ispitivanje penetrantima - univerzitet u zenici · web viewoko 14 h eksplodirao je kotao i uništio...

UNIVERZITET U ZENICIMAŠINSKI FAKULTET

ISPITIVANJE PENETRANTIMASeminarski rad

Student: Đuhera Almir Mentor: doc.dr. Samir LemešBr.indexa: 5567/07

Zenica, 2011

ISPITIVANJE PENETRANTIMA

Sadržaj:1. Uvod..........................................................................................................42. Kontrola bez razaranja...............................................................................5

2.1. NDT metoda................................................................................52.2. NDE metoda................................................................................6

3. Penetranti.................................................................................................73.1. Tehnike.......................................................................................83.2. Primjeri primjene........................................................................9

4. Ispitivanje tečnim penetrantima..............................................................104.1. Osobine ispitivanja penetrantima..............................................124.2. Metode penetranta...................................................................134.3. Fluorescentni penetranti............................................................134.4. Obojeni penetranti....................................................................14

5. Prednosti i nedostaci...............................................................................166. Zaključak.................................................................................................177. Literatura

Đuhera Almir Page 1


Rezime

U ovom seminarskom radu ćemo se osvrnuti na jednu od najstarijih metoda za ispitivanje bez razaranja materijala, a to je metoda ispitivanja penetrantima. Iako imamo niz raznih metoda od kojih su neke više a neke manje u upotrebi, ipak, svaka od njih ima svoje prednosti i nedostatke pa tako i metoda ispitivanjem penetrantima. U najkraćem opisu ove metode pokušat ćemo objasniti na koji način se koriste penetranti, pokazat ćemo prednosti i nedostatke ove metode, kao i tipove penetranata.



Ključne riječi:

Penetranti, Obojeni, Fluoroscentni.



1. Uvod

U martu 1854. godine u Hartfordu (Connecticut) u tvornici „Fales and Gray Car Works“ nakon ručka radnici su se vratili na svoje radne obaveze. Oko 14 h eksplodirao je kotao i uništio veliki dio zgrade, 20 osoba je poginulo a oko 50 ih je bilo teško ranjeno. Sve ovo ne bi bilo zanimljivo da tako jedna velika tvornica sa velikom reputacijom nije bila u pitanju, sa velikim brojem iskusnih majstora koji nisu uspjeli spriječiti eksploziju zbog prevelikog pritiska pare. [1]

Zbog toga je 1857. godine 12 osoba u Connecticutu osnovalo politehnički klub (Polytechnic Club) koji je zasjedao radi proučavanja problema povezanih sa zakazivanjem kotlova. [1]

1864. godine u Connecticutu je izglasan prvi zakon o pregledu kotlova koji je ponudio smjernice za pregled i stavljao izvan upotrebe kotlove koji nisu zadovoljili na pregledu. Na osnovu iskustava predloženo je:

1. certifikacija zaposlenika,2. kontrola sigurnosti,3. izoliranje lokacije,4. izrada propisa o minimalnoj sigurnosti. [1]

Ovi događaji su bili jedni od prvih koraka i razloga za pokretanje postupka kontrole bez razaranja. U cijelom tom postupku razvile su se mnoge metode i tehnike koje služe za osiguranje mnogih radnih mašina (kotlova, cijevovoda, zupčanika i dr.), i to uz ispitivanje istih bez razaranja.

Jedna od najstarijih metoda je i metoda ispitivanjem penetrantima, od kojih postoje obojeni i fluoroscentni penetranti. Ujedno ispitivanje penetrantima je jedna od najjednostavnijih metoda koje su se do sada razvile i koje su u upotrebi, kako na terenu tako i u laboratorijama. Penetranti su zauzeli široku primjenu u industriji najviše zbog svoje jednostavne upotrebe, lahke montaže i demontaže, te zbog toga što se mogu koristiti kao tečni i u sprejevima. Međutim, kao takvi imaju i svoje nedostatke pa zbog toga kod nekih dijelova i ne mogu pokazati dobre rezultate u identifikaciji grešaka.



2. Kontrola bez razaranja

2.1. NDT metoda (Non-destructive Testing-Ispitivanje bez razaranja)

NDT metoda (Non-destructive Testing-Ispitivanje bez razaranja) je interdisciplinarna tehnika za provjeru da li proizvodi i sistemi provode svoju funkciju na pouzdan i ekonomičan način. Testiranje se provodi s ciljem lociranja i karakterizacije stanja materijala i eventualnih grešaka. Hronološka klasifikacija grešaka uključuje sve tipove grešaka koji mogu da se jave na opremi postrojenja od faze projektovanja, preko konstruisanja do eksploatacije [2].

Greške koje se javljaju mogu se podijeliti po sljedećim grupama [2]:

a. konstruktivne (neodgovarajuća konstrukcija, nepravilan izbor dimenzija elemenata konstrukcije),

b. tehnološke (greške zavarivanja, odstupanje u kvalitetu i stanju površineod zahtjeva prema standardu ili projektnoj dokumentaciji),

c. montažne ( nepravilna montaža elemenata konstrukcije, greške zavarivanja na montažnim šavovima),

d. eksploatacione (zamorne prsline, prsline puzanja, prsline usljed koroziono-agresivnog dejstva radnog fluida),

e. remontne (greške zavarivanja pri remontu, montažne greške tokom remonta).

Upotreba neinvazivnih tehnika sa ciljem da se odredi integritet [2]:

materijala,

komponente,

konstrukcije ili

ili kvantitativno izmjere neke karakteristike objekta naziva se ispitivanjem bez razaranja.



Slika 1. Provjera ili mjerenje bez oštećivanja [2]

Generalno NDT se odnosi na industrijska ispitivanja. Tehnologija koju koristi NDT je slična medicinskoj tehnologiji, smo što NDT ispituje nežive objekte.

2.2. NDE metoda (Non-destruction Evaluation-Vrednovanje bez razaranja)

NDE (Non-destruction Evaluation-Vrednovanje bez razaranja) označava mjerenja koja su po prirodi više kvantitativna. NDE metoda neće locirati samo defekt nego će izmjeriti i neku osobinu defekta, kao npr. veličina, intenzitet, oblik, orijentacija i dr. NDE se dijeli na [1]:

a) Procesno ispitivanje (In-process inspection)-da li je objekat prihvatljiv u svakom koraku proizvodnje?

b) Završno ispitivanje (Final inspection)-da li je objekat spreman za upotrebu?c) Ispitivanje u eksploataciji (In-service inspection)-da li je objekat koji se već

koristi prihvatljiv za kontinuiranu upotrebu?

NDE se koristi za određivanje osobina materijala, kao što su zatezna čvrstoća, formabilnost, anizotropija i druge fizičke karateristike. NDE se koristi još i za [1]:

otkrivanje i mjerenje grešaka, otkrivanje i mjerenje curenja, mjerenje dimenzija, određivanje i mjerenje položaja, utvrđivanje strukture i mikrostrukture, procjena fizičkih i mehaničkih osobina, određivanje naponsko-deformacionog stanja, analiza odziva, utvrđivanje hemijskog sastava.



Slika 2. Metode NDT/NDE

3. Penetranti

Ispitivanje penetrantima je jedna od prvih metoda ispitivanja bez razaranja koja je bila masovno prihvaćena. Od prvih tehnika koje su koristile naftu i kredu do danas su razvijene mnoge tehnike koje omogućuju vrlo visoku osjetljivost. Ispitivanje penetrantima se bazira na efektu kapilarnosti. Nanošenjem penetranta na površinu objekta dolazi do prodiranja penetranta u površinske nepravilnosti. Čišćenjem površine ispitivanja i nanošenjem razvijača dolazi do izvlačenja penetranta iz nepravilnosti i tada indikacije nepravilnosti postaju vidljive.



Slika 3. Dijelovi ispitani penetrantima [3]

Osnovni postupak za ispitivanje penetrantima se odvija u slijedećim koracima:

1. čišćenje i odmašćivanje površine,

2. nanošenje penetranta, 3. uklanjanje suvišnog penetranta, 4. nanošenje razvijača, 5. pregled i 6. čišćenje objekta ispitivanja.

Slika 4. Koraci ispitivanja penetrantima [4]



3.1. Tehnike

Razvijene su mnoge tehnike ispitivanja penetrantima za različite namjene. Tehnike razlikujemo prema:

A. vrsti penetranta:

vodom perivi, naknadno emulgirajući, otapalom perivi.

B. prema vidljivosti: vidljivi na dnevnom svjetlu - obično crvene boje kako bi se postigao najbolji

kontrast s razvijačem i fluorescentni - vidljiv pod UV svjetlom.

C. prema vrsti razvijača: suhe, mokre, bazirane na vodi ili otapalu.

Izbor odgovarajuće tehnike ovisi o objektu ispitivanja i o traženoj osjetljivosti.

Slika 5. Neke od tehnika ispitivanja [5]

3.2. Primjeri primjene

Ispitivanje penetrantima ima vrlo raširenu primjenu, a navodimo samo neke od najčešćih.

Ispitivanje površina objekata na prisustvo pukotina, poroziteta i ostalih površinskih nepravilnosti,

Ispitivanje rubnog nevezivanja kod višeslojnih kliznih ležaja,



Ispitivanje stanja klizne površine kliznih ležaja, Ispitivanje materijala koji nemaju magnetična svojstva, kao što su nehrđajući čelici,

keramika, plastike, staklo i sl., Ispitivanje brtvenih prstenova ventila parnih turbina, Ispitivanje propusnosti spojeva i stijenki.

Slika 6. Primjeri primjene

4. Ispitivanje tečnim penetrantima



Slika 7. Tečni penetranti [6]

Testiranje tekućim penetrantima je metoda koja se koristi da bi se otkrili površinski nedostatci obojenim ili fluorescentnim penetrantima koji se zadržavaju u pukotinama, ogrebotinama i ostalim površinskim defektima. Tehnika se temelji na sposobnosti tekućine da bude uvučena kapilarnim djelovanjem u površinske defekte koje su na "čistim" površinama.

Nakon nekog vremena koje se naziva "dwell", višak površinskog penetranta se uklanja i primjenjuje se developer (razvijač). Developer djeluje kao crtač. Izvlači penetrant iz defekta i tako otkriva njegovu prisutnost. Obojeni (kontrastni) penetranti, zahtijevaju dobre izvore bijele svjetlosti, dok se fluorescentni penetranti trebaju koristiti u zamračenim uvjetima sa ultraljubičastim izvorima svjetlosti [6].

A. Priprema površine

Jedan od najkritičnijih koraka pri testiranju tekućim penetrantima je priprema površine. Površina mora biti čista, bez ulja, masti, vode ili drugih "zagađivača" koji mogu spriječiti penetrant da uđe u površinske defekte. Uzorak može zahtijevati dodatnu pripremu ako su na njemu izvršene mehaničke operacije kao što su obrada, brušenje, pjeskarenje ili slično. Te i druge mehaničke operacije mogu prekriti otvore defekta i spriječiti ulazak penetranta [6].

B. Primjena penetranta

Nakon što je površina temeljito očišćena i osušena, penetrantni materijal se nanosi špricanjem, četkanjem ili uranjanjem uzorka u penetrantnu kupku [6].



C. Djelovanje penetranta

Penetrant se ostavlja na površini onoliko dugo koliko je potrebno da što veća količina penetranta uđe u površinske defekte. Vrijeme djelovanja (dwell time) penetranta, je ukupno vijeme koje penetrant provodi u kontaktu sa površinom uzorka. Vrijeme djelovanja je obično preporučeno od proizvođača ili ovisi od zahtjevnosti testiranja.

Vremena upotrebe ovise o primjeni, penetrantu, materijalu koji se testira, obliku materijala koji se pregleda i vrsti defekta na koji se testira. Minimalno vrijeme djelovanja penetranta je obično u rasponu od 5 do 60 minuta. Općenito, nema štete ukoliko se penetrant ostavi duže vrijeme da djeluje, bitno je samo da se ne osuši. Idealno vrijeme se često određuje eksperimentiranjem i može biti vrlo specifično za određenu primjenu [6].

D. Uklanjanje viška penetranta

Ovo je najdelikatniji dio inspekcijskog postupka, višak penetranta mora biti uklonjen sa površine testnog uzorka, dok pri tom se mora paziti da se što manje penetranta ukloni sa defekta. Ovisno o penetrantu, ovaj korak može uključivati čišćenje sa otapalom, čišćenje sa vodom ili tretiranje sa emulgatorom pa onda čišćenjem sa vodom [6].

E. Primjena razvijača

Nakon čišćenja se nanosi tanki sloj razvijača koji izvlači penetrant iz defekta na površinu gdje postaje vidljiv. Razvijači dolaze u različitim oblicima koji se mogu primjeniti prašenjem (suhi puder), uranjanjem ili prskanjem (vlažni razvijači) [6].

F. Indikacije razvijanja

Razvijač se treba ostaviti dovoljno dugo na testnoj površini da može izvući što vise zarobljenog penetranta na površinu. Vrijeme razvijanja je minimalno 10 minuta. Potrebno je duže vrijeme razvijanja za uže pukotine [6].

G. Inspekcija

Inspekcija se provodi pod odgovarajućim osvjetljenjem da bi se otkrili svi mogući defekti [6].

H. Čišćenje uzorka

Završna faza u procesu testiranja penetrantima je detaljno čiščenje testnog uzorka [6].

Penetranti se dijele na:


Slika 8. Primjena i djelovanje penetranta

Slika 9. Uklanjanje viška penetranta

Slika 10. Upotreba razvijača


a. Fluerescentneb. Obojenec. Miješane (fluoerescento/obojene) penetrante

4.1. Osobine ispitivanja penetrantima

Zahtijevi / Osjetljivosti / Podjele / Ostale tehnike [7]:

pukotine širine 1 [μm], dubine 10 [μm], duljine 100 [μm]; čišćenje površine: mehanički, jetkanje, parno i hemijsko odmašćivanje,...; odstranjivanje viška penetranta s površine (VPP, OOP, PEP); uvjeti posmatranja: (HRN EN ISO 3059)

rasvjeta: min 500 [lx], UV: min 1000 [μW/cm2], max 20 [lx];

temperaturno područje primjene: 10 do 50 [0C] može se koristiti i za ispitivanje propusnosti; standardi: HRN EN 571-1, HRN EN ISO 3452-2 i 3, HRN EN 1289.

4.2. Metode penetrantaČetiri metode su opšte klasificirane kao [8]:

1. vodom ispirljivi, metod A2. postemulzivni lipofilni, metod B3. solventni, metod C4. postemulzivni hidrofilni, metod D

4.3. Fluorescentni penetrantiPostoje dva tipa fluorescentnih penetranata i to [9]:

a) Vodom perivi fluorescentni penetrant visoke osjetljivosti (penetrant, odstranjivač-voda razvijač)

Prema upotrebi, dijelovi se nakon čišćenja i odmašćivanja zagrijavaju u specijalnim pećima neposredno prije ispitivanja. Navedenim penetrantom ispituju se rotorske i statorske lopatice kompresora i turbina, diskovi gasoturbinskih motora, zupčanici za prenos snage i sl.

b) Emulgatorom odstranjivi fluorescentni penetrant visoke osjetljivosti (penetrant, odstranjivač, razvijač)

Ovim penetrantom ispituju se rotorske i statorske lopatice kompresora i turbina, diskovi, kućišta, cijevni vodovi gasoturbinskih motora i sl.



Koriste se jako svijetle (najčešće zeleno) pod UV svjetlom talasne dužine 200 do 300 [nm] [8].

Slika 11. Ispitivanje fluorescentnim penetrantima

4.4. Obojeni penetranti Obojeni penetrant odstranjiv otapalom visoke osjetljivosti (penetrant, odstranjivač, razvijač)

Navedenim penetrantom ispituju se vratila, diskovi, cijevni vodovi gasoturbinskih motora, zupčanici i sl. Također, ovaj penetrant se koristi za lokalna ispitivanja dijelova većih gabarita i ispitivanje zavarenih spojeva. Uređaj je mobilnog tipa. Prema potrebi mogu se koristiti i sredstva drugog nivoa osjetljivosti u skladu sa zahtjevima tehnologije ispitivanja i u skladu sa odgovarajućim standardima [9].

Provjere se izvode prema uputstvima za kontrolu procesa ispitivanja prema odgovarajućim standardima i podrazumijevaju [9]:

- kontrolu intenziteta fluorescencije penetranta,- kontrolu emulgatora,- kontrolu razvijača,- kontrolu intenziteta UV lampe,- kontrolu ambijentne svjetlosti,- etaloniranje svih mjernih instrumenata na liniji za ispitivanje.

Kod obojenih penetranata najčešće se koriste crveni penetranti radi kontrasta s podlogom. Osjetljivost nivoa je 1 (niska) [8].



Slika 12. Ispitivanje obojenim penetrantima [3]

Tabela 1. Izbor metode kod fluorescentnih i obojenih penetranata [8]

Vodeni fluorescentni

Postemulzifilni fluorescentni

Vodeni vidljivi Postemulzifilni vidljivi

Visoka osjetljivost

x x

Visoka vidljivost

x x

Visoka brzina x x

Ponovljivost x x

Portabilnost x x

Složeni dijelovi x

Plitki defekti x

Veliki dijelovi x x

Kontaminirani x



dijelovi

Potrebna UV lampa

x x

Loša ponovljivost

x

Veliki zahtjevi za osoblje

x x

Potrebno ispiranje

x x

Niska brzina x x

Loši rezultati kod plitkih

defekata

x x x

Loši rezultati kod grube površine

x x x

5. Prednosti i nedostaci

U tablici su navedene neke od osnovnih prednosti i nedostataka ispitivanja penetrantima.

Tabela 2. Prednosti i nedostaci kod ispitivanja penetrantima [6]

PREDNOSTI NEDOSTACI

relativno jednostavna metoda za primjenu

"površinska" metoda - otkriva samo nepravilnosti na površini

jeftina oprema za ispitivanje zahtijeva visok stupanj čistoće površine

vrlo pouzdana metoda za otkrivanje površinskih pukotina i nepravilnosti primjena metode zahtijeva određeno vrijeme

vrlo jednostavan rad na terenu - lako prijenosna oprema

očitavanje indikacija treba provesti u strogo ograničenom vremenu, nakon toga indikacije postaju nečitljive



pruža mogućnost relativne procjene dubine nepravilnosti nije primjenjiva za porozne (upijajuće) materijale

6. Zaključak

Ispitivanje penetrantima je jedna od najstarijih metoda za ispitivanje površinskih grešaka. Jednostavnost primjene metode, uz mogućnost rada na terenu osigurava široku primjenu ove metode. Mogućnost primjene na nemetalnim materijalima kao što su keramika, plastika i staklo osiguravaju svjetlu budućnost primjene ove metode.



Literatura:

[1] http://info.grad.hr/!res/odbfiles/1901/1-p-ni-kontrola_bez_razaranja.pdf

[2] http://afrodita.rcub.bg.ac.rs/~rzoran/NDT%20ZA%20VEZBU%203.pdf

[3] http://www.kon-teh-kom.hr/penetranti.html

[4] http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zm/pdf/nastava/tehnologija_materijala/skripta/skripta-lekcija_15(tmtr).pdf

[5] http://www.fsb.unizg.hr/zavkon/hrv/download/NDT.pdf

[6] http://www.trokuttest.net/penetranti=84/

[7] http://www.fsb.unizg.hr/ndt/download/teh3_2003-04pred.pdf

[8] Ispitivanje penetrantima-Autor: doc.dr. Samir Lemeš

[9] http://orao.aero/strana.php?id=11


http://orao.aero/strana.php?id=11

http://www.fsb.unizg.hr/ndt/download/teh3_2003-04pred.pdf

http://www.trokuttest.net/penetranti=84/

http://www.fsb.unizg.hr/zavkon/hrv/download/NDT.pdf

http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zm/pdf/nastava/tehnologija_materijala/skripta/skripta-lekcija_15(tmtr).pdf

http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zm/pdf/nastava/tehnologija_materijala/skripta/skripta-lekcija_15(tmtr).pdf

http://www.kon-teh-kom.hr/penetranti.html

http://afrodita.rcub.bg.ac.rs/~rzoran/NDT%20ZA%20VEZBU%203.pdf

http://info.grad.hr/!res/odbfiles/1901/1-p-ni-kontrola_bez_razaranja.pdf

ispitivanje penetrantima - univerzitet u zenici · web viewoko 14 h eksplodirao je kotao i uništio...

Documents