Контроль течеисканием. 
Сварка и пайка в авиационной промышленности

Назначение перечисленных методов — определить герметичность сварного или паяного соединения. Требования к герметичности различны и оцениваются величиной утечки (или натекания газа) в единицу времени. Обнаружение дефекта каким-либо из рассмотренных ранее методов неразрушающего контроля не позволяет, за некоторым исключением (например, определенные визуально сквозные свищи или трещины), сделать вывод о плотности соединения. Поэтому необходимо проводить испытания на герметичность, которые назначаются, как правило, наряду с другим каким-либо контролем.

В зависимости от условий эксплуатации, характера испытуемой конструкции для контроля течеисканием используются жидкость и газ. С учетом разновидностей газов и жидкостей можно выделить несколько методов, наиболее широко применяемых при контроле герметичности сварных и паяных изделий летательных аппаратов: а) водой; б) керосином; в) красками; г) люминофором; д) сжатым воздухом; е) гелием; ж) галогенами; з) вакуумированием.

Испытания водой (гидравлические) необходимы для сосудов и аппаратуры, работающих под давлением. Таким образом проверяют не только прочность, но и плотность соединений. Давление воды в изделии при испытаниях выбирается в зависимости от характера и требований к конструкции (давление при испытании в 1,5—2 раза больше рабочего). Случайное разрушение конструкции при гидравлических испытаниях менее опасно, чем при испытании воздухом, так как давление из-за малой сжимаемости жидкости моментально падает, едва начинается разрушение.

Испытание керосином применяется для сосудов, рассчитанных на работу без давления. Оно заключается в том, что одну сторону соединения, доступную для осмотра, забеливают меловой эмульсией и затем высушивают, а противоположную смачивают керосином. Обладая большой проникающей способностью, керосин, если в соединении нарушена герметичность, может проникнуть в мел, на котором появляется характерное маслянистое пятно.

Испытание красками основано на уже изложенном принципе капиллярности, однако технология самого контроля несколько другая, так как для выявления негерметичности жидкость с добавленной в нее краской наносится со стороны, противоположной той, на которую нанесен сорбент. Аналогично проводятся испытания люминофорами.

Испытание сжатым воздухом. Испытание сжатым воздухом проводится после гидравлического. Обнаружение неплотности производится промазыванием швов мыльной пеной, погружением испытываемого изделия в воду или по падению показаний давления контрольного манометра, установленного на изделии. Так как испытания сжатым воздухом представляют большую опасность, их проводят в специально оборудованных помещениях при самом строгом соблюдении правил техники безопасности. С этой же целью до пневматических испытаний проводят гидравлические, а также снижают давление при испытании сжатым воздухом до 1,0—1,2 от величины рабочего давления.

Испытания аммиаком, углекислым газом, их смесями с воздухом основаны на химической индексации проникающих через несплошности под небольшим избыточным давлением указанных газов, вступающих в реакцию с индикатором. Индикатором смачивается бумажная лента или полоска марли и накладывается на контролируемый участок соединения. В качестве индикатора применяется при использовании аммиака 5%-ный раствор азотнокислой ртути или раствор фенолфталеина. В результате химической реакции между аммиаком и воздухом на индикаторе появляются темные пятна.

Испытания гелием (масс-спектрометрическое) позволяет определять наличие несплошностей с очень высокой чувствительностью. Гелий обладает хорошей проникающей способностью. Если в изделии создать вакуум 133 МПа и снаружи все соединения последовательно обдувать гелием из специального пистолета, соединенного с баллоном, то гелий при наличии несплошности проникает внутрь изделия. Изделие соединено с масс-спектрометром, где поддерживается более высокий (порядка 0,65 МПа) вакуум. Поэтому гелий попадает в массспектрометр, в котором его присутствие фиксируется, в результате отклоняется стрелка индикатора или раздается звуковой сигнал. Положение дефекта определяется координатами пистолета в момент срабатывания сигнализации.

Возможен и другой вариант контроля с помощью гелия. В этом случае гелий из баллона накачивается под некоторым давлением в изделие, а масс-спектрометр соединяется со специальным щупом, который перемещают вдоль шва. Если имеется течь, то гелий будет проникать наружу и попадет через щуп в масс-спектрометр течеискателя, и система сигнализации известит оператора о наличии дефекта.

В галогенных течеискателях используется воздух в смеси с фреоном, четыреххлористым углеродом и некоторыми другими газами. Смесью заполняется испытуемый сосуд под избыточным давлением 2 • 10^4-6 х х 10⁶ Па, и его соединения проверяются с помощью щупа. В щупе имеется два электрода, из которых анод нагрет до 1073—1173 К. Если в соединении имеется сквозной дефект, то галогенный газ, просачиваясь через несплошность, засасывается в щуп. Для этого в нем имеется специальный вентилятор, приводимый в движение миниатюрным электродвигателем. Молекулы галогенного газа, попадая в межэлектродное пространство, ионизируются. Ионы, обладая высоким отрицательным потенциалом, усиливают выход положительных ионов с анода. Изменение анодного тока служит сигналом для отклонения стрелки миллиамперметра или подачи импульса тока на телефон.

Выбор конкретного метода контроля течеисканием во многом определяется его чувствительностью.

В табл. 7.1 для сравнения приведена чувствительность рассмотренных методов. Величина течи указана в [л-Па/с]. В промышленности находят применение статистические методы контроля. Их цель — улучшить управление технологическим процессом сварки или пайки на основе методов математической статистики, тем самым повысить его стабильность, а также обеспечить математико-статистический выборочный контроль.

Таблица 7.1

Чувствительность методов течеискания.

Статистические методы управления качеством и выборочный контроль не исключают применения разрушающих методов контроля, а наоборот, базируются на статистическом материале, полученном этими методами.