Система назначения уровня контроля.

Назначение вновь создаваемого изделия во многом предопределяет конструкцию, технологию изготовления, требования к надежности, долговечности, стоимости, а также объемы применения методов и средств контроля (дефектоскопов) на всех этапах изготовления и эксплуатации. На стадии научно-исследовательских и опытно-конструк­торских работ по созданию изделий системы неразрушающего контроля применяют: для получения необходимых данных, подтверждающих правильность выбранных решений; для сокращения времени и объемов необходимых исследо­ваний; для отбора материалов, компонентов и оборудования, обеспечивающих получение продукции необходимого качества с минимальными материальными и трудовыми затратами. На этом этапе выбирают оптимальные методы и средства контроля (дефектоскопы), разрабатывают основные технические требования к эталонам и критерии приемки деталей. На этапе производства и испытаний опытной партии деталей системы неразрушающего контроля используют для отработки технологических процессов и конструкций, а также при испытаниях изделий. По результатам контроля вносят изменения в конструкцию и технологические процессы с целью снижения материалоемкости и трудоемкости производства, повышения надежности и долговечности продукции. На этом этапе устанавливают необходимые технические требования к неразрушающему контролю качества изделия. При производстве, испытаниях и гарантийном обслуживании серийной продукции системы неразрушающего контроля используют: для выявления соответствия материалов, полуфабрикатов и готовых изделий заданным техническим требованиям (пассивный контроль); для целей управления и регулирования технологическими процессами (активный контроль). При эксплуатации и ремонте изделий и оборудования с помощью систем неразрушающего контроля предотвращаются поломки и аварии, сокращают­ся простои и эксплуатационные расходы, увеличиваются сроки эксплуатации и межремонтных периодов, а также сокращаются продолжительность и стоимость ремонтов. На основании результатов неразрушающего контроля изделие может быть изъято из эксплуатации. Эффективность применения неразрушающего контроля определяется его принципи­альными преимуществами по сравнению с визуальным осмотром и разрушающими испытаниями изделий. Методы контроля, основанные на визуальном осмотре повер­хности изделий, просты, не требуют высокой квалификации контролеров и применения сложной дорогостоящей аппаратуры. В то же время они малопроизводительны, не могут быть полностью автоматизированы и являются субъективными, так как достоверность результатов зависит от самочувствия, опыта и добросовестности контролеров. Дефекты многих видов не имеют выхода на поверхность или не видны даже при просмотре с увеличением. К преимуществам разрушающих испытаний следует отнести то, что в процессе испытаний можно измерить разрушающие нагрузки или другие характеристики, определяющие эксплуатационную надежность изделия.

Принципиальным недостатком разрушающих испытаний является то, что они проводятся выборочно, т.е. только на части изделий партии. Поскольку испытываемые материалы и изделия разрушаются в процессе контроля, достоверность разрушающих методов зависит от однородности исследуемых свойств в образцах и изделиях, а также от сходства условий испытаний с условиями эксплуатации. По сравнению с неразрушающим контролем, разрушающие испытания, как правило, более трудоемки, менее производительны и труднее поддаются автоматизации.

Одной из современных тенденций в использовании испытательной техники является стремление сочетать разрушающие и неразрушающие методы контроля. С помощью неразрушающего контроля изделия сортируют по различным группам качества. Разрушающие испытания образцов, взятых из каждой группы, позволяют установить соответствие эксплуатационных характеристик изделия измеренным. Если эти связи установлены достаточно точно, то неразрушающий контроль позволяет резко сократить объем и периодичность разрушающих испытаний. В этом случае разрушающие испытания проводятся в основном для периодической проверки результатов неразрушающего контроля. Во многих случаях применения систем неразрушающего контроля не удается точно оценить экономический эффект, полученный при эксплуатации проконтролированной продукции, особенно, когда контроль направлен на обеспечение необходимой безопасности, надежности и долговечности работы сложных машин и агрегатов. В этих случаях критерии приемки материалов и изделий непосредственно связаны с желаемым уровнем качества, который, в свою очередь, зависит от того, насколько важную роль играет данный компонент или узел в изделии. В зависимости от связи между этими факторами могут быть установлены следующие уровни качества:

первый — для критических компонентов, т.е. для таких конструктивных элементов, отказ которых приводит к отказу всей системы или даже к аварии (например, двигатель или шасси самолета);

второй — для некритических компонентов, т.е. для конструктивных элементов, отказ которых не приводит к аварии, но может нарушить нормальную работу системы или объекта. Такие компоненты требуют планового осмотра и ремонта (например, лонжерон или тяга управления самолета);

третий — для неответственных конструктивных элементов, отказ которых может привести к некоторым неудобствам (например, осветительные приборы, предупредительные надписи установок и т.д.).

Установление и определение требуемого уровня качества изделия является одной из наиболее сложных проблем, которая часто не имеет математического решения. Для определения приемлемых уровней качества используют теоретические исследования нагрузок и статистический анализ экспериментальных данных. В результате эксперимента должны быть выявлены корреляционные или другие виды связи между результатами неразрушающих и разрушающих испытаний. Наиболее часто уровень качества устанавливают, сравнивая деталь с аналогичными, успешно применявшимися ранее. В случае трудности получения информации при теоре­тических расчетах и статистических экспериментах источником данных для установления уровня качества может служить пред­шествующий опыт. При этом имеется гарантия того, что материалы или компоненты будут удовлетворительно выполнять свои функции. Кроме того, такой подход является наиболее приемлемым с экономической точки зрения. Практика показывает, что нельзя устанавливать уровень качества детали ниже того, который был достигнут для аналогичных изделий.

При разработке методик по неразрушающему контролю (дефектоскопии) и установлении уровней качества новых конструкций и материалов изготовляют опытные партии деталей, которые подвергают неразрушающим испытаниям для обнаружения внешних и внутренних дефектов. При этом регистрируют частоту появления и характер всех обнаруженных дефектов. Детали с наихудшим качеством по результатам неразрушающего контроля подвергают разрушающим испытаниям и ускоренным испытаниям на долговечность. В случае обнаружения отказов испытывают следующую деталь с худшим качеством. Этот процесс продолжается до тех пор, пока одна из деталей не пройдет все виды испытаний. Уровень качества этой детали принимают за минимальный уровень разбраковки.

Если позволяет время, то детали испытывают на долго­вечность для подтверждения факта, что отказ не вызван перегрузкой или усталостью от циклических нагрузок. При испытании на долговечность, детали следует периодически осматривать и подвергать неразрушающему контролю (дефектоскопии), чтобы определить, как увеличиваются размеры первоначальных неоднородностей и какие из них приводят к раннему выходу из строя всего изделия.

Системы неразрушающего контроля применяют во всех отраслях народного хозяйства. С их помощью контролируют качество деталей и конструкций различных размеров, изготовленных из разнообразных материалов. Примеры применения основных методов неразрушающего контроля нарушения сплошности, размеров и физико-механических свойств изделий приведены в таблице. В качестве объектов контроля выбраны наиболее массовые изделия из ферромагнитных и неферромагнитных металлов, а также диэлектриков. Каждый метод контроля качества оценивается по пятибалльной системе.

При изготовлении, эксплуатации и ремонте в объекте могут образоваться дефекты различного типа к (раковины, трещины, непровары, металлические и неметаллические включения, зоны крупнозернистой структуры, несоответствия заданному значению толщины стенок, закаленного слоя, гальванического покрытия и др.), где k=l, kg. В общем случае дефект потенциально опасен и может привести к возникновению в объекте аварийной ситуации, т.е. такого состояния объекта, когда его дальнейшее использование по прямому назначению невозможно или небезопасно. В соответствии с этим потенциальную опасность (вид) дефекта характеризуют вероятностью Р(А) возникновения аварийной ситуации в объекте из-за дефекта при регламенти­рованных режимах и условиях его эксплуатации в течение заданного периода времени, если в объекте этот дефект единственный. В объекте могут быть дефекты различного вида /', где i=l, if При этом каждому дефекту вида i независимо от типа к соответствует своя потенциальная опасность P(A_t). Для дефектов вида «критические» Р(А) -> 1, для дефектов вида «малозначительные» Р(А_М) —> 0.

Дефекты одного типа к и размеров, в зависимости от места расположения и условий работы объекта, могут быть отнесены к различным видам г, в то же время дефекты различного типа к могут принадлежать к единому виду i.

При любом методе неразрушающего контроля о дефектах судят по косвенным приз­накам (характеристикам). Характеристики, измеряемые при вы­явлении дефекта данным методом и в совокупности позволяю­щие с определенной достоверностью оценить образ дефектов и идентифицировать их по типам и видам в соответствии с задан­ными граничными значениями этих характеристик, образуют измеряемые характеристики дефектов. Измеряемую характерис­тику дефекта, по значению которой при данном методе неразрушающего контроля (дефектоскопии) при­нимают решение об отсутствии или о возможном обнаружении дефекта, называют главной измеряемой характеристико