Дефектоскопія

Дефектоскопі́я — сукупність методів і засобів виявлення, локалізації, визначення характеру, розмірів та, за можливості, оцінювання небезпечності дефектів у матеріалах, виробах, зварних з’єднаннях, конструкціях, трубопроводах, машинах і спорудах без істотного порушення їхньої придатності до подальшого використання. Дефектоскопія є важливою складовою неруйнівного контролю та одним із джерел інформації для технічної діагностики.

Дефектоскопія ґрунтується на використанні фізичних властивостей матеріалів і закономірностей поширення в них механічних хвиль, електромагнітного та теплового випромінювання, електричних струмів, магнітних полів, радіації, капілярних явищ та інших фізичних ефектів. За допомогою дефектоскопії виявляють тріщини, пори, раковини, розшарування, непровари, несплавлення, включення, корозійні пошкодження, внутрішні порожнини, порушення геометрії та інші дефекти.

На відміну від руйнівних випробувань, під час дефектоскопії контрольований об’єкт, як правило, зберігає функціональну придатність. Це дає змогу здійснювати контроль якості під час виготовлення виробів, після ремонту, під час монтажу, а також періодично або безперервно в процесі експлуатації. Неруйнівний контроль є особливо важливим для об’єктів підвищеної відповідальності — мостів, зварних конструкцій, посудин і трубопроводів під тиском, енергетичного обладнання, авіаційних конструкцій, залізничного транспорту та інших технічних систем.

Етимологія та історія

Термін «дефектоскопія» утворений від латинського defectus — недолік, вада, дефект і грецького skopeō — розглядаю, досліджую. Буквально означає «дослідження дефектів». У міжнародній технічній термінології ширше поняття позначають як non-destructive testing (NDT) — неруйнівний контроль; близьким за значенням є non-destructive evaluation (NDE) — неруйнівне оцінювання.

Передумови дефектоскопії виникли задовго до появи сучасних приладів. Уже в традиційних ремеслах застосовували візуальне спостереження, простукування, вимірювання геометричних розмірів, перевірку герметичності та інші способи виявлення прихованих або поверхневих вад. Однак наукова дефектоскопія сформувалася лише після розвитку фізики електромагнітного випромінювання, акустики, магнетизму та електронної вимірювальної техніки.

Важливим історичним етапом стало відкриття Вільгельмом Конрадом Рентгеном (1845–1923, Німеччина) у 1895 р. Х-променів. Уже на початку XX ст. рентгенографічні методи почали використовувати для дослідження внутрішньої будови металевих виробів і зварних з’єднань. Рентгенівське та пізніше гамма-випромінювання дали можливість виявляти внутрішні порожнини, включення, тріщини та інші неоднорідності без розкриття виробу. Розвиток промислової радіографії став одним із перших фундаментальних етапів сучасного неруйнівного контролю.

У першій половині XX ст. сформувалися магнітопорошковий, капілярний та вихрострумовий методи контролю. Магнітопорошковий контроль ґрунтується на виявленні локальних спотворень магнітного поля, що виникають поблизу поверхневих і підповерхневих дефектів у феромагнітних матеріалах. Капілярний метод використовує проникнення спеціальної рідини у відкриті на поверхню тріщини та інші несуцільності. Вихрострумовий метод ґрунтується на реєстрації змін електромагнітного поля та вихрових струмів, спричинених дефектами або змінами фізичних властивостей матеріалу.

Важливим напрямом стало застосування ультразвуку. У 1930–1940-х роках були створені практичні методи ультразвукового контролю, зокрема імпульсно-еховий метод, який пов’язують із роботами американського фізика Флойда Файрстоуна. Ультразвукова дефектоскопія дала змогу виявляти внутрішні дефекти за відбиттям пружних хвиль від меж поділу або несуцільностей. Подальший розвиток ультразвукової техніки привів до створення багатоканальних систем, фазованих антенних решіток, методів дифракційного визначення часу проходження хвиль та автоматизованого сканування.

Після Другої світової війни дефектоскопія швидко розвивалася разом із авіаційною, енергетичною, хімічною, нафтогазовою та машинобудівною промисловістю. Удосконалювалися ультразвукові, радіографічні, магнітні та вихрострумові прилади, з’явилися акустико-емісійний, інфрачервоний, лазерний та інші методи.

Наприкінці XX — на початку XXI ст. дефектоскопія перейшла від переважно аналогових приладів до цифрових систем реєстрації та оброблення сигналів. Стало можливим формування зображень внутрішньої структури об’єкта, автоматизоване розпізнавання індикацій, тривимірна реконструкція дефектів, дистанційний моніторинг і накопичення історії технічного стану об’єкта.

Українська школа дефектоскопії та неруйнівного контролю

Важливий внесок у розвиток дефектоскопії в Україні зробив Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України. Наукові дослідження в галузі неруйнівного контролю в інституті охоплюють контроль зварних з’єднань, технічну діагностику конструкцій, ультразвукові, акустико-емісійні, радіографічні та інші методи. Інститут безпосередньо виконує роботи з технічного обстеження та комплексної дефектоскопії металоконструкцій, машин і споруд, а також контролю герметичності трубопроводів, резервуарів і посудин.

Значний внесок у становлення української школи зробив Борис Євгенович Патон (1918–2020, Україна), який приділяв особливу увагу надійності зварних конструкцій, автоматизації контролю та розвитку неруйнівних методів. Разом із ним розвиток цього напряму пов’язаний із працями Леоніда Михайловича Лобанова, Віктора Олександровича Троїцького, Анатолія Яковича Недосєки та інших українських учених і фахівців.

В Україні 1989 р. за ініціативи Б. Є. Патона було засновано міжнародний науково-технічний журнал «Технічна діагностика та неруйнівний контроль». До 2019 р. він виходив під назвою «Техническая диагностика и неразрушающий контроль». Видання спеціалізується на діагностиці матеріалів і конструкцій, методах неруйнівного контролю, технічній діагностиці, автоматизації та приладобудуванні.

Загальний опис

Основне завдання дефектоскопії полягає не просто у фіксації відхилення від ідеальної структури матеріалу, а у встановленні, чи є виявлена неоднорідність дефектом, здатним знизити експлуатаційні властивості виробу. Тому результати дефектоскопії оцінюють з урахуванням матеріалу, геометрії виробу, умов його навантаження, характеру дефекту та встановлених критеріїв приймання.

Дефектом можуть бути як виробничі, так і експлуатаційні пошкодження. До них належать тріщини, пористість, газові та шлакові включення, розшарування, непровари, несплавлення, корозійні ураження, ерозія, втомні пошкодження, локальні зміни структури, надмірне стоншення стінок та інші порушення.

За місцем розташування дефекти умовно поділяють на: поверхневі — такі, що виходять на поверхню; підповерхневі — розташовані поблизу поверхні; внутрішні — розташовані в об’ємі матеріалу; наскрізні — такі, що проходять через усю товщину виробу.

За походженням розрізняють дефекти лиття, прокатування, кування, зварювання, термічної обробки, механічного оброблення, монтажу та експлуатаційні пошкодження.

Принцип дефектоскопії полягає у створенні фізичного впливу на об’єкт і реєстрації зміни відповідного фізичного сигналу. Дефект змінює поширення хвилі, інтенсивність випромінювання, магнітне поле, електромагнітну відповідь, тепловий режим або іншу вимірювану характеристику. За характером цієї зміни роблять висновок про наявність і властивості несуцільності.

Основні методи дефектоскопії

Візуально-оптична дефектоскопія

Візуальний контроль є найпростішим і одним із найпоширеніших методів. Його застосовують для виявлення поверхневих тріщин, корозії, деформацій, порушень геометрії, дефектів зварних швів та інших видимих відхилень. Використовують неозброєне око, лупи, ендоскопи, відеосистеми, цифрові камери та спеціалізовані оптичні прилади.

Перевагами методу є простота, швидкість і невисока вартість. Основне обмеження — неможливість безпосередньо виявляти приховані внутрішні дефекти.

Капілярна дефектоскопія

Капілярний, або пенетрантний, метод застосовують для виявлення поверхневих несуцільностей у непористих матеріалах. На поверхню наносять проникаючу рідину, яка заповнює відкриті на поверхню тріщини та інші порожнини. Після видалення надлишку рідини та нанесення проявника дефект візуалізується за рахунок виходу пенетранта на поверхню.

Метод придатний для металів, кераміки, деяких полімерів та інших непористих матеріалів, але не дає інформації про дефекти, які не мають виходу на поверхню.

Магнітопорошкова дефектоскопія

Магнітопорошковий метод застосовують переважно до феромагнітних матеріалів. Об’єкт намагнічують, а на його поверхню наносять магнітний порошок або магнітну суспензію. У місцях поверхневих і близьких до поверхні дефектів виникають локальні спотворення магнітного поля, що спричиняють концентрацію магнітних частинок і утворення видимої індикації.

Метод має високу чутливість до тріщин, особливо орієнтованих поперек напрямку магнітного потоку. Його обмеження пов’язані з необхідністю феромагнітних властивостей матеріалу та переважною орієнтацією щодо поля.

Вихрострумова дефектоскопія

Вихрострумовий метод ґрунтується на електромагнітній індукції. Змінне магнітне поле котушки або іншого перетворювача створює у провідному матеріалі вихрові струми. Дефекти, зміна товщини, електропровідності, магнітної проникності та інші неоднорідності змінюють характеристики цих струмів і, відповідно, електромагнітну відповідь системи.

Метод дає змогу виявляти поверхневі та підповерхневі дефекти, контролювати товщину, виявляти корозію, оцінювати властивості матеріалів і контролювати трубки теплообмінників. Глибина контролю залежить, зокрема, від частоти та електромагнітних властивостей матеріалу.

Ультразвукова дефектоскопія

Ультразвукова дефектоскопія ґрунтується на поширенні в матеріалі пружних хвиль високої частоти та реєстрації їх проходження, відбиття, заломлення або дифракції.

Найпоширенішим є імпульсно-еховий метод. У матеріал вводять короткий ультразвуковий імпульс. За наявності дефекту частина енергії хвилі відбивається, а сигнал приймається перетворювачем. Час проходження сигналу дає змогу визначити положення дефекту, а характеристики відбитого сигналу — оцінити його розміри та властивості.

Ультразвукові методи використовують для контролю металів, зварних з’єднань, труб, поковок, литих деталей, композитів та інших матеріалів. Розвинені системи використовують фазовані антенні решітки, автоматичне сканування та цифрову реконструкцію дефектів. Фундаментальні фізичні принципи й практичні методи ультразвукового контролю систематизовані, зокрема, у працях Йозефа та Герберта Крауткремерів.

Радіографічна дефектоскопія

Радіографічна дефектоскопія використовує рентгенівське або гамма-випромінювання для отримання зображення внутрішньої структури об’єкта. Ослаблення випромінювання залежить від товщини, густини та складу матеріалу. Внутрішні порожнини, включення та інші неоднорідності змінюють інтенсивність випромінювання, що реєструється детектором.

Традиційна радіографія використовувала плівку; сучасні системи застосовують цифрові детектори. Окремим напрямом є комп’ютерна томографія, яка дає змогу реконструювати тривимірний розподіл внутрішньої структури.

Основними обмеженнями радіографії є необхідність радіаційного захисту, складність контролю деяких геометрично складних об’єктів і залежність чутливості від орієнтації дефекту. Основними джерелами випромінювання в промисловій радіографії є рентгенівське та гамма-випромінювання; у спеціалізованих випадках застосовують також нейтронну радіографію.

Акустико-емісійна дефектоскопія

Акустико-емісійний метод відрізняється від звичайної ультразвукової дефектоскопії тим, що джерелом пружних хвиль є сам матеріал. Під час навантаження в ньому можуть відбуватися мікротріщиноутворення, пластична деформація, розкриття тріщин та інші процеси, які породжують короткочасні пружні хвилі. Їх реєструють датчиками, розміщеними на поверхні об’єкта.

Метод особливо придатний для моніторингу розвитку пошкоджень під час навантаження. Його використовують для контролю резервуарів, трубопроводів, посудин високого тиску, мостів, великих металевих конструкцій та інших відповідальних об’єктів. В Україні акустико-емісійні технології розвиваються, зокрема, в Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України.

Теплова та інфрачервона дефектоскопія

Термографічні методи ґрунтуються на реєстрації температурного поля поверхні. Дефект змінює теплопровідність або умови поширення тепла і тому може проявлятися як локальна теплова аномалія.

Метод застосовують для виявлення розшарувань, порожнин, порушень зчеплення, дефектів композитних матеріалів, електричних з’єднань, теплоізоляції та інших об’єктів.

Інші методи

До спеціалізованих і новітніх методів неруйнівного контролю належать лазерна інтерферометрія та ширографія, нейтронна радіографія, мікрохвильові методи, контроль витоків, методи магнітної пам’яті, контроль коерцитивної сили, цифрова кореляція зображень та інші технології.

Міжнародний стандарт ISO 9712:2021 систематизує вимоги до кваліфікації та сертифікації персоналу, який виконує, зокрема, акустико-емісійний, вихрострумовий, магнітний, капілярний, радіографічний, тензометричний, термографічний, ультразвуковий і візуальний контроль.

Класифікація методів

Методи дефектоскопії можна класифікувати за фізичною природою використовуваного сигналу:

• механічні та акустичні — ультразвуковий, акустико-емісійний;
• електромагнітні — вихрострумовий, магнітопорошковий та інші магнітні методи;
• радіаційні — рентгенографічний, гамма- та нейтронний;
• оптичні — візуальний, лазерний, інтерферометричний;
• капілярні — пенетрантний;
• теплові — інфрачервона термографія;
• комбіновані — системи, у яких використовують декілька фізичних принципів одночасно.

За характером одержуваної інформації методи поділяють на такі, що виявляють наявність дефекту, визначають його координати, оцінюють геометричні параметри, характеризують фізичний стан матеріалу або забезпечують комплексне оцінювання технічного стану. За способом проведення контроль може бути ручним, механізованим, автоматизованим або роботизованим.

Дефектоскопічні прилади

Основним технічним засобом дефектоскопії є дефектоскоп — прилад або комплекс приладів для збудження фізичного сигналу в об’єкті, його приймання, перетворення та аналізу з метою виявлення дефектів.

Залежно від методу застосовують ультразвукові дефектоскопи, вихрострумові та магнітні прилади, рентгенівські системи, цифрові радіографічні комплекси, капілярні набори, термографічні камери, системи акустичної емісії та інші засоби.

Сучасний дефектоскоп часто є не окремим приладом, а цифровою інформаційно-вимірювальною системою. Вона може містити сенсори, пристрій сканування, аналого-цифровий перетворювач, програмне забезпечення, засоби візуалізації та модулі автоматичного аналізу даних.

Дефектоскопія та технічна діагностика

Дефектоскопію необхідно відрізняти від технічної діагностики. Дефектоскопія передусім встановлює наявність, місце та характеристики несуцільностей і пошкоджень. Технічна діагностика є ширшим поняттям і передбачає оцінювання фактичного технічного стану об’єкта, визначення причин його зміни, прогнозування залишкового ресурсу та прийняття рішення щодо подальшої експлуатації.

Тому результати дефектоскопії часто є одним із джерел інформації для технічної діагностики.

Значення

Дефектоскопія має принципове значення для забезпечення надійності, безпеки та довговічності технічних об’єктів. Виявлення дефекту на ранній стадії дає змогу запобігти розвитку пошкодження та аварійному руйнуванню.

У машинобудуванні дефектоскопію застосовують для контролю литих, кованих і штампованих деталей, валів, зубчастих коліс, підшипникових деталей та інших елементів машин.

У зварюванні вона є одним із основних засобів контролю якості зварних з’єднань. Виявляють пори, тріщини, непровари, несплавлення, шлакові включення та інші дефекти. Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України розвиває методи та засоби неруйнівного контролю зварних конструкцій і виконує комплексну дефектоскопію промислових об’єктів.

В енергетиці дефектоскопія використовується для контролю котлів, турбін, трубопроводів, теплообмінників, посудин високого тиску та елементів атомних і теплових електростанцій.

У нафтогазовій промисловості її застосовують для контролю трубопроводів, резервуарів, насосно-компресорного обладнання, зварних стиків, обсадних і насосно-компресорних труб. Особливе значення має виявлення корозійного стоншення, тріщин, розшарувань і дефектів зварних з’єднань.

У транспорті дефектоскопія використовується для контролю рейок, коліс, осей, корпусів суден, автомобільних і авіаційних конструкцій. Для залізничних рейок та інших протяжних об’єктів особливо важливі автоматизовані ультразвукові та вихрострумові системи.

У будівництві та експлуатації споруд дефектоскопічні методи застосовують для обстеження металевих і зварних конструкцій, мостів, резервуарів, трубопроводів, кріпильних елементів та інших відповідальних конструкцій.

Переваги та обмеження

Основною перевагою дефектоскопії є можливість контролювати об’єкт без його руйнування. Це дає змогу здійснювати багаторазові перевірки одного виробу протягом його життєвого циклу.

До інших переваг належать висока чутливість окремих методів до певних типів дефектів, можливість автоматизації, дистанційного контролю та документування результатів.

Водночас жоден метод не дає універсальної можливості виявляти всі види дефектів. Чутливість залежить від фізичної природи дефекту, його розмірів, форми, орієнтації, глибини залягання, властивостей матеріалу та геометрії об’єкта. Тому на практиці часто застосовують комплексний контроль, поєднуючи два або більше методів.

Результат дефектоскопії також не завжди безпосередньо визначає працездатність конструкції. Виявлена несуцільність може бути допустимою або небезпечною залежно від її розміру, положення, орієнтації, механізму навантаження та властивостей матеріалу. Остаточна оцінка може потребувати розрахунків міцності, механіки руйнування та оцінювання залишкового ресурсу.

Автоматизація та цифровізація

Одним із головних напрямів розвитку дефектоскопії є перехід від окремої реєстрації сигналів до автоматизованого аналізу великих масивів даних.

Цифрові ультразвукові системи можуть формувати дво- та тривимірні зображення дефектів. Цифрова радіографія забезпечує швидке отримання й комп’ютерне оброблення зображень. Роботизовані сканери дають змогу контролювати великі площі та складні поверхні з мінімальною участю оператора.

Особливого значення набувають штучний інтелект і машинне навчання. Їх застосовують для автоматичного розпізнавання дефектів на радіографічних та ультразвукових зображеннях, класифікації сигналів, виявлення закономірностей у великих масивах даних та підтримки прийняття діагностичних рішень. В українських дослідженнях 2026 р. також розглядається використання штучного інтелекту у зварюванні та споріднених технологіях.

Перспективи

Перспективи дефектоскопії пов’язані з переходом від періодичного виявлення дефектів до безперервного моніторингу технічного стану. Розвиваються автоматизовані та роботизовані системи, безпілотні платформи для контролю важкодоступних конструкцій, сенсорні мережі, цифрові двійники, хмарне зберігання результатів контролю та алгоритми штучного інтелекту. Перспективним є поєднання дефектоскопії з моделями механіки руйнування та прогнозування залишкового ресурсу. У такому разі інформація про розмір і положення дефекту може використовуватися не лише для констатації пошкодження, а й для прогнозування його розвитку. Важливим напрямом стає інтеграція різних методів — наприклад, ультразвукового, вихрострумового, термографічного та акустико-емісійного контролю — в єдині системи багатопараметричного діагностування. Це дає змогу зменшити невизначеність, характерну для окремого методу. У перспективі дефектоскопія дедалі більше переходитиме від принципу «виявити дефект» до принципу «виявити, ідентифікувати, оцінити небезпечність і спрогнозувати розвиток пошкодження». Таким чином, вона стає невід’ємною частиною цифрової системи управління життєвим циклом технічних об’єктів.

Література

1. Корнієнко О. М. Технічна діагностика та неруйнівний контроль // Енциклопедія Сучасної України [Електронний ресурс] / редкол.: І. М. Дзюба, А. І. Жуковський, М. Г. Железняк [та ін.] ; НАН України, НТШ. Київ : Інститут енциклопедичних досліджень НАН України, 2025. URL: https://esu.com.ua/article-889006 (дата звернення: 01.09.2026). DOI: 10.5281/zenodo.19725777.
2. Патон Б. Є., Лобанов Л. М., Недосєка А. Я. Техническая диагностика: вчера, сегодня и завтра // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2003. № 4. С. 6–10.
3. Лобанов Л. М., Махненко О. В., Міленін О. С., Мальгін М. Г., Саприкіна Г. Ю., Савицька О. М. Використання штучного інтелекту в зварюванні та споріднених технологіях // Технічна діагностика та неруйнівний контроль. 2026. № 1. С. 8–22. DOI: 10.37434/tdnk2026.01.02.
4. Hellier C. Handbook of Nondestructive Evaluation. 2nd ed. New York : McGraw-Hill, 2013. ISBN 978-0-07-177713-1.
5. Krautkrämer J., Krautkrämer H. Ultrasonic Testing of Materials. 4th ed. Berlin ; Heidelberg : Springer-Verlag, 1990. XVI, 677 p. DOI: 10.1007/978-3-662-10680-8.
6. Cawley P. Non-destructive testing — current capabilities and future directions // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications. 2001. Vol. 215, no. 4. P. 213–223. DOI: 10.1243/1464420011545058.
7. ISO 18173:2026. Non-destructive testing — General terms and definitions. Geneva : International Organization for Standardization, 2026. 3 p.

Автор

В. С. Білецький

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 03.09.2026