UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCUREŞTIFACULTATEA I.M.S.T.

MASTER I.M.P.S.C.

Cartea incercarilor nedestructive

Handbook of nondestructive

testing

Titular curs: Studenti:Prof. dr. ing.Victor Popovici Godea Petre

2014-2015

Cuprins:

1.Introducere în testarea nedistructivă

2.Istoria testărilor nedistructive

3.Preocupări legate de controlul nedistructiv

4.Testarea nedistructivă versus testarea distructivă

5. Condiții pentru o testare nedistructivă eficientă

1.Introducere in testarea nedisctructiva

1.Ce este testarea nedistructivă?

A general definition of nondestructive testing (NDT) is an examination, test, or evaluation performed on any type of test object without changing or altering that object in anyway, in order to determine the absence or presence of conditions or discontinuities that may have an effect on the usefulness or serviceability of that object.

O definiție generală privind controlul nedistructiv (NDT) este o examinare, testare sau evaluare realizata pe orice tip de obiect de test fară a schimba sau modifica acest obiect in nici un fel, în scopul de a determina absența sau prezența unor condiții sau discontinuități care pot avea un efect pe utilitatea sau funcționare a acestui obiect.

Nondestructive tests may also be conducted to measure other test object characteristics, such as size; dimension; configuration; or structure, including alloy content, hardness, grain size, etc. The simplest of all definitions is basically an examination that is performed on an object of any type, size, shape or material to determine the presence or absence of discontinuities, or to evaluate other material characteristics.

Testele nedistructive pot fi, de asemenea, realizate și pentru a măsura și alte caracteristici ale obiectului supus testării, cum ar fi : mărimea , dimensiunile, configurație sau structură , inclusiv conținutul de aliaj, duritate, granulație etc. Cea mai simplă definiție este accea că examinarea nedistructivă este în esență o examinare care se realizează pe un obiect de orice tip, dimensiune, forma sau material pentru a determina prezența sau absența discontinuități, sau pentru a evalua alte caracteristici materiale.

Nondestructive examination (NDE), nondestructive inspection (NDI), and nondestructive evaluation (NDE) are also expressions commonly used to describe this technology. Although this technology has been effectively in use for decades, it is still generally unknown by the average person, who takes it for granted that buildings will not collapse, planes will not crash, and products will not fail. Although NDT cannot guarantee that failures will not occur, it plays a significant role in minimizing the possibilities of failure.

Examinarea nedistructivă , inspecția nedistructivă si evaluarea nedistructivă sunt de asemenea expresii utilizate în mod obișnuit pentru a descrie această tehnologie.Deși această tehnologie a fost efectiv utilizată de zeci de ani, este în mare parte necunoscută de oamenii de rănd ,care cred ca de la sine clădirile nu se vor prăbușii, avioanele nu vor cădea si produsele nu se vor defecta. Deși NDT nu poate garanta ca defecțiunile nu vor apărea, ea joacă un rol important în micșorarea posibilităților de apariție a defecțiunilor.

NDT, as a technology, has seen significant growth and unique innovation over the past 25 years. It is, in fact, considered today to be one of the fastest growing technologies from the standpoint of uniqueness and innovation.Recent equipment improvements and modifications, as well as a more thorough understanding of materials and the use of various products and systems, have all contributed to a technology that is very significant and one that has found widespread use and acceptance throughout many industries.

NDT, ca o tehnologie, a înregistrat o creștere semnificativă și inovații unice în ultimii 25 de ani. Este, de fapt, considerată astăzi a fi una din tehnologiile cu cele mai rapide creșteri din punctul de vedere al îmbunătățirilor unice si a inovatiilor.Recentele modificări și imbunătățirii ale echipamentelor, precum și o înțelegere mai aprofundată a materialelor și utilizarea diferitelor produse și sisteme, toate au contribuit la o tehnologie care este foarte importantă și este care a gasit utilizarea pe scară largă și acceptarea de-a lungul multor industrii.

In industry, nondestructive testing can do so much more. It can effectively be used for the:

1. Examination of raw materials prior to processing

2. Evaluation of materials during processing as a means of process control

3. Examination of finished products

4. Evaluation of products and structures once they have been put into service

În industrie, control nedistructiv pot face mult mai mult. Acesta poate fi utilizat în mod eficient pentru :

1. Examinarea materiilor prime înainte de prelucrare

2. Evaluarea materialelor în timpul prelucrării ca mijloc de control al procesului

3. Examinarea produse finite

4. Evaluarea produselor și structuri după ce acestea au fost puse în funcțiune

Nondestructive testing, in fact, can be considered as an extension of the human senses, often through the use of sophisticated electronic instrumentation and other unique equipment. It is possible to increase the sensitivity and application of the human senses when used in conjunction with these instruments and equipment.

Controlul nedistructiv, de fapt, poate fi considerat ca o extensie a simturilor umane, de multe ori, prin utilizarea de instrumente electronice sofisticate și alte echipamente unice. Este posibil să se mărească sensibilitatea și aplicarea simțurile umane atunci când este utilizat în conjuncție cu aceste instrumente și echipamente.

To summarize, nondestructive testing is a valuable technology that can provide useful information regarding the condition of the object being examined once all the essential elements of the test are considered, approved procedures are followed, and the examinations are conducted by qualified personnel.

Pentru a rezuma, controlul nedistructiv este o tehnologie valoroasă care poate furniza informații utile cu privire la starea obiectului examinat odată ce toate elementele esențiale ale testului sunt cunoscute, sunt urmate de procedurile de aprobare, iar examenele sunt efectuate de personal calificat.

2.Istoria testarilor nedistructive

It is impossible to identify a specific date that would indicate exactly when nondestructive testing, as we know it today, began. In ancient times, the audible ring of a Damascus sword blade would be an indication of how strong the metal would be in combat.

Este imposibil să se identifice o anumită dată care va indica exact când control nedistructiv, așa cum o știm astăzi, a început. În antichitate, sunetul unei lame sabie Damasc ar fi un indiciu de cât de puternic de metal ar fi în luptă.

The roots of nondestructive testing began to take form prior to the 1920s, but the majority of the methods that are known today didn’t appear until late in the 1930s and into the early 1940s.Much of the latter developments came about as a result of the tremendous activity during the Second World War. In the 1920s, there was an awareness of some of the magnetic particle tests (MT) and, of course, the visual test (VT) methods, as well as X-radiography (RT), which at that time was primarily being used in the medical field.

Radacinile controlului nedistructiv au inceput să ia formă in anii 1920 dar majoritatea metodelor care sunt cunoscute astazi nu au aparut pana in tarziul anilor 1930 si inceputul anilor 1940.Multe din imbunatatirile ulteriore au aparut datorită celui de-al doilea razboi mondial.In anii 1920 existau cunostiinte despre anumite teste magnetice de particule (MT) si desigur metoda testului vizual (VT) , și radiografia , care la momentul respectiv era in principal folosita in domeniul medical.

In 1920 Dr. H. H. Lester, the dean of industrial radiography, began his work at the Watertown Arsenal in Boston, Massachusetts. Figure 1-7 illustrates the lead-lined exposure room of his original X-ray laboratory as it looked in 1922. Dr. Lester was directed to develop X-ray techniques for the examination of castings, welds, and armor plate to basically improve the quality of materials used by the Army. Even though William Conrad Roëntgen had discovered X-rays some 27 years earlier, not much had been accomplished in applying X-rays for materials evaluation, due primarily to the low energy of the early X-ray units. Dr. Lester’s laboratory had equipment that was archaic by today’s standards, but his work and that early equipment served as the foundation for future development of the radiographic test method using X-ray sources.

În 1920 Dr. HH Lester, decanul de radiografie industrială, a început activitatea sa la Arsenal Watertown în Boston, Massachusetts. Figura 1-7 ilustrează camera expunere originalul laboratorul lui de raze X așa cum arăta în 1922. Dr. Lester a fost pus pentru a dezvolta tehnici cu raze X pentru examinarea de piese turnate, suduri, și placa de armura pentru a îmbunătăți practic calitatea materialelor folosite de armata. Chiar dacă William Conrad Roentgen a descoperit razele X aproximativ 27 ani mai devreme, nu multe au fost realizate prin aplicarea razelor X pentru evaluare materialelor, în primul rând datorită energiei scăzutr de la începutul unităților de raze X. Dr. laborator Lester a avut echipament care a fost arhaic după standardele de azi, dar munca lui și acele echipamentele au servit ca baza pentru dezvoltarea viitoarei metode de testare radiografice folosind surse de raze X.

FIGURE 1-7 Dr. Lesters’ X-ray laboratory. (Courtesy of C. Hellier.)

The next key development in the history of nondestructive testing was also due to a catastrophe—a major train derailment. This resulted in the electric current innduction/magnetic field detection system that was developed by Dr. Elmer Sperry and H. C. Drake (Figure 1-8). The primary use of this method was to detect discontinuities in railroad track. From this development came the basic principles upon which the Sperry Rail Service was founded. This ultimately resulted in more advanced railroad track test cars. Tracks are still being inspected today using similar principles.

Urmatorul pas important in istoria testarilor nedistructive a fost deasemenea si o castasftrofa- o mare deraiere feroviara. Acest lucru a dus la sistemul electric actual de detectare a innduction / câmp magnetic, care a fost dezvoltat de Dr. Elmer Sperry și HC Drake (Figura 1-8). Utilizarea principală a acestei metode a fost accea de a detecta discontinuități în cale ferată. Din această evoluție au venit principiile

de bază pe care a fost fondată Serviciul Rail Sperry.Calea ferată este testată și astazi folosind aceleasi principii.

FIGURE 1-8 Early Sperry inspection railcar. (Courtesy of C. Hellier.)

FIGURE 1-9 Early magnetic particle unit. (Courtesy of C. Hellier.)

Dr. Robert F. Mehl was instrumental in developing the practical industrial uses of radium for gamma radiography in the 1930s. He was instrumental in expanding the use of radium for the detection of discontinuities in materials that were not possible

to be examined with the low energy X-ray equipment in use at that time. In fact, as a result of his early work in gamma radiography, Dr. Mehl gave the first honor lecture (later named in his honor) in 1941. The title of his lecture was, “Developments in Gamma Ray Radiography— 1928 to 1941.” An early illustration of the use of gamma radiography using radium is illustrated in Figure 1-11, which shows a practice that was commonly known at that time as the “fishpole” technique.

Dr. Robert F. Mehl a contribuit la dezvoltarea utilizările industriale practice de radiu pentru radiografie gamma în anii 1930. El a contribuit la extinderea utilizării radiu pentru detectarea de discontinuitati in materiale care nu au fost posibil să fie examinate cu echipamentul cu raze X ,de energie redus, în uz la acea vreme. De fapt, ca rezultat al muncii sale timpurii în radiografie gamma, dr Mehl a dat prima lectură de onoare (mai târziu numit în onoarea lui) în 1941. Titlul conferinței sale a fost, "Evoluții pe Gamma Ray Radiography- 1928-1941. "o ilustrare timpurie a utilizării radiografiei gamma folosind radiu este ilustrat în Figura 1-11, care arată o practică cunoscută la acel moment ca" "tehnica fishpole.

FIGURE 1-11 Radium “fishpole” technique. (Courtesy of C. Hellier.)

În timpurile trecute, clopotarii și făurarii ascultau sunetele pe care le produceau obiectele create, astfel că fiecărui material îi corespundea un sunet.

1854 - în Hartford, Connecticut explozia unui boiler la firma Fales and Gay Gray Car, se soldează cu moartea a 21 de lucrători și rănind alți 50. De atunci, s-a impus o verificare anuală a boilerelor

1895 - Wilhelm Conrad Röntgen a descoperit prezența razelor X. În prima sa lucrare arată despre posibilitatea detectării unui defect de structură

1920 - Dr. H. H. Lester concepe dezvoltarea radiografiei industriale a metalelor, apoi în 1924 folosește metoda pentru detectarea de fisuri în unele piese turnate la otermocentrală

1926 - este realizat primul aparat electromagnetic cu curenți turbionari 1927 - 1928 - Elmer Sperry și H.C. Drake concep un sistem cu inducție

magnetică pentru detectarea defectelor din șinele de cale ferată 1929 - A.V. DeForest și F.B. Doaneeste realizează primul aparat și metoda de

testare cu particule magnetice 1930 - Robert F. Mehl demonstrează realizarea de imagini radiografice

folosind radiațiile gamma din izotopi de radiu, ceeace permite examinarea de elemente cu grosimi mai mari

1940 - 1944 - Dr. Floyd Firestone dezvoltă în S.U.A. metoda de testare cu ultrasunet

1950 - J. Kaiser a introdus emisia acustică în metoda NDT

3.Preocupari legate de controlul nedistructiv

There are certain misconceptions and misunderstandings that should be addressed regarding nondestructive testing. One widespread misconception is that the use of nondestructive testing will ensure, to a degree, that a part will not fail or malfunction. This is not necessarily true. Every nondestructive test method has limitations. A nondestructive test by itself is not a panacea. In most cases, a thorough examination will require a minimum of two methods: one for conditions that would exist internally in the part and another method that would be more sensitive to conditions that may exist at the surface of the part. It is essential that the limitations of each method be known prior to use. For example, certain discontinuities may be unfavorably oriented for detection by a specific nondestructive test method.

Există anumite idei preconcepute și neînțelegeri care ar trebui abordate cu privire la control nedistructiv. O concepție greșită răspândită este că utilizarea de control nedistructiv va asigura, într-o anumită măsură, că o piesă nu va eșua sau nu va avea defecțiuni. Acest lucru nu este neapărat adevărat. Fiecare metodă de testare nedistructivă are limite. Un test nedistructiv de la sine nu este un lucru sigur. In cele mai multe cazuri, o examinare aprofundată va necesita un minim de două metode: o metodă pentru a examina condițiile din interiorul piesei și o altă metodă care este mai sensibilă la condițiile de la suprafața piesei. Este esențial ca limitările fiecărei metode fie cunoscute înainte de utilizare. De exemplu, anumite discontinuități pot fi orientate în mod nefavorabil pentru detectarea printr-o metodă specifică de testare nedistructivă.

Another misconception involves the nature and characteristics of the part or object being examined. It is essential that as much information as possible be known and understood as a prerequisite to establishing test techniques. Important attributes such as the processes that the part has undergone and the intended use of the part, as well as applicable codes and standards, must be thoroughly understood as a prerequisite to performing a nondestructive test.

O altă concepție greșită implică natura și caracteristicile părții sau a obiectului în curs de examinare.Este esențial să se cunoască și să se ințeleagă cât mai multe informații ca o condiție prealabilă pentru stabilirea metodelor de testare. Atributele importante, cum ar fi procesele la care a participat și a fost supusă piesa precum și destinația ei , precum și codurile și standardele aplicabile, trebuie să fie bine înțelese ca o condiție prealabilă pentru efectuarea unui test nedistructiv.

Another widespread misunderstanding is related to the personnel performing these examinations.Since NDT is a “hands-on” technology, the qualifications of the examination personnel become a very significant factor. The most sophisticated equipment and the most thoroughly developed techniques and procedures can result in potentially unsatisfactory results when applied by an unqualified examiner. A major ingredient in the effectiveness of a nondestructive test is the personnel conducting it and their level of qualifications.

O altă neînțelegere larg răspândită este legată de personalul care efectuează aceste examinări.Din moment ce NDT este o tehnologie de tip "hands-on" , calificarea personalului de examinare devenit un factor foarte important. Echipamentul cel mai sofisticat și cele mai temeinic elaborate tehnicii și proceduri pot duce la rezultate nesatisfăcătoare atunci când sunt aplicate de către un examinator necalificat. Un ingredient important în eficacitatea unui test nedistructiv este personalul care desfășoară examinarea și nivelul lor de calificare.

4. Testarea nedistructivă versus testarea distructivă

Destructive testing has been defined as a form of mechanical test (primarily destructive) of materials whereby certain specific characteristics of the material can be evaluated quantitatively. In some cases, the test specimens being tested are subjected to controlled conditions that simulate service. The information that is obtained through destructive testing is quite precise, but it only applies to the specimen being examined. Since the specimen is destroyed or mechanically changed, it is unlikely that it can be used for other purposes beyond the mechanical test. Such destructive tests can provide very useful information, especially relating to the material’s design considerations and useful life. Destructive testing may be dynamic or static and can provide data relative to the following material attributes:

Ultimate tensile strength

Yield point

Ductility

Elongation characteristics

Fatigue life

Corrosion resistance

Toughness

Hardness

Impact resistance

Controlul distructiv a fost definit ca o formă de încercare mecanică (în primul rând distructiv) din materiale prin care anumite caracteristici specifice ale materialului pot fi evaluate cantitativ. În unele cazuri, epruvetelor testate sunt supuse la condiții controlate care simulează utilizarea. Informațiile obținute prin testarea distructivă sunt destul de precise, dar se aplică numai pentru modelul examinat. Având în vedere că eșantionul este distrus sau schimbat mecanic, este puțin probabil că acesta poate fi utilizat în alte scopuri dincolo de testul mecanic. Astfel de teste distructive pot furniza informații foarte utile, mai ales cu privire la considerente de proiectare ale materialului și durată de viață utilă. Controlul distructiv poate fi dinamic sau static și poate furniza date relative în raport cu următoarele atribute ale materialelor:

Rezistență la rupere Randament Ductilitate Caracteristicile de alungire Rezistența la oboseală Rezistență la coroziune Rezistență Duritate Rezistența la șoc

One of the more common destructive testing instruments used for mechanical testing, which is capable of measuring characteristics such yield point, elongation, and ultimate tensile strength.

Unul din cele mai folosite aparate pentru testarea distructivă folosit pentru testarea mecanică , care este capabil să măsoare caracteristici precum randamentul , alungirea și rezistența la rupere.

Typical tensile testing machine. (Courtesy of J. Devis Collection.)

Limitations of destructive testing include:

Data applies only to the specimen being examined Most destructive test specimens cannot be used once the test is complete Many destructive tests require large, expensive equipment in a laboratory

environment

Benefits of nondestructive testing include:

The part is not changed or altered and can be used after examination Every item or a large portion of the material can be examined with no

adverse consequences Materials can be examined for conditions internal and at the surface Parts can be examined while in service Many NDT methods are portable and can be taken to the object to be

examined Nondestructive testing is cost effective, overall

Limitările de testare distructive includ:

Datele se aplică numai pentru piesele examinate Cele mai multe eșantioane de analiză distructive nu pot fi utilizate odată cu

finalizarea testului Multe teste distructive necesită echipamente mari, scumpe intr-un mediu de

laborator

Beneficiile de control nedistructiv includ:

Piesa nu este schimbată sau modificată și poate fi utilizată după examinare Fiecare element sau o mare parte a materialului poate fi examinat fără

consecințe negative Materialele pot fi examinate pentru condiții interne cât și pentru condiții la

suprafață Piese de schimb pot fi examinate în timp ce în service Multe metode NDT sunt portabile și pot fi luate la obiectul ce urmează să fie

examinat Control nedistructiv este rentabil, în general

Limitations of nondestructive testing include:

It is usually quite operator dependent Some methods do not provide permanent records of the examination NDT methods do not generally provide quantitative data Orientation of discontinuities must be considered Evaluation of some test results are subjective and subject to dispute While most methods are cost effective, some, such as radiography, can be

expensive Defined procedures that have been qualified are essential

Limitările controlului nedistructiv includ:

Este necesară prezența unui operator Unele metode nu oferă o permanentă evidență a examinării Metodele NDT nu oferă, în general, date cantitative Orientarea discontinuităților trebuie luate în considerare Evaluarea unor rezultate ale testelor sunt subiective În timp ce cele mai multe metode sunt rentabile, unele, cum ar fi radiografia,

poate fi costisitoare Procedurile determinate care au fost calificate sunt esențiale

5. Condiții pentru o testare nedistructivă eficientă

There are many variables associated with nondestructive testing that must be controlled and optimized. The following are major factors that must be considered in order for a nondestructive test to be effective.

Sunt multe variabile asociate cu testarea nedistructivă care trebuie controlotae si optimizate.Factori majori care trebuie luati în considerare pentru ca testarea nedistructivă să fie eficientă sunt următorii:

The product must be “testable.” There are limitations inherent with each of the nondestructive test methods and it is essential that these limitations be known so that the appropriate method is applied based on the variables associated with the test object. For example, it would be very difficult to provide a meaningful ultrasonic test on a small casting with very complex shapes and rough surfaces. In this case, it would be much more appropriate to consider radiography. In another case, the object may be extremely thick and high in density, making radiography impractical. Ultrasonic testing, on the other hand, may be very effective. In addition to the test object being “testable,” it must also be accessible.

Produsul trebuie sa fie testabil. Exista anumite limitări cu fiecare metodă de testare nedistructivă și este esențial ca aceste limitări să fie cunoscute pentru ca metoda potrivită să fie aplicată bazată pe variabilele asociate cu obiectul testat.De exemplu , ar fi foarte complicat să oferi o testare ultrasonică pe o mică probă cu forme complexe și suprafețe rugoase.În acest caz , ar fi mult mai indicat să se ia în considerare o radriografie. Într-un alt caz, obiectul poate fi extrem de gros și de înaltă densitate, ceea ce face imposibilă radiografia. Testarea cu ultrasunete, pe de altă parte, poate fi foarte eficientă. În plus față de obiectul de încercare fiind "testabil" trebuie să fie, de asemenea, accesibil.

Approved procedures must be followed. It is essential that all nondestructive examinations be performed following procedures that have been developed in accordance with the requirements or specifications that apply. In addition, it is necessary to qualify or “prove” the procedure to assure that it will detect the applicable discontinuities or conditions and that the part can be examined in a manner that will satisfy the requirements. Once the procedure has been qualified, a certified NDT Level III individual or other quality assurance person who is suitably qualified to properly assess the adequacy of the procedure should approve it.

Trebuie urmate procedurile aprobate. Este esențial ca toate examinările nedistructive să se efectueze în conformitate cu procedurile care au fost elaborate

în conformitate cu cerințele sau specificațiile care se aplică. În plus, este necesar să se califice sau "dovedi" procedura, să se asigure că acesta va detecta discontinuitățile sau condițiile aplicabile și ca piesa care a participat poaet fi examinată într-un mod care va satisface cerințele. Odată ce procedura a fost calificată, o persoană certificată NDT Nivelul III individual sau altă persoană de asigurare a calității, care este calificată în mod corespunzător, să evalueze corect gradul de adecvare a procedurii pe care ar trebui să o aprobe.

Equipment is operating properly. All equipment to be used must be in good operating condition and properly calibrated. In addition, control checks should be performed periodically to assure that the equipment and accessory items are functioning properly. Annual calibrations are usually required but a “functional” check is necessary as a prerequisite to actual test performance.

Echipamentele funcționează corespunzător. Toate echipamentele care urmează să fie folosite trebuie să fie în stare de funcționare bună și calibrate în mod corespunzător. În plus, controalele de calitate ar trebui să fie efectuate periodic pentru a se asigura că echipamentele și accesoriile lor funcționează în mod corespunzător. Calibrări anuale sunt de obicei necesare, dar o verificare "funcțională" este necesară ca o condiție prealabilă pentru testul de performantă in sine.

Documentation is complete. It is essential that proper test documentation be completed at the conclusion of the examination. This should address all of the key elements of the examination, including calibration data, equipment and part description, procedure used, identification of discontinuities if detected, etc. These are all key elements.

Documentația să fie completă .Este esențial să existe o documentație completă a testului la terminarea examinării. Acest lucru ar trebui să abordeze toate elementele cheie ale examinării, inclusiv datele de calibrare, echipamente și descrierea piesei, procedura utilizată, identificarea discontinuități dacă este detectată, etc.

Personnel are qualified. Since nondestructive testing is a “hands-on” technology and depends greatly on the capabilities of the individuals performing the examinations, personnel must not only be qualified, but also properly certified. Qualification involves both formalized planned training, testing, and defined experience.

Personalul să fie calificat. Din moment ce testarea nondistructivă este o tehnologie “hands-on și depinde în mare parte de capacitațile individuale ale

persoane ce execută examinare, personalul trebuie nu doar să fie calificat ci și certificat.Certificarea include atat training , testarea si experiența profesională.