Диагностика строительных машин / Средства и технологии диагностирования строительных машин / Глава 10.0
Определение состояния элементов металлоконструкций
Разрушение металлоконструкций строительных машин происходит в результате производственных дефектов (главным образом неснятые напряжения и дефекты отливок), недостатков расчета, а также случайных эксплуатационные воздействий (удары и т.п.), превышающих допустимые. Большое разнообразие размеров, конфигурации и местоположений дефектов затрудняет выбор обобщенных количественных параметров степени повреждения. Пользуются следующими частными параметрами:
-процент поврежденной площади;
-среднее число повреждений (дефектов на единицу площади);
-размеры (площадь, глубина) наибольшего повреждения или среднее значение повреждений.
Перечисленные параметры в какой-то степени характеризуют степень повреждения (без локализации дефектов и их распределения по поверхности металлоконструкций). В практике ремонта металлоконструкций находят применение нормативы на предельную степень повреждения по одному из перечисленных выше параметров.
Для объективного определения состояния металлоконструкций строительных машин наиболее эффективны методы неразрушающего контроля. Известно множество методов неразрушающего контроля (см. ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов»). Для строительных машин наиболее пригодны методы, перечисленные ниже.
Капиллярные методы. Эти методы основаны на проникновении специальных жидких веществ в полости дефектов объекта диагностирования, в результате чего на поверхности объекта образуется изображение этих дефектов. Наиболее простой разновидностью капиллярного метода является «керосиновая проба», используемая для определения поверхностных трещин, пор и других дефектов поверхностей элементов металлоконструкций машин.
Поверхность объекта
Поверхность объекта смачивают керосином, протирают, затем посыпают порошком мела. Меловое покрытие способствует повышению контрастности изображения дефектов на поверхности. Большую контрастность дает применение вместо керосина специальной темно-красной жидкости, обладающей высокой капиллярностью.
Дальнейшее развитие капиллярные методы получили в результате использования люминесцентных индикаторных жидкостей, которые светятся под действием ультра? фиолетового излучения. Для реализации люминесцентного метода серийно выпускают ультрафиолетовые осветители: переносные КД-31Л, передвижные КД-21Л и стационарные КД-20Л.
Капиллярные методы обеспечивают определение трещин с минимальным раскрытием 1...10 мкм, минимальной глубиной 0,01...0,03 мкм и минимальной длиной 0,03...0,5 мм.
Визуально-оптические методы основаны на получении информации о состоянии объекта диагностирования при визуальном наблюдении при помощи оптических средств. К числу применяемых при этом оптических средств относятся зеркала, линзы,- микроскопы и эндоскопы. Последние обеспечивают возможность обследования внутренних поверхностей не только металлоконструкций, но и цилиндров ДВС (через отверстия для свечей или форсунок) и гидроцилиндров (через штуцера трубопроводов и рукавов). Устройство и методика применения зеркал, линз и микроскопов не требуют специальных пояснений. Эндоскопы представляют собой жесткую оптическую систему с призмами и линзами или гибкую оптическую систему на базе волоконной оптики. Для освещения объекта наблюдения в эндоскопах используют внешние лампы мощностью 100...300 Вт. Установленные в серийных эндоскопах линзы обеспечивают 6...12-кратное увеличение изображения. Кроме визуального наблюдения многие эндоскопы рассчитаны на фотографирование изображения при помощи специальной фотокамеры. Наиболее эффективное использование эндоскопов обеспечивается при наличии в объекте диагностирования специально предусмотренных для этой цели смотровых баз и люков.
Ультразвуковой метод
Ультразвуковой метод является одной из разновидностей акустического неразрушающего контроля, в основе которого лежит регистрация упругих волн, возбуждаемых в объекте диагностирования. В объект диагностирования ультразвуковые колебания вводят при помощи пьезоэлектрических преобразователей в импульсном или непрерывном режимах. Существует несколько разновидностей ультразвукового метода. В применении к диагностированию металлоконструкций строительных машин наиболее подходит импульсный эхо-метод, основанный на измерениях параметров коротких ультразвуковых импульсов, посылаемых с поверхности объекта диагностирования и отражаемых от внутренних дефектов и обратной стенки объекта. Принцип работы прибора, в котором использован ультразвуковой эхо-метод, аналогичен принципу работы эхолота (гидролокатора). Эти приборы включают в себя генератор и приемник ультразвуковых импульсов, электронный осциллоскоп, устройства синхронизации, развертки и др.
Применяют серийные ультразвуковые дефектоскопы УДМ-1М, УДМ-ЗМ, ДУК-66П, УД-10ЦА, которые работают в диапазоне ультразвуковых частот от 60 до 6000 кГц.
Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих при специальном намагничивании объектов диагностирования. Вокруг дефектов образуются аномалии полей рассеяния. Для диагностирования металлоконструкций строительных машин применимы три разновидности магнитных методов: магнитопорошковый, индукционный и феррозондовый.
Для реализации магнитопорошкового метода объект диагностирования намагничивают путем пропускания тока непосредственно через объект или медный стержень, расположенный вблизи объекта. В некоторых случаях при помощи электромагнита в объекте диагностирования создают постоянное магнитное поле.
Поверхность
Поверхность намагниченного объекта посыпают магнитным порошком или покрывают слоем магнитной суспензии. Используют магнитные порошки, получаемые либо термическим разложением пентокарбонила железа, либо распылением железа электрической дугой в керосине, а также порошки из мелкоразмолотой стальной окалины, феррита и др. Магнитные суспензии представляют собой взвеси магнитных порошков в воде, минеральных маслах или керосине.
Если намагниченная поверхность объекта диагностирования имеет дефекты, то на магнитном покрытии образуется характерное изображение этих дефектов, вызванное аномалиями полей рассеяния. С целью повышения контрастности изображения применяют порошки ярких цветов. Чувствительность метода в значительной степени зависит от качества магнитного порошка и конфигурации объекта диагностирования. Магнитопорошковым методом наиболее эффективно выявлять трещины с шириной раскрытия более 1 мкм, глубиной от 10 мкм и длиной от 0,5 мм, а также внутренние скрытые дефекты на глубине до 2 мм. Промышленность выпускает как стационарные, так и мобильные магнитные дефектоскопы. Примером переносных и передвижных магнитных дефектоскопов являются приборы ПМД-70, ДМП-2, МД-50.
Эти дефектоскопы включают в себя устройства для поливки магнитной суспензией и для последующего размагничивания объектов.
Индукционный метод основан па измерениях аномалий магнитного- поля рассеяния между полюсами электромагнита переменного тока, установленного в зоне контроля объекта диагностирования. Для индикации аномалий магнитного поля используется искательная катушка, размещенная между полюсами электромагнита, возбуждающего поле.
Электромагнит
Электромагнит питается переменным током сравнительно низких частот, обычно не выше 500 Гц. ЭДС, возбужденная в искательной катушке потоком рассеяния от дефекта, усиливается и подается на телефон, стрелочный индикатор или осциллограф. С применением индукционного метода могут быть выявлены трещины и не провары в сварных соединениях глубиной 0,1...0,3 мм. На основе индукционного метода работают также приборы для определения обрывов проволок в стальных канатах подъемно-транспортных машин.
Феррозондовый метод основан на измерении напряженности постоянного магнитного поля рассеяния феррозондом (катушкой со стальным сердечником). По катушке феррозонда пропускают переменный ток частотой 10...200 кГц. При действии на сердечник феррозонда постоянного магнитного поля даже небольшой напряженности на выводах катушки появляется ЭДС второй гармоники (удвоенная частота тока питания). Амплитуда ЭДС второй гармоники связана с напряженностью магнитного поля рассеяния. При хорошо обработанной поверхности объекта диагностирования можно выявлять дефекты глубиной около 0,1 мм, а также дефекты размером 0,5 мм, расположенные на глубине до 10 мм.
Электро потенциальный метод основан на измерении распределения потенциалов на поверхности объекта диагностирования, через который с целью получения электрического поля пропускают ток. К зачищенной поверхности объекта прижимают токовые и потенциальные электроды. Питание токовых электродов осуществляют от аккумулятора или низковольтного сетевого источника постоянного тока. В последнем случае величину тока можно регулировать не только реостатом в цепи электродов, но и регулируемым трансформатором в цепи переменного тока.