New Microsoft Word Document.docx

Examinarea cu lichide penetrante

1. Notiuni generale. Terminologie SR EN 571-1. Examinari cu lichide penetrante. Partea 1: Principii generale. Capilaritate - capacitatea unor lichide de a patrunde in cavitati mici sau in fisuri. Prin cavitate mica se intelege acea cavitate a carei dimensiune minima la suprafata piesei examinate este o dimensiune capilara. Avand in vedere aceasta caracteristica, discontinuitatile ce pot fi puse in evidenta prin aceste metode de examinare pot fi impartite in urmatoarele grupe : -

discontinuitati mici la care dimensiunile dupa trei directii sunt de acelasi ordin de marime (deci de dimensiuni capilare);

-

discontinuitati tubulare (fig.1) care au dimensiunile de marime capilara dupa doua directii, iar cea de-a treia dimensiune este mult mai mare;

-

discontinuitati de tipul fisurilor, crapaturilor, rupturilor, stratificarilor (v. fig.

1 si 2) la care una dintre dimensiuni este capilara, iar celelalte doua sunt mult mai mari. Pentru a putea patrunde in discontinuitati trebuie ca lichidele utilizate la control sa ude materialul piesei examinate (0 < 90°) ca in figura l.

Fig. 1. Ridicarea lichidului intr-un spatiu capilar

Metode capilare - metode de examinare bazate pe fenomenul de capilaritate de exemplu: examinarea cu lichide penetrante (PT). Forta capilara Fc, care determina patrunderea lichidului in cavitati este data de relatia: (1) in care: σ - coeficientul de tensiune superficiala; L - lungimea conturului pe care actioneaza forta capilara; θ - unghiul de umectare. Coeficientul de tensiune superficiala σ, depinde de natura lichidului si de temperatura. Valoarea unghiului de umectare, θ, depinde atat de natura lichidului cat si de cea a solidului cu care vine in contact si este influentata intr-o oarecare masura si de mediul gazos in care se afla ansamblul lor. Ea este puternic influentata de impuritatile existente pe suprafata discontinuitatii. Legea lui Jurin - inaltimea unei coloane de lichid aflata in echilibru intr-un spatiu capilar cilindric de raza r se determina cu relatiile:

(2) pentru discontinuitati tubulare cu sectiune patrata sau circulara

(3) pentru discontinuitati tip fisura, unde lungimea l >> b. in care: h - inaltimea coloanei de lichid; b - dimensiunea capilara; ρ - masa volumica a lichidului; g - acceleratia gravitationala.

Relatie arata ca, alaturi de caracteristicile lichidului (σ, ρ), un rol important il are starea de curatenie a suprafetei controlate (evidentiata prin θ). Discontinuitatile cu deschidere mica asigura o presiune capilara ridicata, ceea ce explica marea sensibilitate a metodei de examinare. De retinut: reusita examinarii depinde de valoarea tensiunii superficiale, puternic influentata de temperatura si de starea de curatenie a suprafetei. Penetrant - lichid avand proprietatea de a patrunde in cavitatile, fisurile etc., de pe suprafata unui material si de a ramane in ele in timpul indepartarii excesului de penetrant. Cantitatea si viteza cu care penetrantul patrunde in discontinuitati depinde de tensiunea superficiala, coeziunea, adeziunea si vascozitatea sa, precum si de temperatura si starea suprafetei materialului si a interiorului discontinuitatii. Sinonim: lichid penetrant. 

Penetrantii pot fi: colorati, fluorescenti si micsti (colorati + fluorescenti).

Developant - material absorbant, aplicat pe suprafata examinata, dupa indepartarea excesului de penetrant, in scopul extragerii penetrantului din discontinuitati si a formarii unui fond contrastant cu penetrantul. Principalele substante folosite ca developanti: caolinul, talcul, zeolitul, oxidul de magneziu, creta, au toate culoare alba. 

Developantii pot fi: uscati (pulbere uscata) si umezi (pulbere in suspensie pe baza de apa, alcool, acetona etc.).

Set de produse. Sinonim: familie de produse - totalitatea substantelor care permit efectuarea unei examinari cu lichide penetrante, livrate unitar de catre producator. El se compune din cel putin doua elemente: penetrantul si developantul, carora, de obicei, li se adauga un degresant (tabelul 1).

Tabelul l Produse de examinare (conf. SR EN 571-1) Penetrant Tip Denumire I Penetrant II

Produs pentru indepartarea Developant excesului de penetrant Tip Denumire Tip Denumire A Apa a Uscat

fluorescent

B

Emulgator ipofil

b

Solubil in apa

Penetrant cu

C

1 - pe baza de ulei

c

Suspensie in apa

contrast de

D

2 - clatire cu apa

d

Pe baza de

culoare

E

Solvent (lichid)

e

solvent neapos)

Penetrant mixt

(umed

Emulgator hidrofil Pe baza de apa

(fuorescent si

1 - optional preclatire (apa)

sau solvent pentru

cu contrast de culoare)

2 - emulgator (diluat in apa)

aplicatii speciale

3 - clatire finala (apa) Apa si solvent Exemplu de notare a unei familii de produse: EN 571-1 IAa-2, ultima cifra reprezentand nivelul sensibilitatii conform viitorului standard EN 571-2, in curs de aparitie.

Examinare cu lichide penetrante (PT) - succesiune de operatii in care se foloseste un set de lichide penetrante, intr-o anumita ordine, in vederea detectarii discontinuitatilor superficiale deschise (fig. 2).

Fig. 2. Discontinuitati de suprafata detectabile cu lichide penetrante Operatiile, necesare efectuarii examinarii cu lichide penetrante, sunt: 1o

Curatirea suprafetei

agent de curatire

2o

Penetrarea

penetrant

3o

Indepartarea excesului

agent intermediar

4o

Uscarea suprafetei

sursa de caldura

5o

Developarea

developant

6o

Examinarea

lampa

7o 8o

Interpretarea Curatirea finala

agent de curatire

In aexa 1 sunt sintetizate etapele principale necesare examinarii cu lichide penetrante, conform SR EN 571-1. Metode de examinare cu lichide penetrante In practica se folosesc frecvent doua metode de baza ale examinarii cu lichide penetrante: ·

metoda colorarii, la care penetrantul este un lichid colorat (de obicei rosu), iar observarea se face in lumina alba, obisnuita. Indicatiile de defect apar ca pete de culoare rosie pe fondul alb al developantului.

·

metoda fluorescentei, la care penetrantul este un lichid fluorescent, iar observarea se face in lumina ultravioleta, intr-o camera intunecata. Indicatiile de defect apar ca pete luminoase (de obicei galben-verzui) pe fondul inchis al developantului (in mod obisnuit de culoare indigo, ca urmare a folosirii unui filtru la lampa de radiatii ultraviolete).

Observatii: 1. Sensibilitatea examinarii prin metoda fluorescentei este mai mare decat cea a metodei colorarii. 2. Se pot folosi si penetranti colorati avand si proprietatea de fluorescenta. Metoda respectiva, a colorarii si fluorescentei, imbina particularitatile celor doua metode de baza.

2. Tehnologia examinarii cu lichide penetrante Modul in care se efectueaza examinarea cu lichide penetrante este descris in standardul SR EN 571-1 care prezinta pe larg operatiile 1o…8o, enumerate mai inainte. 1o. Curatirea suprafetei Aceasta operatie este esentiala pentru reusita examinarii si are drept scop indepartarea murdariei, oxizilor si, in special, a substantelor grase de pe suprafata, astfel incat sa se asigure patrunderea penetrantului in cavitatile discontinuitatilor. Se pot folosi acele metode de curatire care nu conduc la obturarea discontinuitatilor: -

curatirea mecanica cu perii de sarma moale;

-

spalarea cu apa, preferabil calda;

-

spalarea cu solventi organici (benzen, acetona, benzina usoara, white-spirit, tetraclorura de carbon, tricloretilena etc);

-

spalarea cu solutii de detergenti;

-

decaparea chimica;

-

curatirea cu ultrasunete;

-

curatirea cu vapori de solventi etc. (v. anexa 5).

Observatie: nu se recomanda examinarea cu lichide penetrante a unor suprafete a caror rugozitate depaseste valoarea Ra > 12,5 mm. 2o. Penetrarea Aplicarea penetrantului pe suprafata controlata se poate face prin: pensulare, stropire, pulverizare, imersie. Stratul de penetrant va fi depus uniform intr-un strat subtire si va fi mentinut un timp, astfel incat lichidul sa poata patrunde cat mai adanc in cavitatea discontinuitatilor. Se pot folosi recomandarile producatorului setului de lichide penetrante, sau valorile recomandate de standard (v. tabelul 2).

3o. Indepartarea excesului de penetrant Dupa scurgerea timpului de penetrare excesul de penetrant se inlatura cat mai bine de pe suprafata de controlat; in urma acestei operatii trebuie sa ramana penetrant numai in cavitatile discontinuitatilor. Modalitatea de inlaturare a excesului de penetrant depinde de natura acestuia si, implicit, de natura agentilor intermediari (solventi) folositi pentru indepartarea lui. Daca penetrantul este solubil in apa excesul de penetrant se poate indeparta prin clatire sau stropire cu jet de apa (temperatura 15 50 0C, cu conditia de a nu depasi punctul de fiebere al penetrantului, presiunea sub 2,5 bar) si stergere cu tampoane din materiale textile, fara scame. Penetrantul solubil in solvent organic se indeparteaza in doua etape: -

se indeparteaza cat se poate de mult penetrant prin stergerea suprafetei cu o panza curata si uscata;

-

stergerea cu un tampon imbibat in solvent, apoi cu un tampon uscat.

Operatia de indepartare a excesului de penetrant continua pana la disparitia fondului colorat sau fluorescent, evitandu-se insa spalarea excesiva. Aceasta se verifica prin observarea suprafetei in lumina alba/ultravioleta. Observatie: Exista o categorie speciala de penetranti, denumiti – cu postemulsionare – a caror indepartare necesita folosirea, in prealabil, a unor emulgator, aplicati pe suprafata acoperita cu penetrant. Se formeaza o spuma ce se indeparteaza prin spalare cu apa (v. anexa 1). Scopul acestei tehnici este sporirea sensibilitatii examinarii. 4o. Uscarea suprafetei Imediat dupa indepartarea excesului de penetrant suprafata supusa examinarii se usuca prin unul sau mai multe din urmatoarele procedee: -

stergere;

-

evaporare naturala;

-

evaporare fortata sub actiunea aerului la o temperatura maxima de 50 0C, dar mai mica decat temperatura de fierbere a penetrantului.

Suprafata se considera uscata in momentul disparitiei petelor de umezeala. Se va evita uscarea excesiva. 5o. Developarea

Aceasta operatie consta in depunerea pe suprafata a unui strat subtire si uniform de developant, capabil sa extraga din cavitatile discontinuitatilor, penetrantul ramas dupa operatia de indepartare a excesului de penetrant (operatia 30). Developantii uscati se aplica prin pulverizare sau prin introducerea piesei intr-o camera cu atmosfera de pulbere controlata. Dupa scoatere piesa se scutura usor de excesul de developant. Developantii umezi se agita pentru a se produce amestecarea suspensiei si se aplica prin pulverizare sau prin imersarea piesei in suspensie. Developantul trebuie sa acopere suprafata uniform, stratul fiind subtire, fara depozite de pulbere care pot masca discontinuitatile fine. Timpul de developare se masoara din momentul uscarii complete a developantului aplicat. El este cuprins intre 730 minute si de regula este egal cu timpul de penetrare: td = (0,5 1) tp

(4)

Se poate consulta si tabelul 2. 6o. Examinarea (observarea) suprafetei

Suprafetele controlate cu penetranti colorati se examineaza la lumina naturala sau artificiala cu un flux de minimum 500 lx. Acest flux luminos poate fi asigurat de o lampa cu incandescenta de 100 W la o distanta de 0,2 m sau un tub fluorescent de 80 W la o distanta de 1 m. Suprafetele controlate cu penetranti fluorescenti se examineaza in incinte intunecate folosind lampi ce emit radiatii ultraviolete in domeniul de 330-390 nm lungime de unda. Suprafetele se ilumineaza astfel incat sa nu se produca umbre sau reflexii. Unghiul dintre normala la suprafata si directia de examinare nu va depasi 300. Pentru a decela indicatii care se pot contopi datorita difuziei excesive a penetrantului in developant, se recomanda ca examinarea sa se faca din momentul aplicarii developantului,

continuandu-se apoi la diferite intervale de timp, inainte si dupa scurgerea timpului minim de developare. 7o. Interpretarea rezultatelor Prezenta unei cantitati evidente de penetrant pe fondul developantului se numeste indicatie. Ea poate fi: - o pata de culoare rosie pe fond alb - la metoda colorarii; - o pata luminoasa (de obicei galben, galben-verzui) pe fondul inchis al developantului (de obicei de culoare indigo, ca urmare a folosirii unui filtru indigo-violet la lampa de radiatii ultraviolete). In functie de concludenta lor indicatiile pot fi: -

indicatie relevanta sau concludenta, care poate fi asociata prezentei unei discontinuitati;

-

indicatie nerelevanta sau neconcludenta, provocata de o alta cauza decat prezenta unei discontinuitati, de obicei datorata unei tehnici operatorii incorecte;

-

indicatie falsa, datorata configuratiei geometrice a suprafetelor, crustelor, oxizilor etc.

In afara petelor de culoare sau lumina clare, se considera ca fiind indicatii si tentele de culoare, reprezentand pete difuze pe o suprafata relativ intinsa a suprafetei (de exemplu, cea provenind de la grupari de pori mici). In anexa 2. sunt reprezentate cateva tipuri de indicatii caracteristice, obtinute la examinarea cu lichide penetrante. Indicatiile relevante se interpreteaza luand in consideratie configuratia lor, locul de amplasare pe suprafata piesei si evolutia lor pe durata developarii (observarea se va face de cateva ori la intervale de timp incepand de la 1 minut si continuand cu 5, 15 si 30 minute. Evolutia in timp a indicatiei poate oferi date asupra deschiderii discontinuitatii si marimii cavitatii acestuia). Se pot adauga informatiile legate de natura materialului si tehnologia de obtinere a piesei. Se recomanda indepartarea developantului din locurile unde au aparut indicatii si examinarea vizuala a zonelor respective folosindu-se o lupa. In cazul aparitiei indicatiilor neconcludente, suprafata sau portiunea de suprafata se supune din nou examinarii, cu repetarea tuturor fazelor, folosind acelasi tip de penetrant si aceeasi tehnica de lucru.

Pentru luarea deciziei A/R se apeleaza la un criteriu de acceptare/respingere. In anexa 3 este prezentat un extras din 'Prescriptiile tehnice CR6-99' ale I.S.C.I.R., referitoare la examinarea cu lichide penetrante a imbinarilor sudate ale elementelor mecanice sub presiune si instalatiilor de ridicat. Se mai poate folosi si standardul SR EN ISO 25817. 8o. Curatirea finala Suprafata examinata se curata de developant si penetrant prin spalare cu apa sau stergere cu solvent, imediat ce s-a terminat procesul de examinare. 3. Modul de lucru Dupa documentare, studentii vor executa o inspectie cu lichide penetrante, parcurgand etapele 1 8o, descrise la punctul 2. Decizia A/R se va adopta pe baza unui criteriu, impus de cadrul didactic. o

La sfarsit se va completa raportul se examinare, al carui model este prezentat in anexa In continuare, studentii vor efectua unul sau mai multe, din experimentele 1 - 3, descrise in cele ce urmeaza.

Bibliografie: 1. http://www.rasfoiesc.com/inginerie/tehnica-mecanica/EXAMINAREA-CU-LICHIDEPENETRAN58.php