Капиллярный метод неразрушающего контроля (ПВК)

Капиллярный контроль (ПВК, контроль проникающими веществами, англ. penetrant testing, PT) — метод неразрушающего контроля, при котором индикаторная жидкость проникает в выходящие на поверхность и сквозные несплошности, а проявитель вытягивает её в видимый след. Основной стандарт метода в России — ГОСТ 18442-80. Таблицы выше собраны по ГОСТ 18442-80, отраслевым методикам, стандартам ISO 3452, ГОСТ Р ИСО 3059-2015, ASTM E165, ASME BPVC Section V и научным данным о вероятности обнаружения. Статусы документов сверены на 01.10.2026. Ниже объясняется, откуда берутся числа и как применять их на практике.

Что выявляет

Поверхностные и сквозные несплошности: трещины, поры, несплавления, закаты, складки; определяет их расположение, протяжённость и ориентацию (ГОСТ 18442-80, п. 1.2; ISO 3452-1:2021, разд. 1)

Чего не выявляет

Внутренние несплошности без выхода на поверхность и полости, закрытые загрязнениями или обработкой; выявление несплошностей с раскрытием 0,5 мм и более не гарантируется (ГОСТ Р 50.05.09-2018, п. 5.6)

Материалы объектов

Чёрные и цветные металлы и сплавы, пластмассы, стекло, керамика и другие твёрдые неферромагнитные материалы; ферромагнитные — если магнитопорошковым методом нельзя достичь требуемой чувствительности и его применение не допускается по условиям эксплуатации объекта (ГОСТ 18442-80, пп. 1.3–1.4)

Классы чувствительности

I — менее 1 мкм, II — 1–10 мкм, III — 10–100 мкм, IV — 100–500 мкм, технологический — не нормируется (ГОСТ 18442-80, табл. 4)

Нормы браковки

Устанавливает документация на объект контроля; в ГОСТ 18442-80 их нет (п. 4.7.1)

Зарубежные документы

ISO 3452-1:2021, ISO 3059:2012, ASTM E165/E165M, ASTM E1417/E1417M, ASME BPVC Section V, статья 6

Капиллярный неразрушающий контроль (ПВК): что это и что он выявляет

По ГОСТ Р 56542-2019 капиллярный контроль относится к виду неразрушающего контроля проникающими веществами. В тот же вид входит течеискание, поэтому в ФНП № 478 (п. 5) и в документах по аттестации персонала применяют два сокращения: ПВК — капиллярный метод, ПВТ — течеискание. Капиллярный метод отвечает на вопрос, есть ли на поверхности несплошность и где она находится. Течеискание проверяет, есть ли сквозной путь для газа или жидкости. В зарубежных документах метод называют penetrant testing (PT), liquid penetrant inspection или dye penetrant inspection, а в ГОСТ Р ИСО 9712-2023 он обозначен кодом PT и назван «проникающий контроль (капиллярный)».

ГОСТ 18442-80 описывает метод через капиллярное проникание индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей (п. 1.1) и делит контроль на пять этапов: подготовка объекта, обработка дефектоскопическими материалами, проявление дефектов, обнаружение дефектов с расшифровкой результатов и окончательная очистка объекта (п. 4.1). Результат контроля — индикаторный след (в документах ISO — индикация), то есть окрашенный или светящийся рисунок на фоне проявителя. След шире самой несплошности: по нему определяют положение, протяжённость и ориентацию дефекта, но не его глубину.

Необходимое условие выявления сформулировано в п. 1.5 ГОСТ 18442-80: полость должна быть свободна от загрязнений и иметь выход на поверхность. Из этого условия следуют и сильные стороны метода, и его ограничения. Капиллярный контроль не зависит от магнитных свойств и электропроводности материала, работает на изделиях сложной формы и выявляет несплошности независимо от их направления на поверхности. Но он видит только то, что открыто наружу и не забито.

Чего капиллярный контроль не выявляет

• Внутренние несплошности, не выходящие на поверхность: для них применяют ультразвуковой и радиографический контроль.
• Несплошности с закрытым устьем: под окалиной, краской, продуктами коррозии, маслом, а также трещины, устье которых пластически «замазано» шлифовкой, пескоструйной или дробеструйной обработкой без последующего травления.
• Широкие и неглубокие дефекты: пенетрант вымывается из них при удалении излишка. ГОСТ Р 50.05.09-2018 прямо оговаривает, что выявление несплошностей с раскрытием 0,5 мм и более не гарантируется (п. 5.6), а капиллярному контролю подвергают поверхности, уже признанные годными по визуальному контролю (п. 5.3).
• Дефекты на сильно пористых материалах: пенетрант впитывается всей поверхностью и даёт сплошной фон. ISO 3452-1:2021 распространяется на материалы, инертные к пенетранту и не являющиеся чрезмерно пористыми.

Индикаторный след ещё не дефект. Он может оказаться ложным (риска, отпечаток пальца, остаток пенетранта) или относиться к несплошности, допустимой по нормам. Дефектом несплошность становится, когда не соответствует нормам оценки из документации на объект. Правила такой оценки разобраны в разделе об оценке индикаций.

Физические основы капиллярного метода неразрушающего контроля

Метод опирается на три явления: смачивание, капиллярное давление и сорбцию. Пенетрант с низким поверхностным натяжением и малым краевым углом смачивает металл и под действием капиллярного давления втягивается в узкую полость. После удаления излишка с поверхности проявитель, то есть тонкий пористый слой, работает как второй капилляр: он вытягивает пенетрант из полости обратно и образует след, который значительно шире устья дефекта. Четыре формулы и одна расчётная таблица объясняют большую часть практических требований к процессу.

Капиллярное давление и скорость заполнения

Давление, которое втягивает жидкость в щелевую несплошность шириной b:

где σ — поверхностное натяжение пенетранта, θ — краевой угол смачивания, b — ширина раскрытия. Чем уже щель, тем выше давление: при σ = 30 мН/м и θ = 10° щель шириной 1 мкм создаёт около 59 кПа, щель 0,1 мкм — около 591 кПа (таблица 3). Константы соответствуют составам цветных пенетрантов, описанным в патентах RU 2278372 и RU 2238543: поверхностное натяжение около 30 мН/м, краевой угол около 10°.

Время заполнения открытой щели на глубину l описывает уравнение Лукаса — Уошберна. Для щелевого канала коэффициент формы равен 1/3 (Chibbaro и соавторы), и формула принимает вид:

где μ — динамическая вязкость пенетранта. Из формулы видно, что время пропорционально вязкости и обратно пропорционально произведению σ·cos θ. Охлаждение повышает вязкость и удлиняет пропитку, а загрязнение поверхности увеличивает краевой угол и снижает движущее давление.

Почему пропитка длится минуты: газ в тупике дефекта

Реальная трещина — тупиковая полость. Воздух в ней не может уйти вперёд жидкости и сжимается. Если газ не растворяется, жидкость останавливается, когда избыточное давление сжатого газа над атмосферным сравняется с капиллярным давлением. Относительную глубину заполнения при изотермическом сжатии оценивает формула из работы Deutsch (Journal of Research of the National Bureau of Standards, 1979); здесь она записана для щели:

где P₀ — атмосферное давление. Отсюда следует неочевидный вывод: чем шире дефект, тем меньшую долю его глубины пенетрант заполняет за счёт капиллярного давления. Для щели 1 мкм это около 37 % глубины, для щели 10 мкм — около 5,5 %. Дальше идёт медленная диффузионная стадия: газ растворяется в пенетранте и уходит к устью. Регламентные минуты пропитки нужны именно для неё, а не для вязкого течения.

Роль газа подтверждена экспериментально. Деленковский и Гнусин («Дефектоскопия», 2019, № 1) после нанесения пенетранта вакуумировали образцы при 10–20 Па в течение 10–15 с, затем выдерживали их 120 с при атмосферном давлении. По сравнению с обычной выдержкой 180 с площадь индикаторных следов, по которой авторы оценивали чувствительность, выросла на 30–100 % на стальных образцах с искусственными дефектами и на 20–40 % на образцах по ГОСТ Р ИСО 3452-3. ГОСТ 18442-80 называет вакуумный способ заполнения дефектов наряду с капиллярным, компрессионным, ультразвуковым и деформационным (п. 4.5.1).

Сила тяжести на заполнение почти не влияет. Высота капиллярного подъёма по Жюрену, h = 2σ·cos θ / (ρ·g·b), при раскрытии до 100 мкм составляет от десятков миллиметров до десятков метров (таблица 3). По оценке Deutsch, поверхностное натяжение доминирует для дефектов шириной примерно от 0,01 до 100 мкм. Поэтому ориентация поверхности — потолок, стена или пол — на проникание пенетранта практически не влияет.

Проявитель: почему след шире трещины

Таблица 5 ГОСТ 18442-80 прямо указывает, что её условия осмотра рассчитаны на протяжённые следы при соотношении ширины следа и ширины раскрытия дефекта 10:1. Расширение следа обеспечивает проявитель: пористый сорбент вытягивает пенетрант из полости обратным капиллярным подсосом. Тонкий равномерный слой даёт индикацию быстрее и в определённых пределах повышает чувствительность, а толстый растворяет и маскирует след. Роль проявителя наглядно показывают данные Rummel по кобальтовому жаропрочному сплаву (UNS R30188), приведённые в обзоре FAA DOT/FAA/AR-01/95: без проявителя вероятность обнаружения 90 % не была достигнута даже для трещин длиной 19 мм, с проявителем — уже для трещин длиной 2 мм.

Почему люминесцентный след заметнее

Максимумы свечения люминесцентных пенетрантов лежат в диапазоне 502–528 нм (Кудинов и соавторы, «Дефектоскопия», 2022, № 1). Максимум сумеречной (скотопической) чувствительности глаза по таблицам CIE приходится на 507 нм, а при 600 нм относительная чувствительность падает до 0,033. Поэтому жёлто-зелёный след в затемнённой зоне заметен даже при малой ширине, а красный след цветного метода требует яркого белого света. В той же работе доля видимого излучения в потоке испытанных УФ-облучателей составила от 1,3 до 28,3 %. Видимая подсветка снижает контраст, поэтому ГОСТ 18442-80 ограничивает освещённость контролируемой поверхности от самого облучателя 30 лк (п. 4.7.1.2.2).

Методы капиллярного контроля: цветная дефектоскопия и люминесцентный метод

ГОСТ 18442-80 делит капиллярные методы на основные и комбинированные (п. 1.6). Основные классифицируют по двум признакам (п. 1.7). По типу проникающего вещества различают метод проникающих растворов и метод фильтрующихся суспензий. По способу получения первичной информации различают яркостный (ахроматический), цветной (хроматический), люминесцентный и люминесцентно-цветной методы. Комбинированные методы сочетают капиллярное проникание с другими физическими полями: стандарт называет капиллярно-электростатический, капиллярно-электроиндукционный, капиллярно-магнитный, капиллярно-радиационный поглощения и капиллярно-радиационный излучения методы (п. 1.8).

В методе фильтрующихся суспензий жидкая основа индикаторной суспензии впитывается в полость, а частицы индикатора задерживаются у устья и образуют след. На практике подавляющая часть работ выполняется двумя методами проникающих растворов: цветным и люминесцентным. Соответствие классификаций ГОСТ, ISO и ASTM показано в таблице 2.

Цветная дефектоскопия: цветной метод и ОСТ 26-5-99

Цветной метод даёт красный след на белом фоне проявителя и выполняется при белом свете. Он не требует затемнения и УФ-облучателя, поэтому его применяют в цехе, на монтаже и в полевых условиях с аэрозольными наборами. В отраслевой практике такой контроль называют цветной дефектоскопией. Для сварных соединений, наплавленного и основного металла сосудов и аппаратов процедуру детализирует ОСТ 26-5-99 «Контроль неразрушающий. Цветной метод контроля сварных соединений, наплавленного и основного металла». Он задаёт контроль при температуре 5–40 °C и относительной влажности не более 80 % (п. 3.13) и осмотр через 20–30 мин после высыхания проявителя (п. 7.4.1). Цветной контроль выполняют до ультразвукового (п. 3.6) и до нанесения покрытий (п. 3.5), а на цветных металлах — до механической обработки (п. 3.4). Применение цветного метода, объём контроля и класс дефектности устанавливает разработчик конструкторской документации (п. 3.2).

Люминесцентный контроль

Люминесцентный метод использует пенетрант, который светится жёлто-зелёным светом под ультрафиолетовым излучением диапазона УФ-А. Осмотр ведут в затемнённой зоне: по ГОСТ 18442-80 помещение оснащают светильниками отражённого или рассеянного света, обеспечивающими освещённость 10 лк, а освещённость контролируемой поверхности от УФ-облучателя допускается не более 30 лк (п. 4.7.1.2.2); по ГОСТ Р ИСО 3059-2015 фоновая освещённость не более 20 лк. Метод сложнее организовать, но в сравнительных испытаниях он выявляет больше дефектов. В обзоре FAA на одинаковых образцах с усталостными трещинами флуоресцентный пенетрант выявил 60 дефектов, а красный цветной — 39. На сварных образцах углеродистой стали (Vera Alvarado и соавторы, LACCEI, 2023) надёжно выявляемая длина дефекта a_90/95 составила 7,52 мм у люминесцентного метода против 8,69 мм у цветного. Люминесцентно-цветной метод объединяет оба признака: след виден и при белом свете, и под ультрафиолетом.

Как читать обозначения технологии

ГОСТ 18442-80 рекомендует условную запись технологии (справочное приложение 5). Запись «Л-I-(И1П1М7)» означает метод проникающих растворов с люминесцентным способом выявления, класс чувствительности I, пенетрант № 1, проявитель № 1 и очиститель № 7. Запись «ФЦ-III-(И38)» — метод фильтрующихся суспензий с цветным способом выявления, класс III, пенетрант № 38.

ISO 3452-1:2021 обозначает систему типом пенетранта (I — флуоресцентный, II — цветной, III — двойного назначения), методом удаления излишка (A–E) и формой проявителя (a–g), а затем добавляет уровень чувствительности семейства по ISO 3452-2. Запись «ISO 3452-2, IAa Level 2» читается так: флуоресцентный пенетрант, удаление водой, сухой проявитель, уровень 2. В ASTM E165 тип, метод и форму проявителя указывают раздельно, а уровни чувствительности ½, 1, 2, 3 и 4 по SAE AMS2644 присваивают только флуоресцентным пенетрантам (Type I). Типы I и II, методы A–D и формы проявителя a–e у ISO и ASTM совпадают по смыслу (ASTM пишет формы прописными буквами), но букву метода нельзя путать с буквой формы: метод D — гидрофильный эмульгатор, а форма d — неводный проявитель. Не совпадают уровни чувствительности: ISO 3452-2 и SAE AMS2644 присваивают их по разным испытаниям, поэтому в технологической карте приводят запись того документа, по которому выполняется контроль.

Классы чувствительности капиллярного контроля по ГОСТ 18442-80

Класс чувствительности по ГОСТ 18442-80 определяется минимальным размером, а именно шириной раскрытия, выявленных дефектов (п. 4.7.1, табл. 4): I — менее 1 мкм, II — от 1 до 10 мкм, III — от 10 до 100 мкм, IV — от 100 до 500 мкм, технологический — не нормируется. Длину и глубину дефекта таблица не нормирует, поэтому формулировки вида «класс I — трещины длиной от…» к ГОСТ 18442-80 не относятся. Нормативно-техническая документация может делить классы на подклассы, например IIа и IIб (примечание к табл. 5). Атомная методика ГОСТ Р 50.05.09-2018 уточняет границы словом «включительно»: класс II — от 1,0 до 10,0 мкм, класс III — от 10,0 до 100,0 мкм. Классов IV и технологического в ней нет.

От класса зависят и условия осмотра (таблица 1): облучённость УФ-А при люминесцентных методах и освещённость при цветном и яркостном. Для классов I и II стандарт даёт одну строку условий: 1000–3000 мкВт/см² (100–300 отн. ед.) и 2500/750 лк комбинированного и общего освещения при люминесцентных лампах. Для цветного метода с диффузионным проявлением допускается 4000 лк вместо 2500 лк и 3000 лк вместо 2000 лк, и обе замены относятся к комбинированному освещению. Общее освещение в системе комбинированного должно составлять 10 % нормы для комбинированного, но не менее 150 лк при люминесцентных лампах (примечание 2 к табл. 5).

Пункт 4.7.1.1 добавляет требования к организации освещения. При цветном и яркостном методах применяют комбинированное освещение. Одно общее допускается, только если местное невозможно по условиям технологии, а одно местное на стационарных рабочих местах не допускается. Газоразрядные лампы высокого давления, например ДРЛ и металлогалогенные, не допускаются, а против пульсации светового потока принимают меры: многоламповые светильники, включение ламп в разные фазы сети. Облучённость ниже табличной допускается при соблюдении условий п. 4.7.1.4: посторонний свет и видимая составляющая облучателя не более 10 лк, нормированная по времени темновая адаптация, регламентированная скорость осмотра и применение луп или микроскопов.

Кто назначает класс чувствительности

По ГОСТ 18442-80 класс чувствительности, объём, периодичность и нормы оценки качества устанавливает разработчик объекта контроля или материала (п. 4.7.1). Отраслевые документы конкретизируют это требование по-разному (таблица 6). НП-105-18 прямо задаёт класс II для сварных соединений категорий I, Iн, II, IIн, антикоррозионных наплавок и всех швов деталей из титановых и алюминиевых сплавов (п. 42). ОСТ 26-5-99 в приложении А связывает класс с группой сосуда и категорией трубопровода. ФНП № 478 класса не устанавливают и отсылают к документации на объект. Если класса нет в чертеже или технических условиях, лаборатория не выбирает его сама: запрос направляют разработчику документации.

Класс — свойство технологии в целом, а не только материалов. В РД-13-06-2006 каждый набор в таблице 2 привязан к классу, температурному интервалу и шероховатости поверхности: Ra не более 5 мкм для классов I–II и 5–10 мкм для класса III. ОСТ 26-5-99 связывает классы I, II, III и IV с предельной шероховатостью Ra 3,2; 6,3; 12,5 и 25 мкм (приложение А). ГОСТ Р 50.05.09-2018 разрешает применять набор класса II для контроля по классу III (п. 6.1.1.8). В формуляре набора по ГОСТ 18442-80 указывают шероховатость поверхности и температурный диапазон, для которых набор пригоден (приложение 1).

Класс, уровень и вероятность обнаружения — три разные шкалы

При работе по зарубежной документации часто ищут эквивалент класса II в уровнях ISO 3452-2 или SAE AMS2644. Официальной таблицы соответствия нет, и построить её нельзя, потому что шкалы измеряют разное. Класс ГОСТ — минимальное раскрытие дефекта, выявленного на аттестованном образце. Уровень ISO 3452-2 или AMS2644 — выявляемость и яркость индикаций семейства материалов на эталонных трещинах при типовых испытаниях. Показатель вероятности обнаружения a_90/95 — длина трещины, которую на конкретном изделии находят не менее чем в 90 % случаев с доверительной вероятностью 95 %. Связать системы можно только проверкой конкретного набора на образцах той системы, по которой работает заказчик: на аттестованных образцах предприятия для ГОСТ, на образцах типов 1 и 2 по ISO 3452-3 для ISO, с материалами из перечня квалифицированных продуктов QPL-AMS2644 для аэрокосмических заказчиков, работающих по SAE AMS2644.

Технологический класс не имеет нормированного раскрытия (табл. 4). Облучённость для него при люминесцентных методах — до 500 мкВт/см² (до 50 отн. ед.), а освещённость стандарт не устанавливает (табл. 5).

Дефектоскопические материалы: пенетрант, очиститель, проявитель

ГОСТ 18442-80 рассматривает дефектоскопические материалы как набор: индикаторный пенетрант (И), очиститель (М), гаситель (Г) и проявитель (П) комплектуют из взаимообусловленных совместимых материалов (п. 2.1). Совместимость в наборе обязательна, а составы набора не должны ухудшать эксплуатационные качества материала объекта (п. 2.2). Гаситель — компонент, которого нет в зарубежных системах: он подавляет окраску или свечение остатков пенетранта на поверхности вместо их удаления. ISO 3452-1:2021 называет набор семейством продуктов: это пенетрант, средство удаления излишка (кроме метода A) и проявитель, прошедшие совместные типовые испытания по ISO 3452-2 (п. 6.1).

• Индикаторный пенетрант — раствор или суспензия красителя (цветные и яркостные методы) или люминофора (люминесцентные методы). По способу удаления излишка различают водосмываемые пенетранты, постэмульгируемые (с липофильным или гидрофильным эмульгатором) и удаляемые растворителем.
• Очиститель удаляет излишек пенетранта с поверхности, не вымывая его из полостей. В аэрозольных наборах это обычно органический растворитель, которым смачивают ткань.
• Эмульгатор переводит постэмульгируемый пенетрант в эмульсию, смываемую водой. Его концентрация и время контакта критичны: эмульгатор, проникший в устье, удаляет пенетрант и из дефекта.
• Проявитель по ГОСТ 18442-80 бывает сорбционным (порошок, суспензия) и диффузионным (краска, плёнка). ISO 3452-1:2021 выделяет формы от a до g, от сухого порошка до работы без проявителя, допустимой только для флуоресцентных пенетрантов.

Можно ли комбинировать материалы разных изготовителей

Документы отвечают на этот вопрос по-разному. ГОСТ 18442-80 требует совместимости внутри набора, но об изготовителе не говорит. ISO 3452-1:2021 допускает семейство из материалов разных изготовителей, если оно прошло типовые испытания по ISO 3452-2 (п. 6.1), требует восполнять потери на унос тем же продуктом, допуская другую партию (п. 7.2), и запрещает при повторном контроле применять пенетрант другого типа или того же типа от другого изготовителя (п. 8.9). ASME BPVC Section V запрещает смешивать материалы разных семейств и разных изготовителей и не допускает люминесцентного контроля после цветного: остатки цветного пенетранта гасят флуоресценцию. ASTM E165 разрешает применять пенетранты, очистители и проявители из перечня QPL-AMS2644 независимо от изготовителя, но пенетрант и эмульгатор должны принадлежать одному семейству одного изготовителя. Практический вывод для российской практики: набор применяют целиком, в том составе, который указан в формуляре и сертификате.

Входной контроль и деградация материалов

Сертификат на материалы не заменяет проверку. ФНП № 478 требуют входного контроля каждой партии пенетрантов до применения (п. 11). РД-13-06-2006 предписывает проверять дефектоскопические материалы на контрольных образцах после приготовления и в процессе хранения не реже раза в неделю (п. 4.11), хранить пенетранты и проявители в герметичной посуде (п. 4.13), а материалы с истёкшим сроком годности проверять на выявляющую способность по контрольным образцам (п. 4.14). ISO 3452-1:2021 добавляет количественные критерии: яркость флуоресценции рабочего пенетранта должна составлять 90–110 % эталона, интенсивность цвета цветного пенетранта — более 80 % эталона (приложение B).

Причины деградации — вода и загрязнения, выцветание под ультрафиолетом и нагрев. По данным, обобщённым в обзоре FAA, восемь циклов УФ-облучения снизили яркость индикаций ниже половины исходной. Поэтому открытые ёмкости с пенетрантом не держат под облучателем, а результаты проверки на образце сравнивают с эталонной записью, сделанной на свежих материалах.

Сера, галогены и совместимость с материалом изделия

Для никелевых сплавов, аустенитных и дуплексных сталей и титана ограничивают содержание серы и галогенов в материалах ПВК (таблица 7). ASME BPVC Section V издания 2021 года требует для никелевых сплавов не более 0,1 % серы по массе, для аустенитных и дуплексных сталей и титана — не более 0,1 % суммы хлора и фтора, а также сертификата с номером партии (T-641). В издании 2010 года оба предела составляли 1 %. ISO 3452-2:2006 (ГОСТ Р ИСО 3452-2-2009) для продуктов с низким содержанием серы и галогенов требует, чтобы содержание серы и содержание галогенов (хлоридов и фторидов) было менее 200 ppm каждое (п. 6.12). ASTM E165 собственного предела не устанавливает и оставляет его соглашению поставщика и потребителя. Если договор или документ на изделие ограничивает примеси, сертификат с номером партии запрашивают до начала работ.

ГОСТ 18442-80 распространяет метод на пластмассы, стекло и керамику (п. 1.3), но совместимость пенетранта и растворителей с полимерными материалами проверяют до контроля: ASTM E1417 (п. 1.3) предупреждает об осторожности при нагреве деталей из термопластов и рекомендует заранее убедиться, что очистители, пенетранты и проявители не повреждают детали из пластмасс. ISO 3452-1:2021 требует особого рассмотрения совместимости для деталей, работающих с перекисным ракетным топливом, взрывчатых изделий, кислородного оборудования и объектов ядерной техники (п. 7.3.5), а также отсылает к ISO 3452-2 для случаев с требованиями к горючести и содержанию серы, галогенов и натрия.

Технология капиллярного контроля по шагам

ГОСТ 18442-80 задаёт этапы и способы выполнения операций, а численные режимы оставляет технической документации: температуру объекта и пенетранта (п. 4.5.2) и продолжительность заполнения дефектов (п. 4.5.3) в стандарте не найти. Технологические режимы (продолжительность, температуру, давление) устанавливают в зависимости от требуемого класса чувствительности, набора материалов, особенностей объекта и типа искомых дефектов, условий контроля и аппаратуры (п. 4.2). Числа дают отраслевые методики и зарубежные стандарты: параметры процесса сведены в таблицу 4, условия осмотра — в таблицу 5. Ниже — последовательность операций с параметрами из документов и типичной ошибкой каждого шага.

1. Подготовка поверхности. Удаляют окалину, ржавчину, шлак, масло, смазку, краску и влагу (ISO 3452-1:2021, п. 8.2; РД-13-06-2006, п. 5.1.4). ГОСТ 18442-80 называет механический, паровой, растворяющий, химический, электрохимический, ультразвуковой, анодно-ультразвуковой, тепловой и сорбционный способы очистки (п. 4.3). Обезжиривают органическим растворителем, например бензином или ацетоном (РД-13-06-2006, п. 5.1.6), керосин не применяют. Шероховатость после зачистки должна быть не хуже указанной для набора и класса (п. 5.1.5). Ошибка шага — механическая зачистка без травления: она может «замазать» устья трещин, особенно на мягких металлах. ISO 3452-1:2021 предусматривает при необходимости травление (п. 8.2), а NASA-STD-5009C для деталей, критичных по разрушению, требует травления или электрополирования механически обработанных поверхностей со съёмом не менее 0,01 мм для алюминиевых и титановых сплавов и не менее 0,005 мм для коррозионностойких сталей и никелевых сплавов; если это невозможно, выявляемость требуемого размера дефекта подтверждают и документируют. Остатки травящего состава нейтрализуют (РД-13-06-2006, п. 5.1.10).
2. Сушка и очистка полостей. Вода и растворитель в полостях не пускают пенетрант в дефект: по данным, приведённым в обзоре FAA, надёжно выявляемый размер трещин, загрязнённых водой, увеличивался в 40 раз, растворителем — в 12 раз. РД-13-06-2006 требует сушки протиркой сухой тканью и обдувом тёплым воздухом 40–60 °C (п. 5.1.11), а полости несплошностей очищают подогревом поверхности до 100–120 °C или нанесением проявителя (п. 5.1.7). После подогрева пенетрант наносят, когда поверхность остынет до температуры, допустимой для набора (РД-13-06-2006, табл. 2).
3. Нанесение пенетранта и пропитка. Пенетрант наносят распылением, кистью или погружением и выдерживают, не допуская высыхания: не менее 5 мин по РД-13-06-2006 (п. 5.2.2.1), 5–60 мин и не меньше времени, рекомендованного изготовителем, по ISO 3452-1:2021 (п. 8.4.2). ASTM E165-18 рекомендует минимум 5 мин для литья и сварных швов и 10 мин для деформированного металла. Высыхать пенетранту не дают при любой длительности выдержки (ASME V-2021, T-672): высохший пенетрант РД-13-06-2006 называет среди причин ложных следов (п. 6.6). Если изготовитель не задал максимального времени, ASTM E165-18 ограничивает выдержку 2 ч, а дольше допускает только с повторным нанесением пенетранта (п. 8.5.1).
4. Удаление излишка пенетранта. Цель — убрать пенетрант с поверхности, не вымыв его из устья. При удалении растворителем по ISO 3452-1:2021 поверхность протирают сначала сухой безворсовой тканью, затем тканью, смоченной очистителем (п. 8.5.3); по РД-13-06-2006 — безворсовой тканью, смоченной очистителем, до полного отсутствия фона (пп. 5.2.3.1, 5.2.3.3). Распылять очиститель прямо на деталь ISO допускает только по соглашению сторон, а ASTM E165 и ASME V запрещают промывать поверхность растворителем. При удалении водой избегают сильной струи, лишнего времени и механического воздействия (ISO 3452-1:2021, п. 8.5.2): ASTM E165-18 ограничивает температуру воды 10–38 °C и давление 275 кПа, ASME V-2021 — давление 350 кПа и температуру 43 °C. Гидрофильный эмульгатор при распылении применяют в концентрации не более 5 %, а время его контакта при любом способе нанесения — не более 2 мин, если большее время не квалифицировано (ASME V-2021, T-673.2). ГОСТ 18442-80 требует удалять или гасить излишек в возможно короткий промежуток времени (п. 4.5.4).
5. Сушка после удаления излишка. Естественная или в потоке воздуха; допускается протирка чистой гигроскопической тканью или ветошью (ГОСТ 18442-80, п. 4.5.5). ISO 3452-1:2021 ограничивает температуру воздуха 70 °C, а нагрев поверхности — 50 °C; для обдува сжатым воздухом рекомендует давление не более 200 кПа с расстояния не менее 300 мм (п. 8.5.7). ASME V-2021 ограничивает температуру поверхности 52 °C (T-674).
6. Нанесение проявителя и проявление. Проявитель наносят тонким равномерным слоем (ГОСТ Р 50.05.09-2018, п. 8.2.3.1); распылительную головку аэрозольного баллона держат на расстоянии 250–300 мм от поверхности (РД-13-06-2006, п. 5.2.5.1). ГОСТ 18442-80 перечисляет способы проявления: выдержку на воздухе, тепловой, вакуумный и вибрационный (п. 4.6). Время проявления по ISO 3452-1:2021 — не менее 10 мин, верхнего предела стандарт не устанавливает (п. 8.6.1). ASTM E165-18 ограничивает его 4 ч для сухого, 2 ч для водных и 1 ч для неводных проявителей. Сухой проявитель с цветными пенетрантами не применяют (ASME V-2021, T-675).
7. Осмотр и оценка. Осматривают в окне времени, которое задаёт документ: по ГОСТ Р 50.05.09-2018 первый осмотр через 3–5 мин после нанесения проявителя и окончательный через 20 мин после его высыхания (п. 8.3.2); по РД-13-06-2006 — через 15–20 мин после высыхания проявителя (п. 5.2.6.1); по ОСТ 26-5-99 — через 20–30 мин (п. 7.4.1); по ASME V-2021 — в интервале 10–60 мин (T-676.1). Условия осмотра — по таблицам 1 и 5. Перед люминесцентным осмотром глаза адаптируют к темноте: не менее 1 мин по ISO 3452-1:2021 и ASTM E165-18 (п. 8.9.1.3) и не менее 5 мин по ASME V-2021.
8. Окончательная очистка. По ГОСТ 18442-80 удаляют проявитель, а при необходимости и остатки пенетранта (п. 4.8); объекты, прошедшие контроль, следует подвергать антикоррозионной защите (п. 4.9). ISO 3452-1:2021 требует удалять остатки, если они мешают последующей обработке, контролю или эксплуатации либо могут вызвать коррозию (п. 8.8).

Место капиллярного контроля в маршруте изготовления

Порядок операций в российских и зарубежных документах совпадает. Визуальный и измерительный контроль выполняют до других методов (НП-105-18, п. 36). Приёмочный контроль проводят после окончательной термообработки, а сварные соединения материалов, склонных к водородному или замедленному растрескиванию, контролируют не раньше минимально необходимого времени после сварки (ГОСТ ISO 17635-2018, п. 10.3). Там же закреплено, что контроль поверхностных дефектов выполняют до контроля внутренних. ОСТ 26-5-99 ставит цветной контроль до ультразвукового и до нанесения покрытий (пп. 3.5–3.6). ISO 3452-1:2021 объясняет причину: капиллярный контроль предпочтительно выполнять первым, чтобы не занести загрязнения в открытые несплошности (п. 5.2). После магнитопорошкового контроля ПВК возможен только после полной очистки поверхности и полостей от магнитной суспензии: ГОСТ 18442-80 требует очищать объект от материалов предыдущего контроля (п. 4.3).

Температура при капиллярном контроле: холод, нагрев и допустимые диапазоны

ГОСТ 18442-80 температурного диапазона не задаёт: температура объекта и пенетранта должна быть в пределах, указанных в технической документации (п. 4.5.2). Остальные документы дают пять разных диапазонов (таблица 4):

• ISO 3452-1:2021 — 10–50 °C для материалов, контролируемой поверхности и окружающей среды (п. 8.3); издание 2008 года, принятое в России как ГОСТ Р ИСО 3452-1-2011, в отдельных случаях допускало снижение температуры поверхности до 5 °C (п. 8.3.2);
• ASTM E165-18 — 4–52 °C, за пределами диапазона процедуру квалифицируют;
• ASME BPVC Section V-2021 — 5–52 °C на всё время контроля (T-652), за пределами — квалификация по обязательному приложению III;
• РД-13-06-2006 и ГОСТ Р 50.05.09-2018 — от −40 до +40 °C при относительной влажности не более 90 %;
• ОСТ 26-5-99 — 5–40 °C при относительной влажности не более 80 % (п. 3.13).

Выход за пределы ISO 3452-1 регулируют отдельные части стандарта: ISO 3452-5:2008 — контроль при температуре выше 50 °C, ISO 3452-6:2008 — ниже 10 °C. Вне нормального диапазона применяют только материалы, испытанные и сертифицированные для этой температуры. ASME V решает ту же задачу квалификацией: образец с трещинами, обработанный при предлагаемой температуре, сравнивают с образцом, обработанным в диапазоне 5–52 °C. Для пенетрантов, обычно применяемых при 5–52 °C, квалификация при верхней температуре распространяет процедуру на интервал от 5 °C до этой температуры: например, квалификация при 93 °C (200 °F) даёт рабочий диапазон 5–93 °C с обычными временами пропитки. Высокотемпературный пенетрант, который в диапазоне 5–52 °C не применяют, квалифицируют и при нижней, и при верхней температуре с наибольшим наблюдавшимся временем пропитки.

Холод: медленнее всего сохнет проявитель

При отрицательных температурах узким местом оказывается не пропитка, а проявление. Мигун, Гнусин и Волович («Вестник Полоцкого государственного университета», 2003) исследовали диапазон от −12 до +18 °C. При отрицательной температуре высыхание слоя суспензионного проявителя, по оценке авторов, зачастую превышает десятки минут, а обдув воздухом +40 °C сокращает стадию проявления на порядок: для одного из пяти исследованных проявителей при −5 °C время полного высыхания слоя уменьшилось с 460 до 40 с. Средняя яркость индикаций при этом выросла с 0,31 до 0,46 отн. ед.

На холоде растёт вязкость пенетранта, а с ней замедляются и вязкое течение, и растворение газа в тупике дефекта. Поэтому ASTM E165-18 при 4,4–10 °C рекомендует пропитку не менее 20 мин, а ASME V-2021 при 5–10 °C удваивает минимальное время. Отдельный риск — конденсат и лёд в устье дефекта: вода в полости резко снижает выявляемость (таблица 11). РД-13-06-2006 для температур от −40 до +8 °C предписывает сушить поверхность отражательными электронагревательными приборами или подогревателями (п. 2.6), обезжиривать её бензином с последующей осушкой спиртом (п. 5.1.9) и удалять пенетрант тканью, смоченной этиловым спиртом (п. 5.2.3.2). В таблице 2 той же методики для этого интервала приведён отдельный набор материалов.

Нагрев: краситель разлагается, растворитель испаряется

На горячей поверхности испаряются летучие компоненты, пенетрант высыхает до удаления излишка, а флуоресценция падает. По обзору FAA, флуоресцентные красители начинают разлагаться при 71 °C и почти полностью теряют яркость около 94 °C. Отсюда пределы при сушке: воздух не горячее 70 °C при температуре поверхности не выше 50 °C (ISO 3452-1:2021, п. 8.5.7), сушильная печь не горячее 71 °C (ASTM E165-18), поверхность не горячее 52 °C (ASME V-2021, T-674). Выше 50 °C применяют специальные материалы по ISO 3452-5, а при работе по ASME V выше 52 °C — процедуру, квалифицированную по обязательному приложению III.

Набор выбирают по температурному диапазону из его формуляра или сертификата, температуру измеряют на поверхности, а не в помещении, и записывают в протокол. При контроле вне 10–50 °C в технологической карте ссылаются на ISO 3452-5 или ISO 3452-6, на квалифицированную процедуру или на отраслевую методику, которая допускает эту температуру.

Контрольные образцы и проверка системы ПВК

Контрольный образец подтверждает работоспособность системы «материалы, процесс, условия осмотра» на эталонной трещине. Класс реальной детали он не подтверждает: шероховатость, загрязнения и геометрия изделия снижают выявляемость. Единого режима проверки нет, каждый документ задаёт свой (таблица 8).

Российский подход: образец аттестован по раскрытию трещины

ГОСТ 18442-80 определяет чувствительность на стандартных образцах предприятий, размеры дефектов в которых устанавливают металлографическим или другими методами (п. 4.7.1.3). Периодичность проверки стандарт не задаёт. РД-13-06-2006 применяет контрольные образцы для проверки чувствительности материалов (п. 1.19), требует проверки не реже раза в неделю (п. 4.11), а при неудовлетворительной выявляемости дефектов на рабочем образце предписывает изъять материалы из употребления и забраковать (п. 4.15). ГОСТ Р 50.05.09-2018 требует рабочий и арбитражный образцы (п. 6.1.2.3), а срок периодической аттестации образца указывают в его паспорте. ОСТ 26-5-99 также предусматривает рабочий и арбитражный образцы (приложение Ж, п. Ж.5): если трещины не выявляются и на арбитражном образце, дефектоскопические материалы признают непригодными.

Подход ISO: сравнение с эталонной записью

ISO 3452-3 (в России — ГОСТ Р ИСО 3452-3-2009, идентичный изданию 1998 года) описывает образцы двух типов. Тип 1 — латунные пластины с никель-хромовым покрытием толщиной 10, 20, 30 и 50 мкм и трещинами, полученными растяжением, с отношением ширины к глубине около 1:20. Они служат для определения уровня чувствительности материалов. Тип 2 — пластина из коррозионностойкой стали с никелевым и хромовым покрытием, пятью звёздчатыми трещинами и четырьмя зонами разной шероховатости — предназначена для текущей проверки системы. По приложению B ISO 3452-1:2021 систему проверяют в начале каждого рабочего периода. Образец типа 2 или деталь с известными дефектами должны показать то же число индикаций, тот же рисунок и тот же фон, что на эталонной записи, сделанной с новыми материалами. Сам образец периодически перепроверяют на стабильность сравнением с эталонной записью (B.3.21), а набор применимых проверок определяет специалист уровня 3.

В российских документах образец аттестуют по раскрытию трещины, и он подтверждает класс. По ISO образец сравнивают с его собственной эталонной записью и так отслеживают деградацию процесса. Лаборатория, работающая по обеим системам, ведёт оба вида проверки.

Если образец не показал трещины

1. Проверить сам образец. Остатки пенетранта и проявителя в трещинах дают ложный отрицательный результат. Образец очищают растворителем, лучше в ультразвуковой ванне, сушат и сравнивают результат с фотографией или эскизом в паспорте.
2. Проверить процесс. Температуру поверхности и материалов, время пропитки, давление и время промывки, концентрацию эмульгатора, толщину слоя проявителя.
3. Проверить условия осмотра. Освещённость или облучённость, фоновую освещённость, время адаптации глаз.
4. Повторить проверку на арбитражном образце, если документ его предусматривает. По ОСТ 26-5-99 материалы, не выявившие трещины и на арбитражном образце, признают непригодными. По РД-13-06-2006 материалы изымают и бракуют уже при неудовлетворительной выявляемости на рабочем образце (п. 4.15).

Шаги 1–3 — рекомендуемый порядок исключения причин, не связанных с материалами; браковку материалов задают документы.

Статус образцов, люксметров и радиометров

Разобранные документы трактуют контрольный образец как средство контроля с паспортом и периодической аттестацией, а не как средство измерений. В паспорт образца по РД-13-06-2006 вносят фотографию или эскиз с трещинами, материал, размеры трещин, класс чувствительности и результаты переаттестации (п. 4.16). Люксметр и УФ-радиометр — средства измерений: они измеряют величины, на которых построены нормы осмотра. ФНП № 478 допускают к работам по НК средства измерений, соответствующие Федеральному закону № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», с действующими свидетельствами о поверке (калибровке) по графику, утверждённому руководителем (п. 12). ГОСТ Р ИСО 3059-2015 и ISO 3452-1:2021 требуют калибровать радиометры и люксметры не реже раза в 12 месяцев, ASME V — люксметры и УФ-радиометры не реже раза в год и после ремонта (T-660). УФ-облучённость облучателей измеряют радиометрами со спектральным диапазоном 315–400 нм (ГОСТ 28369-89, п. 3.3).

Чувствительность капиллярного контроля и вероятность обнаружения

Фраза «капиллярный контроль выявляет трещины от 1 мкм» описывает порог раскрытия на аттестованном образце в хороших условиях. Заказчику нужна другая величина — размер трещины, который на реальной детали находят надёжно. Её определяют статистически и записывают как a_90/95: длина трещины, которую с доверительной вероятностью 95 % обнаруживают не менее чем в 90 % случаев. Для капиллярного контроля определяющий размер — длина трещины по поверхности. По промежуточным данным NASA, на мелких трещинах в сплаве 6061 с отношением глубины к длине менее 0,1 индикации сохранялись после 6–10 и более протирок спиртовым тампоном, и определяющим фактором выявления авторы назвали длину трещины.

Таблица 9 показывает, какие размеры дефектов надёжно выявляли в конкретных исследованиях. Лучшие значения a_90/95, 0,99–1,32 мм, получены NASA (NASA/TM-2011-215869) на плоских панелях с усталостными трещинами в лабораторных условиях (у травленых панелей из Ti-6Al-4V раскрытие трещин у поверхности 7,6–10 мкм), с участием девяти дефектоскопистов. На сварных образцах углеродистой стали при удалении излишка растворителем та же величина, определённая по длине дефектов разных типов (трещин, пор, несплавлений и др.), составила 7,52 мм при люминесцентном и 8,69 мм при цветном методе (Vera Alvarado и соавторы, 2023), то есть примерно в 6–9 раз больше (расчёт по данным обеих работ). Подготовка поверхности и проявитель сдвигают результат сильнее, чем выбор уровня пенетранта: после механической обработки без травления a₉₀ достигал 11 мм против примерно 2 мм после травления, а без проявителя вероятность 90 % не достигалась и при длине трещины 19 мм.

Высокая вероятность обнаружения сама по себе не гарантирует качества решений. В отчёте Packman и соавторов (1976) о надёжности выявления дефектов в сварных конструкциях показано, что при вероятности обнаружения 94 % (пенетрантный контроль сплава Ti-6Al-4V, трещины длиной 2,5–6,4 мм) и доле ложных обнаружений 36 % отдельная отметка «дефект» соответствует реальному дефекту лишь с вероятностью 19,4 %. Эта величина рассчитана по формуле Байеса и зависит от принятой в отчёте доли дефектных объектов. NASA для стандартного капиллярного контроля принимает, что с вероятностью 90 % при доверительной вероятности 95 % выявляются поверхностные трещины размером не менее 3,81 × 1,91 мм или 6,35 × 0,64 мм (длина × глубина, NASA/TM-20220013820). Это ориентир для аэрокосмических деталей, а не норма для промышленного оборудования.

Порог раскрытия в отечественных работах

Российские публикации обычно говорят о пороге раскрытия, а не о вероятности обнаружения, и эти величины нельзя смешивать. Мигун и соавторы упоминают возможность выявлять дефекты раскрытием до 0,2 мкм. Патенты на составы пенетрантов заявляют выявление трещин раскрытием 0,5–1 мкм при УФ-облучении и 5–7 мкм в видимом свете (RU 2278372), а также 1–2 мкм (RU 2238543). Это предельные характеристики составов на образцах, а не гарантия на изделии.

Верхний предел метода

У капиллярного контроля есть и верхняя граница. Широкий и неглубокий дефект теряет пенетрант при удалении излишка, а капиллярного давления в нём почти нет: для раскрытия 100 мкм оно составляет около 0,59 кПа (таблица 3). ГОСТ Р 50.05.09-2018 прямо оговаривает, что выявление несплошностей раскрытием 0,5 мм и более капиллярным контролем не гарантируется (п. 5.6). Такие дефекты видны глазом и оцениваются при визуальном и измерительном контроле, который выполняют до ПВК.

Надёжно выявляемая трещина одновременно имеет раскрытие не меньше порога набора, глубину во много раз больше раскрытия и длину, достаточную для протяжённого следа. Класс чувствительности описывает только первое из трёх условий. Это вывод из сопоставления таблиц 3, 8 и 9, а не норма.

Оценка индикаций и критерии приёмки

ГОСТ 18442-80 норм браковки не содержит: класс чувствительности, объём, периодичность и нормы оценки качества устанавливает разработчик объекта контроля (п. 4.7.1). ФНП № 478 закрепляют тот же принцип для опасных производственных объектов: методы, объёмы, последовательность и нормы оценки определяются требованиями федеральных норм и проектной, конструкторской, технической и технологической документацией (п. 7). Нормы из распространённых документов сведены в таблицу 10. Прежде чем применять норму, индикацию классифицируют по четырём правилам.

Правило 1. Форма: линейная или округлая

Большинство документов считают индикацию линейной, если её длина больше трёх ширин: так определяют её ГОСТ ISO 23277-2023 (пп. 3.1–3.2), ASME BPVC Section I и ASME B31.1. ГОСТ Р 50.05.09-2018 при оценке тоже относит к протяжённым следы с отношением длины к ширине более трёх (п. 8.4.1). ОСТ 26-5-99 использует порог 2: протяжённым считается след, у которого отношение длины к ширине больше 2 (примечание к таблице 2).

Правило 2. Оценивают индикацию, если документ не разрешает иного

Индикаторный след шире несплошности, и большинство документов принимают решение по размеру индикации. ASME BPVC Section I формулирует это прямо: индикация может быть больше вызвавшей её несплошности, но основанием для оценки служит размер индикации (A-270.3). Российские методики допускают второй путь. РД-13-06-2006 разрешает оценку как по индикаторным следам, так и по фактическим показателям выявленных дефектов после удаления пенетранта и проявителя, и результат такой оценки окончательный (пп. 6.2, 6.3.3). ГОСТ Р 50.05.09-2018 требует оценки по индикаторным следам (п. 8.4.2.1), а при несоответствии нормам — контроля по фактическим характеристикам несплошностей, результаты которого являются окончательными (п. 8.4.2.4). Допустимый размер следа в обоих документах — не более трёхкратной нормы для одиночных включений: по РД-13-06-2006 — из документации на изготовление, ремонт или реконструкцию (п. 6.3.1), по ГОСТ Р 50.05.09-2018 — из правил контроля, на которые ссылается стандарт (п. 8.4.2.2).

Правило 3. Сомнительную индикацию считают значимой, пока не доказано обратное

Дословно это правило в документах не записано: оно следует из порядка действий с сомнительными следами по РД-13-06-2006 (пп. 6.6–6.7) и ISO 3452-1:2021 (пп. 8.7.3, 8.9). РД-13-06-2006 перечисляет причины ложных следов: риски, забоины, коррозию, складки литья, наплывы, уступы между валиками шва, следы режущего инструмента, окрашенные волокна ветоши, высохший пенетрант, отпечатки пальцев и слабую прессовую посадку (п. 6.6). Сомнительный след удаляют и осматривают участок с лупой 2–7×, а в сомнительных случаях контроль повторяют (п. 6.7). ISO 3452-1:2021 описывает технику стирания индикации: её снимают тампоном, слегка смоченным быстроиспаряющимся растворителем, наносят тонкий слой неводного проявителя и осматривают сразу и повторно, окончательно через 10 мин (п. 8.7.3). Отсутствие повторной индикации само по себе не доказывает, что исходная была ложной. Если однозначная оценка невозможна, всю процедуру повторяют, начиная с предварительной очистки, при необходимости в более благоприятных условиях; пенетрант другого типа или того же типа другого изготовителя при этом применять нельзя (п. 8.9).

Правило 4. Размер измеряют в окне времени

ISO 3452-1:2021 требует окончательной оценки и измерения индикаций по окончании времени проявления, то есть не раньше чем через 10 мин (пп. 8.6.1, 8.7.1). ГОСТ ISO 23277-2023 задаёт верхнюю границу словами: оценку выполняют до того, как размер индикации перестаёт характеризовать вызвавшие её несплошности (п. 5.2). Российские документы дают числа: 20–30 мин после высыхания проявителя по ОСТ 26-5-99, 15–20 мин по РД-13-06-2006, окончательный осмотр через 20 мин после высыхания проявителя по ГОСТ Р 50.05.09-2018. Мелкие индикации целесообразно фиксировать в начале окна, пока они не расплылись и не слились.

Где искать нормы, если их нет в ГОСТ 18442-80

1. Документация на объект. Конструкторская документация и технические условия: класс чувствительности, объём контроля и нормы оценки должны быть указаны там.
2. Документы, на которые ссылается документация на объект. Отраслевые правила и стандарты: НП-105-18 для оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (нормы оценки — в приложении № 4, п. 105), ОСТ 26-5-99 для сосудов и аппаратов, ГОСТ ISO 23277-2023 для сварных швов при работе по ГОСТ ISO 17635-2018.
3. Рекомендации при отсутствии норм. Раздел 6 РД-13-06-2006: удлинённые следы не допускаются, округлые допускаются только одиночные и размером не более трёх норм документации; при контроле в процессе эксплуатации достаточно отсутствия удлинённых следов.

Такой порядок — вывод из текстов документов, а не норма; РД-13-06-2006 сам оговаривает, что его критерии применяют, когда иных норм нет. Пороги ASME в дюймах пересчитаны в миллиметры по-разному: 1/16 in соответствует 1,5 мм в Section I издания 2010 года и 2,0 мм в B31.1 издания 2007 года. В заключении приводят значения именно того документа и издания, по которому выполнена оценка.

Капиллярный метод неразрушающего контроля сварных соединений

Для сварных соединений капиллярный контроль — основной метод поверхностного контроля немагнитных материалов: аустенитных сталей, алюминиевых, титановых, медных и никелевых сплавов, а также разнородных соединений и наплавок. На ферромагнитных сталях ГОСТ 18442-80 допускает его, если магнитопорошковым методом нельзя достичь требуемой чувствительности и этот метод не допускается применять по условиям эксплуатации объекта (п. 1.4). Для стальных сварных сосудов и аппаратов требования к капиллярному контролю содержит подраздел 7.8 «Капиллярный и магнитопорошковый контроль» ГОСТ 34347-2017; в его нормативных ссылках указан ГОСТ 18442-80.

Последовательность контроля шва

1. Визуальный и измерительный контроль первым. Его выполняют до контроля другими методами (НП-105-18, п. 36); капиллярному контролю подвергают поверхности, признанные годными по результатам визуального контроля (ГОСТ Р 50.05.09-2018, п. 5.3).
2. Термообработка и выдержка. Приёмочный контроль выполняют после окончательной термообработки, а соединения материалов, склонных к водородному растрескиванию, — не раньше установленного времени после сварки (ГОСТ ISO 17635-2018, п. 10.3).
3. Поверхностный контроль до объёмного. ПВК или МПК выполняют раньше ультразвукового и радиографического контроля (там же).
4. Зона контроля. По ГОСТ ISO 23277-2023 контролируют металл шва и по 10 мм основного металла с каждой стороны (п. 5.1), если документация на объект не задаёт иную зону.
5. Повторный контроль после ремонта. Отремонтированный участок контролируют по тем же требованиям, что и исходный (ГОСТ ISO 17635-2018, п. 10.4); участки, где несплошность уменьшали или удаляли местной шлифовкой, повторно контролируют и оценивают тем же набором материалов и тем же способом (ГОСТ ISO 23277-2023, п. 5.3).

Уровни приёмки по ГОСТ ISO 23277-2023

ГОСТ ISO 23277-2023, идентичный ISO 23277:2015 и действующий с 01.04.2024, задаёт три уровня приёмки. Линейные индикации допускаются длиной не более 2, 4 и 8 мм, нелинейные — с наибольшей осью не более 4, 6 и 8 мм для уровней 1, 2 и 3 соответственно. Индикации, примерно выстроенные в линию и разделённые расстоянием меньше длины меньшей из них, считают одной непрерывной (п. 5.1). Связь с качеством шва задаёт ГОСТ ISO 17635-2018 (таблица A.2): для уровней качества B и C по ISO 5817 применяют уровень приёмки 2X, для уровня D — 3X.

Индекс X ужесточает приёмку: все обнаруженные линейные индикации оценивают по уровню 1. Сноска к таблице 1 ГОСТ ISO 23277-2023 при этом предупреждает, что вероятность обнаружения индикаций меньше основного уровня приёмки может быть низкой. Групповые индикации этот стандарт не нормирует, и их правило должна дать документация на изделие.

Атомная отрасль: класс II по НП-105-18

НП-105-18 требует устанавливать класс чувствительности капиллярного контроля в конструкторской документации (п. 41) и прямо задаёт класс II для сварных соединений категорий I, Iн, II, IIн, антикоррозионных наплавок и всех категорий сварных соединений деталей из титановых и алюминиевых сплавов (п. 42). Сплошному капиллярному контролю подлежат сварные соединения деталей из аустенитных сталей, выполненные ниобийсодержащими сварочными материалами (п. 77), а также сварные соединения и наплавки деталей из титановых сплавов независимо от категории (п. 78). Методику контроля задаёт ГОСТ Р 50.05.09-2018, нормы оценки содержит приложение № 4 к НП-105-18 (п. 105). Изменения в правила внесены приказом Ростехнадзора № 51 от 20.02.2026.

Для сосудов и аппаратов ОСТ 26-5-99 в приложении А связывает класс чувствительности с группой сосуда и категорией трубопровода. Группы и категории в нём взяты из правил, которые с тех пор отменены, поэтому при ссылке на ОСТ разработчик документации сопоставляет их с действующими документами.

Типичные ошибки и заблуждения при капиллярном контроле

Почти все провалы капиллярного контроля укладываются в три механизма (таблица 11). Первый: пенетрант не вошёл в дефект, потому что устье закрыто или забито, в полости вода или загрязнения, поверхность холодная или пропитка короткая. Второй: пенетрант удалён из устья перемывкой, переэмульгированием, струёй растворителя, лишними протирками или перегревом. Третий: след не увиден из-за толстого слоя проявителя, неверного времени осмотра, недостаточного света или ультрафиолета, отсутствия адаптации глаз или фотохромных очков. Такая группировка удобна тем, что каждую ошибку можно привязать к шагу процесса и проверить по технологической карте.

Масштаб влияния показывают количественные данные из обзора FAA. Увеличение времени промывки водосмываемого пенетранта с 25 до 60 с снизило чувствительность на 38 %. Концентрация гидрофильного эмульгатора 20 % вместо 5 % уменьшила яркость индикаций на 17,5 %, а время контакта 180 с вместо 30 с — на 60–70 %. Каждая дополнительная протирка растворителем снижает чувствительность.

Распространённые заблуждения

• «Класс I гарантирует обнаружение трещин раскрытием менее 1 мкм на любой детали». Класс подтверждают на аттестованном образце. Надёжно выявляемая длина дефекта на сварных образцах в одном из исследований составила 7,52 мм при люминесцентном и 8,69 мм при цветном методе (таблица 9).
• «Чем дольше смываешь, тем чище результат». Перемывка вымывает пенетрант из устья, поэтому документы ограничивают давление и температуру воды, а ISO 3452-1:2021 требует не допускать перемывки струёй, временем и механическим воздействием (таблица 4).
• «Сертификат на материалы заменяет проверку». ФНП № 478 требуют входного контроля каждой партии пенетрантов (п. 11), а работоспособность системы проверяют на контрольном образце.
• «Если трещина видна, проявитель не нужен». Без проявителя след почти не расширяется: в данных Rummel вероятность обнаружения 90 % без проявителя не была достигнута и при длине трещины 19 мм. ISO 3452-1:2021 допускает работу без проявителя (форма g) только для флуоресцентных пенетрантов.
• «После шлифовки поверхность сразу готова к контролю». Шлифовка и механическая обработка могут «замазать» устья трещин, особенно на мягких металлах: на механически обработанном алюминии без травления a₉₀ вырос до 11 мм против примерно 2 мм после травления. Зачистку до шероховатости, которую требует методика, это не отменяет, но травление после механической обработки назначает документация на изделие.
• «Зимой достаточно увеличить время пропитки». На холоде медленнее сохнет проявитель и возможен лёд в устье; нужны материалы и процедура, допускающие эту температуру.
• «Уровень 2 по ISO равен классу II по ГОСТ». Шкалы измеряют разное, и пересчёта между ними нет (раздел о классах чувствительности).
• «Нормы браковки есть в ГОСТ 18442-80». Нормы задаёт документация на объект (п. 4.7.1).
• «Керосиновая проба — разновидность ПВК». Это способ течеискания сквозных дефектов (ГОСТ 3242-79).
• «Любая индикация — дефект». Индикация может быть ложной или относиться к допустимой несплошности; решение принимают по правилам оценки.
• «Люминесцентный контроль можно выполнить после цветного». Остатки цветного пенетранта гасят флуоресценцию, и ASME BPVC Section V такой порядок не допускает.
• «Контрольный образец должен быть из той же стали, что и изделие». Документы, разобранные в статье, этого не требуют: по ISO 3452-3 образцы делают из латуни с никель-хромовым покрытием и коррозионностойкой стали, а утративший силу ГОСТ 23349-78 описывал образцы из азотированной и хромированной стали и титана. Образец проверяет систему материалов и процесс, а не марку металла.

Оформление результатов: журнал, протокол, заключение

Требования к записи результатов капиллярного контроля разбросаны по нескольким документам. ГОСТ 18442-80 требует отражать в журнале или протоколе наименование и тип объекта, размеры и расположение контролируемых участков, технологию контроля (метод, набор, класс чувствительности), основные характеристики выявленных дефектов, аппаратуру, нормативно-техническую документацию, дату и время контроля, должность и фамилию проводившего контроль (п. 5.2); вид и объём записи устанавливают стандарты или технические условия на изделие (п. 5.1). ФНП № 478 требуют сведений об объектах, параметрах, объёмах и средствах контроля, перечня документов на контроль и оценку, даты и места, вывода о соответствии и подписей работников, выполнивших контроль и давших заключение (п. 13). ISO 3452-1:2021 включает в протокол обозначение системы с изготовителем и номером партии, условия осмотра и температуру контроля (разд. 9). Из этих перечней складывается заключение из девяти блоков.

1. Организация

Наименование лаборатории, номер заключения

2. Объект

Обозначение, материал, толщина, состояние поверхности, стадия изготовления или эксплуатации, объём и схема контроля

3. Документы

Документ на контроль и документ с нормами оценки, с годом издания; класс чувствительности или уровень приёмки

4. Технология

Метод, класс по ГОСТ 18442-80 или обозначение семейства по ISO 3452-1 (п. 6.4) с уровнем по ISO 3452-2, изготовитель и номера партий материалов

5. Средства и условия

Тип и заводской номер аппаратуры, измеренная освещённость или УФ-облучённость, температура поверхности

6. Отступления

Отклонения от методики, если они были

7. Результаты

Тип, координаты, размеры и число индикаций; документ, по которому их классифицировали; вывод «соответствует» или «не соответствует»

8. Дата и место

Дата контроля, дата оформления, место выполнения работ

9. Подписи

ФИО, уровень квалификации, номер удостоверения и подпись специалиста; подпись руководителя лаборатории

Условная запись и отметка дефектов

ГОСТ 18442-80 рекомендует условную запись технологии, например «Л-I-(И1П1М7)», и обозначение дефектов буквами: А — единичные, Б — групповые, В — повсеместно распределённые, с дополнительными знаками ориентации и допустимости; сквозные дефекты отмечают звёздочкой (справочное приложение 5). Недопустимые дефекты для последующего ремонта отмечают на поверхности маркером, мелом или цветными карандашами (ГОСТ Р 50.05.09-2018, п. 8.4.2.5); по РД-13-06-2006 их координаты переносят на эскиз (п. 6.5). Индикации фиксируют описанием, эскизом, снятием слоя проявителя или фотографией (ISO 3452-1:2021, п. 8.7.4). Фотографию делают до окончательной очистки, в окне времени осмотра.

Хранение и электронная форма

По ФНП № 478 результаты контроля хранят в составе эксплуатационных документов объекта весь срок его эксплуатации, а в лаборатории — не менее 5 лет после контроля. Если результаты вошли в документы, на основании которых назначены или изменены сроки службы (ресурс) объекта, лаборатория хранит их не меньше срока, установленного этими документами. Хранить допускается на бумаге и (или) в форме электронных документов, подписанных усиленной квалифицированной электронной подписью (п. 13). РД-13-06-2006 требует хранить журналы и копии заключений не меньше нормативного срока эксплуатации объекта при контроле в процессе изготовления и не меньше 5 лет в остальных случаях (п. 7.3). НП-105-18 после изменений, внесённых приказом Ростехнадзора № 51 от 20.02.2026, допускает оформлять документы по контролю на бумажном носителе или в электронной форме с электронной подписью (пп. 133 и 141).

Капиллярный метод неразрушающего контроля: ГОСТ 18442-80 и другие нормативы

Действующие документы и их статусы на 01.10.2026 сведены в таблицу 12. Ниже — что регулирует каждая группа документов и как на них ссылаться.

ГОСТ 18442-80 кратко: что нормирует и чего нет

ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования» введён с 01.07.1981 взамен ГОСТ 18442-73 и действует с изменениями № 1 и № 2; ограничение срока его действия снято в 1991 году. Это межгосударственный стандарт, поэтому запись «ГОСТ Р 18442-80» ошибочна.

Стандарт нормирует:

• классификацию основных и комбинированных капиллярных методов (пп. 1.6–1.8);
• состав и совместимость наборов дефектоскопических материалов (разд. 2);
• этапы контроля и способы очистки, заполнения дефектов, удаления излишка, нанесения проявителя и проявления (разд. 4);
• классы чувствительности (табл. 4) и условия осмотра по классам (табл. 5, п. 4.7.1);
• содержание записи результатов (разд. 5) и требования безопасности (разд. 6);
• формуляр набора, методику определения УФ-облучённости, условную запись технологии и форму операционной карты (приложения).

Стандарт не нормирует:

• температурный диапазон и время пропитки — их задаёт техническая документация (пп. 4.5.2–4.5.3);
• нормы браковки — их устанавливает разработчик объекта (п. 4.7.1);
• периодичность проверки материалов на контрольных образцах.

Отраслевые методики

РД-13-06-2006 — методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля на опасных производственных объектах. Документ не отменён и носит рекомендательный характер: обязательными для конкретной работы его положения становятся, если на него ссылается документация, по которой выполняют контроль. Ссылки в нём на ПБ 03-440-02 устарели, поскольку эти правила отменены с 01.01.2021. ГОСТ Р 50.05.09-2018 — унифицированная методика капиллярного контроля в атомной отрасли, действует с 01.03.2019. ОСТ 26-5-99 описывает цветной метод контроля сварных соединений, наплавленного и основного металла и применяется по ссылке в конструкторской документации. Для стальных труб действует ГОСТ ISO 10893-4-2017, для облучателей ультрафиолетовых — ГОСТ 28369-89.

Сроки федеральных норм и правил

ФНП «Основные требования к проведению неразрушающего контроля технических устройств, зданий и сооружений на опасных производственных объектах» (приказ Ростехнадзора № 478) действуют с 01.01.2021; в редакции, действующей на 01.10.2026, — до 01.01.2027. Приказом Ростехнадзора № 257 от 24.07.2026, зарегистрированным Минюстом 26.08.2026, срок их действия заменён на «до 01.09.2032»; на 01.10.2026 это изменение в силу не вступило. ФНП в области промышленной безопасности для оборудования, работающего под избыточным давлением (приказ № 536), действуют до 01.01.2027. Перед применением сроки проверяют по официальному опубликованию.

Международные и зарубежные стандарты

ISO 3452-1:2021 устанавливает общие принципы, классификацию систем, параметры процесса и содержание протокола. В России действует ГОСТ Р ИСО 3452-1-2011, идентичный изданию ISO 2008 года, поэтому часть чисел в нём отличается от издания 2021 года: например, время адаптации глаз и облучённость на посту удаления излишка (таблица 5). ISO 3452-2 описывает испытания материалов и уровни чувствительности, ISO 3452-3 — контрольные образцы, ISO 3452-4 — оборудование, ISO 3452-5 и ISO 3452-6 — контроль при температуре выше 50 °C и ниже 10 °C. Условия осмотра задаёт ISO 3059:2012 (ГОСТ Р ИСО 3059-2015). Уровни приёмки для сварных швов устанавливает ГОСТ ISO 23277-2023, выбор методов и связь с уровнями качества — ГОСТ ISO 17635-2018.

В американской системе общую практику описывает ASTM E165/E165M (действующая редакция — E165/E165M-23), минимальные требования к выполнению ПВК — ASTM E1417/E1417M, заменивший MIL-STD-6866, классификацию, требования и квалификационные испытания материалов — SAE AMS2644 (по нему ведётся перечень QPL-AMS2644), требования для котлов и сосудов давления — статья 6 ASME BPVC Section V (действующее издание — 2025 года). Отдельные стандарты ASTM E1208, E1209, E1210 и E1219 описывают флуоресцентный контроль методами B, A, D и C.

Персонал, рабочее место и безопасность

Кто выполняет, оценивает и подписывает

ФНП № 478 требуют, чтобы лаборатории и работники неразрушающего контроля подтверждали компетентность в независимых органах по аттестации, но уровней квалификации не называют (пп. 8–9). Уровни задают правила аттестации и отраслевые документы. РД-13-06-2006 требует, чтобы руководитель работ по капиллярному контролю, автор технологической карты и специалист, подписывающий заключение, имели уровень квалификации не ниже II (пп. 1.20, 3.2, 3.3). ГОСТ Р ИСО 9712-2023, идентичный ISO 9712:2021, распределяет роли так. Уровень 1 выполняет контроль по письменным инструкциям под надзором и не отвечает за интерпретацию результатов. Уровень 2 выбирает способ контроля, интерпретирует и оценивает результаты в соответствии с применяемыми стандартами. Уровень 3 разрабатывает, проверяет и подтверждает инструкции и процедуры НК. В атомной отрасли квалификацию персонала подтверждают по ГОСТ Р 50.05.11-2018 (ГОСТ Р 50.05.09-2018, п. 6.2).

Требования к зрению

При капиллярном контроле решение принимает глаз, поэтому зрение — часть системы контроля. ГОСТ Р ИСО 9712-2023 требует ежегодно проверять остроту ближнего зрения по таблице Джегера (Jaeger) № 1 или шрифту Times Roman кегля 4,5 с расстояния не менее 30 см. Цветовое зрение проверяют не ранее чем за пять лет до сертификации, ресертификации или продления, а сертификат действует не более пяти лет. ОСТ 26-5-99 для цветного метода требует ежегодного медицинского осмотра с обязательной проверкой цветового зрения (п. 9.2).

Рабочее место

Стационарный пост цветного контроля оборудуют комбинированным освещением по табл. 5 ГОСТ 18442-80 (в статье — таблица 1), без газоразрядных ламп высокого давления и с защитой от пульсации светового потока. Пост люминесцентного контроля — затемнённая зона, с освещённостью помещения 10 лк от светильников отражённого или рассеянного света, с УФ-облучателем диапазона 315–400 нм, радиометром и люксметром с действующей поверкой. Ртутные облучатели перед замером прогревают: ГОСТ Р ИСО 3059-2015 требует стабилизации не менее 10 мин (п. 6.2), а ASTM E165-18 требует прогревать УФ-А лампы не менее 10 мин, если изготовитель не указал иное, и не требует прогрева светодиодных источников (п. 8.9.1.2). В работе Кудинова и соавторов ртутная лампа с фильтром излучала на длине волны 365,83 нм с шириной линии около 1,5 нм, а светодиодные облучатели — на 367,6–369,6 нм с шириной спектра на полувысоте 9,4–9,75 нм. Для осмотра сомнительных участков применяют лупы 2–7× (РД-13-06-2006, п. 6.7).

Безопасность

Пенетранты, очистители и аэрозольные проявители, как правило, содержат горючие органические растворители, а люминесцентный осмотр ведут под ультрафиолетовым излучением. Раздел 6 ГОСТ 18442-80 отсылает к требованиям пожаровзрывобезопасности (ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1.010), защиты от ультрафиолетового излучения, применения средств индивидуальной защиты и утилизации отходов. Конкретные меры для каждого продукта берут из его паспорта безопасности. Работы с аэрозолями в замкнутых объёмах ведут с вентиляцией и без источников открытого огня.

Вопросы и ответы