Atomerőművi anyagvizsgálatok 4. előadás: A roncsolásmentes anyagvizsgálatok

Átírás

1 Budapesti Műszaki- és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Nukleáris Technikai Intézet (NTI) Atomerőművi anyagvizsgálatok 4. előadás: A roncsolásmentes anyagvizsgálatok Tárgyfelelős: Dr. Aszódi Attila Mai előadó: Kiss Attila ősz Atomerőművi anyagvizsgálatok 1

2 Köszönetnyilvánítás: Kiss Attila előadásainak diái részben Dr. Csizmazia Ferencné tanárnő (SZE-Győr) tanévi előadásainak anyagai és a tanárnő interneten fellelhető diái alapján készültek. *** Jelen előadás szerzője (tanárnő egykori hallgatója) ezúton is köszönetet mond Dr. Csizmazia Ferencné tanárnőnek (SZE- Győr) az emlékezetes előadásokért és a diák közreadásáért! Kiss Attila Tudományos segédmunkatárs BME NTI Atomerőművi anyagvizsgálatok 2/72

3 Az előadás tartalma 1. A roncsolásmentes anyagvizsgálatokról általában 2. A darab felületén lévő eltérések kimutatására alkalmas módszerek: Vizuális megfigyelés Folyadék behatolásos vagy penetráló folyadékos vizsgálat Mágneses repedésvizsgálat Örvényáramos vizsgálat 3. A darab belsejében lévő eltérések kimutatására alkalmas módszerek: Ultrahangos vizsgálat Röntgen vizsgálat Izotópos vizsgálat Akusztikus emissziós vizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 3/87

4 Roncsolásmentes vizsgálatok Atomerőművi anyagvizsgálatok 4/106

5 Roncsolásmentes vizsgálatok Azokat a vizsgálatokat, amelyek az anyagok külső és belső hibáinak az un. rejtett hibáknak a kimutatására szolgálnak roncsolásmentes vagy hibakereső vizsgálatoknak nevezzük. Cél: A vizsgálatok magán az alkatrészen, nem pedig annak próbadarabján legyenek elvégezhetők! Atomerőművi anyagvizsgálatok 5/106

6 A vizsgálati módszerekkel az alábbi feladatok oldhatók meg Új gyártmányok hibáinak kimutatása, (ellenőrzés a gyártási folyamatba lépéskor, gyártás közben, végátvétel stb.) Üzemeltetés közben keletkező hibák kimutatása Anyagkeveredésből származó hibák kiszűrése Atomerőművi anyagvizsgálatok 6/106

7 A vizsgálatok csoportosítása: I., A darab felületén lévő hibák Vizuális megfigyelés, kimutatására Mágneses repedés vizsgálat (mágnesporos vizsgálat), Penetráló folyadékos vizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 7/106

8 A vizsgálatok csoportosítása Röntgen, II., A darab belsejében lévő sugárzó izotópos, hibák kimutatására Ultrahangos vizsgálat, Magnetoinduktív vagy az örvényáramos vizsgálat, Atomerőművi anyagvizsgálatok 8/106

9 RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATOK I., A darab felületén lévő eltérések kimutatására alkalmas módszerek Atomerőművi anyagvizsgálatok 9/106

10 I./1. Vizuális megfigyelés Atomerőművi anyagvizsgálatok 10/106

11 Vizuális megfigyelés A felületi hibák, a felületre kijövő repedések észlelhetők. Segédeszközként kézi nagyító, üregek vizsgálatán endoszkóp, video endoszkóp alkalmazhatók Atomerőművi anyagvizsgálatok 11/106

12 Vizuális megfigyelés A felületet gondosan elő kell készíteni. Ez a legtöbb esetben a tisztítást, esetleg a maratást jelenti, de nagyon fontos a megfelelő megvilágítás is Atomerőművi anyagvizsgálatok 12/106

13 Atomerőművi anyagvizsgálatok 13/106

14 I./2. Folyadék behatolásos vagy penetráló folyadékos vizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 14/106

15 Folyadék behatolásos vagy penetráló folyadékos vizsgálat A felületre kinyúló folytonossági hiányok, repedések stb. kimutatására alkalmas igen érzékeny vizsgálati módszer. a., a felület előkészítése, b., a penetrálófolyadék felvitele, c., a felesleges folyadék eltávolítása, d., előhívás, értékelés Atomerőművi anyagvizsgálatok 15/106

16 Penetráló folyadékos vizsgálat Repedések Atomerőművi anyagvizsgálatok 16/106

17 Repedések Atomerőművi anyagvizsgálatok 17/106

18 I./3. Mágneses repedésvizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 18/106

19 Mágneses repedésvizsgálat Ferromágneses fémek felületén, vagy felületének közelében lévő szabad szemmel nem, vagy alig látható folytonossági hiányok (repedések, zárványok, pórusosság stb.) kimutatására alkalmas módszer Atomerőművi anyagvizsgálatok 19/106

20 Mágneses repedésvizsgálat Elve: a hibák eltérítik a mágneses térerővonalakat, amit fémreszelékkel, mágneses folyadékkal teszünk észlelhetővé! Atomerőművi anyagvizsgálatok 20/106

21 Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák Atomerőművi anyagvizsgálatok 21/106

22 Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák Atomerőművi anyagvizsgálatok 22/106

23 Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák Négypólusos, esetleg kerekes vizsgáló készülék is létezik, amellyel a négy pólus által bezárt terület 100 %-ban vizsgálható Atomerőművi anyagvizsgálatok 23/106

24 I./4. Örvényáramos vizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 24/106

25 Örvényáramos vizsgálat A vizsgálat fizikai alapja: Az elektromosan vezető anyagokban, időben változó mágneses tér indukció útján áramot gerjeszt. Ezt az áramot örvényáramnak nevezzük. Az örvényáram maga is gerjeszt mágneses teret, mely a külső mágneses térrel ellenkező irányú. A két mágneses tér összegződik, mely eredő erőtérhez vezet és amelyet mérni és értékelni lehet, változásaiból, viselkedéséből különböző anyaghibákra vagy anyagtulajdonságokra lehet következtetni Atomerőművi anyagvizsgálatok 25/106

26 A vizsgálat elve Atomerőművi anyagvizsgálatok 26/106

27 Örvényáramos, alkalmazás Vasúti sín folyamatos ellenőrzése Atomerőművi anyagvizsgálatok 27/106

28 RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATOK II. A darab belsejében lévő eltérések kimutatására alkalmas módszerek Atomerőművi anyagvizsgálatok 28/106

29 II./1. Ultrahangos vizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 29/106

30 Ultrahangos vizsgálat Elve: a nagyfrekvenciájú hanghullámok (ultrahang ) a fémekben alig gyengülve, mint irányított sugarak haladnak, azonban határfelülethez érve visszaverődnek. Határfelületnek minősül minden akusztikailag más keménységű közeg, pl. a darab belsejében lévő hibák és a darab hátlapja (hátlapvisszhang) Atomerőművi anyagvizsgálatok 30/106

31 Ultrahangos vizsgálat Alapfogalmak Az ultrahangos anyagvizsgálatban használatos frekvencia tartománya: 0,25 MHz 15 MHz között van. Az ultrahang terjedési sebessége (v) homogén anyagon belül állandó és az anyag rugalmas jellemzőitől függ (lásd korábban) Atomerőművi anyagvizsgálatok 31/106

32 Ultrahangos vizsgálat Az ultrahang előállítása, vizsgáló fejek szögfej Adó/vevő S/E fej Normál, merőleges Atomerőművi anyagvizsgálatok 32/106

33 Ultrahangos vizsgálati módszerek Impulzus visszhang módszer Hibátlan darab oszcilloszkópos képe Hátfalvisszhang adójel Hibás darab oszcilloszkópos képe hibajel Atomerőművi anyagvizsgálatok 33/106

34 II./2. Röntgen vizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 34/106

35 Röntgen vizsgálat elve I e I d röntgen cső I o I 1 = c 3 z 3 I 2 I 2 I 0 e d x I I 2 x 1 e Atomerőművi anyagvizsgálatok 35/106

36 Röntgenvizsgálat Az intenzitás különbség kimutatása fényképezéses eljárás átvilágító ernyő használata műszeres hibakimutatás Atomerőművi anyagvizsgálatok 36/106

37 Atomerőművi anyagvizsgálatok 37/106

38 Röntgen vizsgálat Fényképezéses eljárás, alkalmazás Alkalmazása elsősorban: hegesztett kötések esetén, de lehet öntvényeket, csapágyakat stb. vizsgálni ezzel a módszerrel Atomerőművi anyagvizsgálatok 38/106

39 II./3. Izotópos vizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 39/106

40 Izotópos vizsgálat Elve: A darabot sugárzó izotópokkal átvilágítjuk. Eltérések a röngen vizsgálattól: az izotóp hullámhosszúsága adott, nem befolyásolható, ezért a hibakimutatás nem olyan jó, mint a röntgen esetében, az izotóp folyton sugároz, intenzitása az idő függvényében csökken, (felezési idő) Atomerőművi anyagvizsgálatok 40/106

41 Izotópos vizsgálat Eltérések a röntgen vizsgálattól az izotóp a tér minden irányába sugároz, tehát lehetővé teszi olyan felvételek elkészítését egyetlen lépésben, mint csövek körvarrata stb., az izotópok általában keményebb sugárzók, így vastagabb anyagot lehet velük átvilágítani, de mivel az intenzitásuk kisebb, mint a röntgensugárzásé, az expozíciós idő hosszabb Atomerőművi anyagvizsgálatok 41/106

42 Izotópos vizsgálat mesterséges izotópokkal történik Megnevezés Izotóp Kobalt Iridium Tullium Cézium Az izotóp tömegszáma Felezési idő 5,27 év 74 nap 129 nap 30,1 év Kémiai alak fém fém Tm 2 O 3 CsCl Átsugározható falvastagság mm acél könnyűfém ,5-12, , Az izotópokat elsősorban csövek, tartályok, kazánok, hidak vizsgálatánál használják Atomerőművi anyagvizsgálatok 42/106

43 Atomerőművi anyagvizsgálatok 43/106

44 II./4. Akusztikus emissziós vizsgálat Atomerőművi anyagvizsgálatok 44/106

45 Akusztikus emissziós vizsgálatok Az anyagok repedése, törése hangjelenséggel jár. A feszültség alatt lévő fémek is bocsátanak ki hangot, ha a hibahelyek környezete vagy szemcsehatárok egymáshoz viszonyítva elmozdulnak. Az impulzusszerű hangkibocsátás jóval a látható deformáció előtt megindul: a kibocsátott hanghullám frekvenciája 10 khz és 1 MHz közé esik és az anyag felületén elhelyezett piesoelektromos érzékelőkkel felfogható Atomerőművi anyagvizsgálatok 45/106

46 Akusztikus emissziós vizsgálatok Az akusztikus emisszió tehát olyan mechanikai hullám, amely az anyagban tárolt energia gyors felszabadulása során keletkezik. Megkülönböztethetünk: egyedi hangkitöréseket ill. folyamatos akusztikus emissziós jeleket Atomerőművi anyagvizsgálatok 46/106

47 Akusztikus emissziós vizsgálatok Akusztikus emisszió jön létre: a diszlokációk elmozdulásának hatására (bár ez nagyon kis hangkibocsátással jár), fázisátalakulások pl. martenzites átalakulás során, repedés kialakulása vagy terjedése során Atomerőművi anyagvizsgálatok 47/106

48 Vége a harmadik előadásnak! Kérdések? Atomerőművi anyagvizsgálatok 48