- •1. Задачи, системы и типовая программа технической диагностики
- •1.1. Цель и задачи технической диагностики
- •1.2. Виды дефектов, качество и надежность машин
- •1.3. Восстановление работоспособности оборудования
- •1.4. Виды состояния оборудования, системы технической диагностики
- •1.5. Типовая программа технического диагностирования
- •1.6. Виды неразрушающего контроля, его стандартизация и метрологическое обеспечение
- •2. Методы вибрационной диагностики
- •2.1. Сущность вибродиагностики и ее основные понятия
- •2.2. Средства контроля и обработки вибросигналов
- •2.3. Виброактивность роторов
- •2.4. Виброактивность подшипников и их диагностика
- •2.5. Виброактивность зубчатых передач и трубопроводов
- •2.6. Вибродиагностика и вибромониторинг общих дефектов машинного оборудования
- •3. Оптические методы, визуальный и измерительный контроль
- •3.1. Классификация оптических методов контроля
- •3.2. Особенности визуального контроля
- •3.3. Визуально-оптический и измерительный контроль
- •4. Капиллярный контроль
- •4.1. Физическая сущность капиллярного контроля
- •4.2. Классификация и особенности капиллярных методов
- •4.3. Технология капиллярного контроля
- •4.4. Проверка чувствительности капиллярного контроля
- •5. Течеискание
- •5.1. Термины и определения течеискания, количественная оценка течей
- •5.2. Способы контроля и средства течеискания
- •5.3. Масс-спектрометрический метод
- •5.4. Галогенный и катарометрический методы
- •5.5. Жидкостные методы течеискания
- •5.6. Акустический метод
- •6. Радиационный контроль
- •6.1. Источники ионизирующего излучения
- •6.2. Контроль прошедшим излучением
- •6.3. Радиографический контроль сварных соединений
- •7. Магнитный неразрушающий контроль
- •7.1. Область применения и классификация
- •7.2. Магнитные характеристики ферромагнетиков
- •7.3. Магнитные преобразователи
- •7.4. Магнитная дефектоскопия, магнитопорошковый метод
- •7.5. Дефектоскопия стальных канатов
- •7.6. Метод магнитной памяти
- •7.7. Магнитная структуроскопия
- •8. Вихретоковый, электрический и тепловой виды контроля
- •8.1. Вихретоковый вид контроля
- •8.2. Электрический вид контроля
- •8.3. Тепловой вид контроля
- •9. Ультразвуковой неразрушающии контроль
- •9.1. Акустические колебания и волны
- •9.2. Затухание ультразвука
- •9.3. Трансформация ультразвуковых волн
- •9.4. Способы получения и ввода ультразвуковых колебаний. Конструкция пьезопреобразователей
- •9.5. Аппаратура, методы и технология ультразвукового контроля
- •10. Акустико-эмиссионный метод
- •10.1. Источники акустической эмиссии
- •10.2. Виды сигналов аэ
- •10.3. Оценка результатов аэ контроля
- •10.4. Аппаратура аэ контроля
- •10.5. Порядок проведения и область применения аэ контроля
- •11. Деградационные процессы оборудования и материалов
- •11.1. Деградационные процессы, виды предельных состояний
- •11.2. Характеристики деградационных процессов
- •11.3. Виды охрупчивания сталей и их причины
- •11.4. Контроль состава и структуры конструкционных материалов
- •11.5. Оценка механических свойств материалов
- •11.6. Способы отбора проб металла и получения информации о его свойствах
- •12. Оценка остаточного ресурса оборудования
- •12.1. Методология оценки остаточного ресурса
- •12.2. Оценка ресурса при поверхностном разрушении
- •12.3. Прогнозирование ресурса при язвенной коррозии
- •12.4. Прогнозирование ресурса по трещиностойкости и критерию «течь перед разрушением»
- •12.5. Оценка ресурса по коэрцитивной силе
- •12.6. Оценка ресурса по состоянию изоляции
- •13. Особенности диагностирования типового технологического оборудования
- •13.1. Диагностирование буровых установок
- •13.2. Диагностирование линейной части стальных газонефтепроводов и арматуры
- •13.3. Диагностирование сосудов и аппаратов, работающих под давлением
- •13.4. Диагностирование установок для ремонта скважин
- •13.5. Диагностирование вертикальных цилиндрических резервуаров для нефтепродуктов
- •13.6. Диагностирование насосно-компрессорного оборудования
- •Список литературы
- •Оглавление
5.3. Масс-спектрометрический метод
Метод основан на создании повышенного парциального давления пробного вещества (газа) в смеси веществ с одной стороны поверхности объекта контроля и отбора проникающего через течи пробного вещества с другой стороны для масс-спектрометрического анализа на присутствие молекул пробного газа. Анализ осуществляется путем ионизации пробного вещества с последующим разделением ионов по отношению их массы к заряду под действием электрического и магнитного полей. Основные требования по проведению масс-спектрометрического неразрушающего контроля регламентированы ГОСТ 28517-80.
Благодаря серийному выпуску масс-спектрометрических течеискателей метод нашел широкое применение в практике промышленных испытаний. Метод позволяет помимо качественной оценки провести количественные измерения газового потока через течь с точностью до 10 %. Вместе с тем этот метод технически сложен, требует вакуума и по возможности его заменяют более простыми методами.
Масс-спектрометрический течеискатель состоит из трех основных частей: масс-спектрометрической камеры с магнитом, вакуумной системы и электрических блоков питания и измерения. Своей вакуумной частью он может присоединяться к самому объекту или к щупу в зависимости от выбранной схемы контроля.
а — способ обдува; б — способ щупа; в — способ разъемных местных камер (чехлов); О — испытуемый объект; С — течеискатель; К — шуп; УР — клапан регулировочный; N — насос; К — баллон с пробным газом; В — обдуватель; С — камера, наполненная пробным газом
ГОСТ 28517-80 предусматривает восемь схем реализации масс-спектрометрического метода течеискания. Некоторые из них приведены на рис. 5.3.
Наиболее эффективный и удобный метод обнаружения течей реализуется с помощью щупа, соединенного вакуумным резиновым шлангом с течеискателем. При методе обдувки пробным газом наружной поверхности изделия из него откачивается воздух до получения давления 10-5…10-8 МПа и изделие соединяется с вакуумной частью течеискателя.
Применяют также метод специальной камеры, который состоит в том, что на испытуемый участок изделия устанавливают герметичную камеру-муфту, соединенную с системой откачки и течеискателем. Воздух из камеры и изделия одновременно откачивают до необходимого вакуума. Затем в изделие под давлением подается пробный газ и после выдержки (не менее 3 мин) производится контроль. Этим методом контролируют течи трубопроводов и изделий небольшого диаметра.
В качестве пробного газа обычно используют гелий. Он обладает малой молекулярной массой и хорошо проникает через малые течи. Гелий химически инертен, дешев и безопасен в применении. В атмосферном воздухе он содержится в весьма малых количествах (10-4 %), поэтому фоновые эффекты при работе с ним сказываются значительно меньше, чем при применении других веществ. Кроме того, по соотношению массы иона к его заряду (т/e) гелий очень сильно (на 25 %) отличается от ближайших ионов других газов, что облегчает его обнаружение и выполнение измерений. Поэтому масс-спектрометрические течеискатели часто называют гелиевыми.
Схема масс-спектрометрической камеры течеискателя приведена на рис. 5.4 [3, 4]. Газы, подлежащие анализу, из испытываемого объекта или от щупа поступают в камеру ионизатора. От накального катода в камеру, находящуюся относительно катода под положительным зарядом, направляется пучок отрицательно заряженных электронов, которые, сталкиваясь с молекулами газа, ионизируют их. Фокусировка электронов при этом осуществляется магнитным полем напряженностью H1,. Из образовавшихся в камере ионов с помощью диафрагмы формируется ионный пучок, который разгоняется благодаря разности потенциалов U0 между диафрагмами 3 и 4.
Рис. 5.4. Принципиальная схема масс-спектрометрической камеры течеискателя:
1 — накальный катод; 2 — камера ионизатора; 3, 4 — выходные диафрагмы; 5 — входная диафрагма; 6 — коллектор ионов
Диафрагма 4 при этом электрически соединена с катодом и заряжена отрицательно относительно диафрагмы 3. Ионы пучка разгоняются до одинаковой энергии 8, которая определяется по формуле:
откуда
где v — скорость ионов; е -заряд иона; m — масса иона.
Учитывая, что масса ионов различных компонентов анализируемого газа неодинакова, скорость ионов разных элементов также будет различаться. Далее ионы попадают в спектральную камеру, в которой действует магнитное поле напряженностью H, направленное перпендикулярно движению ионов. Под действием силы Лоренца Fл = еvh, направление которой определяется по правилу левой руки, ионы будут перемещаться по траекториям в виде окружности радиусом R, а сама Fл при этом будет уравновешиваться центробежной силой.
Отсюда
Выразив R и подставив v, получим
Так как радиус траектории R зависит от отношения т/е, в спектральной камере ионный пучок разделяется на ряд пучков, соответствующих фиксированным значениям массовых чисел (m 1 m 2…mi) Выделив пучок ионов пробного газа (гелия) диафрагмой и расположив за ней коллектор ионов, производят измерения интенсивности этого пучка и, соответственно, интенсивность течи (Вт).
Проведение течеискания масс-спекрометрическим методом включает следующие этапы: определение порога чувствительности аппаратуры и течеискания; подача пробного газа на (в) контролируемый объект; определение степени негерметичности объекта и (или) места течи; обработка и оценка результатов течеискания. Порог чувствительности течеискания должен контролироваться по калиброванным течам перед началом испытаний и в процессе их проведения в соответствии с технической документацией, утвержденной в установленном порядке.