Задачи. 
Современные методы контроля технического состояния деталей вагонов

1. Рассчитать и сравнить максимальную глубину заполнения пенетрантом щелевидного капилляра с параллельными и непараллельными стенками. Глубина капилляра l0=10 мм, ширина устья b=10 мкм, пенетрант на основе керосина с у=3Ч10−2Н/м, cosи=0,9. Атмосферное давление принять ра-1,013Ч105 Па. Диффузионное заполнение не учитывать.

Решение. Глубину заполнения капилляра с параллельными стенками рассчитаем по формулам (3) и (5):

Решение выполнено таким образом, чтобы продемонстрировать, что капиллярное давление составляет около 5% атмосферного, а глубина заполнения — около 5% от полной глубины капилляра.

Выведем формулу для заполнения щели с непараллельными поверхностями, имеющую в сечении вид треугольника. Из закона Бойля-Мариотта найдем давление воздуха, сжатого у конца капилляра рв:

где b1 — расстояние между стенками на глубине l1; b1=b (l0 — l1)/l0. Отсюда находим.

Капиллярное давление равно:

Из равенства давлений снаружи и изнутри капилляра ра+рк=рв найдем.

Где рк — капиллярное давление для капилляра постоянного сечения по формуле (3). Обозначим х=l0/(l0 — l1). Тогда:

Знак плюс перед корнем выбран с учетом положительности решения. С учетом малости рк/ра по сравнению с единицей найдем.

Таким образом, глубина заполнения щели с непараллельными стенками в 2 раза меньше.

2. Рассчитать необходимое количество дефектоскопических материалов из набора в соответствии с позицией 5 табл. 4 и время для выполнения КМК антикоррозионной наплавки на внутренней поверхности реактора. Реактор состоит из цилиндрической части диаметром D=4 м, высотой, H=12 м с полусферическим дном (сварено с цилиндрической частью и образует корпус) и крышкой, а также четырьмя патрубками диаметром d=400 мм, длиной h=500 мм. Время нанесения какого-либо дефектоскопического материала на поверхность принять ф=2 мин/м2.

Решение.

Рассчитаем площадь контролируемого объекта по элементам: цилиндрическая S1=рD2Н=р42Ч12=603,2 м²; часть дно и крышка S2=S3=0,5рD2=0,5р42=25,1 м²; патрубки (каждый) S4=рd2h=рЧ0,42Ч0,5=0,25 м²; суммарная площадь S=S1+S2+S3+4S4=603,2+25,1+25,1+4Ч0,25=654,4 м².

Учитывая, что контролируемая поверхность наплавки неровная, расположена преимущественно вертикально, принимаем расход пенетранта q=0,5 л/м2.

Отсюда необходимое количество пенетранта: Qп = Sq = 654,4Ч0,5 = 327,2 л.

С учетом возможных потерь, повторного контроля и т. п. принимаем, необходимое количество пенетранта равным 350 л.

Требуемое количество проявителя в виде суспензии — 300 г на 1 л пенетранта, отсюда Qпр=0,3Ч350=105 кг. Очистителя требуется в 2…3 раза больше, чем пенетранта. Принимаем среднее значение — в 2,5 раза. Таким образом, Qоч = 2,5Ч350 = 875 л. Жидкости (например, ацетона) для предварительной очистки требуется приблизительно в 2 раза больше, чем Qоч.

Время контроля рассчитаемте учетом того, что каждый элемент реактора (корпус, крышка, патрубки) контролируют отдельно. Экспозицию, т. е. время нахождения объекта в контакте с каждым дефектоскопическим материалом принимаем средним из нормативов. Наиболее значительна экспозиция для пенетранта — в среднем tп=20 мин. Экспозиция или время нахождения ОК в контакте с другими дефектоскопическими материалами меньше, чем с пенетрантом, причем его можно увеличить без ущерба для эффективности контроля.

Исходя из этого, принимаем следующую, организацию процесса контроля (она не единственно, возможная). Корпус и крышку, где контролируются большие площади, разбиваем на участки, на каждый из которых время нанесения какого-либо дефектоскопического материала равно tуч = tп = 20 мин. Тогда время нанесения любого дефектоскопического материала будет не меньше, чей экспозиция для него. То же самое относится к времени выполнения технологических операций, не связанных с дефектоскопическими материалами (сушка осмотр и т. п.).

Площадь такого участка Sуч = tуч/ф = 20/2 = 10 м². Время контроля элемента с большой площадью поверхности равно количеству таких участков с округлением в сторону увеличения, умноженному на tуч = 20 мин.

Площадь корпуса разбиваем на (S1+S2)/Sуч = (603,2+25,1)/10 = 62,8 = 63 участка. Время, необходимое для их контроля, 20Ч63 = 1260 мин = 21 ч.