Неразрушающий контроль и диагностика

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
 
 
Ю. О. ПОЛЯКОВ 
 
 
 
 
 
 
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ  
И ДИАГНОСТИКА 
 
Утверждено Редакционно-издательским советом университета 
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2023 
 

УДК 620.179(075.8) 
         П542 
 
 
Рецензенты 
д-р техн. наук, профессор Е. Г. Подружин 
канд. техн. наук О. В. Болотова 
 
 
Работа подготовлена на кафедре ГДУ для студентов ФЛА, 
 обучающихся по направлениям: «Боеприпасы и взрыватели»,  
«Техносферная безопасность», «Техническая диагностика  
летательных аппаратов и двигателей» 
 
 
 
Поляков Ю. О. 
П542   
Неразрушающий контроль и диагностика: учебное пособие / Ю. О. Поляков. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2023. – 110 с. 
 
ISBN 978-5-7782-4951-6 
 
Приведены сведения о физических основах и технологиях применения методов и средств неразрушающего контроля в машиностроении. Подробно рассмотрены магнитный, вихретоковый и капиллярный 
методы и требования к материалам и изделиям, повышающие или ограничивающие возможности методов. Приведены сравнительные характеристики основных параметров неразрушающего контроля нарушений сплошности материалов изделий. Представлены справочные материалы для решения задач контроля. 
 
 
УДК 620.179(075.8) 
 
ISBN 978-5-7782-4951-6  
 
 
 
 
 
 
© Поляков Ю. О., 2023 
© Новосибирский государственный 
    технический университет, 2023 
 

 
 
 
 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
Настоящее пособие посвящено одному из наиболее важных вопросов современного производства – контролю качества машиностроительной продукции. Качество изделия определяет его надежность в условиях эксплуатации, заключающуюся в безотказной работоспособности 
в течение заданного времени при регламентированных режимах работы. 
Каждое несоответствие изделия требованиям, установленным нормативной документацией, которое приводит к снижению степени пригодности изделия для использования по назначению, является дефектом.  
Одними из самых опасных являются дефекты, понижающие прочностные характеристики материалов изделий и приводящие к их разрушению. Такие дефекты относят к нарушениям сплошности материалов. 
Примерами таких дефектов могут служить газовые раковины и поры, 
трещины разного происхождения, непровары, непроклеи и т. д. Дефекты таких видов могут образовываться как при технологических процессах производства продукции (сварка, литье, обработка давлением 
и др.), так и в процессе ее эксплуатации (усталостные трещины). Очевидно, борьба за надежность выпускаемой продукции должна сводиться 
к полному исключению наиболее опасных дефектов. Строгое соблюдение технологии позволяет минимизировать вероятность появления дефектов, а при использовании выборочного контроля с применением методов и средств разрушающих испытаний обеспечить приемлемый уровень качества. Однако для контроля качества ответственных изделий 
и изделий с минимальным запасом прочности выборочный контроль 
нельзя считать достаточным. Даже тщательная обработка полученных 
при выборочном контроле данных методами математической статистики не позволяет судить о качестве всей партии изделий, т. е. об отсутствии дефектов в каждом изделии. Об удельном весе контрольных 
операций в технологическом процессе свидетельствуют, например, следующие данные. На металлургических предприятиях, выпускающих 

трубы, на контроле занято 15…20 % рабочих, при этом разрушению 
подвергаются 10…12 % труб от партии. На машиностроительных заводах количество разрушенных деталей может достигать 15…20 % от партии, поскольку из деталей изготовляют образцы для механических и металлографических испытаний после литья и термической обработки, после механической и окончательной термической обработки. Только стопроцентный (сплошной) контроль может дать надежные результаты 
о качестве изготовляемой продукции. При этом в процессе контроля 
продукция должна сохранять свои структурные и функциональные 
свойства практически неизменными.  
Острота проблемы обусловила разработку многочисленных методов 
неразрушающего контроля – механических, акустических, магнитных, 
тепловых, радиационных и др. Естественно, не существует универсального метода, пригодного для контроля любых изделий из разных материалов – при наличии определенных достоинств каждый из методов неразрушающего контроля обладает и рядом недостатков. Широкое применение неразрушающих методов контроля позволяет избежать значительных потерь времени и материальных затрат, обеспечить возможность частичной или полной автоматизации операций контроля при одновременном значительном повышении качества и надежности изделий. Для эффективного применения методов контроля необходимо 
наличие определенных знаний у конструкторов и технологов в области 
неразрушающего контроля. Слабая осведомленность у разработчиков 
в НК приводит к созданию контроленепригодных изделий, изделий с избыточными массами, габаритными размерами и неопределенными показателями качества. В результате этого значительно сокращается срок 
жизни изделий, возникают аварийные ситуации и необоснованно удорожаются конструкции машин. Необходимо отметить, что методы НК 
активно применяются и в области промышленной безопасности для диагностики опасных производственных объектов: магистральных и технологических нефтегазопроводов, нефтехимического оборудования, резервуаров для хранения пожароопасных и токсичных веществ и т. д. 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
Г Л А В А  1  
ВИДЫ И МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО  
КОНТРОЛЯ 
1.1. ОБЩИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 
Контроль качества заключается в проверке соответствия показателей качества продукции установленным требованиям. Критериями качества могут быть физические, геометрические, функциональные и технологические показатели. Каждое несоответствие показателя качества 
изделия установленным требованиям называют дефектом. Дефекты 
в изделиях выявляют при разрушающих и неразрушающих испытаниях. 
Разрушающие испытания проводят на образцах-свидетелях, моделях или натурных образцах изделий. Такие показатели позволяют количественно определить характеристики качества, например, прочность 
изделий, их долговечность, коррозионную стойкость и т. п. Для оценки 
прочности объекта на разрыв при механических испытаниях, например, 
в любом случае необходимо приложение предельной нагрузки, после 
которой объект уже не будет пригоден к эксплуатации (к таким разрушающим методам могут быть отнесены краш-тесты автомобилей). 
Неразрушающие испытания позволяют определять наличие дефектов в изделиях без их разрушения и косвенно характеризовать их эксплуатационные характеристики. Методы неразрушающих испытаний 
основаны на различных физических явлениях, имеющих место при прохождении и передаче энергии или прохождении вещества через объект 
контроля, поэтому такие методы часто называют физическими. 
Сегодня под неразрушающим контролем (НК, от англ. Nondestructive testing (NDT)) чаще всего понимают анализ надежности, 

прочности и других свойств и основных рабочих характеристик всего 
объекта или отдельных его элементов, не связанных с выведением 
этого объекта из эксплуатации либо его демонтажом. Другими словами, речь идет о проверке изделия без какого- либо его разрушения 
(англ. Nondestructive inspection (NDI)). 
К средствам неразрушающего контроля (НК) и диагностики относят 
контрольно-измерительную аппаратуру, в которой используются проникающие поля, излучения, частицы и вещества для получения информации о качестве исследуемых материалов, изделий и объектов. НК 
классифицируют на виды. Вид НК – это условная группировка методов, 
объединенных общностью используемых физических полей, явлений 
и процессов. Различают 10 видов неразрушающего контроля: магнитный; электрический; электромагнитный (вихретоковый); радиоволновой; тепловой; оптический; радиационный; акустический; течеискание; 
контроль проникающими веществами. 
1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ 
 НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ 
Методы НК различаются вариантами получения, регистрации и использования измерительной информации. 
Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей 
рассеяния над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта. Применяют для контроля качества объектов, изготовленных из 
ферромагнитных материалов. К этим методам относят магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый и другие. 
Электрические методы основаны на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с материалом контролируемого 
объекта, или поля, возникающего в контролируемом объекте в результате внешнего воздействия. 
Вихретоковые методы основаны на регистрации характера взаимодействия внешнего переменного электромагнитного поля с электромагнитным полем наводимых вихревых токов в материале контролируемого объекта. 
Радиоволновые методы основаны на регистрации изменений параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих 
с контролируемым объектом. Обычно применяют волны сверхвысокочастотного диапазона (СВЧ). По характеру взаимодействия различают 

методы прошедшего, отраженного, рассеянного излучения и резонансный. 
Тепловые методы основаны на регистрации изменений тепловых 
или температурных полей контролируемых объектов. Они применимы 
к объектам из любых материалов. Применяют пассивные (на объект не 
воздействуют внешним источником энергии) и активные (объект нагревают от внешнего источника или охлаждают) методы. Измеряемым информативным параметром служит температура или тепловой поток. 
Оптические методы основаны на взаимодействии светового излучения с контролируемым объектом. Первичными информативными параметрами этих методов являются амплитуда, частота или частотный 
спектр, геометрия преломления и отражения света, степень поляризации и др. Самый простой оптический метод – обычный визуальный контроль осмотром объекта, с помощью которого находят наружные дефекты, отклонения от заданных форм, цвета и т. д. 
Радиационные методы контроля основаны на регистрации и анализе 
проникающих ионизирующих излучений. Проникающие излучения 
(гамма-излучение, рентгеновское, потоки нейтронов и др.) при прохождении через материалы по-разному ослабляются в дефектном и в бездефектном сечении и содержат информацию о внутреннем строении вещества и наличии дефектов внутри контролируемого объекта. 
Акустические методы основаны на регистрации упругих колебаний, 
возбуждаемых в контролируемом объекте. Этими методами можно обнаруживать поверхностные и внутренние дефекты (нарушения сплошности, неоднородности структуры, дефекты склейки, пайки, сварки и т. д.) 
в заготовках и изделиях из различных материалов. 
Методы контроля с применением проникающих веществ (ПВК) 
основаны на особенностях физических свойств жидкостей и газов при 
взаимодействии с твердыми материалами. Один из основных – это капиллярный метод, заключающийся в проникновении индикаторных 
жидкостей в полости поверхностных и сквозных нарушений сплошности материалов вследствие капиллярного явления. В этот вид включены 
также различные методы контроля герметичности (течеискание). 
Разнообразие производимого оборудования и приборов неразрушающего контроля на основе применения различных физических явлений 
и процессов позволяет получать информацию о многочисленных характеристиках объекта. От воздействия на объект средствами неразрушающего контроля объект своих качеств не теряет (что особенно важно, 

например, при контроле дорогостоящей продукции). Вместе с тем необходимо отметить, что неразрушающие методы, хоть и позволяют производить контроль непосредственно выпускаемых изделий, но они являются косвенными. Этими методами не контролируются напряжения 
и нагрузки, которые может выдержать изделие, а производится поиск 
дефектов изделия, которые могут послужить причиной брака. Поэтому 
такой контроль почти всегда делается с запасом. Основным показателем 
надежности большинства изделий являются прочностные свойства, которые в первую очередь определяются качеством материалов, из которого они изготовлены. Любые нарушения сплошности материала – это 
потенциально особенно опасный дефект, поэтому большинство методов 
неразрушающего контроля ориентировано на решение задач обнаружения, классификации, регистрации местоположения и геометрических 
параметров таких дефектов. При статистической обработке результатов 
испытаний выявляемые дефекты этого вида (нарушения сплошности 
материала) подразделяют на три типа: 
1) объемные непротяженные (компактные); 
2) объемные протяженные; 
3) плоскостные. 
К дефектам первого типа относят отдельные газовые, шлаковые 
и металлические включения, второго типа – цепочки и скопления включений, раковины, ликвационные зоны; третьего типа – расслоения, трещины, плены, волосовины, закаты, несплавления и т. п. В изделиях, испытывающих преимущественно статические нагрузки, компактные дефекты обычно считают малозначительными, объемные протяженные – 
значительными, а плоскостные – критическими. Конкретные методики 
расчета указанных статистических показателей качества рассматриваются в специальной литературе. При анализе возможности контроля 
и выборе методов и средств необходимо учитывать такие их показатели, 
как чувствительность, достоверность, оперативность, производительность, стоимость, а также наличие реальной документации о результатах контроля. 
Порог чувствительности служит основной характеристикой метода, определяющей его способность выявлять дефекты минимальных 
размеров. Порог чувствительности оценивают как абсолютными, так 
и относительными размерами выявляемых дефектов (например, в зависимости от толщины контролируемого материала в радиационных методах). 

Достоверность контроля предопределяет вероятность принятия 
правильного решения о годности или негодности проконтролированных изделий. Выявляемость дефектов и достоверность контроля –  
это статистические показатели, и для их определения необходимо иметь 
достаточно большой объем информации о дефектах, выявленных при 
испытании. Значения показателей выявляемости дефектов и достоверности анализируемого метода контроля определяют путем сравнения 
характеристик дефектов (количества, размеров), выявленных при контроле, с аналогичными характеристиками дефектов, выявленных при 
контроле методом, принимаемым за эталонный (образцовый). 
Оперативность контроля характеризуют отрезком времени между 
окончанием испытаний и получением заключения о годности или негодности проконтролированного изделия; она существенно влияет на 
производительность контрольных операций и является одним из основных параметров при контроле изделий массового производства. Сравнительные характеристики некоторых методов неразрушающего контроля приведены в таблице. 
 
Сравнительная таблица основных методов  
неразрушающего контроля 
Метод НК 
Что позволяет выявить 
Недостатки метода 
Визуальный  
и измерительный контроль (ВИК) 
Поверхностные дефекты 
размером от 0,1 мм 
Низкая вероятность обнаружения мелких 
поверхностных дефектов 
Магнитопорошковый 
метод контроля (МК) 
Контроль деталей из ферромагнитных сталей: поверхностные и подповерхностные дефекты с шириной 
раскрытия от 1 мкм и протяженностью от 0,5 мм 
Не могут быть проконтролированы элементы конструкций и детали из ферромагнитных сплавов: если на поверхности не обеспечена необходимая зона 
для намагничивания и нанесения индикаторных материалов; со структурной 
неоднородностью и резкими изменениями площади поперечного сечения; 
с трещинами, плоскость раскрытия которых совпадает с направлением намагничивающего поля или составляет с ней 
угол менее 30° 

П р о д о л ж е н и е  т а б л и ц ы  
Метод НК 
Что позволяет выявить 
Недостатки метода 
Капиллярный контроль (ПВК) 
Поверхностные и сквозные 
дефекты 
Выявляются дефекты, имеющие раскрытие порядка 
1 мкм 
Возможность обнаружения только выходящих на поверхность и сквозных дефектов. Сложность механизации и автоматизации контроля. Низкая производительность контроля 
Радиационный контроль (РК) 
Выявление в сварных соединениях внутренних дефектов (трещин, непроваров, раковин, пор и шлаковых включений) 
Не позволяет выявлять: поры и включения диаметром поперечного сечения или 
непровары и трещины высотой менее 
удвоенного порога чувствительности контроля, непровары и трещины, плоскость 
раскрытия которых не совпадает с 
направлением просвечивания, плохо выявляются плоскостные дефекты. 
Необходимость обеспечивать радиационную безопасность персонала 
Тепловой 
контроль 
(ТК) 
Выявление мест протечек 
Проходимость теплоносителя 
Нарушение изоляционного 
покрытия 
Нагрев электрических контактов 
Зависимость от погодных условий 
Течеискание 
(ПВТ) 
Нахождение течей 
Возможность обнаружения только сквозных дефектов 
Акустикоэмиссионный 
(АЭ) 
Позволяет обнаруживать  
и регистрировать как поверхностные, так и внутренние дефекты и, что более важно, только развивающиеся (от десятых долей 
миллиметра), что позволяет 
классифицировать дефекты 
не по размерам,  
а по степени их опасности 
Сложная технология контроля 
Дорогостоящее оборудование 
Трудность выделения акустико-эмиссионных сигналов на фоне помех 
Необходимость последующего контроля 
другими методами 
Вихретоковый (ВК) 
Позволяет обнаруживать 
как поверхностные, так  
и подповерхностные дефекты, залегающие на глубине 1…4 мм 
Применение только для контроля объектов из электропроводящих материалов