Budapesti Műszaki- és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Nukleáris Technikai Intézet (NTI) Atomerőművi anyagvizsgálatok 4. előadás: A roncsolásmentes anyagvizsgálatok (a jegyzet 5. fejezete) Tárgyfelelős: Kiss Attila, tudományos segédmunkatárs, BME NTI 2015-2016. ősz 2015.10.07. 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 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 2/48
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 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 3/48
Roncsolásmentes vizsgálatok 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 4/48
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! 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 5/48
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 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 6/48
A vizsgálatok csoportosítása: I., A darab felületén lévő hibák Vizuális megfigyelés kimutatására Folyadék behatolásos vagy penetráló folyadékos vizsgálat Mágneses repedésvizsgálat Örvényáramos vizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 7/48
A vizsgálatok csoportosítása II., A darab belsejében lévő hibák kimutatására Ultrahangos vizsgálat Röntgen vizsgálat Izotópos vizsgálat Akusztikus emissziós vizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 8/48
RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATOK I., A darab felületén lévő eltérések kimutatására alkalmas módszerek 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 9/48
I./1. Vizuális megfigyelés 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 10/48
Vizuális megfigyelés A felületi hibák, a felületre kijövő repedések optikai módszerekkel észlelhetők. Segédeszközként kézi nagyító, üregek vizsgálatára endoszkóp, video endoszkóp alkalmazható. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 11/48
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. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 12/48
A vizuális megfigyelésről Bácskai Péter előadásaiban lesz majd még szó. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 13/48
I./2. Folyadék behatolásos vagy penetráló folyadékos vizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 14/48
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. Animáció! 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 15/48
Penetráló folyadékos vizsgálat Repedések 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 16/48
Repedések A folyadékbehatolásos módszerről Bobos Csaba előadásaiban lesz majd még szó. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 17/48
I./3. Mágneses repedésvizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 18/48
Mágneses repedésvizsgálat Ferromágneses fémek felületén, vagy felületének közelében lévő szabad szemmel nem, vagy alig látható folytonossági hiányok (repedések, zárványok, pórusosság stb.) kimutatására alkalmas módszer. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 19/48
Mágneses repedésvizsgálat Elve: a hibák eltérítik a mágneses térerővonalakat, amit fémreszelékkel, mágneses folyadékkal teszünk észlelhetővé! Animáció! 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 20/48
Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák Alakadó technológia (hajlítás) utáni vizsgálat Fogazás vizsgálata 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 21/48
Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák Forgattyús tengely vizsgálata 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 22/48
Mágneses repedésvizsgáló gépek, alkalmazási példák Négypólusos, esetleg kerekes vizsgáló készülék is létezik, amellyel a négy pólus által bezárt terület 100 %-ban vizsgálható. A mágneses repedésvizsgálatról Bobos Csaba előadásaiban lehet majd még szó. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 23/48
I./4. Örvényáramos vizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 24/48
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. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 25/48
A vizsgálat elve Animáció! 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 26/48
Örvényáramos alkalmazás Vasúti sín folyamatos ellenőrzése 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 27/48
RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATOK II. A darab belsejében lévő eltérések kimutatására alkalmas módszerek 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 28/48
II./1. Ultrahangos vizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 29/48
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). 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 30/48
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). 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 31/48
Ultrahangos vizsgálat Az ultrahang előállítása, vizsgáló fejek Az ultrahangos vizsgálatról Gémes György előadásaiban lesz majd még szó. szögfej Adó/vevő S/E fej Normál, merőleges 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 32/48
Ultrahangos vizsgálati módszerek Impulzus visszhang módszer Hibátlan darab oszcilloszkópos képe: Hátfalvisszhang adójel Hibás darab oszcilloszkópos képe: hibajel Animáció! 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 33/48
II./2. Röntgen vizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 34/48
Röntgen vizsgálat elve I 1 0 I e d röntgen cső I 1 = c 3 z 3 I o I 2 I 0 e d x I 2 I I 2 x 1 e A röntgensugárzás hullámhosszúsága változtatható, befolyásolható, ezért a hibakimutatás jobb, mint az izotópos vizsgálat esetében 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 35/48
Röntgenvizsgálat: Az intenzitás különbség kimutatása fényképezéses eljárás átvilágító ernyő használata műszeres hibakimutatás A röntgenvizsgálatról Bobos Csaba előadásaiban lehet majd még szó. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 36/48
Röntgen vizsgálat Fényképezéses eljárás alkalmazása Alkalmazása elsősorban: hegesztett kötések esetén, de lehet öntvényeket, csapágyakat stb. vizsgálni ezzel a módszerrel. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 37/48
Alkalmazási példák a röntgen vizsgálatra 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 38/48
II./3. Izotópos vizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 39/48
Az izotópos vizsgálat elve, relatív hátránya Elve: A darabot sugárzó izotópokkal átvilágítjuk. Eltérések a röngen vizsgálattól (-): o az izotóp hullámhosszúsága adott, nem befolyásolható, ezért a hibakimutatás nem olyan jó, mint a röntgen esetében, o az izotóp folyton sugároz, intenzitása az idő függvényében csökken, (felezési idő). 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 40/48
Az izotópos vizsgálat relatív előnye 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. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 41/48
Izotópos vizsgálat mesterséges izotópokkal történik Megnevezés Izotóp Kobalt Iridium Tullium Cézium Az izotóp 60 192 170 137 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 50-150 10-70 1,5-12,5 12,5-60 könnyűfém 150-400 40-175 7-40 75-300 Az izotópokat elsősorban csövek, tartályok, kazánok, hidak vizsgálatánál használják. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 42/48
Alkalmazási példák az izotópos vizsgálatra 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 43/48
II./4. Akusztikus emissziós vizsgálat 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 44/48
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. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 45/48
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. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 46/48
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. 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 47/48
Vége az előadásnak! Kérdések? 2015.10.07. Atomerőművi anyagvizsgálatok 48