4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов

О ТДЕЛ СВАРКИ

Адрес
196105, Санкт-Петербург
ул. Рощинская, д.46

Телефон / Факс

388-00-01
387-65-82

pkti-spb@yandex.ru
Начальник Отдела Сварки, Руководитель Испытательной Лаборатории, Председатель Аттестационной Комиссии сварщиков:
Белов Иван Павлович

Р АЗДЕЛЫ САЙТА

Одним из основных методов неразрушающего контроля является ультразвуковой метод контроля (УЗК). Впервые осуществить неразрушающий контроль ультразвуковой волной пытались еще в 1930 году. А уже спустя 20 лет ультразвуковой контроль качества сварных соединений приобрел наибольшую популярность, по сравнению с другими методами контроля качества сварки. Кроме того, для некоторых изделий он стал обязательным.

Суть ультразвукового метода заключается в излучении в изделие и последующем принятии отраженных ультразвуковых колебаний с помощью специального оборудования – ультразвукового дефектоскопа и пьезоэлектропреобразовател-я(-ей) и дальнейшем анализе полученных данных с целью определения наличия дефектов, а также их эквивалентного размера, формы (объемный/плоскостной), вида (точечный/протяженный), глубины залегания и пр.

Параметры выявленных дефектов определяются с помощью ультразвуковых дефектоскопов. Так например, п о времени распространения ультразвука в изделии (если известна скорость ультразвука скорость распространения ультразвуковых волн в различных материалах) в данном металле) определяют расстояние до дефекта, а по амплитуде отраженного импульса – его относительный размер.

Для проведения ультразвукового контроля в зависимости от конкретных условий (марки материала, его толщины, геометрических особенностей поверхностей контроля, минимально выявляемых размеров дефектов и др.) имеется достаточно широкий ассортимент средств контроля.

На сегодняшний день существует пять основных методов УЗК: теневой, зеркально-теневой, зеркальный, дельта-метод и эхо-метод . В промышленности ультразвуковой контроль металла проводят, как правило, в диапазоне ультразвуковых волн от 0,5 МГц до 10 МГц. В отдельных случаях неразрушающий контроль сварных швов проводится ультразвуковыми волнами с частотой до 20 МГц, что позволяет выявлять очень небольшие дефекты. Ультразвук низких частот применяют при: работе с объектами большой толщины ( ультразвуковой контроль отливок, поковок, сварных соединений выполненных электрошлаковой сваркой); контроле металлов, имеющих крупнозернистую структуру (чугун, медь, аустенитные стали) и большое затухание – “плохо проводят ультразвук”.

К главным преимуществам ультразвукового контроля качества металлов и сварных соединений относятся:

  • высокая точность и скорость исследования, а также его низкая стоимость;
  • безопасность для человека (в отличие, к примеру, от рентгеновской дефектоскопии;
  • высокая мобильность вследствие применения портативных ультразвуковых дефектоскопов;
  • возможность проведения ультразвукового контроля (в отдельных случаях) на действующем объекте, т.е. на время проведения УЗК не требуется выведения контролируемой детали/объекта из эксплуатации.
  • при проведении УЗК исследуемый объект не повреждается;

К основным недостаткам УЗК относятся:

  • при ультразвуковой дефектоскопии невозможно дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта, т.к. размер дефекта определяется его отражательной способностью и поэтому по результатам контроля дается эквивалентный размер дефекта (например: имеющиеся в изделии два реальные дефекта одного размера и формы, расположенные на одной глубине, но один из которых заполнен воздухом, а другой шлаком будут давать отраженные импульсы различной амплитуды и, соответственно оценены как дефекты, имеющие различные размеры). Следует отметить, что, некоторые дефекты в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля практически невозможно выявить ультразвуковым методом. Кроме того, затруднителен контроль деталей небольшой размера и толщины, а также деталей, имеющих сложную форму с криволинейными и сферическими поверхностями малого радиуса. Кроме того, при проведении ультразвукового контроля в отличие от радиографического, как правило, невозможно однозначно охарактеризовать дефект (шлаковое включение, пора, вольфрамовое включение и др.);
  • трудности при ультразвуковом контроле металлов с крупнозернистой структурой, из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука.
  • подготовка поверхности контроля к контролю, для ввода ультразвуковых волн в металл, а именно: очистка поверхности контроля от загрязнений, отслаивающейся окалины, ржавчины, брызг расплавленного металла и др. и создание необходимой шероховатости поверхности не хуже Rz 40 и волнистости не более 0,015, т.к. даже небольшой воздушный зазор между пьезоэлектропреобразователем (ПЭП) пьезоэлектропреобразователи для проведения ультразвукового контроля) и изделием может стать неодолимой преградой для распространения ультразвуковых волн;
  • необходимость нанесения на контролируемый участок изделия после его зачистки непосредственно перед выполнением контроля контактных жидкостей (специальные гели, глицерин, машинное масло, и др.) для обеспечения стабильного акустического контакта;

Ультразвуковой Контроль

наряду с другими физическими методами ( рентгенографический контроль, капиллярный контроль, магнитно-порошковый контроль) является надежным и высокоэффективным средством для выявления возможных дефектов. Требует наличия специально подготовленных специалистов, специализированного оборудования и вспомогательных средств контроля, и, кроме того, предъявляет особые требования к подготовке поверхности изделия под контроль.

Некоторые производители в целях экономии или некомпетентности игнорируют проведение неразрушающего контроля продукции или вспоминают о нём только на последней стадии — уже непосредственно перед сдачей объекта (а это приводит к дополнительной потери времени и непредусмотренным расходам), когда контроль бывает технически неосуществим. Подобное отношение к контролю качества чаще всего приводит к аварийным ситуациям в процессе эксплуатации и способно привести даже техногенным катастрофам.

Обращайтесь к нам вовремя!

Наша лаборатория неразрушающего контроля качественно выполнит ультразвуковой контроль сварных швов, основного металла , проведет толщинометрию (измерение толщины стенки) трубопроводов, емкостей, сосудов и металлоконструкций различного назначения.

Мы всегда готовы выполнить ваш заказ оперативно и на высоком уровне!

Звоните т./ф.: (812) 388-00-01

Начальник отдела Белов И.П.

УСЛУГИ
ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ:

Другие подразделения ›››

Ультразвуковой контроль сварных швов, и как он проводится

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.

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.

Процедура проведения дефектоскопии

  1. Удаляется краска и ржавчина со сварочных швов и на расстоянии 50 – 70 мм с двух сторон.
  2. 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.
  3. Прибор предварительно настраивается по определенному стандарту, который рассчитан на решения конкретной задачи УЗД. Контроль:
  4. толщины до 20 мм – стандартные настройки (зарубки);
  5. свыше 20 мм – настраиваются АРД-диаграммы;
  6. качества соединения – настраиваются AVG или DGS-диаграммы.
  7. Искатель перемещают зигзагообразно вдоль шва и при этом стараются повернуть вокруг оси на 10-15 0 .
  8. 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.
  9. Следует уточнить: не вызвано ли наличие подобного колебания отражением волны от швов, что часто бывает при УЗД.
  10. Если нет, то фиксируется дефект и записываются координаты.
  11. Контроль сварных швов проводится согласно ГОСТу за один или два прохода.
  12. Тавровые швы (швы под 90 0) проверяются эхо-методом.
  13. 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.

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:

Проверки подвергаются следующие виды швов:

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

Пескоструйная очистка поможет избавиться от многих загрязнений металла. Подробнее об этом читайте здесь.

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.

Испытания в полевых условиях

Ультразвуковой контроль

Волгоградский Завод Резервуарных Конструкций предлагает свои услуги по ультразвуковому контролю сварных швов. Наше предприятие оказывает данную услугу со дня своего образования 10 лет назад.

Сегодня в любой промышленной сфере используется сварка, этот способ соединения является универсальным. Больше половины всех металлических конструкций крепятся друг к другу при помощи сварки. При этом от качества сварки зависит надежность и прочность изделий.

Проверка качества сварных швов осуществляется различными методами, однако наибольшей точностью обладает ультразвуковой контроль сварных соединений (УЗК).

Такая возможность проверить сварное соединение появилась в прошлом веке и с тех пор активно применяется.

Сегодня проверка методом УЗК возможна для:

  • определения износа металлических магистральных труб;
  • обследования соединений с необычной геометрической формой;
  • соединений подверженных к большим температурным нагрузкам;
  • диагностики аппаратов целях аналитики и др.

Сущность метода ультразвуковой дефектоскопии сварных швов

Суть состоит в способности колебаний с высокой частотой проникать в металлическую среду и отражаться от разного рода дефектов (в том числе коррозии). Ультразвуковая волна подается в проверяемый шов, если повреждение присутствует, то волна отклоняется от своего нормально направления. Такое явление будет отражено на приборе и специалист по обследования зафиксирует этот момент и сможет дать характеристику обнаруженному дефекту.

Данной методикой чаще всего пользуются нефтегазовые компании для проверки нефтепроводов и газопроводов на повреждения перед их запуском, он является основным и при проверке различных водо- и гидросистем. Причем есть такие способы сварки (например, электрошлаковая сварка) при которых, ультразвуковой контроль сварных соединений это единственный вариант контроля качества.

Виды УЗК

Сегодня существует несколько видов УЗК, все они отличаются оценкой и возможностями регистрации данных.

Дельта метод УЗК

При таком варианте исследования излучение ультразвуковых волн проходит внутрь сварного соединения. При этом волны делятся на несколько подкатегорий: поперечные, продольные, трансформируемые и зеркальные. Такой вариант проверки качества не особо популярен, так как при плохой настройке оборудования фиксируются далеко не все подкатегории волн, что в дальнейшем негативно сказывается на полученных результатах. Кроме того тут очень важно грамотно подготовить поверхность, в противном случае данные будут сильно отличаться от реальных.

Обследование теневым способом

При таком варианте диагностики необходимо использовать 2 прибора, которые устанавливаются на разные стороны исследуемого шва. Первое устройство излучает волны, второе принимает. Устройства крепятся перпендикулярно поверхность исследуемого сварного шва. Во время излучения ультразвуковые волны проходит сквозь всю структуру шва и поступает на приемник, полученные данные обрабатываются, в результате проявившиеся глухие зоны являются дефектами.

Эхо-импульсный вариант проверки

Тут используется только один дефектоскоп, смысл заключен в отражении дефектных зон. То есть, в местах прохождения ультразвука напрямую в сварном шве нет недостатков, а при отражении волны на конкретном участке определяется дефект.

Эхо-зеркальный метод

Этот метод очень похож на эхо-импульсный, но существенное отличие заключается в отражателе. Для проведения обследования устройство устанавливают под углом 90 градусов, в тех местах, где волны направленные к шву проходят напрямую, повреждений нет, там же где они возвращаются на отражатель, имеется дефект. Данная технология является оптимальной при обследовании не вертикальных трещин.

Комплексный метод

Он соединяет в себе зеркальный и теневой. Здесь оба устройства устанавливают с одной стороны шва, после чего посылают волны под углом. При отражении волн от металла с проявлением не характерных зон происходит фиксация повреждения, эти нестандартные зоны помечают как дефект.

Из всех вышеперечисленных методов наибольшей популярностью пользуются метод теневого обследования и эхо-импульсная проверка, так как они не требуют слишком тщательной подготовки и достаточно просты.

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.

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.

Процесс проведения ультразвуковой дефектоскопии и обработка результатов

Перед проверкой качества сварных швов ультразвуком, необходима тщательная подготовка поверхности обследуемого металла:

  1. С поверхности удаляются отслаивающиеся материалы, брызги металла, загрязнения. Для проведения УЗК металла в продольных сварных швах в изделиях с толщиной стенки до 10 мм включительно требуется полная зачистка наружного валика усиления, и сканирование проводится по сварному шву. Если стенка больше 10 мм, то по околошовной зоне.
  2. Далее производится само сканирование – прозвучивание всего объема металла. Поверхность смачивают контактной жидкостью и преобразователь ставят на поверхность, начинают перемещать его назад и вперед постепенно перемещая в поперечном направлении (продольно-поперечное сканирование).
  3. Измерение параметров дефектов.
  4. Принятие решения о годности изделия.

Результат обследования оценивается путем сравнения эталонной детали с проверяемой. Оценка осуществляется путем сравнения трех показателей: амплитуды звуковой волны, формы недостатка и его параметров, условной протяженности. Полученные параметры сравниваются с эталоном, если они соответствуют эталонной детали, то изделие проходит проверку и его можно эксплуатировать, в противном случае изделие бракуется.

Оформление результатов контроля

В процессе УЗК сварных швов полученные данные должны записываться в журнал ультразвукового контроля. Рекомендовано делать эскиз изделия и обозначать на нем контуры несплошности (нарушение однородности материала) и условных размеров.

При необходимости, контуры обнаруженных дефектов отмечают маркером или мелом на поверхности изделия.

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.

Недостатки метода УЗК контроля сварных швов

Необходимость доскональной подготовки поверхностей изделия перед процедурой.

  • Невысокая точность результатов при сильной разнородности металлов шва.
  • Сложность в получении результатов по расположению и размеру повреждения.
  • При слишком серьезной толщине (около 6 см и выше) поверхности изделия невозможно получить результат, потому что волны быстро затухают, однако этот процесс происходит только с определенными видами металла.

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%.

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.

Преимущества «ВЗРК» при заказе услуги по проверке качества сварных швов ультразвуком

  • Конкурентоспособная цена.
  • Процедуру проводят специалисты, которые занимаются этим не один год и имеющие специальное удостоверение, разрешающее проведение данного обследования;
  • Качественное оборудование, которое дает максимально точный результат.
  • Отлаженный механизм работы.
  • Быстрое выполнение обследования.

Цены УЗК сварных швов

Цена на данный вид обследования, в отличие от других методов контроля невысокая. Конечная стоимость предоставляется заказчику исходя из количества необходимых обследований на одном участке, временных рамок и общих пожеланий.

Заказать услугу

Т. о. УЗК контроль является современным достаточно точным и недорогим методом обследования сваренных поверхностей на наличие дефектов. Для заказа данной услуги у «ВЗРК» или консультации Вы можете позвонить в наше производственное объединение. Специальные сотрудники примут Ваш заказ, проконсультируют или более подробно расскажут об оказываемой услуге. Также на нашем сайте есть онлайн форма, заполнив которую, мы сами перезвоним Вам.

Ультразвуковой контроль сварных соединений

Швы в конструкциях со сварными соединениями должны постоянно подвергаться контролю. И это не зависит от того, когда соединение было сделано. Для этого используются различные методы, один из которых – ультразвуковая дефектоскопия (УЗД). Она по точности проведенных исследований превосходит и рентгеноскопию, и радио-дефектоскопию, и гамма-дефектоскопию.

Необходимо отметить, что эта методика не нова. Ее используют с тридцатых годов прошлого столетия, и сегодня ультразвуковой контроль сварных соединений популярен, потому что с его помощью можно выявить мельчайшие дефекты внутри сварочного шва. И, как показывает практика, именно скрытые дефекты являются основными серьезными причинами ненадежности свариваемой конструкции.

Теория технологии

Технология ультразвуковой дефектоскопии. (Слева отсутствие дефекта, справа дефет)

В основе ультразвуковых колебания лежат обычные акустические волны, которые имеют частоту колебания выше 20 кГц. Человек их не слышит. Проникая внутрь металла, волны попадают между его частицами, которые находятся в равновесии, то есть, колеблются в одной фазе. Расстояние между ними равно длине ультразвуковой волны. Этот показатель зависит от скорости прохождения через металлический шов и частоты самих колебаний. Зависимость определяется по формуле:

  • L – это длина волны;
  • с – скорость ее перемещения;
  • f – частота колебаний.

Скорость же зависит от плотности материала. К примеру, в продольном направлении ультразвуковые волны двигаются быстрее, чем в поперечном. То есть, если на пути волны попадаются пустоты (другая среда), то изменяется и ее скорость. При этом, встречая на своем пути различные дефекты, происходит отражение волн от стенок раковин, трещин и пустот. А соответственно и отклонение от направленного потока. Изменение движения оператор видит на мониторе УЗК прибора, и по определенным характеристикам определяет, какой дефект встал на пути движения акустических волн.

К примеру, обращается внимание на амплитуду отраженной волны, тем самым определяется размер дефекта в сварочном шве. Или по времени распространения ультразвуковой волны в металле, что определяет расстояние до дефекта.

Виды ультразвукового контроля

В настоящее время в промышленности применяются несколько способов ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. Рассмотрим каждый из них.

  1. Теневой метод диагностики. Это методика основана на использовании и сразу двух преобразователей, которые устанавливаются по разные стороны исследуемого объекта. Один из них излучатель, второй – приемник. Место установки – строго перпендикулярно исследуемой плоскости сварного шва. Излучатель направляет поток ультразвуковых волн на шов, приемник их принимает с другой стороны. Если в потоке волн образуется глухая зона, то это говорит о том, что на его пути попался участок с другой средой, то есть, обнаруживается дефект.
  2. Эхо-импульсный метод. Для этого используется один УЗК дефектоскоп, который и излучает волны, и принимает их. При этом используется технология отражения ультразвука от стенок дефектных участков. Если волны прошли сквозь металл сварочного шва и не отразились на приемном устройстве, то дефектов в нем нет. Если произошло отражение, значит, внутри шва присутствует какой-то изъян.
  3. Эхо-зеркальный. Данный ультразвуковой контроль сварных швов – это подтип предыдущего. В нем используется два прибора: излучатель и приемник. Только устанавливаются они по одну сторону от исследуемого металла. Излучатель посылает волны под углом, они попадают на дефекты и отражаются. Эти отраженные колебания и принимает приемник. Обычно, таким образом, регистрируют вертикальные дефекты внутри сварочного шва – трещины.
  4. Зеркально-теневой. Этот ультразвуковой метод контроля – симбиоз теневого и зеркального. Оба прибора устанавливаются с одной стороны от исследуемого металла. Излучатель посылает косые волны, они отражаются от стенки основного металла и принимаются приемником. Если на пути отраженных волн не встретились изъяны сварного шва, то они проходят без изменений. Если на приемнике отразилась глухая зона, то, значит, внутри шва есть изъян.
  5. Дельта-метод. В основе этого способа контроля сварных соединений ультразвуком лежит переизлучение дефектом направленных акустических колебаний внутрь сварного соединения. По сути, отраженные волны делятся на зеркальные, трансформируемые в продольном направлении и переизлучаемые. Приемник может уловить не все волны, в основном отраженные и движущиеся прямо на него. От количества полученных волн будет зависеть величина дефекта и его форма. Не самая лучшая проверка, потому что она связана с тонкой настройкой оборудования, сложность расшифровки полученных результатов, особенно, когда проверяется сварочный шов шириною более 15 мм. При проведении ультразвукового контроля качества металла этим способом предъявляются жесткие требования к чистоте сварочного шва.

Вот такие методы ультразвукового контроля сегодня используются для определения качества сварных соединений. Необходимо отметить, что чаще всего специалисты используют эхо-импульсный и теневой метод. Остальные реже. Оба вариант в основном используются в ультразвуковом контроле тру.

Как проводится ультразвуковая дефектоскопия

Все выше описанные технологии относятся к категории ультразвуковых методов неразрущающего контроля. Они удобны и просты в исполнении. Рассмотрим, как теневой метод используется на практике. Все действия проводятся по ГОСТ.

  • Производится зачистка сварного шва и прилегающих к нему участков на ширину 50-70 мм с каждой стороны.
  • Чтобы получились более точные результаты на соединительный шов наносится смазочное средство. К примеру, это может быть солидол, глицерин или любой другое техническое масло.
  • Производится настройка прибора по ГОСТ.
  • Излучатель устанавливается с одной стороны и включается.
  • С противоположной стороны искателем (приемником) производятся зигзагообразные перемещения вдоль сварного стыка. При этом прибор немного поворачивают туда-сюда вокруг своей оси на 10-15°.
  • Как только на мониторе появится сигнал с максимальной амплитудой, то это вероятность, что в металле шва обнаружен дефект. Но необходимо удостоверится, что отражающий сигнал не стал причиной неровности шва.
  • Если не подтвердилось, то записываются координаты изъяна.
  • Согласно ГОСТ испытание проводится за два или три прохода.
  • Все результаты записываются в специальный журнал.

Внимание! Контроль качества сварных угловых соединений (тавровых) производится только эхо-импульсным способом, теневой метод здесь не подойдет.

Параметры оценки результатов

Чувствительность прибора – основной фактор качества проводимых работ. Как с его помощью можно распознать параметры дефекта.

Во-первых, определяется количество изъянов. Даже при самых близких друг к другу расстояниях эхо-метод может определить: один дефект в сварочном шве или два (несколько). Их оценка производится по следующим критериям:

  • амплитуда акустической волны;
  • ее протяженность (условная);
  • размеры дефекта и его форма.

Протяженность волны и ширину изъяна можно определить путем перемещения излучателя вдоль сварочного соединения. Высоту трещины или раковины можно узнать, исходя из разницы временных интервалов между отраженной волной и излученной раньше. Форма же дефекта определяется специальной методикой. В основе ее лежит форма отраженного сигнала, появляющаяся на мониторе.

Метод ультразвуковой дефектоскопии сложный, поэтому качество полученных результатов зависит от квалификации оператора и соответствия полученных показателей, которые регламентирует ГОСТ.

Достоинства и недостатки ультразвукового контроля труб

К достоинствам метода для контроля сварных швов можно отнести следующие критерии.

  • Обследование проходит быстро.
  • Диагностический результат высокий.
  • Метод контроля сварных швов с помощью ультразвука – самый дешевый вариант.
  • Он же и самый безопасный для человека.
  • Устройство для контроля качества шва – портативный прибор, поэтому мобильность технологии обеспечивается.
  • Ультразвуковая диагностика проводится без повреждения исследуемой детали.
  • Нет необходимости останавливать оборудование или объект для того, чтобы провести контроль сварки.
  • Можно проверять стыки нержавеющих металлов, черных и цветных.

Недостатки тоже есть.

  • Контроль сварных соединений трубопроводов или других конструкций не дает точности по форме найденного дефекта. Все дело в том, что в трещинах или раковинах сварного шва могут присутствовать воздух (газ) или шлак. У двух материалов плотность разная, а значит, и разная отражательная способность.
  • Сложно определить дефекты в деталях со сложной конфигурацией. Отправленные волны могут отразиться на другом участке шва, а не на исследуемом, за счет кривизны. А это выдаст некорректную информацию.
  • Сложно провести ультразвуковой контроль труб, если металл, из которого они изготовлены, имеет крупнозернистую структуру. Внутри материала будет происходить рассеивания направленного потока и затухание отраженных волн.
  • Важно ответственно подойти к очистке сварного шва. Его волнистость или загрязнение, ржавчина или окалины, капли разбрызганного металла или воздушные седла и поры на поверхности создадут преграду к получению правильных показателей, соответствующих ГОСТ.

Проконтролированный шов – это гарантия, что сварная конструкция находится под надзором. Исследования подтверждают его качественно состояние. То есть, оно низкое или достаточное, чтобы объект был принят в эксплуатацию или продолжал эксплуатироваться. Поэтому существуют определенные нормативы, касающиеся временного периода проведения проверок. Их необходимо строго соблюдать.

Ультразвуковой контроль сварных швов

Безопасная эксплуатация строительных конструкций со сварными соединениями требует систематической проверки соединительных швов. Различные виды дефектоскопии позволяют проверять их качество и прочность как на этапе монтажа, перед сдачей в эксплуатацию, так и спустя продолжительное время использования зданий, сооружений и хозяйственных построек по назначению. К наиболее эффективным и менее ресурсо затратным способам обследования соединений, выполненных путём сварки металла, относят ультразвуковую диагностику. Данный метод превосходит рентгенографические исследования, радиографию и гамма-дефектоскопию по точности результатов.

№ услугиНаименование испытанияНормативный документСтоимость, руб.
Сварные соединения
46Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) ультразвуковым методом (п. м)РД 34.17.302
СП 70.13330
до 10 м 2 700
11 — 30 м 2 200
31 — 50 м 1 300
более 51 м 650
47Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) трубопроводов ультразвуковым методом (1 стык)РД 34.17.302
СП 74.13330
СП 75.13330
до Ø50 мм 450
Ø51 — Ø100 мм 650
Ø101 — Ø300 мм 900
более Ø301 мм 1 100
48Испытание сварного соединения на разрыв (1 образец)ГОСТ 69963000
49Визуальный и измерительный контроль сварных соединений (швов) (1 п. м)РД 03-606-03100
50Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) тепловым методом (1 п. м)РД-13-04
ГОСТ 23483
1500

Первый ультразвуковой контроль сварных соединений датируется 1930 годом. На сегодняшний день УЗК сварки очень популярен и благодаря доступной цене используется повсеместно. Его востребованность обусловлена тем, что даже самое незначительное нарушение целостности соединения неизбежно приведёт к утрате физических свойств элемента: прочности, упругости, устойчивости к внешним воздействиям. Со временем это повлечёт за собой разрушение шва и непригодности каркаса.

Определение

Ультразвуковой контроль сварных швов – это метод неразрушающей проверки, в основе которого лежит поиск скрытых от человеческого глаза механических дефектов недопустимого размера и химических отклонений от заданного параметра. Также УЗД проводится с целью выявления воздушных пустот, вкраплений шлака в металл и присутствия в детали посторонних неметаллических предметов. Методика исследования подходит для всех видов сварочных соединений.

Виды ультразвукового контроля

В современной строительной индустрии используют несколько видов УЗК сварных швов. Ознакомимся кратко с каждым типом изучения состояния сварочных работ.

  1. Методика эхо-импульсной диагностики. Для измерений берут УЗ дефектоскоп, состоящий из одного аппарата. Прибор настроен таким образом, чтобы излучать волны и принимать их. Если аудио сигнал прошёл сквозь сварочный рубец и не зафиксировался на датчике приёма, значит, нарушения на нём отсутствуют. Если зафиксировано отражение сигнала, это обозначает, что внутри шва имеется изъян.
  2. Эхо-зеркальная дефектоскопия. Метод похож на предыдущий, однако для получения результата используются два устройства: излучатель и приёмник. Оборудование устанавливается под углом относительно оси соединения. Датчик посылает сигнал, а приёмник ловит отражение колебаний, обрабатывает данные и визуализирует их. Идеальный вариант для регистрации вертикальных трещин внутри соединительного рубца.
  3. Зеркально-теневой метод ультразвукового неразрушающего контроля. Сочетание лучших приёмов теневого и зеркального исследования. Для получения информации о состоянии сварочного соединения, устанавливается комплект датчиков для излучения и приёма волн, отражённых от поверхности шва. Если на пути сигнала нарушений нет, то приёмник фиксирует чистую волну. В случае, когда прибор показывает глухую зону, внутри рубца имеется брак.
  4. Методика теневой диагностики. Излучатель и преобразователь устанавливают напротив друг друга по разные стороны строго перпендикулярно оси проверяемого элемента. Излучатель отправляет волновой поток, а преобразователь принимает, обрабатывает и визуализирует сигнал. Наличие глухих зон говорит о том, что внутри шва сформирована инородная среда, а значит, имеет место брак.
  5. Дельта метод. Способ проверки состояния сварки основан на направленном воздействии акустическими волнами. Однако тут много подводных камней. Точность показателей относительно размера и формы трещин или инородных тел зависит от количества полученных обратно волн. Они же имеют свойство отклоняться от траектории. Тут требуется деликатная настройка приёмника. Также имеют место ограничения размеров исследуемой области.

Несмотря на обилие способов УЗ диагностики, специалисты отдают предпочтение эхо-импульсной и теневой методикам. Они являются наиболее точными и отлично подходят для сложных соединений трубопровода.

Как проводится ультразвуковая дефектоскопия

Диагностика состояния сварочных конструкций посредством ультразвуковых волн входит в группу методов неразрушающего контроля. Она отличается удобством и простотой выполнения. Разберём этапы УЗИ сварных швов на примере теневого метода. Он определяется основными параметрами ГОСТ.

  • На подготовительном этапе исследователь зачищает сварочный шов и деталь конструкции на 5-7 см по окружности.
  • Очищенная поверхность натирается техническим маслом (это может быть промышленный глицерин или старый добрый солидол). Эта мера позволяет повысить точность результатов.
  • Проверочное оборудование настраивается согласно требованиям ГОСТ.
  • Устанавливается излучатель. Его включают, и начинается передача сигналов.
  • Приёмник находится в руках лаборанта. Специалист медленно водит прибор с обратной стороны, совершая зигзагообразные движения. Для максимального поглощения волн, датчик проворачивают вокруг своей оси на 10-15 градусов.
  • Если в металлическом рубце будет дефект, сигнал выдаст на мониторе максимальный скачок амплитуды. Однако причиной искажения данных может стать обычная неровность шва.
  • Координаты изъяна заносятся в протокол исследования.
  • Каждое соединение проверяется в 2-3 подхода. Таковы требования ГОСТ.
  • Полученная информация регистрируется в специальный журнал и хранится в архиве.

Важно! Для осуществления измерения качества угловых соединений путём сваривания, применяют исключительно эхо-импульсную методику диагностирования. Теневая форма исследований в этом случае не подходит.

Параметры оценки результатов

Качество оценки сварных соединений зависит от чувствительности прибора и его настроек. С помощью измерительного оборудования определяют количество дефектов. Эхо метод даёт возможность обнаружить изломы, расположенные близко друг к другу. Для этого анализируются следующие критерии:

  • амплитуда ультразвукового колебания
  • длина волны
  • размер искажения
  • форма дефекта.

Протяжённость волны определяет ширину изъяна. Его можно вычислить посредством перемещения прибора вдоль сварного шва. Высоту раскола прибор рассчитывает путём замера временного интервала между направленной волной и её поглощённым отражением. Форму дефекта определяют посредством визуальной формы зафиксированного отражённого сигнала.

Ультразвуковая дефектоскопия требует узкоспециализированных навыков. Точность исследований напрямую зависит от опыта и навыков специалиста.

Достоинства и недостатки ультразвукового контроля труб

Метод УЗК сварных соединений имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • высокая скорость обследования
  • максимальная точность результатов
  • доступность, благодаря низкой стоимости
  • безопасность для персонала
  • мобильный и компактный прибор не требует оформления спецдоставки
  • сохраняется целостность конструкции
  • обследования можно проводить, не останавливая основные работы
  • подходит для проверки качества спайки цветных и чёрных металлов, нержавеющих сплавов.

Присутствуют и недостатки, но их с лихвой можно компенсировать профессиональным опытом лаборанта:

  • возможны погрешности формы обнаруженного дефекта, если внутри шва оказались воздушные пустоты или инородный шлак, т.к. разная плотность материалов сказывается на отражательной способности
  • элементы со сложной геометрией дают некорректные показатели, так как волны могут отражаться не от исследуемого участка, а от близлежащей детали
  • крупнозернистая структура металла также может вызвать искажение показателей, поскольку волны могут рассеиваться или затухать внутри каркаса
  • на подготовительном этапе необходимо очистить рубец от окалин, ржавчины, загрязнений, иначе они могут нарушить точность измерений.

Проконтролированный шов служит гарантией того, что конструкция должным образом выполнит свои функции. Обследование подтвердит качество стыков, запас прочности, эксплуатационные возможности. Существуют определённые нормативы и графики проведения проверок, правила диагностики. Их соблюдение обеспечит безопасность.

УЗК-контроль сварных швов: методология и возможности

В отраслях машиностроения, строительства и других разделах промышленности без сварочных процессов не обойтись. Сварка, как элемент прочного и надежного соединения деталей и узлов, занимает ведущее место в хозяйственной деятельности человека. Без нее невозможно благоустроить быт, проложить коммуникации, дать воду, газ. Главным условием длительной эксплуатации сварных элементов является качество сварки. Определить визуально это почти невозможно, но способ есть.

Ультразвуковая дефектоскопия

В начале 30-х годов прошлого века ученые разработали новый метод контроля сварных швов ультразвуком – ультразвуковая дефектоскопия. Он основан на свойстве высокочастотных колебаний проникать в структуру металлического изделия и отражаться от неровностей и пустот с разной звуковой проницаемостью. Эта особенность акустических волн положена в основу метода ультразвуковой дефектоскопии. Акустические волны представлены упругими колебаниями материальных частиц в диапазоне от 20 кГц до 500 мГц.

Технология проведения узк-контроля сварных швов заключается в следующем. Специальным устройством искусственно создается ультразвуковая волна, затем она направляется в точку исследования. Попадая в проверяемый шов она отражается. В случае неудовлетворительной сварки ультразвуковая волна преломляется и отклоняется от обычного вектора. Оператор узк-оборудования видит на мониторе отклонение и дает определение дефекту. Этот способ дефектоскопии получил название «узк метод неразрушающего контроля». Суть отражения, преломления волн и другой специфики разберет лишь оператор-дефектоскопист. Все измерения производятся согласно установленному ГОСТу.

Применять способ диагностики сварных швов ультразвуком можно для различных типов металлов:

  • высоколегированные стали;
  • чугун;
  • алюминий, медь, бронза, латунь и другие сплавы;
  • слабо проводящие ультразвук металлы.

Узк-контроль и области его использования

Узк-контроль металла применяется в большинстве областей промышленности и народного хозяйства. Незаменима дефектоскопия на объектах, связанных с повышенной опасностью: газопроводы, нефтепроводы, теплосети. Контроль и диагностика сварных соединений ультразвуком применяется:

  • в энергетике;
  • в химической и нефтегазовой отраслях;
  • для определения износа труб в магистральных трубопроводных сетях;
  • для обнаружения изъянов сварных швов в изделиях, подверженных воздействию повышенных температур и давления;
  • в изделиях, эксплуатация которых проходит в активных средах.
  • в гидравлических и водопроводных системах;
  • узк-контроль деталей с нестандартной геометрической формой;
  • в индивидуальных случаях при реконструкции зданий и помещений.

В большинстве отраслях машиностроения не обойтись без ультразвукового контроля узлов и агрегатов. Компактность оборудования позволяет проводить узк-контроль труб и других изделий в полевых условиях.

Положительные стороны узк-контроля

Работы по ультразвуковому контролю сварных швов имеют ряд преимуществ:

  • высокая точность проверки качества швов за малый промежуток времени;
  • диагностика в полевых условиях;
  • при выполнении работ по узк-контролю изделие не подвергается деформации;
  • при проведении диагностики не требуется выведение объекта из эксплуатации;
  • работы безопасны для окружающих;
  • приемлемая стоимость.

Положительным аспектом являются параметры проведения работ по ультразвуковому контролю. Оператор-дефектоскопист, используя специальное оборудование, осуществляет диагностику сварных швов изделия на глубине до 10 метров. Практика доказывает, что узк-контроль деталей может быть одинаково эффективен для проверки любых типов сварных соединений, имеющих толщину шва от 4 до 800 мм.

Какие дефекты можно выявить, используя метод узк-диагностики?

Основанный на методе ультразвуковой дефектоскопии, данный способ позволяет четко определить брак в сварном шве. Правильно проведенная диагностика места сварки дает полное представление о специфике дефекта. Специфическими задачами метода служит выявление следующих недостатков:

  • определение трещин в зоне около сварных швов;
  • выявление пор и зон объекта, пораженных коррозией;
  • поиск участков сварного шва с дефектами;
  • шовные расслоения металла;
  • определение участков объекта с несоответствующим химическим составом, искаженным геометрическим размером;
  • провисание наплавленного метала в нижней части шва.

Услуги по узк-контролю сварных швов от компании «ДСН»

Многие организации в целях экономии средств или своей некомпетентности обходят стороной работы по выполнению узк-контроля или обращают на него внимание непосредственно перед вводом промышленного объекта в эксплуатацию. Это приводит к дополнительным расходам, а иногда и к аварийным ситуациям и техногенным катастрофам в процессе использования. Для исключения подобных моментов важно вовремя проводить ультразвуковую дефектоскопию.

Узк-контроль сварных швов выполняется согласно ГОСТ 24507-80 и ГОСТ 21120-75. Компания «ДСН» предоставляет полный спектр услуг по ультразвуковой диагностике сварных швов с полной классификацией выявленных дефектов по типам и размерам. В список работ предприятия включена ультразвуковая толщинометрия, необходимая при экспертизе промышленной безопасности, главной задачей которой является распознавание соответствия толщины металла согласно входящим паспортным данным.

Цена услуг узк-контроля зависит от габаритных размеров и геометрии объекта, шероховатости, количества и других факторов. Менеджеры помогут рассчитать стоимость диагностики любого изделия, а специалисты компании «ДСН» выполнят работы по узк-контролю качественно и быстро в соответствии с требованиями и нормами.

Читать еще:  Потолочный сварочный шов как варить?
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector