Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Содержание

Ультразвуковой метод и его технология

Технология ультразвукового контроля используется производством, промышленностью с момента развития радиотехнического процесса. Эффект и устройство технологии в том, что ультразвуковые волны акустического типа не меняют прямолинейную траекторию движения при прохождении однородной среды. Ультразвуковой метод используется также при проверке металлов и соединений, имеющих различную структуру. Такие случаи подразумевают, что происходит частичный процесс отражения волн, зависит от химических свойств металлов, чем больше сопротивление звуковых волн, тем сильнее воздействует эффект отражения.

Дефектоскопия или ультразвуковой контроль не разрушают соединения по структуре. Технология проведения ультразвуковой диагностики включает поиск структур, не отвечающих по химическим или физическим свойствам показателям, любые отклонения считаются дефектом. Показания колебаний рассчитываются по формуле L=c/f, где L описывает длину волны, Скорость перемещения ультразвуковых колебаний, f частоту колебаний. Определение дефекта происходит по амплитуде отраженной волны, тем самым возможно вычислить размер недочета.

Процесс ультразвукового метода

Процесс ультразвукового метода

Сварные соединения подразумевают работу с наличием газовых ванн, испарения которых не всегда успевают удалиться в окружающую среду. Ультразвуковой метод контроля позволяет выявить газообразные вещества в сварных соединениях, за счет сопротивления волн. Газообразная среда веществ обладает сопротивлением в пять раз меньшим по отношению к кристаллической решетке металлических материалов. Ультразвуковой контроль металла позволяет вывить среды за счет отражения колебаний.

Достоинства ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений

Контроль соединений звуковыми волнами позволяет обследовать изделий любого типа, даже склейки и пайки.

  • Обследование возможно без разрушения материала изделия или нарушения его целостности.
  • Безопасен для людей.
  • Выявляет практически любые недостатки сваренных поверхностей, а также их химическую природу.
  • Высокая скорость проведения исследования.
  • Сравнительно невысокая стоимость относительно других методов контроля.
  • Мобильность оборудования для проведения исследования.

Теория акустической технологии

Ультразвуковая волна при УЗД не воспринимается ухом человека, но она является основой для многих диагностических методов. Не только дефектоскопия, но и другие диагностические отрасли используют различные методики на основе проникновения и отражения ультразвуковых волн. Особенно они важны для тех отраслей, в которых основным является требование о недопустимости нанесения вреда исследуемому объекту в процессе диагностики (например, в диагностической медицине). Таким образом, ультразвуковой метод контроля сварных швов относиться к неразрушающим методам контроля качества и выявления места локализации тех или иных дефектов (ГОСТ 14782-86).

Качество проведения УЗК зависит от многих факторов, таких как чувствительность приборов, настройка и калибровка аппарата, выбор более подходящего метода проведения диагностики, от опыта оператора и других. Контроль швов на пригодность (ГОСТ 14782-86) и допуск объекта к эксплуатации не возможен без определения качества всех видов соединений и устранения даже мельчайшего дефекта.

Определение

Ультразвуковой контроль сварных швов – это неразрушающий целостности сварочных соединений метод контроля и поиска скрытых и внутренних механических дефектов не допустимой величины и химических отклонений от заданной нормы. Методом ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) проводится диагностика разных сварных соединений. УЗК является действенным при выявлении воздушных пустот, химически не однородного состава (шлаковые вложения в металле) и выявления присутствия не металлических элементов.

Принцип работы

Ультразвуковая технология испытания основана на способности высокочастотных колебаний (около 20 000 Гц) проникать в металл и отражаться от поверхности царапин, пустот и других неровностей. Искусственно созданная, направленная диагностическая волна проникает в проверяемое соединение и в случае обнаружения дефекта отклоняется от своего нормального распространения. Оператор УЗД видит это отклонение на экранах приборов и по определенным показаниям данных может дать характеристику выявленному дефекту. Например:

  • расстояние до дефекта – по времени распространения ультразвуковой волны в материале;
  • относительный размер дефекта – по амплитуде отраженного импульса.

На сегодняшний день в промышленности применяют пять основных методов проведения УЗК (ГОСТ 23829 – 79), которые отличаются между собой только способом регистрации и оценки данных:

  • Теневой метод. Заключается в контроле уменьшения амплитуды ультразвуковых колебаний прошедшего и отраженного импульсов.
  • Зеркально-теневой метод. Обнаруживает дефекты швов по коэффициенту затухания отраженного колебания.
  • Эхо-зеркальный метод или “Тандем”. Заключается в использовании двух аппаратов, которые перекликаются в работе и с разных сторон подходят к дефекту.
  • Дельта-метод. Основывается на контроле ультразвуковой энергии, переизлученной от дефекта.
  • Эхо-метод. Основан на регистрации сигнала отраженного от дефекта.

Откуда колебания волны?

Практически все приборы для диагностики методом ультразвуковых волн устроены по схожему принципу. Основным рабочим элементом является пластина пьезодатчика из кварца или титанита бария. Сам пьезодатчик прибора для УЗД расположен в призматической искательной головке (в щупе). Щуп располагают вдоль швов и медленно перемещают, сообщая возвратно-поступательное движение. В это время к пластине подводится высокочастотный ток (0,8—2,5 Мгц), вследствие чего она начинает излучать пучки ультразвуковых колебаний перпендикулярно своей длине.

Отраженные волны воспринимаются такой же пластиной (другим принимающим щупом), которая преобразует их в переменный электрический ток и он сразу отклоняет волну на экране осциллографа (возникает промежуточный пик). При УЗК датчик посылает переменные короткие импульсы упругих колебаний разной длительности (настраиваемая величина, мкс) разделяя их более продолжительными паузами (1—5 мкс). Это позволяет определить и наличие дефекта, и глубину его залегания.

Основные методы УЗК

  1. Теневой метод. Данная методика заключается в контроле уменьшения амплитуды колебаний отраженного и прошедшего импульсов.
  2. Зеркально-теневой метод. При таком способе дефекты швов обнаруживаются по коэффициенту затухания отраженного ультразвукового колебания.
  3. Эхо-зеркальный метод. Данный способ, который также называют “Тандем”, заключается в использовании двух ультразвуковых аппаратов. Они работают одновременно и устанавливаются с одной стороны объекта. Сгенерированные колебания отражаются на приемник
  4. Дельта-метод. Основывается на контроле ультразвуковой энергии, которая отражается от дефекта.
  5. Эхо-метод. Данная методика основана на регистрации ультразвукового сигнала, который отражается от дефекта.

Отметим, что существуют и другие методики проведения экспертизы. Но именно вышеперечисленные являются самыми популярными. Они зарекомендовали себя благодаря простоте реализации и высокой эффективности.

Виды УЗК сварочных швов

Стыки прозвучивают по различной методике:

  • прямым лучом;
  • однократно отраженным;
  • двукратно отраженным;
  • многократно отраженным.
Читайте также:  Ванная сварка стальных конструкций и арматуры

Направление луча в ультразвуковом методе контроля сварных соединений подбирают по нормали, на которой дефекты особенно опасны.

Основные способы локации:

  • Эхо-импульсная УЗД. Прибор настроен на излучение и прием волны. Если аудиволна не зафиксирована датчиком, все в порядке, в шве дефекты не обнаружены. Если зафиксировано отражение, есть раздел сред.
  • Эхо-зеркальный метод предусматривает применение датчика, генерирующего волну, и улавливающего приемника. Приборы устанавливают под углом к оси шва. Приемник ловит отраженные волны. По результатам диагностируют трещины в сварном соединении.
  • Теневая диагностика подразумевает прохождение ультраволн по всей площади шва, приемник устанавливается за сварным соединением. Если звук отражается, возвращается к излучателю, приемник фиксирует теневой участок.
  • Зеркально-теневая дефектоскопия – сочетание зеркального и теневого исследования. Комплект датчиков регистрирует отраженные звуковые колебания. Чистая волна — шов сделан без нарушений. Наличие глухой зоны – признак несплошностей.
  • Дельта-метод основан на воздействии направленным лучом. Дефекты определяются по отражению ультразвука, изменению траектории. Для точных результатов требуется деликатная настройка диагностического оборудования.

Виды ультразвукового контроля

На практике чаще используют первый и третий методы. Неразрушающий контроль с использованием ультразвука выявляет брак, провоцирующий разгерметизацию сварных изделий. Считается эффективным способом профилактики аварийных ситуаций.

Получение и свойства ультразвуковых колебаний

Акустические волны или ультразвуковые колебания выдаются при частоте, превышающей параметр 20 кГц. Механические колебания, способные рассеиваться при упругих, твердых средах, диапазон, как правило, составляет 0,5 – 10 МГц. Распространение волн структурой металла происходит акустическими ультразвуковыми волнами, воздействующими на равновесие центральной точки.

Методика ультразвукового метода

Методика ультразвукового метода

Существуют несколько способов ультразвукового неразрушающего контроля, наиболее распространенный из них пьезоэлектрический. Заряженная электричеством с определенной частотой пластинка вибрирует, механические колебания передаются в окружающую среду при состоянии волны. Генераторы электро волны используется вне зависимости от предназначения, размеров оборудования, могут выдавать различные параметры.

Скорость обращения ультразвукового контроля напрямую зависит от свойств, типа физической среды. Скорость распространения продольной волны вдвое выше, чем поперечной. Прием информации происходит пластиной из пьезоэлектрического элемента, работающей на преобразование энергии в импульсную энергию. Процессом применяются короткие переменные импульсы различного типа колебаний, что позволяет определить глубину, свойства дефекта.

Углы направления ультразвуковых колебаний

На границе разделения двух сред, результатом падения продольной акустической волны при наклонном типе является появление отражения и трансформации ультразвуковых волн. Существуют основные типы контроля:

  • отраженные;
  • преломлённые;
  • сдвиговые поперечные;
  • продольные волны.

Процесс происходит путем разделения падающей под углом волны на поперечную и продольную, распространение которых производится непосредственно материалом.

Углы направления ультразвуковых колебаний

Углы направления ультразвуковых колебаний

Существует определенное значение угла подачи, направления ультразвуковых колебаний, при нарушении которого, ультразвуковой контроль не будет распространяться вглубь металла, а останется на его поверхности. Данный метод используется при определенных параметрах и задачах, волна двигается только по поверхности материала, что позволяет контролировать качество сварного шва.

Процедура проведения дефектоскопии

  • Удаляется краска и ржавчина со сварочных швов и на расстоянии 50 – 70 мм с двух сторон.
  • Для получения более точного результата УЗД требуется хорошее прохождение ультразвуковых колебаний. Поэтому поверхность металла около шва и сам шов обрабатываются трансформаторным, турбинным, машинным маслом или солидолом, глицерином.
  • Прибор предварительно настраивается по определенному стандарту, который рассчитан на решения конкретной задачи УЗД. Контроль:
  • толщины до 20 мм – стандартные настройки (зарубки);
  • свыше 20 мм – настраиваются АРД-диаграммы;
  • качества соединения – настраиваются AVG или DGS-диаграммы.
  • Искатель перемещают зигзагообразно вдоль шва и при этом стараются повернуть вокруг оси на 10-15.
  • При появлении устойчивого сигнала на экране прибора в зоне проведения УЗК, искатель максимально разворачивают. Необходимо проводить поиск до появления на экране сигнала с максимальной амплитудой.
  • Следует уточнить: не вызвано ли наличие подобного колебания отражением волны от швов, что часто бывает при УЗД.
  • Если нет, то фиксируется дефект и записываются координаты.
  • Контроль сварных швов проводится согласно ГОСТу за один или два прохода.
  • Тавровые швы (швы под 90 0) проверяются эхо-методом.
  • Все результаты проверки дефектоскопист заносит в таблицу данных, по которой можно будет легко повторно обнаружить дефект и устранить его.

Иногда для определения более точного характера дефекта характеристики от УЗД не хватает и требуется применить более развернутые исследования, воспользовавшись рентгенодефектоскопией или гамма-дефектоскопией.

Как проводится УЗК?

  1. Удаление краски и ржавчины со сварочных швов. Операция проводится с обеих сторон на расстоянии 50-70 мм от соединения.
  2. Обработка поверхности металла около шва и самого шва специальным составом (маслом, глицерином и др.). Данная процедура позволяет существенно повысить точность результата дефектоскопии.
  3. Настройка прибора. Данная операция проводится по определенному стандарту. Он определяется в соответствии с конкретной задачей ультразвуковой дефектоскопии.
  4. Перемещение искателя вдоль шва (зигзагообразно).
  5. Максимальное разворачивание искателя при появлении устойчивого сигнала на экране прибора.
  6. Фиксация обнаруженных дефектов и их координат.
  7. Занесение данных проверки в специальную таблицу. По ней в дальнейшем вы сможете быстро обнаружить дефект и устранить его.

Важно! В России особенности экспертизы зафиксированы в ГОСТ Р 55724-2013. В данном государственном стандарте в полном объеме рассмотрены методики исследования различных типов швов, выполненных с использованием многочисленных способов сварки. Также в стандарте описаны стандартные образцы (эталоны), которые применяются для профессиональной настройки дефектоскопа.

Также различными нормативными документами устанавливаются и объемы экспертизы, а также используемые нормы оценки швов. В организациях, которые производят особо ответственные изделия, могут применяться собственные методические материалы. Они проверяются Ростехнадзором и иными контролирующими органами.

Виды и методы ультразвукового контроля

Для диагностирования стыков ультразвуком используют разные методики:

  • прямой луч;
  • отражение однократное;
  • отражение двукратное;
  • отражение многократное.

Касательно направления луча, то его подбирают по нормали, где опасность дефектов особенно высока. Наиболее распространенные варианты измерений:

  • эхо-импульсная диагностика. Прибор генерирует волну и настроен на прием оклика. Если его нет, то это значит, что дефекты не обнаружены. Если же результат обратный, то в исследуемой массе есть разделение сред;
  • эхо-зеркальный. Подразумевает использование генерирующего волну датчика и приемника-улавливателя. Размещение приборов – под углом к оси стыка. Приемник ловит все ультразвуковые излучения и по ним диагностируются трещины или их отсутствие;
  • теневая диагностика. Волны проходят по всей площади стыка. Приемник располагается позади сварного соединения. В случае, когда излучение отражается и не попадает на приемник, фиксируется теневой участок;
  • зеркально-теневая дефектоскопия. Технология сочетает теневой и зеркальный методы исследований. Используется комплект датчиков, которые улавливают отраженные звуковые колебания. Если идет чистая волна, то это значит, что шов не имеет дефектов;
  • дельта-метод подразумевает воздействие на объект направленным лучом. По отражению звукового сигнала определяются изъяны стыка. Когда возникает необходимость в получении точных результатов, то можно воспользоваться к тонкой настройке диагностического оборудования.

На практике чаще всего определяют проблемные участки сварки при помощи эхо-импульсной и теневой диагностики. Метод неразрушающего контроля дает возможность выявить бракованный отрезок, который со временем может привести к разгерметизации сварочного шва. Это отличный метод профилактики аварийных ситуаций. Особенное, если речь идет о магистралях высокого давления.

Особенности ультразвуковой проверки сварных швов для труб разного диаметра

Т.к. металлические трубы имеют не простое плоское сечение, а круглое, то исследование некоторых их частей может оказаться неинформативным. Причины не 100% корректных результатов представлены ниже в зависимости от диаметра трубопровода.

Для выполнения обследования изделий круглой формы требуются специальные навыки перемещения прибора по поверхности трубы, которые необходимы для получения точных результатов.

Трубы с диаметром 28-100 мм и толщиной 3-7 мм

В таких трубах образуются внутренние провисания, что становится причиной появления ложных сигналов на экране принимающего прибора и малой вероятности (около 12%) определения объемных дефектов. В сравнении, точность плоскостных дефектов определяется с вероятностью 85%.

Читайте также:  Холодная сварка для алюминия – применяем правильно

Трубы диаметром 108-920 мм и толщиной 4-25 мм

Такие трубы соединяются односторонней сваркой без обратной подварки, что ухудшает проникновение волн в материал и проведение УДК данным методом не целесообразно.

Дефектоскопия бурильных труб

При обследовании бурильных труб лучше всего осуществлять контроль совместно с восстановлением их нарушенных эксплуатационных функций, если таковые имеются, если не имеются, то возможно обычное исследование.

Рамки применения данной методики при выявлении дефектов

Контроль сварочных швов, основанный на УЗД довольно четкий. И при правильно проведенной методике испытания шва дает полностью исчерпывающий ответ по поводу имеющегося дефекта. Но рамки применения УЗК так же имеет.

С помощью проведения УЗК возможно выявить следующие дефекты:

  • Трещины в околошовной зоне;
  • поры;
  • непровары шва;
  • расслоения наплавленного металла;
  • несплошности и несплавления шва;
  • дефекты свищеобразного характера;
  • провисание металла в нижней зоне сварного шва;
  • зоны, пораженные коррозией,
  • участки с несоответствием химического состава,
  • участки с искажением геометрического размера.

Подобную УЗД возможно осуществить в следующих металлах:

  • чугун;
  • медь;
  • аустенитные стали;
  • легированные стали;
  • и в металлах, которые плохо проводят ультразвук.

УЗД проводится в геометрических рамках:

  • На максимальной глубине залегания шва – до 10 метров.
  • На минимальной глубине (толщина металла) – от 3 до 4 мм.
  • Минимальная толщина шва (в зависимости от прибора) – от 8 до 10 мм.
  • Максимальная толщина металла – от 500 до 800 мм.

Проверки подвергаются следующие виды швов:

  • плоские швы;
  • продольные швы;
  • кольцевые швы;
  • сварные стыки;
  • тавровые соединения;
  • сварные трубы.

Для фрезерной обработки металла, как правило, используются торцовые и цилиндрические фрезы.

Основные области использования данной методики

Не только в промышленных отраслях используют ультразвуковой метод контроля целостности швов. Данную услугу – УЗД заказывают и в частном порядке при строительстве или реконструкции домов.

УЗК чаще всего применяется:

  • в области аналитической диагностики узлов и агрегатов;
  • когда необходимо определить износ труб в магистральных трубопроводах;
  • в тепловой и атомной энергетике;
  • в машиностроении, в нефтегазовой и химической промышленности;
  • в сварных соединениях изделий со сложной геометрией;
  • в сварных соединениях металлов с крупнозернистой структурой;
  • при установке (сварки соединений) котлов и узлов оборудования, которое поддается влиянию высоких температур и давления или влиянию различных агрессивных сред;
  • в лабораторных и полевых условиях.

УЗК
Испытания в полевых условиях

К преимуществам ультразвукового контроля качества металлов и сварных швов относятся:

  • Высокая точность и скорость исследования, а также его низкая стоимость.
  • Безопасность для человека (в отличие, к примеру, от рентгеновской дефектоскопии).
  • Возможность проведения выездной диагностики (благодаря наличию портативных ультразвуковых дефектоскопов).
  • Во время проведения УЗК не требуется выведения контролируемой детали или всего объекта из эксплуатации.
  • При проведении УЗД проверяемый объект не повреждается.

К основным недостаткам УЗК можно отнести:

  • Ограниченность полученной информации о дефекте;
  • Некоторые трудности при работе с металлами с крупнозернистой структурой, которые возникают из-за сильного рассеяния и затухания волн;
  • Необходимость проведения предварительной подготовки поверхности шва.

Для обеспечения безопасных условий эксплуатации различных объектов со сварными соединениями все швы необходимо подвергать регулярной проверке. Вне зависимости от их новизны или давнего срока эксплуатации металлические соединения проверяются различными методами дефектоскопии. Наиболее действенным методом является УЗД – ультразвуковая диагностика, которая превосходит по точности полученных результатов рентгенодефектоскопию, гамма-дефектоскопию, радио-дефектоскопию и др.

Это далеко не новый (впервые УЗК проведен в 1930 году) метод, но является очень популярным и используется практически повсеместно. Это обусловлено тем, что наличие даже небольших дефектов сварочных соединений приводит к неизбежной утрате физических свойств, таких как прочность, а со временем к разрушению соединения и непригодности всей конструкции.

Порядок проведения УЗК

Существует определенный стандарт, согласно которого должен проводится ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов или других металлоконструкций. Порядок выполнения контрольных операций следующий:

  • тщательное очищение стыковых соединений от ржавчины, лакокрасочных покрытий не менее чем на 50-70 мм с обеих сторон шва;

    Фото: проведение УЗК

  • поверхность стыка и металла возле него обрабатывается машинным, турбинным, трансформаторным маслом, глицерином или солидолом. Такая обработка необходима для получения более точных результатов проверки;
  • проверочный прибор настраивается в соответствии характерных конкретному типу УЗК параметров. При толщине исследуемого материала до 2 см применяются стандартные настройки, АРД-диаграммы настраиваются если толщина превышает 2 см. Для проверки качества используются DGS или AVG-диаграммы;
  • зигзагообразными движениями вдоль сварочного шва перемещается излучатель прибора, поворачиваясь на 10-15 вокруг собственной оси;
  • искатель перемещается по материалу до того момента, пока не появится устойчивый, максимально четкий сигнал. После этого устройство разворачивается и осуществляется поиск сигнала наивысшей амплитуды.

Часто колебания отражения волн воспринимают за дефекты, поэтому этот момент необходимо тщательно проверить. Если действительно имеет место повреждение, то оно фиксируется с обозначением места локализации.

Проверка сварных швов ультразвуком должна осуществляться согласно установленных ГОСТом требований. Если с точностью определить характер дефекта с помощью УКЗ не получается, то в таких случаях проводят более детальные проверки с применением гамма-дефектоскопии или рентгенодефектоскопии.

Калибровка оборудования

Оборудование позволяет в автоматическом режиме проводить регулярную калибровку по стандартному образцу (СОП).

Настройка чувствительности и проверка работоспособности системы производится по контрольным отражателям в виде сверлений заданным диаметром или пазов по условиям стандартов (ГОСТ, API 5L, DNV и др).

Доступно два вида калибровки:

  • по малоразмерному СОП с искусственными дефектами с автоматической загрузкой / выгрузкой СОП;
  • по полноразмерной трубе с искусственными дефектами в технологической линии.

Дефектоскопия трубопроводов

В технологических сферах все регламентируется нормативной документацией (ГОСТ, СП, ТУ и так далее), ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов не исключение. Все обнаруживаемые при помощи данного метода дефекты оцениваются по таким параметрам как: количество дефектов на определенном отрезке сварного шва, какое расстояние между изъянами, каковы размеры изъянов, какая эквивалентная площадь у дефекта и так далее. В случае соответствия обнаруженных дефектов нормативам деталь считается качественной и принимается.

Метод УЗК позволяет выявлять невидимые глазу дефекты.

С помощью ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений проводят контроль швов любой формы и назначения: швы кольцевой формы, продольной, плоской, сварные тавровые соединения, различного вида стыки конструкций и тд.

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов: технология и методы

Основные дефекты трубопроводов, выявляемые с помощью ультразвуковых колебаний:

  • Окислы;
  • Коррозирующие участки;
  • Неоднородную структуру места сварки;
  • Трещины и неровности швов;
  • Пористость и расслоение наплавляемого материала;
  • Непровары и др.

Основа безопасной эксплуатации

Дефектоскопия сварных соединений должна выполняться своевременно. Только в этом случае вы сможете предотвратить возникновение аварийных ситуаций.

К сожалению, многие вспоминают о необходимости использования УЗК только на финальной стадии производства. Однако это недопустимо.

Читайте также:  Орбитальная сварка труб малого диаметра: оборудование, преимущества

Оценка сварных швов должна проводиться не перед пуском трубопровода или сдачей строительного объекта, а сразу же после подготовки конструкций и их отдельных элементов. Только в этом случае можно гарантировать правильную эксплуатацию объекта.

Не стоит рисковать и полностью отказываться от экспертизы сварных швов. Безответственный подход может стать причиной роста аварийности и даже возникновения настоящей техногенной катастрофы.

Также не следует доверять экспертизу неспециалистам. Они способны допустить ошибки, пропустить серьезный дефект. При этом часто не несут никакой ответственности за проделанную работу.

Обратитесь к специалистам испытательной лаборатории «МИКРО»! Они являются настоящими профессионалами в ультразвуковом контроле. Все операции проводятся опытными мастерами в соответствии с установленными стандартами и требованиями.

Область и возможности применения методики УЗК

Проверка проводится на соединениях цветных металлов, чугуне, углеродистой и легированной стали. С помощью диагностики УЗК сварных швов выявляют:

  • пористость, связанную с насыщением расплава атмосферными газами;
  • включения ржавчины;
  • непровары;
  • участки с нарушением геометрии детали;
  • трещины в зоне термовлияния;
  • несплошности различной природы;
  • инородные включения в расплаве;
  • структурные расслоения;
  • неоднородность наплавленного слоя;
  • складки наплавочного материала;
  • свищи (сквозные дефекты);
  • провисание диффузионного слоя за пределами стыка.

УЗК-контролю сварных соединений подвергают различные конструкционные элементы:

  • тавровые швы;
  • трубные и фланцевые кольцевые соединения;
  • стыки любой конфигурации, включая сложные формы;
  • продольные и поперечные швы, подвергающиеся разнонаправленным нагрузкам или испытывающим высокое давление.

В инструкциях по ультразвуковому контролю сварных соединений указаны ограничения диагностики, связанные со способностью ультразвука рассеиваться при прохождении через металлическую решетку.

Геометрический диапазон контроля:

  • толщина проверяемых заготовок: mах 0,5–0,8 м, min 8–10 мм;
  • расстояние до контролируемого шва или углубление: mах 10 м; min 3 мм.

Методика применяется в строительной отрасли, автомобильной промышленности, на предприятиях, где есть сосуды высокого давления, котлы, технологические трубопроводы.

Классификация основных методов неразрушающего контроля

Важно понимать, что не существует универсального способа выявлять и фиксировать дефекты сварных соединений. Промышленность предлагает комбинированные варианты контроля, использующие последние технологические разработки приборостроения и IT. Все нюансы в одной статье рассмотреть невозможно. Поэтому затронем только самые распространенные.

Визуально-измерительный контроль (ВИК)

Главный первичный способ неразрушающего контроля. Выполняется внешним осмотром с проведением измерений. В работе используются обычные измерительные приборы: рулетка, штангенциркуль, шаблон. Малозатратный вариант. Выявляют наружные дефекты:

  • наличие шлака;
  • брызги металла;
  • ржавые и загрязненные участки;
  • сквозные прожоги;
  • подрезы;
  • остатки флюса и др.

К этому разделу также относится визуально-оптический метод. Для проведения исследований используют увеличительные стекла или микроскопы. Это помогает обнаружить и отметить участки сварки с поверхностными дефектами.

Ультразвуковая диагностика или дефектоскопия (УЗД), либо ультразвуковой контроль (УЗК)

УЗД (УЗК) – это совокупность эхо-акустических методов неразрушающего контроля сварных соединений из любых материалов с помощью ультразвука. При использовании этого способа применяют УЗ преобразователь с дефектоскопом. Этими приборами определяют дефекты сварных швов. Они фиксируют разницу длины волн отраженного сигнала или импульса от разнородных по плотности составов или пустот.

Ультразвуковая дефектоскопия не уступает возможностям рентгеновской диагностики, проводимой гамма-излучением, но при этом проще в работе, не наносит вред окружающим зону контроля людям. Это сочетание вывело УЗД в лидеры методов проверок.

Магнитная дефектоскопия

Среди вариантов неразрушающего контроля сварных соединений отдельно стоит МПД – магнитопорошковый способ дефектоскопии сварных швов, как доступный и популярный метод.

В основе лежит физическое свойство искривления или преломления электромагнитного потока, проходящего через разнородные по составу среды. Визуализация дефектов на детали осуществляется с помощью цветного ферромагнитного порошка — сухого или суспензионно нанесенного. Намагниченный порошок равномерно распределяется по поверхности шва. Затем через него пропускают электромагнитное поле. Порошок выстраивается по направлению движения электромагнитных волн, повторяя их путь своим узором. Волны огибают отдельные по плотности места, а рисунок порошка демонстрирует места с изъянами.

МПД идентифицирует дефекты на поверхности и глубине в 2-3 мм. Они включают в себя:

  • неметаллические вкрапления флюса, шлака;
  • посторонние вплавления чужеродных металлов;
  • непровары, несплавления;
  • внутренние флокены;
  • каверны с коррозионными язвами;
  • пустоты и полости;
  • волосовины;
  • микротрещины.

Благодаря чёткой картинке магнитного поля все дефекты легко визуализируются и фиксируются фотографией, что позволяет сформировать отчёт с рекомендациями. При этом выявляются даже микроскопические трещины.

Выбирая этот способ, учитывайте, что МПД применяют только для проверок соединений ферромагнитных металлов (сталь, железо). Он не может применяться для исследований на немагнитных поверхностях, таких как алюминий, медные сплавы или хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые сплавы нержавеющих сталей.

Капиллярный контроль (цветная дефектоскопия)

Основан на проникающей способности текучих жидкостей просачиваться через капилляры в твердых телах. Жидкости, которые применяют для проверки, принято называть пенетрантами — из-за способности протекать через микротрещины.

Раньше использовали поверхностный способ: смачивали керосином, а затем фиксировали протечки на обратной стороне проверяемой поверхности через капилляры по всей длине соединения. Теперь промышленность выпускает тестовые смеси с люминофорными подсветками, которые облегчают выявление дефектов. Они сокращают время на проверку герметичности, позволяют задокументировать наблюдения и составить план исправления дефектов.

Радиографический контроль сварных швов (РК)

Другое название — просвечивание рентгеновскими лучами. Это точный способ неразрушающего контроля. Дефектоскопист использует сложное радиографическое оборудование, чтобы изучить строение металла внутри шва и обнаружить скрытые полости, непровары или вкрапления. Исследования основаны на просвечивании соединения рентгеновскими лучами или гамма-лучами. Применяют, когда техническая документация и регламент не допускают даже малого процента брака. Минус этого способа — необходимость соблюдать дополнительную технику безопасности из-за наличия радиационного излучения.

Другие способы неразрушающего контроля

НК-методы контроля сварных соединений не ограничиваются описанными выше вариантами. Промышленные предприятия часто используют более сложные методики, создавая для этого отдельные цеховые лаборатории, для которых заказывают специальное диагностирующее оборудование. Особенно это касается крупных промышленных производств с автономными участками эксплуатации. Среди принятых в ГОСТах НК-методов обычно дополнительно используются:

  • вихретоковый, при котором анализируется взаимодействие электромагнитных полей;
  • тепловой, основанный на принципе преобразования инфракрасного излучения в видимый спектр;
  • с использованием специальных приборов — микротвердометров;
  • методы экспресс-контроля, например, TOFD (дифракционно-временной метод).

Характеристики объектов контроля (труб малого и среднего диаметра)

Характеристика Значение
Типы контролируемых труб Трубы малого и среднего диаметра, бесшовные и сваренные сваркой типа ERW и LBW
Качество поверхности трубы После прокатки
Диаметр труб 50 – 630 мм
Длина труб до 18,5 м
Толщина стенки трубы до 50 мм (больше 50 мм – опционально)
Производительность до 150 труб/час

Обучение и аттестация специалистов по ультразвуковому методу контроля

Пройти подготовку и аттестацию на дефектоскописта УЗК можно в специализированных научно-учебных центрах. Всего предусмотрено 3 квалификационных уровня – I, II и III. Продолжительность программы обучения обычно составляет 40–120 часов. В стандартный курс входят следующие дисциплины:

  • введение в классификацию видов и методов неразрушающего контроля;
  • физические основы – теория колебаний, типы упругих волн, их свойства, критические углы ввода;
  • блок по источникам ультразвуковых колебаний (что собой представляет акустическое поле, в чём разница между прямым и обратным пьезоэффектом);
  • методы УЗК;
  • технология проведения акустической дефектоскопии – сварных швов, основного металла и композитов;
  • приборы и дополнительные принадлежности для УЗК.
Источники

  • https://dosaafvlg-kotovo.ru/stanki-i-instrumenty/defektoskopiya-svarnyh-shvov.html
  • https://ironcon-lab.ru/articles/nerazrushayushhie-metody-kontrolya-svarnyh-soedinenij/

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию