые не могут являться причиной разрушения детали.
данное высказывание уже само по себе не верно. в частности:

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
"Недопустимыми дефектами являются такие нарушения сплошности или формы материала, которые могут провоцировать разрушение материала до истечения срока эксплуатации детали."
скажите, а кто физически проверял данные сплошности??? большая часть размеров несплошностей появилась в результате аналитического подхода без привязки к практическим результатам. часть размеров появилась исходя из особенностей и минимальных выявляемых размеров дефектов для конкретного метода. и о каком сроке говорится??? это может быть срок с бесконечно малой величиной (детать нужна для того, чтоб ее уничтожить и получить какой то эффект) либо с бесконечно большой величиной (живучесть материала, например, под действием радиации в реакторах). так что, с точки зрения математического анализа, возможно данную фразу рассматривать, но с практической точки зрения, это слишком широкое понятие.

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Соответственно допустимы те дефекты, которые не могут являться причиной разрушения детали.
извините, но дефект сам по себе недопустимо понятие. вы говорите о дефекте, который может быть причиной разрушения, при этом, по своей сути, дефект всегда является таковым!


Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Естественно, разделение дефектов на допустимые и недопустимые является, в некоторой степени, волюнтаристским.
так дальше, в тексте статьи этот валюнтаризм уже позиционируется как доказательность!

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Сегодня считается общепринятым следующий механизм образования первичной трещины. Считается, что идеальных кристаллов нет. В любом кристалле существует некоторое количество дефектов атомной структуры - вакансии, междоузельные атомы, дислокации и т. д., нарушающие однородность материала. (В практических случаях причин, приводящих к возникновению неоднородностей в материале, гораздо больше, и они носят более макроскопический характер.
это не совсем так, поскольку мне известно, из наиболее доказанных и близких, лично мне, теорий трещинообразования в количестве трех. есть и еще ряд предположений, но, опять таки на мой взгляд, менее доказанных.

здесь присутствует и теория упрочнения, и теория линий скольжения дислокаций, и теория замещения вакансий ................ так что уже такой однозначный подход спорный!!!!

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Постепенный рост трещины через все сечение кристалла ведет к тем же последствиям, что и одновременный разрыв кристалла по всему сечению.
это приведен пример транскристаллитной трещины, а где механизм межкристаллитного разрушения???? он несколько отличается от указанного механизма, тем более, если идет рассмотрение ситуации с математической точки зрения.
m_a_v вне форума   Ответить с цитированием
Старый 31.07.2014, 08:48   #5
m_a_v
Бывалый
 
Регистрация: 31.10.2012
Сообщений: 296
Благодарил(а): 7 раз(а)
Поблагодарили: 30 раз(а)
Репутация: 31
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Одним из самых больших дефектов структуры материала является его граница раздела с окружающей средой, т. е. поверхность материала (не только наружная поверхность, но и внутренняя, например, поверхность поры внутри материала).
а это откуда такие однозначные заявления????????? они чем подтверждены????


Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Из приведенных рассуждений следуют два на первый взгляд неожиданных вывода. Первый - в процессе эксплуатации дефекты возникают только на поверхности детали (как на внутренней, так и на внешней). Второй - если дефект образовался в процессе эксплуатации, то он рано или поздно приведет к разрушению детали (в отличие от дефектов, образованных в процессе производства, которые могут как привести к разрушению, так и нет).
честно сказать, действительно неожиданные выводы!!! и спорными являются как первое суждение, так и второе. при чем второе суждение вообще претендует на хороший спор!!!!



в общем, научная статья дело хорошее. но практика последних дней показывает, что данные публикации иду только для того, чтоб потом приложить к кандидатским или к определенным видам подтверждений соответствия. практических подходов и практических знаний подобные публикации в себе не несут.

это мое личное мнение и обсуждению не подлежит!
m_a_v вне форума   Ответить с цитированием
2 благодарности(ей) от:
Колян2 (31.07.2014), Михаил57 (31.07.2014)
Старый 31.07.2014, 20:11   #6
swc
Дефектоскопист всея Руси
 
Регистрация: 24.03.2013
Сообщений: 4,707
Благодарил(а): 174 раз(а)
Поблагодарили: 568 раз(а)
Репутация: 464
По умолчанию

Ну надо было что-то написать, да и выдали компиляцию из научно-популярных книжек. А вот зачем это было публиковать, да еще на сайте размещать - это вопрос.
swc вне форума   Ответить с цитированием
Старый 01.08.2014, 03:37   #7
МИКРОКОН
Свой
 
Аватар для МИКРОКОН
 
Регистрация: 05.07.2014
Сообщений: 73
Благодарил(а): 3 раз(а)
Поблагодарили: 5 раз(а)
Репутация: 5
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Одним из самых больших дефектов структуры материала является его граница раздела с окружающей средой, т. е. поверхность материала (не только наружная поверхность, но и внутренняя, например, поверхность поры внутри материала).
То есть вся поверхность, например, зубчатого колеса или муфты - один большой дефект???
Поверхность, взаимодействующая со средой (или другим материалом) - сама по себе не может являться дефектом, потому что для этого и предназначена.
МИКРОКОН вне форума   Ответить с цитированием
Старый 01.08.2014, 03:46   #8
МИКРОКОН
Свой
 
Аватар для МИКРОКОН
 
Регистрация: 05.07.2014
Сообщений: 73
Благодарил(а): 3 раз(а)
Поблагодарили: 5 раз(а)
Репутация: 5
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Одним из самых больших дефектов структуры материала является его граница раздела с окружающей средой, т. е. поверхность материала (не только наружная поверхность, но и внутренняя, например, поверхность поры внутри материала).
То есть вся поверхность, например, зубчатого колеса или муфты - один большой дефект???
Поверхность, взаимодействующая со средой (или другим материалом) - сама по себе не может являться дефектом.
МИКРОКОН вне форума   Ответить с цитированием
Старый 01.08.2014, 04:01   #9
МИКРОКОН
Свой
 
Аватар для МИКРОКОН
 
Регистрация: 05.07.2014
Сообщений: 73
Благодарил(а): 3 раз(а)
Поблагодарили: 5 раз(а)
Репутация: 5
По умолчанию

Разбираем по частям.

Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
... если дефект образовался в процессе эксплуатации, то он рано или поздно приведет к разрушению детали (в отличие от дефектов, образованных в процессе производства, которые могут как привести к разрушению, так и нет). Возникает естественное желание производить НК поверхности ответственных деталей самыми чувствительными методами контроля и на самых ранних стадиях выявлять незначительные по размерам трещины.
Дефект любого происхождения может как привести к разрушению детали, так и не привести.
Контроль поверхности детали "самыми чувствительными методами" единственно, к чему приведет - так разве только к перебраковке.

Гхм, а этот абзац - вообще перл (два в одном):
Цитата:
Сообщение от В мире НК Посмотреть сообщение
Даже идеально приготовленная и полированная до зеркального блеска поверхность содержит множество дефектов. В частности, полированная поверхность при наблюдении ее под микроскопом изобилует трещинами, раковинами, царапинами и т. д. Эти дефекты настолько малы, что не могут быть выявлены ни одним из традиционных методов НК, но отчетливо наблюдаются, например, в микроскоп.
1. Если при наблюдении в микроскоп поверхность оказывается покрыта царапинами - плохо отполировали. При хорошей полировке в микроскоп видна структура металла безо всяких царапин.

2. Вот лично сам наблюдал в микроскоп (наш, портативный, МИКРОКОН МПМ-2У-КС, с дополнительной приспособой) трещину на образце для ПВК, которая затем отлично выявлялась капилляркой!

Последний раз редактировалось МИКРОКОН; 01.08.2014 в 04:03. Причина: неправильные служебные в цитировании
МИКРОКОН вне форума   Ответить с цитированием
Старый 01.08.2014, 04:09   #10
МИКРОКОН
Свой
 
Аватар для МИКРОКОН
 
Регистрация: 05.07.2014
Сообщений: 73
Благодарил(а): 3 раз(а)
Поблагодарили: 5 раз(а)
Репутация: 5
По умолчанию размышления о дефектах

Интересно, что авторы вообще отходят от классического определения допустимых/недопустимых дефектов (по Сухорукову).
Допустимый дефект - продолжаем или разрешаем эксплуатацию, недопустимый - не продолжаем и не разрешаем. Причем вне зависимости от того, произошло ли разрушение или нет.

Не очень понятно, что такое упоминаемая авторами "структура дефекта" от которой зависит его развитие.
Если говорить о развитии дефекта - то говорить нужно о конкретном дефекте в материале с конкретным состоянием. Форма дефекта имеет значение - но не она одна.
Отсутствующая или, наоборот, развитая микропористость на границах зерен, уже начавшаяся сливаться в микродефекты - два ой как различающихся состояния материала.
Плюс характер нагрузок.

Последний раз редактировалось МИКРОКОН; 01.08.2014 в 04:12. Причина: дополнение
МИКРОКОН вне форума   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Olympus: передовые решения НК Olympus Ультразвуковой контроль 176 13.06.2018 13:11
Обучение УЗК 555 Ультразвуковой контроль 467 16.03.2018 08:47
Новости НК и дефектоскопии admin Работа форума 126 27.04.2016 04:48
Проблемы прогнозирования работоспособности конструкций по данным НК В мире НК Статьи о дефектоскопии 5 12.10.2015 04:56
Акустические методы и средства исследования напряженно-деформированного состояния мет В мире НК Статьи о дефектоскопии 12 24.01.2014 05:10


Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 04:06. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2018. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com