Ультразвуковой метод контроля качества сварных соединений - Домашний уют - журнал
Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
27 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ультразвуковой контроль сварных швов

Ультразвуковой контроль сварных швов

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов успешно используется для выявления изъянов сварных соединений, начиная с 1930 года. За столь длительный период времени учеными совместно с практикующими специалистами были разработаны разные методики эхолокации. С их помощью несложно выявить нарушения в целостности диффузного слоя, отклонения в химическом составе наплавки, обнаружения шлаков, примеси оксидов. Ультразвуковая диагностика (УЗД) по точности не уступает рентгену или радиолокации. Прибор выявляет даже самые мелкие дефекты, отрицательно влияющие на прочность стыка.

Среди используемых сегодня неразрушающих методов определения дефектов сварного шва УЗД стал наиболее эффективным и одним из самых доступных, которые поставлены на поток. По результатам проверки ведется специальный журнал в разрезе по каждому сварщику. Область применения контроля при помощи УЗД ограничивается исключительно геометрическими данными заготовок. Диагностике подвергаются сварочные швы трубопроводов, которые испытывают высокое давление.

  • Что такое УЗК сварных швов трубопроводов
  • Преимущества и недостатки УЗД дефектоскопии
  • Виды и методы ультразвукового контроля сварных соединений
  • Технология проведения ультразвукового контроля: область использования
  • Устройство ультразвукового дефектоскопа
  • Проверка сварных соединений при помощи ультразвука

Виды ультразвукового контроля

Технология УЗК основана на таком свойстве звуковых волн, как несменяемость траектории движения в однородном материале. На исследуемую деталь направляют ультразвуковые сигналы, которые, отражаясь от внутренних неровностей, возвращаются в приемник. В его роли выступает дефектоскоп с пьезоэлектрическим преобразователем. Данные выводят на электронный блок, что позволяет судить о форме и других параметрах дефектов. Так, амплитуда отраженного импульса говорит о величине, время распространения волн – о глубине залегания.

УЗК проводят по нескольким схемам, которые различаются способом регистрации и оценки показаний. Кроме того, применяют комбинации этих методов.

  • Теневой. Это способ, при котором два преобразователя (генератор, приемник) устанавливают по противоположным сторонам диагностируемого изделия. Первый излучает волны на шов, а второй их принимает. Глухая зона в волновом потоке свидетельствует о повреждениях.
  • Зеркально-теневой. При этом методе приборы устанавливают с одного края изделия. Генератор создает косые волны, которые отражаются от поверхности материала, затем их фиксирует приемник.
  • Эхо-импульсный. Берут один преобразователь, который выполняет функции генератора и приемника одновременно. Если волны проходят через сварочный шов и не отображаются на экране, то изъяны отсутствуют.
  • Эхо-сквозной. Два преобразователя устанавливают напротив друг друга по сторонам проверяемого объекта. Анализируются сигналы от неровностей, отраженные в направлении пьезоэлектропреобразователя.
  • Дельта-метод. Строится на излучении направленных акустических колебаний внутрь шва. Колебания делятся на несколько типов, лишь некоторые из которых различает устройство. Количество пойманных волн говорит об объеме, форме изъяна. К дельта-методу прибегают редко из-за трудоемкости настройки оборудования, сложности расшифровки данных, необходимости тщательной очистки шва.

Дефекты сварных швов

УЗД подвергают различные типы швов, угловые, тавровые соединения, плоские, продольные, кольцевые стыки толщиной 0,4–6 см, сварные трубопроводы. Она позволяет выявить:

  • неровности, околошовные трещины;
  • расслоение, пористость в наплавленном металле шва;
  • непровары;
  • шлаковые включения;
  • нарушение геометрических размеров;
  • воздушные пустоты;
  • химически неоднородные вкрапления;
  • окислы, коррозия, провисание металла.

Алгоритм проверки

Диагностику регламентирует государственный стандарт. Ниже представлены этапы работы теневым методом по ГОСТ Р 55724-2013:

  1. Шов и область в 50-70 мм вокруг него зачищают от грязи, ржавчины. Далее наносят смазочное средство (глицерин, солидол, любое другое машинное масло). От гладкости поверхности зависит плотность акустического контакта, износ пьезоэлектропреобразователя, качество проверки.
  2. С помощью эталонного образца настраивают прибор.
  3. С одной стороны детали устанавливают генератор, с другой – приемник. Последний сканирует шов, перемещаясь зигзагообразными движениями вдоль стыка.
  4. Показания передаются на экран. Эхо-сигнал с максимальной амплитудой сообщает о возможном изъяне.
  5. Испытание проводят два-три раза. Если сигнал не ложный, то каждое заключение фиксируют в журнал учета.
  6. Свойства материала и габариты диагностируемого образца влияют на выбор модели оборудования. Иногда данных, полученных при УЗД, недостаточно. Тогда прибегают к рентгено-, гамма-дефектоскопии.
Читать еще:  Отличительные особенности угольных электродов, нюансы применения, плюсы и минусы

Недостатки ультразвукового контроля

К слабым местам УЗД относят:

  • сложность расшифровки показаний;
  • тщательная подготовка поверхности изделия: малейшие загрязнения, воздушные зазоры искажают показания прибора;
  • ограниченное применение с крупнозерновыми металлами из-за большого рассеяния и затухания волн; деталями малой толщины (от 0,4 до 1 см), сложной формы;
  • неточности в определении формы изъянов.

Преимущества УЗК

Дефектоскоп представляет собой портативный прибор, который можно использовать в полевых условиях. К другим плюсам относят:

  • низкая себестоимость при высокой чувствительности, производительности, скорости получения результата;
  • совместимость с однородными, разнородными материалами металлической и неметаллической природы;
  • отсутствие вредного воздействия на организм человека;
  • сохранение целостности исследуемой детали.

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.

Достоинства и недостатки приборов ультразвукового контроля сварных швов

Начнем с преимуществ, которых достаточно много:

  • Эхо-импульсное оборудование является безопасным для окружающей среды и людей.
  • Компактность приборов способствует их высокой мобильности.
  • Получение результатов в момент обследования.
  • Вследствие высокой мобильности, возможно проведение обследования в условиях эксплуатации объекта без прерывания его работы.
  • Относительно низкая стоимость.
  • Высокая точность полученных результатов.

Данные с дефектоскопов позволяют, как определять наличие дефектов, так и определять характеристики сплавов и их свойства.

  • Не могут со 100% точностью определить размер дефекта.
  • Для расшифровки результатов необходимо наличие специалиста с определенной квалификацией.
  • Невозможно проведение испытания, если дефектоскоп не касается предмета обследования.
  • При использовании устройства на некоторых видах металла (имеющих зернистую структуру) имеется возможность получения недостоверных результатов, вследствие рассеяния волн в зернистой структуре.

Дефектоскопы – это во многом универсальные устройства, которые помогают тщательно и быстро проводиться исследования любых элементов, изготовленных из металлов и сплавов.

117105 г.Москва, Варшавское ш., дом 17
+7 (495) 825-44-52

Читать еще:  Угловая струбцина для сварки. Швы радуют глаз

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.

Преимуществами данного метода контроля являются:

1. Высокая чувствительность приборов
2. Компактность оборудования и приборов
3. Информацию о качестве сварного соединения можно получить достаточно быстро
4. Возможность контроля соединений большой толщины
5. Низкая стоимость дефектоскопии, т.к. затраты при её проведении минимальны
6. Безопасен для здоровья человека (по сравнению, например, с методом рентгеновской дефектоскопии, или методом радиационной дефектоскопии)
7. Этим методом можно выявить почти все известные сварные дефекты
8. Данный метод контроля не разрушает сварное соединение
9. Возможность проводить проверку в «полевых» условиях, благодаря наличию переносных дефектоскопов.

К недостаткам ультразвуковой дефектоскопии можно отнести:

1. Необходима подготовка поверхности соединения
2. Если дефект расположен перпендикулярно движению волны, его можно пропустить при проверке
3. Если размер дефекта меньше длины волны, то дефект остаётся «невидимым», т.к. он не отражает волну. А если увеличивать длину волны, то глубина проверки снижается.
4. Данные о дефекте часто оказывается ограниченными. Могут возникнуть трудности с определением вида сварного дефекта и его формы.
5. Сложность контроля сварки материалов с крупнозернистой структурой. Например, при сварке чугунов, или сварке высоколегированных сталей с крупнозернистой структурой шва (аустенитной, или перлитной), т.к. акустические волны в такой структуре быстро затухают.

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.
Читать еще:  Маркировка светофильтров для сварочных масок

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.

Сущность УЗК технологии

Контроль сварных соединений УЗК основан на излучении ультразвуковых волн акустического типа, которые при прохождении однородной среды не изменяют прямолинейной траектории.

Принцип технологии построен на способности высокочастотных колебаний (выше 20 кГц) проникать в металл, не нарушая его структуры, и отражаться от поверхности пустот, царапин, неровностей или инородных включений. Созданная искусственно волна проникает внутрь проверяемого сварочного стыка и если в нем имеет место дефект, то она отклоняется от своего естественного направления при его обнаружении.

Все отклонения отражаются на экранах специальных приборов. Сигнал на монитор передается с помощью усилителя. Он способствует построению схемы, по которой оператор может увидеть все дефекты и особенности стыковых соединений. Размер дефектного образования устанавливается по амплитуде отраженного импульса, расстояние до него определяется по времени распространения акустической волны.

Методика проведения УЗК

  1. Производиться тщательная подготовка исследуемой поверхности путем механического удаления остатков шлака, краски и ржавчины со сварочного шва. Вдобавок очищают полосы по 50 мм с обеих сторон от него.
  2. Место проведения дефектоскопии обильно покрывают жидкой массой в виде воды, минеральных масел или густых специальных клейстеров — это необходимо для возможности беспрепятственного прохождения ультразвуковых волн.
  3. Производиться предварительная настройка прибора на определенную методику, рассчитанную на решение конкретных задач.
  4. Пьезоэлектрический преобразователь УЗК последовательно начинают перемещать по зигзагообразной траектории по сварочному шву.
  5. После получения устойчивого сигнала необходимо периодически поворачивать пьезоэлектрический преобразователь в разные стороны вокруг своей оси так, чтобы получить на экране прибора сигнал с максимальной четкостью изображения.
  6. При обнаружении дефектов их фиксируют и записывают соответствующие координаты.
  7. При необходимости, ультразвуковой контроль сварных швов проводят в один или несколько проходов.
  8. Полученные результаты дефектоскопии заносятся в журнал проверки.
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector