Пенетрант и другие материалы для капиллярной дефектоскопии​

Точное определение того, что такое пенетрант, содержится в ГОСТ 24522-80. Если в двух словах, то это дефектоскопический материал (один из основных в капиллярном контроле), обладающий повышенной проникающей способностью для заполнения поверхностных несплошностей. За счёт этого и происходит их выявление. Попадая в полость трещин, раковин, царапин, пор и иных дефектов, данное вещество формирует индикаторный рисунок (след). Так называется изображение, которое повторяет очертания несплошности в том месте, где она выходит на поверхности.

Яркость индикаторного следа достигается благодаря контрастному цвету пенетрантов – чаще всего красному или, реже, зелено-жёлтому, жёлто-оранжевому свечению (у люминесцентных материалов). Самый распространённый вариант упаковки – аэрозольные баллончики вместимостью 400–500 мл. Для больших объёмов контроля предусмотрена поставка в канистрах по 1, 5, 10, 20, 25 л и бочках до 200 л. У каждого производителя своя линейка продукции. Из импортных в России пользуются спросом материалы Magnaflux, Sherwin, Helling, MR Chemie, Chemetall. Из отечественных отметим марки «КЛЕВЕР», «Элитест», R-Тест и др.

Именно от пенетранта во многом зависит класс чувствительности капиллярной дефектоскопии. Он указывает на минимальную ширину раскрытия дефекта, доступную для выявления при помощи данного конкретного индикаторного вещества. В ГОСТ 18442-80 предусмотрено четыре основных и один дополнительный класс чувствительности:

• I класс (выявление несплошностей размером менее 1 мкм);
• II класс (выявление несплошностей с шириной раскрытия 1–10 мкм);
• III класс (в пределах 10–100 мкм);
• IV (в диапазоне от 100 до 500 мкм);
• технологический ненормируемый класс.

Индикаторное вещество должно соответствовать требуемой чувствительности, указанной в операционной технологической карте и руководящей документации. Кроме того, при выборе материалов нужно учитывать и другие параметры.
Химический состав цветных и люминесцентных пенетрантов может различаться в зависимости от марки. Для обеспечения оптимальной растворимости, смачивающей способности, поверхностного натяжения и иных качеств жидкость изготавливают с добавлением керосина, ацетона, этанола, масла, поверхностно-активных веществ и т.д. За колористические параметры отвечают красители и/или люминофоры. У некоторых брендов есть продукты с ароматическими добавками.

Вообще, в советское время индикаторные растворы зачастую готовили самостоятельно, из мела и керосина. Судя по воспоминаниям «ветеранов» дефектоскопии, такие «смеси» вполне справлялись со своей задачей и обеспечивали выявляемость дефектов, особенно сквозных. Керосин, как мы уже упомянули, и поныне встречается в современных материалах. Их химический состав со временем становился сложнее. И это логично, поскольку производителям нужно добиваться достижения свойств, подчас прямо противоположных. Каких именно? Давайте разбираться.

Требования к пенетрантам​

Испытания данных материалов выполняются в соответствии с ГОСТ Р ИСО 3452-2-2009. Там же содержатся критерии качества для данной продукции. Помимо уже упомянутой чувствительности и внешнего вида, к таковым относятся:
1) плотность;
2) устойчивость;
3) точка вспышки (воспламенения);
4) стойкость к смыванию;
5) люминесцентная яркость и её теплостойкость;
6) вязкость. «Слишком жидкий» пенетрант плохо подходит для нанесения на изогнутые, вертикальные и наклонные поверхности, потому что очень легко стекает;
7) устойчивость к УФ-облучению и воде. При правильном использовании очистителя и верном подборе УФ-лампы качественный материал не будет вымываться из несплошностей и каким-либо образом разрушаться;
8) коррозионные свойства. Для того, чтобы материал не провоцировал коррозионные поражения, в состав добавляют специальные ингибиторы коррозии;
9) содержание серы и галогенов. По данному показателю можно судить о токсичности материала;
10) остаток после испарения сухого вещества;
11) повторная дисперсность (от этого зависит возможность создания тонкого равномерного слоя на поверхности);
12) гранулометрический состав и пр.

Помимо химико-физических качеств, при выборе пенетранта важно учитывать результаты испытаний в ведущих российских материаловедческих институтах (если подобные экспертизы вообще проводились). Для специалистов ПВК определяющим фактором было и остаётся наличие у материалов положительных заключений таких организаций, как ФГУП «ВИАМ», АО «НИКИМТ-Атомстрой», ФГУП «ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» и др. Для работы на объектах АК «Транснефть» и ПАО «Газпром» нужно убедиться, что материалы также были ими одобрены (внесены в соответствующий табель или реестр). Иными словами, применение того или иного индикаторного вещества обязано быть «правомочным», то есть обоснованным руководящей документацией. Так устроена вся область неразрушающего контроля.

Но и на этом не всё. Есть ещё ряд моментов, отчасти субъективных. Чтобы понять, подходит им пенетрант или нет, специалисты капиллярного контроля учитывают:

• как сильно и чем он пахнет;
• насколько он токсичен;
• насколько хорошо со своей задачей справляется распылительная головка (если вещество поставляется в аэрозольных баллонах);
• нет ли больших потёков по стенкам баллона после использования;
• подходит ли материал для автоматических линий контроля (для люминесцентных пенетрантов);
• насколько экономичным можно считать расход;
• как долго он сохнет после нанесения;
• сколько стоит, предусмотрены ли скидки, кто производитель, как быстро осуществляется доставка и т.д.

И напоследок по поводу качества. Для его проверки используют контрольные образцы в виде пластин с искусственно выполненными трещинами. Их ширина соответствует тому или иной классу чувствительности. Ресурс образцово ограничен (обычно от 50 до 100 циклов нанесения-очистки), поскольку в полостях могут скапливаться отложения. И конечно же, для тестирования материалов допускается использовать только те образцы, которые прошли метрологическую аттестацию. Это должно подтверждаться соответствующим свидетельством.

Виды пенетрантов для капиллярного контроля​

В зависимости от своих свойств данные материалы подразделяются на несколько типов:

• ахроматические, цветные, люминесцентные и комбинированные. Цвет ахроматических – серый или чёрный (либо отсутствует как таковой). Цветные материалы – чаще всего красные. Люминесцентные вещества становятся чётко видны под воздействием УФ-лучей с длиной волны 365 нм. Чаще всего это яркое зеленовато-жёлтое свечение. Комбинированные пенетранты, которые видны и при обычном освещении, а в ультрафиолете ещё испускают люминесцентное излучение. В продаже можно ещё встретить флуоресцентные материалы. Своим характерным свечением под действием ультрафиолета они схожи с люминесцентными, но отличаются от них тем, что не склонны к «накоплению» светового излучения;
• смываемые водой или органическими растворителями. Первый вариант безопаснее с точки зрения антикоррозийной защиты и экономичнее. Однако не всегда есть физическая возможность использовать воду, да и не для всех объектов это разрешено. Тогда нужно применять очиститель на органической основе. Отдельную категорию образуют постэмульгируемые материалы, которые обесцвечиваются (нейтрализуются) путём нанесения так называемых гасителей. Они же – эмульгаторы, которые бывают гидрофильными и липофильными;
• для нормальных, высоких или низких температур. Начнём с того, что один из основных руководящих документов для капиллярного метода, РД 13-06-2006, указывает на возможность проведение контроля при температурах от -40 до +40 ˚С. И действительно, в продаже есть низкотемпературные пенетранты для капиллярного контроля при -15 или даже при -30 ˚С. Что касается высокотемпературных материалов, то некоторые из них рассчитаны на температуру до +90 или даже до +200 ˚С. Допустимый диапазон температур для каждого конкретного материала указывается на упаковке – баллоне, канистре, бочке;

В ГОСТ 18442-80 также выделяются ионизирующие и поглощающие излучение, магнитные и электропроводящие, нейтральные индикаторные вещества и т.д. Выбор конкретного типа материалов, вплоть до конкретной марки и наименования, обычно предопределён технологической картой контроля.

Какие ещё материалы входят в наборы для капиллярной дефектоскопии​

Разумеется, одного цветного или люминесцентного пенетранта недостаточно для полноценного контроля. Не случайно многие производители, помимо продажи продуктов по отдельности, предлагают наборы дефектоскопических материалов. Помимо индикаторного вещества, в таких комплектах предусмотрено всё остальное, что необходимо для ПВК, а именно:

• очиститель. Используется после нанесения индикаторного вещества, но до проявителя. Может применяться и в самом начале, после удаления с поверхности пыли, масла и иных загрязнений. И всё же основное назначение очистителя в том, чтобы удалять излишки пенетранта. Делают это при помощи смоченной данным составом безворсовой ветоши или салфеток. Распылять очиститель непосредственно на поверхность запрещено, поскольку это привело бы к вымыванию вещества из полостей дефектов. При отрицательной температуре ткань смачивают этиловым спиртом. В случае с водосмываемыми индикаторными растворами их удалять методом водяного душа. При этом давление, угол наклона форсунки, расстояние до поверхности – все эти параметры строго регламентированы. После нанесения очистителя (как на водной, так и на органической основе) нужно выждать немного времени;
• проявитель. Наносится после тонким ровным слоем, образуя белое покрытие, на фоне которого особенно чётко видны индикаторные следы. Задача проявителя в том, чтобы «извлечь» на поверхность пенетрант, который остался в трещинах, порах и иных дефектах после обработки очистителем. Правда, важно не переборщить, иначе из-за чрезмерного количества проявителя рисунок будет «закрашен». На то, чтобы следы от дефектов обозначились в виде точек, пятен и линий, нужно время. Для крупных несплошностей – меньше, для маленьких трещин и царапин – больше. Удаляют проявитель разными способами – промывкой и протиркой, обдувкой, выжиганием, ультразвуком и т.д. Проявители бывают сорбционными и диффузионными. Первый вариант более распространён. Такие проявители состоят из нейтральных сорбентов и создают на поверхности фоновый слой с микропористой структурой. Отметим также, что проявитель – обязательный атрибут для цветной дефектоскопии, но при контроле люминесцентным методом можно обойтись и без него;
• гаситель. Он же – эмульгатор. Используется с постэмульгируемыми пенетрантами. Его назначение в том, чтобы уменьшить фоновую люминесценцию на шероховатых поверхностях и тем самым повысить контрастность индикаторного рисунка. Кроме того, эмульгатор помогает защитить индикаторный состав от вымывания из несплошностей. После проведения контроля гаситель легко удаляется водой с остальными веществами.

Важно, чтобы все дефектоскопические материалы были совместимы, причём не только друг с другом. Их применение не должно отражаться на эксплуатационных качествах объекта.

При работе с пенетрантом и в целом при проведении капиллярной дефектоскопии не обойтись без большого количества ветоши, средств индивидуальной защиты (очки, респираторы, перчатки, костюмы). В зависимости от способа нанесения можно дополнительно использовать опрыскиватели-пульверизаторы, компрессоры, краскопульты и пр. Вообще, инструменты и аппаратура для капиллярной дефектоскопии – отдельная большая тема, которой мы обязательно в будущем посвятим свой текст.

На форуме «Дефектоскопист.ру» вы легко найдёте десятки тем, посвящённых цветной и люминесцентной дефектоскопии и расходным материалам, в частности. Чтобы задать вопросы по выбору и применению пенетрантов и в целом по капиллярному контролю, зарегистрируйтесь на нашем сайте и делитесь опытом со специалистами ПВК со всей страны!

Где купить пенетрант для цветной дефектоскопии​