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 2014-2015. ősz 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 1
Köszönetnyilvánítás: Kiss Attila előadásainak diái részben Dr. Csizmazia Ferencné tanárnő (SZE-Győr) 2000-2001. 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 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 2/72
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 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 3/87
Roncsolásmentes vizsgálatok 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 4/106
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! 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 5/106
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 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 6/106
A vizsgálatok csoportosítása: I., A darab felületén lévő hibák Vizuális megfigyelés, kimutatására Mágneses repedés vizsgálat (mágnesporos vizsgálat), Penetráló folyadékos vizsgálat. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 7/106
A vizsgálatok csoportosítása Röntgen, II., A darab belsejében lévő sugárzó izotópos, hibák kimutatására Ultrahangos vizsgálat, Magnetoinduktív vagy az örvényáramos vizsgálat, 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 8/106
RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATOK I., A darab felületén lévő eltérések kimutatására alkalmas módszerek 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 9/106
I./1. Vizuális megfigyelés 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 10/106
Vizuális megfigyelés A felületi hibák, a felületre kijövő repedések észlelhetők. Segédeszközként kézi nagyító, üregek vizsgálatán endoszkóp, video endoszkóp alkalmazhatók. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 11/106
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. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 12/106
2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 13/106
I./2. Folyadék behatolásos vagy penetráló folyadékos vizsgálat 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 14/106
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. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 15/106
Penetráló folyadékos vizsgálat Repedések 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 16/106
Repedések 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 17/106
I./3. Mágneses repedésvizsgálat 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 18/106
Mágneses repedésvizsgálat Ferromágneses fémek felületén, vagy felületének közelében lévő szabad szemmel nem, vagy alig látható folytonossági hiányok (repedések, zárványok, pórusosság stb.) kimutatására alkalmas módszer. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 19/106
Mágneses repedésvizsgálat Elve: a hibák eltérítik a mágneses térerővonalakat, amit fémreszelékkel, mágneses folyadékkal teszünk észlelhetővé! 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 20/106
Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 21/106
Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 22/106
Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák Négypólusos, esetleg kerekes vizsgáló készülék is létezik, amellyel a négy pólus által bezárt terület 100 %-ban vizsgálható. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 23/106
I./4. Örvényáramos vizsgálat 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 24/106
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. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 25/106
A vizsgálat elve 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 26/106
Örvényáramos, alkalmazás Vasúti sín folyamatos ellenőrzése 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 27/106
RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATOK II. A darab belsejében lévő eltérések kimutatására alkalmas módszerek 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 28/106
II./1. Ultrahangos vizsgálat 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 29/106
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). 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 30/106
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). 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 31/106
Ultrahangos vizsgálat Az ultrahang előállítása, vizsgáló fejek szögfej Adó/vevő S/E fej Normál, merőleges 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 32/106
Ultrahangos vizsgálati módszerek Impulzus visszhang módszer Hibátlan darab oszcilloszkópos képe Hátfalvisszhang adójel Hibás darab oszcilloszkópos képe hibajel 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 33/106
II./2. Röntgen vizsgálat 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 34/106
Röntgen vizsgálat elve I e I 1 0 1 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 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 35/106
Röntgenvizsgálat Az intenzitás különbség kimutatása fényképezéses eljárás átvilágító ernyő használata műszeres hibakimutatás 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 36/106
2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 37/106
Röntgen vizsgálat Fényképezéses eljárás, alkalmazás Alkalmazása elsősorban: hegesztett kötések esetén, de lehet öntvényeket, csapágyakat stb. vizsgálni ezzel a módszerrel. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 38/106
II./3. Izotópos vizsgálat 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 39/106
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). 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 40/106
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. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 41/106
Izotópos vizsgálat mesterséges izotópokkal történik Megnevezés Izotóp Kobalt Iridium Tullium Cézium 60 192 170 137 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 50-150 150-400 10-70 40-175 1,5-12,5 7-40 12,5-60 75-300 Az izotópokat elsősorban csövek, tartályok, kazánok, hidak vizsgálatánál használják. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 42/106
2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 43/106
II./4. Akusztikus emissziós vizsgálat 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 44/106
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. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 45/106
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. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 46/106
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. 2014. 10. 08. Atomerőművi anyagvizsgálatok 47/106
Vége a harmadik előadásnak! Kérdések? 2014. 10. 01. Atomerőművi anyagvizsgálatok 48