Defektoskopia je vedné odvetvie, ktoré sa zaoberá nedeštruktívnym spôsobom zisťovania defektov v materiáloch a výrobkoch, resp. predpovedaním možnosti vzniku materiálových porúch v prevádzke.
V praxi nemožno vyrobiť ideálne dokonalý materiál alebo výrobok. Aj pri najväčšej pozornosti vo výrobe sa často v materiáloch a výrobkoch vyskytujú chyby (defekty), ktoré vznikajú vo výrobnom procese alebo počas prevádzky. Pojmom chyba rozumieme také porušenie materiálu alebo výrobku, ktorého povaha, tvar, rozmery a priestorová orientácia môžu pôsobiť negatívne pri namáhaní výrobku v prevádzke.

Chyby materiálov možno rozdeliť do týchto hlavných skupín :

1. vnútorné a povrchové chyby makrocelistvosti objemu
2. štrukturálna a chemická nehomogenita
3. zámena materiálu
4. rozmerové chyby výrobku

Chyby uvedené v bodoch 1. 2. 4. môžu vzniknúť vo výrobe a počas používania výrobku, chyby uvedené v bode 3. vo výrobe alebo pri montáži.

Vo výrobe sa podľa druhu výrobku a technológie výroby môžu vyskytovať najmä chyby :

• pri odliatkoch : bubliny, riediny, zaliate tuhé kvapky, častice formovacieho materiálu, nedokonalý povrch, štruktúrna a chemická heterogenita
• pri výkovkoch : vločky, zakované priehyby, povrchové a vnútorné trhliny, štruktúrna nehomogenita
• pri hutníckych tvárnených polovýrobkoch : trhliny, zdvojenie stien, zavalcované priehyby, zavalcované súvisle orientované nekovové vtrúseniny, výrazná textúra po valcovaní za tepla, zoxidovaný povrch
• pri zvaroch : trhliny, studené spoje, póry, neprevarený koreň, nedokonalé nastavenie koreňa, krátery
• pri tepelne spracovaných výrobkoch : povrchové a hĺbkové trhliny, oduhličený a zoxidovaný povrch, zdeformovanie tvaru, zhrubnutie zrna
• pri brúsených oceľových častiach : povrchové, tzv. brúsne trhliny vyvolané brúsením pri nedostatočnom chladení
• pri plátovaných polovýrobkoch : nedokonalý styk plátovanej vrstvy so základným kovom, zdvojenie steny, odchýlky v hrúbke plátovanej vrstvy
• pri všetkých druhoch výrobkov : zámena materiálu, chyby v chemickom zložení a štruktúre

Počas prevádzky strojov a zariadení môžu v materiáli narastať :

• zmeny štruktúry, subštruktúry a vlastností vplyvom starnutia
• vznik a šírenie trhlín
• zmeny tvaru a rozmerov spôsobené koróziou a opotrebením

Defektoskopické metódy umožňujú zistiť defekty v týchto oblastiach a prevádzky strojov a zariadení :

• a)pri kontrole výroby dôležitých vysokonamáhaných výrobkov, ako sú tlakové nádoby jadrových reaktorov, časti lietadiel, rakiet, vysokonamáhaných častí parných a plynových turbín, tlakových nádob a potrubí, stožiarov a pod., kt. porúch by mohla mať katastrofálne následky. V týchto prípadoch sa zistená veľkosť defektu aplikuje v konštrukčných výpočtoch podľa princípov lomovej mechaniky.
• b)pri rozpoznávaní defektných kusov v hromadnej a sériovej výrobe automatizovanou defektoskopickou kontrolou, keď sa výrobky samočinne triedia, označujú a prípadne aj upravujú podľa pokynov kontrolného a riadiaceho zariadenia
• c)Pri pravidelných kontrolách dôležitých strojov a zariadení v doprave, energetike a pod. počas ich životnosti; je to bezdotyková diagnostická kontrola, ktorou sa zisťuje:
  -vznik trhlín, najmä únavových, koróznych, častí lietadiel, vozidiel, turbín, motorov, mostov, koľajníc, lán
  -veľkosť opotrebenia a korózneho poškodenia v miestach neprípustných priamemu meraniu, ako je napr. kontrola hrúbky stien nádrží, potrubí, nosníkov, palubných plášťov lodí

Technický a ekonomický význam defektoskopie možno ho zhrnúť do štyroch bodov :

1. včasným zistením chybných polovýrobkov a výrobkov v procese výroby ich možno vyradiť z ďalšieho výrobného procesu, čím sa ušetria náklady na ich ďalšie spracovanie (napr. ingoty, bramy, výkovky, surové odliatky a pod.)
2. vyradením chybných častí sa zabráni poruche celého stroja alebo zariadenia, a tým sa predíde podstatne väčšej škode (lopatky turbín, čerpadiel, ventilátorov, ojnice motorov, piestne čapy a krúžky, trhliny na koľajniciach, krídlach lietadiel a pod.)
3. odhalením skrytých defektov nadkritickej veľkosti, ktoré môžu vyvolať náhle krehké alebo únavové porušenie, sa predchádza nielen vzniku veľkých hospodárskych škôd, ale zabráni sa aj možnosti ohrozenia zdravia a života ľudí
4. defektoskopia umožňuje používať a rozvíjať nové výpočtové metódy v konštrukcii založené na existencii defektov, a tak dosiahnuť optimálne využitie materiálu

FYZIKÁLNE PRINCÍPY DEFEKTOSKOPICKÝCH METÓD

Defektoskopia je nedeštruktívna metóda, a preto je spoločným rysom všetkých defektoskopických metód aplikácia niektorých fyzikálnych princípov, ktoré skúšaný predmet mechanicky ani tepelne nepoškodia.
V súčasnosti sa v defektoskopii používajú najmä tieto fyzikálne princípy :

• princíp kapilarity a zmáčanie skúšaného predmetu polárne aktívnou kvapalinou
• magnetická indukcia vo feromagnetických materiáloch
• elektromagnetická indukcia
• akustické princípy (šírenie mechanického vlnenia telesom)
• elektromagnetické žiarenie

Všeobecný princíp každej defektoskopickej metódy spočíva v indikácii skúšaného predmetu príslušným fyzikálnym médiom a v registrácii výsledku pôsobenia média na predmet. Podľa uvedených princípov rozlišujeme :

• kapilárne
• magnetoinduktívne
• ultrazvukové
• prežarovacie skúšobné metódy

Kapilárne skúšky
Používajú sa na zisťovanie defektov, ktoré vyúsťujú na povrch skúšaného predmetu. Založené sú na princípe využitia nízkeho povrchového napätia polárne aktívnych kvapalín, ktoré pôsobením kapilárnych síl vnikajú do veľmi jemných trhlín vyúsťujúcich na povrch. Pri skúške kvapaliny z trhlín opäť vystupujú na povrch, pričom príslušné trhliny presne identifikujú a ohraničujú.

Podľa toho, aká detekčná kvapalina sa pri skúške použije, hovoríme o :

• metóde farebnej indikácie
• fluorescenčnej metóde

Metóda farebnej indikácie

Pri tejto metóde sa ako detekčná kvapalina používa farebná látka, ktorá obsahuje organické kontrastné farbivo, obvykle červené (napr. sudanová červeň). Aby nastalo dobré zmáčanie povrchu, treba skúšaný predmet najprv očistiť a odmastiť.
Ako vývojka sa používa suspenzia bieleho prášku (napr. CaCO3 alebo MgCO3 ) v prchavej kvapaline (napr. v acetóne). Môže sa použiť aj suchá vývojka, ktorá sa na povrch nanesie naprašovaním. Červená detekčná kvapalina, ktorá vystúpi z kvapaliny, kontrastne sfarbí bielu výbojku, takže aj veľmi malé trhliny sa stávajú viditeľné voľným okom. Táto metóda umožňuje pri optimálnych podmienkach zistiť trhliny na povrchu v šírke 0,1 až 1 μm.

Fluorescenčná metóda

Na detekciu trhlín sa pri tejto metóde používa fluorescenčná kvapalina obsahujúca luminofor, ktorý pri ožiarení ultrafialovými lúčmi fluoreskuje. Zviditeľnenie trhlín sa robí v zatemnenom prostredí. Skúšaný predmet sa ožiari ultrafialovým žiarením vlnovej dĺžky zodpovedajúcej tzv. čiernemu svetlu, t.j. v rozsahu 320 až 400 nm. Fluorescenčná kvapalina vysiela po ožiarení čiernym svetlom žiarenie väčšej vlnovej dĺžky, ktorá sa už nachádza v spektre viditeľného svetla, t.j. od 400 do 700 nm.

Magnetoinduktívne metódy

Využívajú zmeny magnetickej vodivosti vo feromagnetických materiáloch. Feromagnetické látky – feromagnetiká sú látky, ktoré majú permeabilitu μ » 2, resp. suscebilitu κ » 1 a ich permeabilita závisí od magnetického poľa. Z kovov je to železo v modifikácii alfa. Ďalšie feromagnetické kovy sú nikel, kobalt a gadolínium.

Princíp všetkých magnetoinduktívnych metód sa zakladá na zisťovaní rozptylu magnetického poľa v mieste defektov nachádzajúcich sa na povrchu alebo tesne pod povrchom skúšaného predmetu.