Transcription
ŞTIINŢA ŞI INGINERIAMATERIALELORconf.dr.ing. Liana Balteşbaltes@unitbv.rocurs 4
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL NEDISTRUCTIV Ansamblu de procedee pentru examinarea materialelor, pieselor şiîmbinărilor în scopul punerii în evidenţă a defectelor acestora, prinmetode nedistructive.CONTROLUL CU PENETRANŢI DefectulDefect l trebuietreb ie să plece de la suprafaţă,suprafaţă intrarea în defect trebuiesă fie neacoperită, iar substanţele chimice folosite trebuie să fiecompatibile cu materialul încercat şi să nu-l degradeze.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI Fig. 1. Etapele examinării cu lichide penetrante11.pregătireaă i suprafeţeif i şii curăţareaăprealabilă;l bilă 2.aplicarea2 lipenetrantului; 3.îndepărtarea excesului de penetrant şi suprafeţeişi interpretarearezultatelor; 6.înregistrarea rezultatelor; 7.curăţare finală şi eventualaprotecţie.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIFig.2. Discontinuităţi evidenţiate prin examinare în lumină ultravioletă,la piese de aviaţie
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIFig.3. Punerea în evidenţă a unor defecte
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIIndicaţii relevante în interpretarea rezultatelor controlului cu penetranţi(fig.4.)a).) şii c).) fisurifi i (ex.( oboseală),blă) suprapuneri,i lipsăli ă ded pătrundere;ăt db). fisuri (ex. termice);d).) fisuri ((ex. ppolizare););e). fisuri (ex. coroziune sub tensiune);f)., g). h). pori (puncte, grupare de puncte, cuiburi)
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRITERMOVIZIUNEA ŞI TERMOGRAFIATermoviziunea şi termografia (numite ThV/ThG) sunt termeniasemănători ce fac referire la o tehnică modernă, de înaltăperformanţă,ce permiteşii generarea înreal afi vizualizareaiiî timpiunor hărţi termice ("imagini termice", termograme) ale sistemelorbiologice sau tehnice aflate sub investigaţie. Pentru realizarea activităţii de scanare termică se utilizeazăechipamente specializate numite camere de termoviziune/termografie, asemănătoare ca dimensiuni şi aspect cubinecunoscutele camere video din viaţa cotidiană. ThV/ThG este o metodă de a vizualiza obiectele după radiaţia îninfraroşu (IR) emisă de acestea si nu după radiaţia vizibilă carepoate fi detectată fără nici o dificultate de ochiul uman.uman
Proprietăţi ale materialelor şi încercăriFig.5. Camere termografice FLIR
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIIn situaţia obişnuită omul poate vedea obiectele înconjuratoaredatorită luminii reflectate de acestea. Ochiul uman are capabilitatea dea vedea o porţiune îngustă din spectrul electromagnetic,electromagnetic numită"vizibil“. In absenţa Soarelui (sursa principală de iluminare), nu există luminăcare să fie reflectată şi majoritatea mamiferelor sunt practic înimposibilitatea de a vedea ceva (unele specii de şerpi au capacitatea dea vedea în infraroşu).infraroşu) Ochiul uman nu are abilitatea dea vedea restul spectruluipelectromagnetic, deci nici zonade spectru ce cuprinde radiaţia IR.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI ThV/ThG - IR reprezintăi ă o tehnicăh i ă relativl i recentăă înî domeniuldi lmetodelor moderne de diagnosticare în industrie, oferind rezultate demare precizie ce conduc la reducerea timpului de depistare adefectelorperformantăd fl şii evaluarelfă a stăriiă ii echipamentelorhil înî timpulilfuncţionării, fără a fi nevoie de oprirea acestora sau de efectuarea unoroperaţii mai complicate, cum ar fi demontarea şi transportul lor la uncentru ded diagnosticare.diiMetoda poate fi utilizată în multiple aplicaţii tehnice din domeniulindustrial,, cele mai vizate domenii fiind energetica,g, electrotehnica,,electronica şi microelectronica dar nu trebuie omise industriaconstructoare de maşini, petrolieră sau cea metalurgică / siderurgică.Uzual paleta de culori este asociată cu schimbările de culoare aleUzual,fierului la creşterea temperaturii sale.Astfel, culorile alb, galben şi roşu corespund temperaturilor maiînalte iar albastru,albastru violet şi negru temperaturilor mai coborâte.coborâte
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI ThV/ThG-IR este de mare utilitate în practică deoarece permiterealizarea asa numitei "mentenanţe predictive", sintagmă aplicabilăîn toate ramurile industriale dar care poate fi adaptată perfect şi îndomenii ca biologia sau medicina.Primul semn al unui defect sau al unei probleme de funcţionare estedat deseori de o creştereşa căldurii în zona respectivă,p, în consecinţăţde o creştere a emisiei de radiaţii infraroşii.In alte cazuri, scăderea nejustificată a temperaturii unor zone sauelemente ale unui echipamentpppoate fi un semn al unor fenomenenegative la nivelul acestora.După generare, termograma este procesată digital în vederealocalizării exacte a ppunctelor de stres termic şi defectelor.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIFig.6.g Cladiri/izolaţieţ
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIFig.7. Şi alte instalaţii
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRI* 47.7 C45 045.040.035.030.025.020 020.015.0Fig.8. Industrie chimică şifenomene fizico-chimice10.05.00.0-5.0-10.0* -11.6 C* 106.7 045.040.035.030.0* 28.1 F
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIFig.9.g Medicină-tumori,, ppneumotorax,, leziuni musculare .picior drept discret edemMedicinadi i veterinară-leziuniil i i muscularelMediuBiologie
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL CU PULBERI MAGNETICE Controlul cu pulberi magnetice reprezintă o metodă de localizare adiscontinuităţilor situate la suprafaţă sau în preajma suprafeţeimaterialelort i l l feromagnetice.ftiAceastă examinare se bazează pe faptul că, atunci când materialulsau o pparte a acestuia este magnetizat,gdiscontinuităţile care suntsituate în general în direcţie transversală faţă de direcţia câmpuluimagnetic creează fluxuri magnetice de dispersie, detectabile cujparticulelor feromagneticepgfine,, aplicatepppe suprafaţă.pţajutorulAceste particule, care se depun uscate sau ca suspensie într-un lichidca apa sau uleiul, se dispun de-a lungul defectului, pentru a marca ourmă vizibilă,vizibilă ce arată locul,locul suprafaţa şi forma acestuia.acestuiaTrebuie specificat faptul că materialele neferoase ca: aliajele dealuminiu, magneziu, cupru, titan, plumb, oţelul austenitic, nu pot fiinspectate prin această metodămetodă.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞIÎNCERCĂRIBobină de demagnetizareFig.10.deFi 10 BancBd controlt l nedistructivdi t ti a.1960;1960b.2006
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIFig.11. Piese controlate cu ajutorul pulberilor magneticedefect
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIPregătiregsuprafeţeipţ Mobilitatea particulelor magnetice la suprafaţa piesei esteinfluenţată de rugozitatea suprafeţei, stratul de oxid, peliculede grăsimi şi apă. Sursele de contaminare pot provoca indicaţii false,îngreunând interpretarea rezultatelor. ÎnainteÎ i t ded parcurgerea operaţiilorţiil ded controlt l vor fi înlăturateî lătttoate sursele de contaminare, prin prelucrare, respectivîndepărtare mecanică, urmată de spălare cu detergent.Condiţii de examinare Examinarea pieselor se realizează în lumină albă difuză, iar încazul folosirii ppulberilor fluorescente se utilizează luminaultravioletă, în spaţii slab iluminate. Indicaţiile false se pot datora şi magnetizării excesive, ceea ceduce la formarea de depozite artificiale de pulbere magnetică.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL CU ULTRASUNETE Ultrasunetele sunt introduse în material şi sunt reflectate desuprafaţa posterioară sau de un defect întâlnit pe parcurs. Pe ecranul osciloscopului se pune în evidenţă traseul ultrasunetelorfşi astfel sunt depistate defectele.Ecoull suprafeţeiEf acă
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIFig 12 Aparatură de control cu ultrasuneteFig.12.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRIUNDE FOLOSIM CONTROLUL NEDISTRUCTIV?CONTROLUL SEMIFABRICATELOR OBŢINUTE PRIN PROCESEPRIMARE: forjaref j turnare, extruziune etc.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL SEMIFABRICATELOR OBŢINUTE PRIN PROCESESECUNDARE: prelucraremecanică sudare rectificare tratament şlefuire etc.ttermic
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL PIESELOR LA CARE AU APĂRUT DEFECTEÎN SERVICIU ruperi coroziune eroziune,uzură defecte datoratetemperaturilor ridicate etc.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL CENTRALELOR ELECTRICEPeriodic centralele sunt închise pentruverificarea schimbătoarelor de căldurăcu ajutorul curenţilor turbionaripentru coroziune.Conductă cu defecttesterSemnaleînregistrate pentrudiferite adâncimide coroziune
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL CABLURILORDispozitiveleelectromagnetice şicontrolult l l vizuali l se utilizeazăiliăpentru controlul cablurilordeteriorate şi rupte care suntfolosite de exemplu latelecabine.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL CAZANELOR ŞI RECIPIENŢILOR DE DEPOZITAREControlul cuultrasunete al pereţilorpentru determinareacoroziuniiControlul vizualcu camere cu firpentru interiorulrecipienţilor
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL ÎN AVIAŢIE Pentru determinarea fisurilor şicoroziunii Exemplu de fisură la oboseală
CONTROLUL MOTOARELOR APARATELOR DE ZBOR Motoarele aparatelor de zbor suntverificate după un anumit număr de orede zbor. Sunt complet dezasamblate,dezasamblate curăţate,curăţateverificate şi reasamblate. Controlul cu lichide fluorescentepenetrante este utilizattili at pentrupentrdeterminarea fisurilor diferitelor părţicomponente.
ACCIDENT AVIATIC AL ZBORULUI 232Sioux CityCity, Iowa, July 19,19 1989Un defect nedetectat lao paletă a motorului afost cauza accidentuluiaviatic United Flight232 (19 iulie 1989).1989)
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL CONDUCTELOR SUB PRESIUNEFisurarea conductelor sub presiunepoate determina pierderi de energie șiexplozii.Pentru a evita aceste evenimentenedorite se face control radiograficşi ultrasonic.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL ŞINELOREchipamente speciale sunt utilizatepentru inspectarea şinelor de cale feratepentru evitarea deraierilor.
CONTROLUL PODURILOR Coroziunea,Coroziunea fisurilefisurile, crăpăturileşi alte deteriorări pot duce ladefecţiuni însemnate. RupereaSilverBridgeRSilB id ini 1967a dus la pierderea a 47 de vieţisi pierderi de 175 milioanedolari.dolari Podurile sunt inspectate vizualla fiecare 2 ani. Unele poduri sunt inspectateacustic, ascultând sunetul cearată apariţia şi propagarea uneicrăpături. Podul Ben Franklin dinPhiladelphia.p Sunt ataşati senzori pe pod caremonitorizează permanent stareaacestora.
PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELOR ŞI ÎNCERCĂRICONTROLUL CONDUCTELOR ŞI ŢEVILORControlul vizual, radiografic şi electromagnetic este utilizat în vedereaevităriiită ii scurgeriloril înî mediuldi l înconjurător.îj ăt
DIAGRAME DE ECHILIBRU BINAREMetalele sunt rar folosite în formă pură, ci sub formă de aliaje. Aliajul este materialul alcătuit din 2 sau mai multe metale sau dinmetale şi nemetale, dar în care predomină proprietăţile metalice. ComponenţiCţi suntt elementelelt l chimicehi i care participăti i ă lal formareafaliajului. După numărul de componenţi pot fi: binare (2 componenţi),ternare (3 componenţi), cuaternare (4 componenţi) sau polinare(mai mulţi componenţi). Există în general un component de bază (care este baza aliajuluirespectiv) şi unul sau mai mulţi componenţi de aliere sau de adaos(care se adaugă în metalul de bază). Suma elementelor de aliere dintr-un aliaj poartă numele de grad dealiere, şi distingem:-bogat aliate (Σ elementelor de aliere 10%);-mediudi aliateli(Σ elementelorll ded aliereli 2,52 5 - 10%);10%)-slab aliate (Σ elementelor de aliere 2,5% ).
DIAGRAME DE ECHILIBRU BINARE Pe lângă componentul de bază şi componentul sau componenţii dealiere, orice aliaj industrial conţine în cantităţi reduse anumiteelemente care fie nu au putut fi eliminate complet în procese depurificare, fie au ajuns accidental în aliaj la elaborare şi prelucrare.Aceste elemente se numesc impurităţi. Impurităţile pot fi neutre (nuînrăutăţesc structura şi proprietăţile aliajului) şi nocive (înrăutăţescstructura şi proprietăţile aliajului) acestea fiind limitate la valoriprecise în funcţie de natura aliajului (ex. % sulf).O pparte omogenăgdintr-un sistem care are aceeaşiş compoziţiep ţchimică şi aceeaşi stare în toată masa ei şi este despărţită decelelalte părţi omogene prin suprafeţe de separaţie bine conturate,poartă denumirea de fază.fazăTotalitatea fazelor aflate în stare de echilibru în anumite condiţii detemperatură, presiune şi alţi factori externi poartă numele de sistem.Sistemele pot fi omogene sau eterogene.
DIAGRAME DE ECHILIBRU BINARE Echilibru termodinamic al aliajelor metalice este studiat prin intermediuldiagramelor de faze. Studiul diagramelor de echilibru face posibilădeterminarea transformărilor în timpul fazei de încălzire sau de răcirefoarte lentă. In funcţie de numărul de faze, acestea se pot clasifica în: monofazice (osingură fază),fază) bifazice (2 faze),faze) trifazice (3 faze),faze) polifazice (mai fazicPolicristalinbifazic
DIAGRAME DE ECHILIBRU BINARELegea fazelorLf l stabileştebilrelaţial i dintredinumărulă l ded graded dde liblibertatesau variaţia (schimbarea temperaturii şi presiunii, fără a varia numărul), numărul de componenţipţ şşi numărul de faze:de faze în echilibru),V n Φ cV variaţia; n numărul de componenţi;Φ numărul de faze în echilibru; c numărul de factori externiD ă se iiau înDacăî considerareidttemperaturatşii presiuneaivom aveaV n Φ 2iar dacă se consideră şi presiunea constantă formula anterioarădevineV n Φ 1
DIAGRAME DE ECHILIBRU BINARE Aşa cum am amintit anterior, introducerea de elemente de adaos în metalulde bază determi
cazul folosirii pulberilor fluorescente se utilizează lumina ultraviolet ă, în spa ţii slab iluminate. Indicaţiile false se pot datora şi magnetizării excesive, ceea ce duce la formarea de depozite artificiale de pulbere magneticduce la formarea de depozite artificiale de pulbere magnetică. PROPRIETĂŢI ALE MATERIALELORŞIÎNCERCĂRI CONTROLUL CU ULTRASUNETE Ultrasunetele sunt .
