Узк контроль сварных. Ультразвуковой контроль (УК). Контроль мест пересечений швов

На основе выявленных визуально нарушений проводится ультразвуковой неразрушающий контроль с помощью аппарата УЗК.

Предлагаем услуги по георадарному обследованию и поиску инженерных коммуникаций на значительной глубине, оценке состояния бетонных объектов, выявление аварийных участков и оползней, анализ качества подземных конструкций. 120/т.р. звоните.

Исследования проводятся по следующим пунктам: георадарное обследование, строение геологическое, рельеф, сосав, свойства и состояние залегающих грунтов, гидрогеологические и геоморфологические условия, изменения происшедшие в застроенных зонах, изменения инженерно - геологических условий и прогнозирования в сфере взаимодействия с геологической средой проектируемых объектов.

Контроль сварных швов как правило, обследование конструкций сооружений и зданий осуществляется в три взаимосвязанных процесса. В процессе измерительного и визуального контроля используются:

Качество выполнения шва в сварном соединении гарантирует высокие показатели эксплуатационных характеристик сооружений и соответствие показателям, гарантирующим безопасное использование конструкций.

Контроль сварных швов трубопроводов

Система трубопроводы широко распространена в нынешней строительной отрасли. По трубе происходит транспортировка воды, газа, нефти и других материалов, зачастую под немалым давлением. Поэтому их качество и герметичность особенно важны. Тем более, когда идет речь об агрессивной среде, надежность трубопроводов должна быть полностью обеспечена. Зачастую монтаж системы осуществляется способом сварки, а наличие мельчайших микротрещин и дефектов незаметным даже под сильной оптикой, приведет к катастрофе и выходу всей системы из работы. Важно помнить, что сварочные работы должен осуществлять специально обученный, и опытный человек, с наличием соответствующей разряда и разрешающего документа. Соблюдение данного требования во много раз повышает гарантию качества проводимых работ.

Неразрушающий контроль сварных соединений трубопроводов

Качественно выполненные сварные соединения трубопровода обязательное условие для ввода в эксплуатацию этой группы ответственных сооружений. Основанием для принятия конструкций в эксплуатацию являются качественные материалы для сооружений, высокое качество выполненных работ по монтажу и акты проверки готовности и соответствия системы.

Контроль сварных соединений в основном повреждения и дефекты сварных соединений можно встретить в конструкциях из кипящей стали, а также в швах, изготовленных с помощью электродов с ионизирующей обмазкой. Подобные швы обладают бугристой, неровной и сильно окисленной поверхностью.

Дополнительный контроль сварных соединений

Контроль сварных соединений заключается в проведении ряда испытаний и проверок на соответствие технической документации и принятым нормативным актам. В зависимости от места расположения сварного соединения и его формы различают угловое, тавровое, внахлест и стыковой виды соединений. Некоторые из них имеют ряд ограничений при проведении исследований.

Визуальный контроль сварных соединений (ВИК) является первичным методом обнаружения видимых дефектов швов и соединений. Самый простой визуальный контроль качества сварного соединения выполняет человек, осуществляющий сварочные работы.

Проверка сварочных швов

Для обнаружения дефектов в сварных конструкциях используются различные методики. Если для обнаружения внешних повреждений достаточно просто осмотра, то внутренние требуют специализированного исследования.

Проверка сварных швов

Функциональность сваренной конструкции напрямую зависит от качества швов, наличие повреждений и других дефектов негативно влияет на прочность, что приводит к более быстрому разрушению. Особенную уязвимость испытываются сосуды и системы, работа которых осуществляется под давлением.

Ультразвуковой контроль металла предназначен для определения в металле строительной конструкции тавровых, угловых, нахлесточных и стыковых сварочных соединений, параметры которых находятся в границах чувствительности метода.

Дефектоскопия сварных швов представляет собой комплекс мероприятий неразрушающего контроля, направленных на обнаружение и обнаружение недостатков сварных сооружений.

Контроль качества сварных швов на основании ГОСТа 18353-79 «Неразрушающий контроль. Классификация методов и видов» исходя из физических явлений, которые положены в основу неразрушающего контролирования, делятся на виды:

Качество сварочного соединения - совокупность определенных показателей и их соответствие требованиям технологической документации. Показатели, подвергающиеся проверке на качество, следующие:

Контроль качества сварных соединений

Ключевым условием для безопасной эксплуатации зданий и сооружений является контроль качества выполненных работ на всех этапах строительства. Соответствующее требованиям ТНПА и проекту качественное сварное соединение достигается: за счет качественных используемых материалов в соответствии с ТУ, исправного оборудования, уровня квалификации специалиста, работающего со сварочным аппаратом, соблюдения технологического процесса, а также правильного оформления технической документации. Дефекты при сварных работах могут возникать в швах на месте сварного соединения из-за несоблюдения одного из основных требований ТНПА, условий технологии производства данного вида работ, или низкой дисциплины.

Ультразвуковой контроль сварных швов строительных конструкций подготавливаются к ультразвуковому контролю, если в соединении не имеется наружных дефектов. Размеры и форма зоны около шва должны предоставлять перемещение преобразователя так, чтобы обеспечивалась прозвучка акустической осью преобразователя шва сварки.

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов

Одним из самых точных и одновременно удобных видов дефектоскопии является исследование соединений и швов при помощи ультразвука. Начало развития данной методики испытаний положено в 50 - х годы прошлого столетия и достигло большой точности получаемых данных.

Ультразвуковой контроль сварных соединений

Перед началом УЗК чистят поверхность сварного соединения. В обе стороны по 5-8 см от него производят зачистку. Чистят от брызг металла или окалины. Остатки шлака тоже убирают. Перед исследованием на поверхность наносят смазку. Это необходимо для создания контакта щупа-искателя и изделия. Затем тестируют дефектоскоп по эталонам сварных соединений. Сравнивая данные эталона и образца, получают информацию о дефектах.

Ультразвуковой контроль сварных швов

Чувствительность УЗК зависит от поверхности конструкции. Проводится регулировка режима дефектоскопа при определенной чувствительности контроля. Особенности дефектоскопа выявляются периодическим сравнением с эталонным образцом. Он изготавливаются из стали одинаковой марки с контролируемым швом. Их толщина должна быть одинакова.

Пример

В наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Свойства ультразвуковых волн

Метод ультразвуковой дефектоскопии металлов и других материалов впервые был разработан и практически осуществлен в Советском Союзе в 1928-1930 гг. проф. С. Я. Соколовым.

Ультразвуковые волны представляют собой упругие колебания материальной среды, частота которых лежит за пределами слышимости в диапазоне от 20 кгц (волны низкой частоты) до 500 Мгц (волны высокой частоты).

Ультразвуковые колебания бывают продольные и поперечные. Если частицы среды перемещаются параллельно направлению распространения волны, то такая волна является продольной, если перпендикулярно-поперечной. Для отыскания дефектов в сварных швах используют в основном поперечные волны, направленные под углом к поверхности свариваемых деталей.

Ультразвуковые волны способны проникать в материальные среды на большую глубину, преломляясь и отражаясь при попадании на границу двух материалов с различной звуковой проницаемостью. Именно эта способность ультразвуковых волн используется в ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений.

Ультразвуковые колебания могут распространяться в самых различных средах - воздухе, газах, дереве, металле, жидкостях.

Скорость распространения ультразвуковых волн C определяют по формуле:

где f - частота колебаний, гц;
λ - длина волны, см.

Для выявления мелких дефектов в сварных швах следует пользоваться коротковолновыми ультразвуковыми колебаниями, так как волна, длина которой больше размера дефекта, может не выявить его.

Получение ультразвуковых волн

Ультразвуковые волны получают механическим, термическим, магнитострикционным (Магнитострикция - изменение размеров тела при намагничивании) и пьезоэлектрическим (Приставка «пьезо» означает «давить») способами.

Наиболее распространенным является последний способ, основанный на пьезоэлектрическом эффекте некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли, титаната бария): если противоположные грани пластинки, вырезанной из кристалла, заряжать разноименным электричеством с частотой выше 20 000 гц, то в такт изменениям знаков зарядов пластинка будет вибрировать, передавая механические колебания в окружающую среду в виде ультразвуковой волны. Таким образом электрические колебания преобразовываются в механические.

В различных системах ультразвуковых дефектоскопов применяют генераторы высокой частоты, задающие на пьезоэлектрические пластинки электрические колебания от сотен тысяч до нескольких миллионов герц.

Пьезоэлектрические пластинки могут служить не только излучателями, но и приемниками ультразвука. В этом случае под действием ультразвуковых волн на гранях кристаллов-приемников возникают электрические заряды малой величины, которые регистрируются специальными усилительными устройствами.

Методы выявления дефектов ультразвуком

Существуют в основном два метода ультразвуковой дефектоскопии: теневой и эхо-импульсный (метод отраженных колебаний.)

Рис. 41. Схемы проведения ультразвуковой дефектоскопии
а - теневым; б - эхо импульсным методом; 1 - щуп-излучатель; 2 - исследуемая деталь; 3 - щуп приемник; 4 - дефект

При теневом методе (рис. 41, а) ультразвуковые волны, идущие через сварной шов от источника ультразвуковых колебаний (щупа-излучателя), при встрече с дефектом не проникают через него, так как граница дефекта является границей двух разнородных сред (металл - шлак или металл - газ). За дефектом образуется область так называемой «звуковой тени». Интенсивность ультразвуковых колебаний, принятых щупом-приемником, резко падает, а изменение величины импульсов на экране электронно-лучевой трубки дефектоскопа указывает на наличие дефектов. Этот метод имеет ограниченное применение, так как необходим двусторонний доступ к шву, а в ряде случаев требуется снимать усиление шва.

При эхо-импульсном методе (рис. 41,6) щуп-излучатель посылает через сварной шов импульсы ультразвуковых волн, которые при встрече с дефектом отражаются от него и улавливаются щупом-приемником. Эти импульсы фиксируются на экране электроннолучевой трубки дефектоскопа в виде пиков, свидетельствующих о наличии дефекта. Измеряя время от момента посылки импульса до приема обратного сигнала, можно определить и глубину залегания дефектов. Основное достоинство этого метода состоит в том, что контроль можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятия усиления или предварительной обработки шва. Этот метод получил наибольшее применение при ультразвуковой дефектоскопии сварных швов.

Импульсные ультразвуковые дефектоскопы

Контроль сварных соединений осуществляется при помощи ультразвуковых дефектоскопов, которыми можно выявлять трещины» непровары, газовые и шлаковые включения в стыковых, угловых, тавровых и нахлесточных соединениях, выполненных дуговой, электрошлаковой, газовой и контактной сваркой. Контролировать можно как сварку сталей, так и сварку цветных металлов и их сплавов.

Электрическая схема дефектоскопов, состоящая из отдельных электронных блоков, смонтирована в металлическом кожухе, на передней панели которого находится экран электроннолучевой трубки и расположены рукоятки управления. Дефектоскопы укомплектованы призматическими щупами-искателями (рис. 42) с углами ввода ультразвукового луча 30, 40 и 50° (0,53; 0,7 и 0,88 рад). Придаются также и прямые щупы, при помощи которых ультразвуковые колебания вводятся перпендикулярно поверхности контролируемого изделия. Комплект щупов позволяет выбирать для каждого конкретного случая необходимую схему прозвучивания. Во всех щупах в качестве пьезоэлектрического преобразователя используются пластинки титаната бария.

Рис. 42. Конструктивная схема призматического щупа
1 - кольцо изоляционное; 2 - асбестовая прокладка; 3 - накладка контактная; 4 - втулка изоляционная; 5 - втулка; 6 - пластинка из титаната бария; 7 - корпус;8 - призма из плексигласа

В зависимости от количества щупов и схемы их включения ультразвуковые дефектоскопы могут быть двухщуповыми, в которых один щуп является излучателем, а другой приемником, или однощуповыми, где функция ввода и приема ультразвуковых колебаний выполняются одним щупом. Это возможно потому, что прием отраженного сигнала происходит во время пауз между импульсами, когда никаких других сигналов, кроме отраженных, на пьезоэлектрическую пластинку не поступает.

В качестве индикаторов дефектов применяются электроннолучевые трубки. Ряд дефектоскопов оснащен также световым (электрической лампочкой на искательной головке щупа) и звуковым (динамиком и телефонными наушниками) индикаторами.

Типовая блок-схема импульсного ультразвукового дефектоскопа, работающего по однощуповой схеме, приведена на рис. 43.

Рис. 43. Блок-схема импульсного ультразвукового дефектоскопа УЗД-7Н
1 - задающий генератор; 2 - генератор импульсов; 3 - пьезоэлектрический щуп; 4 - генератор развертки; 5 - приемный усилитель; 6 - электроннолучевая трубка; 7 - контролируемое изделие

Задающий генератор, питаемый переменным током, вырабатывает электрические колебания, передаваемые на генератор импульсов и пьезоэлектрический щуп. В последнем высокочастотные электрические колебания преобразуются в механические колебания ультразвуковой частоты и посылаются в контролируемое изделие. В интервалах между отдельными посылами высокочастотных импульсов пьезоэлектрический щуп при помощи электронного коммутатора подключается к приемному усилителю, который усиливает полученные от щупа отраженные колебания и направляет их на экран электроннолучевой трубки. Таким образом, пьезоэлектрический щуп попеременно работает как излучатель и приемник ультразвуковых волн.

Генератор развертки обеспечивает развертку электронного луча трубки, который прочерчивает на экране электроннолучевой трубки светящуюся линию с пиком начального импульса.

При отсутствии дефекта в контролируемом изделии импульс дойдет до нижней поверхности изделия, отразится от нее и возвратится в пьезоэлектрический щуп. В нем механические колебания ультразвуковой частоты снова преобразуются в высокочастотные электрические колебания, усиливаются в приемном усилителе и подаются на отклоняющие пластины электроннолучевой трубки. При этом на экране возникает второй пик донного импульса (как бы отраженного от дна изделия).

Если на пути прохождения ультразвука встретится дефект, то часть волн отразится от него раньше, чем донный сигнал достигнет пьезоэлектрического щупа. Эта часть волн усиливается приемным усилителем, подается на электроннолучевую трубку и на ее экране между начальным и донным импульсами возникнет пик импульса от дефекта.

Благодаря синхронной работе генератора развертки луча, генератора импульсов и других устройств дефектоскопа взаимное расположение импульсов на экране электроннолучевой трубки характеризует глубину расположения дефекта. Расположив на экране трубки масштабные метки времени, можно сравнительно точно определить глубину залегания дефекта.

Методика ультразвукового контроля

Перед началом ультразвукового контроля зачищают поверхность сварного соединения на расстоянии 50-80 мм с каждой стороны шва, удаляя брызги металла, остатки шлака и окалину. Зачистку выполняют ручной шлифовальной машинкой, а при необходимости еще и напильником или наждачной шкуркой.

Чтобы обеспечить акустический контакт между щупом-искателем и изделием, зачищенную поверхность металла непосредственно перед контролем тщательно протирают и наносят на нее слой контактной смазки. В качестве смазки применяют автол марок 6, 10, 18, компрессорное, трансформаторное или машинное масло.

Затем проверяют правильность показаний дефектоскопа на эталонах сварных швов с заранее определенными дефектами.

Контроль стыковых соединений проводят путем поочередной установки щупа по обеим сторонам проверяемого шва.

Рис. 44. Схема проведения ультразвукового контроля
а - перемещение призматического щупа по поверхности изделия; б - контроль прямым лучом; в - контроль отраженным лучом

В процессе контроля щуп-искатель плавно перемещают вдоль обеих сторон шва по зигзагообразной линии (рис. 44, а), систематически поворачивая его на 5-10° в обе стороны для выявления различно расположенных дефектов.

Прозвучивание производят как прямым (рис. 44, б), так и отраженным (рис. 44, в) лучом. Стыковые соединения при толщине металла более 20 мм обычно проверяют прямым лучом. При толщине металла менее 20 мм усиление шва не дает возможности установить щуп так, чтобы ультразвуковой луч проходил через корень шва. В этих случаях контроль осуществляют однократно или двукратно отраженными лучами. При толщине металла менее 8 мм его прозвучивают многократно отраженным лучом.

Пределы перемещения щупа поперек шва зависят от угла ввода луча и способа прозвучивания и определяются по номограммам, прилагаемым к инструкции на эксплуатацию дефектоскопа. Чтобы обеспечить перемещение щупов в заданных пределах, их устанавливают в специальный держатель (рис. 45).

Рис. 45. Держатели призматических щупов
а - для контроля стыковых швов отраженным лучом; б - для контроля стыковых швов прямым лучом; в - для контроля угловых швов

Рис. 46. Схема определения размеров дефекта в стыковом шве
а - протяженности l; б - высоты h

Рис. 47. Конструктивная схема жидкостного глубиномера
1 - генератор дефектоскопа; 2 - цилиндр; 3 - компенсирующий объем; 4 - глубиномер; 5 - механизм перемещения поршня; 6 - жидкость; 7 - поршень; 8 - пьезоэлектрическая пластинка

При обнаружении дефекта в сварном шве на экране дефектоскопа появляется импульс. Условную протяженность его измеряют длиной зоны перемещения щупаискателя вдоль шва, в пределах которой наблюдается появление и исчезнование импульса (рис. 46, а). Условную высоту дефекта определяют как разность глубин, измеренных в крайних положениях щупаискателя, в которых появляется и исчезает импульс при перемещении щупа перпендикулярно оси шва (рис. 46, б). Условную высоту дефектов, имеющих большую протяженность, измеряют в месте, где импульс от дефекта имеет наибольшую амплитуду.

Глубину залегания дефекта определяют при помощи глубиномеров. Жидкостной глубиномер (рис. 47) состоит из пьезоэлектрической пластинки, которая возбуждается от генератора дефектоскопа одновременно с основной излучающей пьезоэлектрической пластинкой щупаискателя. Эта пластинка помещена в цилиндр с компенсирующим объемом. Цилиндр наполнен жидкостью и имеет поршень, связанный со шкалой глубиномера. При прозвучивании сварного шва на экране электроннолучевой трубки вместе с начальным и донным сигналом появляется так называемый служебный импульс, отраженный от поршня цилиндра глубиномера. Положение его на экране трубки дефектоскопа определяется положением поршня в цилиндре. Передвигая поршень, совмещают служебный импульс с импульсом, отраженным от дефекта, и по шкале глубиномера определяют глубину залегания дефекта. При совмещении поршня с донным импульсом можно определить толщину металла. Подобные глубиномеры могут быть присоединены к любому ультразвуковому импульсному дефектоскопу.

Повышения скорости контроля можно достичь применением несложных устройств (рис. 48), позволяющих осуществлять перемещение дефектоскопа вдоль шва и возвратно-поступательное движение щупа. Щуп-искатель устанавливается на тележке устройства и соединяется с ультразвуковым дефектоскопом. На этой же тележке находится механизм передвижения, состоящий из электродвигателя мощностью 12 вт, червячных пар и кривошипного механизма.

Рис. 48. Схема автоматизированного контроля стыков трубопроводов с помощью специального приспособления
1 - контрольный механизм; 2 - труба; 3 - роликовая цепь; 4 - коробка со щупом; 5 - ультразвуковой дефектоскоп

Значительно увеличивается надежность и скорость контроля при использовании автоматического ультразвукового дефектоскопа ДАУЗ-169, позволяющего контролировать сварные соединения при толщине листов от 6 до 16 мм. Он представляет собой датчик, установленный на автоматически передвигающейся каретке, соединенной гибким кабелем со шкафом с электронными блоками.

Дефекты регистрируются записью на диаграммной ленте и краскоотметчиком на контролируемом шве, работа которого дублируется световой сигнализацией. Скорость контроля составляет 1 м/мин. Применение его значительно увеличивает надежность и производительность процесса контроля сварных швов.

Оформление результатов контроля

Результаты ультразвуковой дефектоскопии согласно ГОСТ 14782-69 фиксируют в журнале или в заключении, обязательно указывая:

а) тип сварного соединения; индексы, присвоенные данному изделию и сварному соединению; длину проконтролированного участка шва;

б) технические условия, по которым выполнялась дефектоскопия;

в) тип дефектоскопа;

г) частоту ультразвуковых колебаний;

д) угол ввода луча в контролируемый металл или тип искателя, условную или предельную чувствительность;

е) участки шва, которые не подвергались дефектоскопии;

ж) результаты дефектоскопии;

з) дату дефектоскопии;

и) фамилию оператора.

При сокращенном описании результатов дефектоскопии каждую группу дефектов указывают отдельно.

Характеристика протяженности дефекта обозначается одной из букв А, Б, В. Цифрами обозначают: количество дефектов в шт.; условную протяженность дефекта в мм; наибольшую глубину залегания дефекта в мм; наибольшую условную высоту дефекта в мм.

Буква А указывает, что протяженность дефекта не превышает допускаемую техническими условиями. Буква Б используется для характеристики дефекта большей протяженности, чем типа А. Буквой В обозначают группу дефектов, отстоящих друг от друга на расстоянии не более величины условной протяженности для дефектов типа А.

Ниже приводится пример сокращенной записи результатов дефектоскопии в журнале или в заключении.

На участке шва сварного соединения С15 (ГОСТ 5264-69), обозначенном индексом МН-2, длиной 800 мм обнаружены: два дефекта типа А на глубине 12 мм, один дефект типа Б условной протяженностью 16 мм на глубине 14-22 мм, условной высотой 6 мм и один дефект типа В условной протяженностью 25 мм на глубине 5-8 мм.

Сокращенная запись результатов испытания выглядит так:

С15, МН-2, 800; А-2-12; Б-1-16-22-6; В-1-25-8.

Техника безопасности при ультразвуковом контроле

К работе с ультразвуковыми дефектоскопами допускают лиц, прошедших инструктаж по правилам техники безопасности и имеющих соответствующее удостоверение. Перед проведением контроля на большой высоте, в труднодоступных местах или внутри металлоконструкций оператор проходит дополнительный инструктаж, а его работу контролирует служба техники безопасности.

Ультразвуковой дефектоскоп при работе заземляют медным проводом сечением не менее 2,5 мм 2 . Работать с незаземленным дефектоскопом категорически запрещается. При отсутствии на рабочем месте розетки подключать и отключать дефектоскоп может только дежурный электрик.

Запрещается проводить контроль вблизи сварочных работ при отсутствии защиты от лучей электрической дуги.

Л.П. Шебеко, А.П. Яковлев. "Контроль качества сварных соединений"

Ультразвуковой контроль осуществляется после ликвидирования дефектов, выявленных при внешнем осмотре и замерах соединения, и по истечении термической обработки. Потребность в ультразвуковом контроле металла после термической обработки определяется в технических документах на контроль.

Ультразвуковой контроль можно осуществлять сразу после сварочных работ и остывания металла в области перемещения преобразователя менее 60 градусов. Для создания оптимальных условий деятельности дефектоскописта, предоставляющих контролю надежность и достоверность, который должен выполняться при температуре не менее 5 градусов.

Ультразвуковую дефектоскопию можно сочетать с визуальными методами для контролирования сварных швов, если требуется:

уточнение размеров и характера обнаруженных ультразвуком недостатков;
повышение объективности и надежности контроля при помощи выборочного просвечивания участков, где по сведениям ультразвуковой дефектоскопии не имеется недопустимых дефектов;
выполнить проверку квалификации дефектоскописта при ультразвуковом контролировании.

Ультразвуковые волны могут проникать на большую глубину в материальные среды, отражаясь и преломляясь в момент попадания на границу обоих материалов с разной проницаемостью звука. Такую способность ультразвука применяют в ходе ультразвуковой дефектоскопии сварных швов.

Для выявления в сварных швах небольших дефектов необходимо применять коротковолновые ультразвуковые колебания, потому что волна с большей длиной, чем величина дефекта, его обнаружить не может. Имеются эхо-импульсный (способ отраженных колебаний) и теневой методы ультразвуковой дефектоскопии. При выявлении дефекта в сварном шве, экран дефектоскопа отображает импульс. Глубина залегания дефекта устанавливается благодаря глубиномерам.

Все дефекты записываются на диаграммную ленту и регистрируются краскоотметчиком на шве контроля. Работа краскоотметчика дублируется с помощью световой сигнализации. Его использование повышает производительность и надежность ультразвукового контроля швов сварки.

Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений

Применение ультразвука для исследования сварочных конструкций обусловлено свойством отражаться с разной скоростью от границ двух сред. Если волна преодолевает одно расстояние в разные стороны с различной скоростью, это точно свидетельствует о наличии дефекта.

Особенности прибора

Каждый тип повреждения отображается по-разному, так что ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений представляет собой эффективное средство диагностики. Точность оборудования достаточно высока, расшифровкой сигнала занимается специалист, прошедший специальную подготовку.

Ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов

Некачественный шов является частой причиной протечек труб или выхода из них газа. Эффективным средством диагностики сварочных конструкций является оборудование, использующее ультразвук, по скорости его прохождения через металл можно определить многие характеристики.

Принцип действия прибора

Ультразвуковая волна при наличии дефектов проходит расстояние с разной скоростью, что говорит о неравномерности и наличии пустот в конструкции. Расшифровка сигнала даёт точный результат, что делает ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов наиболее эффективным способом обеспечения безопасной эксплуатации.

Сварные соединения и швы требуют постоянного контроля качества, вне зависимости от давности установки. Проверка производится с помощью различных методов, наиболее точным является ультразвуковой контроль. Методика проверки сварных швов используется с начала прошлого столетия, пользуется популярностью ввиду точных показателей, выявления малейших недочетов. Как показывает практика, внутри сварочного шва могут быть скрытые дефекты, которые напрямую влияют на качество соединения, ультразвуковая дефектоскопия помогает выявить мельчайшие детали, недостатки.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Виды ультразвукового контроля

Операция контроля сварного шва позволяет определить расстояние до дефекта по временной шкале распространения отражения, размер амплитуды, ширины акустической волны.

В настоящем времени существует несколько способов, которыми проводится ультразвуковой контроль, основанием служит ГОСТ-23829, основные отличия происходят в оценке, регистрации данных:

Диагностика теневым методом производится с использованием двух инструментов, установленных по разные стороны материала. Предназначение первого – излучать волны, второго принимать. Устанавливаются по перпендикулярной плоскости исследуемого сварного соединения. Процесс происходит путем излучения, контроля приема отражений, при тех случаях, когда возникает глухая зона, это означает, что результатом соединении имеется участок другой среды, шов принимается дефектным участком.
Эхо — импульсный метод применяет один дефектоскоп, параметрами которого обусловлено направление, прем ультразвукового контроля. Технология отражения происходит путем отсвечивания отражения от участков с дефектами. Когда допускается прохождение волн напрямую, участок считается нормальным, если происходит отражение, возврат волны к дефектоскопу, это место помечается как дефект.
В эхо — зеркальном методе используется такой же принцип работы, что и способом, приведенным выше. Отличительной особенностью является применение отражателя. Устанавливается оборудование под прямым углом, волны посылаются к материалу, в случае наличия повреждений отражаются на приемник. Данный тип проверки зачастую используют при поиске трещин, других вертикальных дефектов.
Симбиоз зеркального и теневого метода контроля использует два прибора. Оба устанавливаются с одной стороны объекта, посылаются косые волны. Отражение происходит от сетки основного металла, в случае выявления нестандартных зон, место маркируется как дефект.
В основе дельта метода ультразвукового контроля происходит излучение дефектом направленных отражений внутрь сварного шва. Волны разделяются на подкатегории зеркальных, трансформируемых, продольных и поперечных, приемником удается поймать не все типа волн. Метод не славится популярностью, т.к. требует настройки оборудования, продолжительной расшифровки результатов. Также при контроле дельта методом предъявляются жесткие требования по качеству очистки сварного соединения.

Наиболее популярными являются теневой и эхо – импульсный методы, остальные реже ввиду требуемой настройки оборудования и неудобного использования инструментов.

Как проводится ультразвуковая дефектоскопия

Процесс проверки ультразвуковым оборудованием относится практически ко всем типам металлов, чугуне, меди, стали и других легированных соединениях.

Существует определенный стандарт выполнения проверочных работ, которому необходимо придерживаться:

зачищается ржавчина, лакокрасочное покрытие со шва на расстоянии 5-7 см;
для получения достоверных результатов при ультразвуковом контроле сварных соединений, поверхности необходимо обработать турбинным, трансформаторным, либо машинным маслом;
контролер или прибор подстраивается под определенные параметры проверки;
стандартные настройки применяются при толщине сварного шва не более 2 см;
более толстые детали требуют применения АРД диаграмм;
проверка качества шва выполняется с помощью AVG или DSG параметров;
излучатель аппарата ультразвукового контроля перемещается вдоль шва зигзагом, проворачивается вокруг своей оси на небольшой угол;
искатель проводится по материалу до выявления максимально четкого, устойчивого сигнала, после чего разворачивается для поиска максимальной амплитуды;
контроль, проверку ультразвуковой дефектоскопии сварных швов производят согласно ГОСТу;
отклонения, дефекты прописываются в регистрационную таблицу.

Сварочные швы основываются на контроле, достаточным проверкой УЗД. При соответствующей квалификации оператора, правильно настроенном оборудовании, возможно получить исчерпывающий ответ о наличии дефектов. При тех случаях, когда применяются более подробные исследования сварных швов, используют гамма — дефектоскопию или рентгенодефектоскопию. Рамки применения теневого метода ультразвуковой дефектоскопии и других способов существуют, основные дефекты, которые возможно выявить с помощью УЗД:

расслоения наплавленного метала, различные поры;
трещины, неровности шва, а также не проваренные участки;
не сплавления, дефекты свище образного происхождения;
поврежденные окислами и коррозией участки, провисание металла;
несоответствующий химический состав соединения, поврежденный геометрически размер.

Ультразвуковой диагностике подвержены различные типы швов, плоские, продольные, кольцевые, сварные трубы и стыки, а также тавровые соединения. Методика проверки швов применяется не только крупными производственными предприятиями, а также на строительных площадках, при возведении помещений. Чаще всего УЗД используется:

в определении степени износа труб в магистралях, сварных соединений;
диагностика агрегатов, материалов в аналитических целях;
машиностроение, нефтегазовая, тепловая, химическая и атомная промышленности требуют использование технологии при обеспечении безопасности эксплуатации будущего изделия;
в соединениях сварного типа с крупнозернистой структурой, сложной геометрией;
установка и соединение изделий, подверженных крупным физическим, температурным нагрузкам, потребует проверки ультразвуковым контролем.

К работе с дефектоскопом допускаются лица, имеющие удостоверение, ознакомленные с правилами техники безопасности. Сварные стыки могут находиться в замкнутых пространствах, на высоте, труднодоступных местах, перед работой оператор проходит дополнительный инструктаж, работа контролируется отделом охраны труда. Работа производится с заземленным аппаратом, сечением провода не менее 2.5 мм. Категорически запрещается использовать оборудование вблизи сварочных работ в отсутствие специальной защиты.

Параметры оценки результатов

Аппарат настраивается путем определения наименьшего размера дефекта на эталонной детали. В роли эталонов выступают расположенные перпендикулярно направлению прозвучивания отверстия плоскодонного типа. Используются эталонные детали также с боковыми прорезями, зарубками.

Минимальным расстоянием между дефектами обуславливается разрешающая способность для эхо – метода, это делается, чтобы определить несколько различных дефектов.

Оценка качества сварных соединений при ультразвуковом контроле происходит по следующим параметрам:

условная протяженность;
ширина, высота дефекта, а также его форма;
амплитуда звуковой волны.

Длинна сварного дефекта определяется расстоянием перемещения излучателя по отношению к зафиксированному показанию сигналов с прибора. Способ определяется также для определения ширины дефекта. По разнице времени излученной, отраженной форме волны от дефекта определяется высота дефекта.

Определение точного значения дефекта при ультразвуковой проверке практически невозможно. Именно поэтому, за основу берется площадь эталонного изделия. Максимально допустимыми параметрами являются эквивалентные величины, которые сопоставляются с эталоном. Стоит учитывать, что вычисленная площадь, практически во всех случаях, меньше настоящего размера.

Результаты дефектоскопии ультразвукового типа оформляются в специально отведенном журнале, согласно ГОСТ-14782. При регистрации проверки в обязательном порядке проставляются:

индексы и наименование типа сварного стыка, длина подверженного контролю шва;
техническое задание, условие, при которых производилась проверка;
тип, наименование устройства;
частота колебаний в ГЦ;
условная, предельная чувствительность, углы ввода в металл, а также тип искателя;
результаты, дата проверки, а также фамилия оператора.

К описанию характеристик в журналах при проверке применяются сокращения. Прописная буква А указывает на то, что дефект и его протяженность не переступает технические условия. Буквы Б, В характеризуют протяженность дефекта по нарастающей. Цифрами следом обозначается количество дефектов, их размеры, глубину.

Определение формы дефекта происходит за счёт специальной методики, основой данных является эхо-сигнал, отображаемый дефектоскопом. Точность показаний определяется квалификацией оператора, его внимательностью, тщательность проведения. Измеряемые показатели должны быть в соответствии с инструкцией.

Достоинства и недостатки ультразвукового контроля труб

Ультразвуковым контролем возможно определить несоответствия во всех видах соединений, пайке, склейке, сварки и т.к. Процедура позволяет выявить большое количество недочетов:

поры, воздушные пустоты;
околошовные трещины, шлаковые отложения;
неоднородные химические вкрапления;
расслоения слоями наплавленного металла.

Основными преимуществами проведения неразрушимой акустической дефектоскопии являются:

возможность проверки соединений как разнородных, так и однородных металлов, материалов;
оценка качества соединения материалов, состоящих из неметаллов;
отсутствие разрушения, повреждения поверхности шва, после проверки обследуемый участок необходимо только закрасить;
отсутствие опасных воздействий на организм человека в сравнении с радио или рентген дефектоскопией.
Низкая себестоимость, высокая мобильность позволяют проводить контроль швов практически при любых полевых условиях.

Проведения работ со сложным оборудованием требует обученного, опытного персонала. Ультразвуковой контроль швов не исключение, а также требуется подготовка сварного шва по определенным показателям:

Контроль за создание шероховатости не ниже 5 класса, направление полос должно быть перпендикулярно направлению шва;
Исключение появления воздушного зазора путем нанесения масел или воды, в случае проверти вертикальной поверхности применяется густые массы и клейстеры.

Каждый из способов проверки имеет недостатки, проверка КЗД металлов не исключение. К основным отрицательным сторонам можно отнести:

При диагностике круглых изделий радиусом менее 10 см, необходимо применять специальные преобразователи пьезоэлектрического типа, радиус кривизны подошвы которых отличается от объекта на 10 процентов в большую или меньшую сторону;
Крупнозернистые структуры толщиной более 60 мм сложно диагностировать, в связи с затуханием отражения, рассеиванием колебаний при контроле. Такие материалы обычно состоят из аустенита или чугуна.
Малые изделия, детали со сложными конструктивными особенностями не возможно подвергнуть проверке УЗД;
Сложный процесс оценки, проверки материалов из неоднородных сталей;
Расположение в структуре шва дефекта на различной глубине, не дает возможности точно определить диаметр, высоту неровности.

Для проверки понадобится дефектоскопы и преобразователи, набор эталонов, образцов, предназначенных для калибровки и настройки оборудования. Определение расположения, места дефектов производится с помощью линейки координатного типа, вспомогательные приспособления понадобятся для зачистки, смазки проверяемого шва.

Проверенный сварной шов гарантирует надежность, прочность конструкции при эксплуатации. Существуют определенные нормативы, по которым изделие вводится в эксплуатацию или дорабатывается дальше.