Что такое неразрушающий контроль – для чего, где, как и чем его проводят?

Говоря по-простому, неразрушающий контроль – диагностика объекта с сохранением его целостности и работоспособности. Под объектом может подразумеваться газопровод, буровое оборудование, реакторная установка, резервуар для хранения нефти, грузоподъёмные механизмы… Без таких обследований не обходится ни одно предприятие в нефтехимической, газовой, атомной отрасли и т.д. Везде, где к промышленной безопасности предъявляются жёсткие требования. Испытания, о которых пойдёт речь ниже, помогают определить надёжность потенциально опасных объектов, оценить их соответствие действующим нормативам и пригодность к дальнейшей эксплуатации.

Где проводят неразрушающий контроль?

Примерный перечень зданий, технических устройств, сооружений и их элементов можно найти в ПБ 03-372-00. В нём содержится 10 категорий объектов, на каждом из которых целесообразно проведение НК.

• 1. Котлы – прежде всего, паровые, водогрейные и электрические. К этой же группе котлонадзора относятся барокамеры, а также сосуды и трубопроводы, рассчитанные на работу под давлением более 0,07 МПа.
• 2. Наружные и внутренние газопроводы, газовое оборудование, его узлы и детали. Представить себе безопасность систем газоснабжения и газораспределения без проведения неразрушающего контроля – невозможно.
• 3. Подъёмные сооружения – вышки, грузоподъёмные краны (включая трубоукладчики и манипуляторы), эскалаторы, лифты, канатные дороги и фуникулёры.
• 4 и 5. Группа объектов, относящихся к горнорудной и угольной промышленности. Речь идёт о зданиях и сооружениях поверхностных комплексов рудников, шахтных подъёмных машинах, главных компрессорных установках и вентиляторах главного проветривания. Скажем честно, не самая распространённая область НК.
• 6. Оборудование нефтяной и газовой отрасли. Неразрушающий контроль магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов – одно из приоритетных направлений. К этой же категории относят буровые вышки, инструмент, агрегаты и пр.
• 7. Оборудование металлургической промышленности – газопроводы технологических газов, цапфы ковшей, металлоконструкций сооружений, технических устройств и зданий.
• 8. Оборудование взрывопожароопасных и химических опасных производств. Самая многочисленная группа объектов с точки зрения неразрушающего контроля. Здесь и резервуары, и изотермические хранилища, и печи, и аммиачные холодильные установки, и цистерны, и котлы, и арматура, и технологические трубопроводы, и много чего ещё.
• 9. Железнодорожный транспорт – подвижной состав, детали вагонов, ж/д пути.
• 10. Объекты хранения и переработки зерна. В эту категорию включены молотковые дробилки, радиальные и центробежные вентиляторы, воздушные турбокомпрессоры и пр.

Разумеется, список не исчерпывающий. Есть ещё судостроение, авиа- и ракетостроение, атомная энергетика, машиностроение и многое другое.

Основные группы методов неразрушающего контроля

Их классификация изложена в ГОСТ Р 56542-2015. В зависимости от физической «природы» методов дефектоскопии выделяют следующие их виды.

Магнитный контроль

Самая популярная его разновидность – магнитопорошковый метод (МПД). На исследуемую поверхность наносят специальный порошок либо суспензию в виде мелкодисперсной взвеси магнитных частиц в жидкости. После этого при помощи ручного электромагнита или дефектоскопа создаётся магнитное поле. Магнитные частицы оседают вблизи несплошностей. Полученный индикаторный рисунок подлежит рассмотрению и расшифровке – либо невооружённым глазом, либо при помощи УФ-светильников. После этого изделие размагничивают. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля применяется для изделий из ферромагнитных материалов и эффективен для поверхностных и приповерхностных дефектов (до 2–3 мм):

• усталостных трещин,
• волосовин,
• неметаллических включений,
• флокенов,
• несплавлений и прочих несплошностей.

«Слабость» МПД в том, что определить глубину раскрытия обнаруженных трещин с ним не так-то просто.

Вихретоковый контроль

Сокращённое обозначение этого метода неразрушающего контроля – ВК. При помощи дефектоскопа с одной или несколькими индуктивными катушками и преобразователей создаётся электромагнитное поле, возбуждающее вихревые токи в исследуемом объекте. Они, в свою очередь, обладают своим электромагнитным полем, которое воздействует на катушки, изменяя электродвижущую силу и сопротивление. Регистрация этих параметров позволяет:

• обнаруживать даже микроскопические дефекты,
• измерять толщину тонкостенного трубного и листового проката,
• оценивать качество термообработки,
• определять глубину поверхностных трещин и пр.

Вихретоковый метод может применяться лишь для неразрушающего контроля токопроводящих материалов и подходит для выявления дефектов на малой глубине. Зато – все измерения выполняются бесконтактным способом, легко поддаются автоматизации и не занимают много времени.

Капиллярный контроль

Считается одним из самых эффективных, простых и доступных методов для обнаружения дефектов, сквозных и поверхностных. Технология предполагает применение специальных индикаторных жидкостей – пенетранта и проявителя. Перед проведением и по завершении осмотра индикаторного рисунка поверхность обрабатывают очистителем. Такой метод неразрушающего контроля ещё называют цветным (ЦД, ПВК). Заполненные пенетрантом несплошности, трещины, складки, несплавления окрашиваются в характерный цвет (чаще всего, красный). На белом фоне остальной поверхности они резко контрастируют, что и позволяет выявлять мельчайшие дефекты. Наиболее существенный недостаток метода – токсичность, повышенные требования к вентиляции в рабочей зоне и средствам индивидуальной защиты дефектоскописта.

Ультразвуковой контроль

Ультразвуковая дефектоскопия, или УЗК (УЗД) – пожалуй, самый универсальный метод, строго обязательный на самых разных опасных производственных объектах. Применяется практически всюду, начиная диагностикой железнодорожных путей и заканчивая литейным производством. Если в двух словах, то этот вид неразрушающего контроля основан на излучении и/или приёме акустических колебаний и волн в материале. Это могут быть стальные, алюминиевые, чугунные сплавы, а также композиты, полимеры, пластики, стекло, фарфор и пр. Ультразвуковая дефектоскопия хороша тем, что:

• позволяет обнаруживать наиболее критичные дефекты;
• абсолютно безопасна для оператора – в отличие от капиллярного или радиационного контроля;
• подходит как для металлических, так и для неметаллических материалов;
• отлично «вписывается» на производственных предприятиях и полевых объектах, где предъявляются высокие требования к производительности;
• обеспечивает наглядность контроля (у новейших дефектоскопов есть функции построения В-, С-сканов, профилей дна изделия и пр.).

УЗК как вид неразрушающего контроля объединяет множество направлений – традиционный контроль теневым, зеркальным, эхо-методом, TOFD, фазированные решётки, ультразвуковую толщинометрию, акустическую эмиссию, импедансный контроль и т.д. Однако ультразвуковая дефектоскопия не совершенна, поскольку:

• требовательна к качеству поверхности, её шероховатости (нужно предварительно зачищать, удалять окалину, ржавчину, загрязнения, остатки ЛКМ);
• не очень эффективна для обследования металлов с крупнозернистой структурой;
• предъявляет высокие требования к техническим средствам и квалификации оператора – для точной классификации дефектов и оценки их фактических размеров.

С технической точки зрения методы неразрушающего контроля не стоят на месте. Направление УЗК развивается особенно бурно. Топовые российские и зарубежные производители делают всё для того, чтобы упростить работу операторов, повысить информативность и производительность акустической дефектоскопии.

Радиационный контроль

Чаще всего под ним подразумевают радиографический контроль (РК). Рентгеновское излучение от источника (рентген-аппарата или гамма-дефектоскопа) проходит через материал и поглощается плёнкой (запоминающей пластиной или плоскопанельным детектором). Радиография по праву считается одним из самых достоверных видов неразрушающего контроля. На готовых снимках можно чётко идентифицировать следующие типы дефектов:

• трещины;
• поры;
• вольфрамовые и шлаковые включения;
• подрезы;
• превышение проплава;
• выпуклость и вогнутость сварных соединений.

Рентген сварных швов – неотъемлемый этап строительства магистральных и технологических трубопроводов, РВС, сосудов под давлением, арматуры и пр. Зачастую тем самым подтверждают или опровергают предположения о наличии дефектов, ранее выявленных при помощи УЗК. Однако и радиационный метод неразрушающего контроля – не идеален. Во-первых, он очень требователен к правильному подбору и качеству расходных материалов – плёнок, экранов, реагентов. Во-вторых, большую роль играет квалификация и опыт персонала – способность правильно рассчитать дозу излучения, время экспозиции, навыки фотохимической обработки и пр. Снимки должны обладать заданной оптической плотностью, удовлетворять требованиям контрастности и резкости. В-третьих, нельзя не отметить стоимость оборудования – рентгеновских аппаратов, кроулеров, проявочных, сушильных машин и пр. Кроме того, радиографический метод неразрушающего контроля не способен выявлять:

• трещины и непровары с раскрытием меньше 0.1 мм (при радиационной толщине в пределах 40 мм), 0.2 мм (при радиационной толщине 40–100 мм) либо 0.3 мм (при толщине в диапазоне 100–150 мм);
• дефекты, протяжённость которых в направлении излучения меньше, чем удвоенное значение абсолютной чувствительности контроля;
• трещины и непровары с плоскостью раскрытия, отличной от направления просвечивания.

Нередко дефекты на снимках можно спутать с изображением посторонних элементов – углов, деталей, участков с перепадом толщины и пр. Ещё один недостаток рентгена – потенциальная вредность для здоровья. Для работы с ИИИ необходимо оформить лицензию, получить заключение СЭС и прочую разрешительную документацию.

Визуальный и измерительный контроль

ВИК – бюджетный и технически самый простой метод неразрушающего контроля с минимальными трудозатратами, один из основных в группе оптических методов. Осмотр объекта – базовый этап, предшествующий другим видам диагностики. Основной металл и сварные соединения проверяют на предмет наличия ржавчины, прожогов, вмятин, заусенцев, наплывов. Дополнительно измеряют форму и размеры кромок, сборочных единиц под сварку, размеры прихваток, перекрытий деталей в нахлёсточных соединениях и т.д. Ключевой руководящий документ для этого метода – РД 03-606-03. Для проведения визуального и измерительного контроля используется обширный арсенал инструментов и принадлежностей – лупы, шаблоны сварщика, рулетки, угольники, штангенциркули, линейки и многое другое. Для большего удобства приспособления комплектуются в наборы.

Тепловой контроль

Этот вид неразрушающего контроля основан на том, чтобы зафиксировать инфракрасное излучение (тепловое поле) и преобразовать его в видимый спектр – для последующего анализа. Пример такого подхода – тепловизионная съёмка. Применение тепловизоров, измерителей точки росы, пирометров и прочих приборов для термографических обследований позволяет оценивать качество теплоизоляции, выполнять энергоаудит зданий и сооружений, проводить строительную экспертизу и пр. Термография как вид обследования – эффективный способ проверки промышленных машин и оборудования на предмет наличия перегревающихся узлов. Тем самым можно определить степень их износа и определить вероятность выхода из строя.

Кто проводит неразрушающий контроль и диагностику

Данными работами занимаются лаборатории, аттестованные согласно ПБ 03-372-00, и специалисты НК, аттестованные по ПБ 03-440-02. При этом они допускаются только на те объекты и проводят контроль только теми методами, на которых распространяется область аттестации. Их перечень указывается в свидетельствах об аттестации и квалификационных удостоверениях. Подготовка и сертификация персонала по неразрушающему контролю осуществляется, в частности, согласно ГОСТ Р 54795-2011. Специалисту может быть присвоен I, II или III (самый высокий) уровень. Для этого необходимо пройти обучение (продолжительность строго регламентирована для каждого метода), медицинскую комиссию и сдать квалификационные экзамены.

Сообщество специалистов по неразрушающему контролю и диагностике

«Дефектоскопист.ру» (www.defektoskopist.ru) – одно из крупнейших сообществ в Рунете по неразрушающему контролю, технической диагностике и промышленной безопасности. Наш проект был запущен в 2012 году. На нашем форуме зарегистрированы тысячи специалистов НК по самым разным методам, а также сварщики, инженеры-технологи, эксперты в области промышленной безопасности.
Чтобы присоединиться к профессиональному сообществу «Дефектоскопист.ру», пройдите регистрацию на сайте (это займёт не более 2–3 минут). На нашем сайте представлены все виды неразрушающего контроля, по каждому из которых доступны гигабайты полезной информации:

• живые обсуждения по интересующим вас вопросам;
• электронная библиотека с нормативной документацией, литературой, медиатекой и прочими файлами;
• рубрика «Новости НК и дефектоскопии»;
• рубрика «Новости стандартизации» (обзор изменений в руководящих документах);
• сведения о закупках в системе «Транснефти», «Газпрома» и «Роснефти», относящихся к НК и ТД;
• и много чего другого.

Координаты нашей команды: +7 (960) 986-28-07, defektoskopist.ru@gmail.com. Если вы хотите разбираться в неразрушающем контроле, «Дефектоскопист.ру» вам поможет!