figure

Ultrasonic inspection of welded joints

Контроль качества стыковых соединений необходимо проводить регулярно, это важно для обеспечения безопасности эксплуатации сварных соединений.

Ультразвуковой контроль сварных соединений

Эффективным и точным методом проверки считается ультразвуковой контроль сварных швов (УЗК).

УЗК метод выявляет все повреждения механического характера в стыке, химические отклонения от действующих стандартов. Ультразвуковым методом диагностируются сварные соединения разных типов. Данная технология действенна для обнаружения шлаковых вкраплений, воздушных пустот, присутствия неметаллических элементов и неоднородного состава.

Технология УЗК

Ультразвуковой контроль сварных соединений основан на излучении волн акустического типа. При прохождении однородной среды ультразвуковые волны не изменяют траекторию. Высокочастотные колебания проникают в металл не нарушая структуры, и отражаются от поверхности пустот, неровностей, царапин, инородных включений. Искусственно созданная волна проникает внутрь сварочного стыка, и если там есть дефект, волна отклоняется от своей траектории при его обнаружении. Отклонения отображаются на экране специального прибора, с помощью усилителя передается сигнал, который способствует построению схемы, с ее помощью оператор видит все особенности и дефекты стыковых соединений.

Свойства и получение УЗК

Почти все УЗК приборы устроены аналогично. Основной элемент устройства – пластина из титана, бария или кварца. Пьезодатчик прибора расположен в призматической головке, которая отвечает за поиск дефектов.

Вдоль соединений размещается щуп, он перемещается медленно, возвратно-поступательными движениями. Высокочастотный ток в пределах 0,8-0,25 МГц подается к пластине, пластина начинает излучение волн перпендикулярно своей длине. Принимающая пластина воспринимает исходящие волны, они преобразуются в переменный ток, который отклоняет волну в мониторе осциллографа.

Датчик отправляет разные по длительности переменные импульсы, разделяя их на паузы. Это позволяет безошибочно провести контроль УЗК сварных швов, определить наличие дефектов и глубину их залегания.

Виды ультразвуковой дефектоскопии

УЗК сварных соединений регламентирован ГОСТом. Существуют следующие виды ультразвукового метода:

  • Теневой. Проводится с помощью двух устройств – первое излучает волны, второе принимает. Возникновении глухой зоны в момент приема отражений указывает на наличие дефекта;
  • Эхо-импульсный. Для контроля сварных соединений применяется дефектоскоп. Его параметры обуславливают направление и прием излучающих импульсов. Если волна отражается и возвращается к прибору, значит участок имеет дефект;
  • Эхо-зеркальный. Принцип работы как у эхо-импульсного метода, отличие в наличии отражателя, установленного под прямым углом. Данный тип УЗК используется для обнаружения вертикальных дефектов и трещин;
  • Зеркально-теневой. Проверка осуществляется двумя приборами, установленными с одной стороны контролируемого участка. Косые волны отражаются от сетки основного металла. При нестандартных импульсах место считается поврежденным;
  • Дельта-метод. Метод применяется редко, так как требуется длительная расшифровка результатов и специфическая настройка оборудования.

Методы и схемы контроля УЗК

Порядок проведения УЗК

УЗК сварных соединений трубопроводов проводится согласно установленному стандарту.

Порядок проведения контрольных операций следующий:

  • Очищение стыковых соединений от ржавчины не менее чем на 50-70 мм с обеих сторон шва;

Очистка стыковых соединений от ржавчины

  • Поверхность стыка обрабатывается глицерином, солидолом или трансформаторным маслом, это позволит получить более точные результаты проверки;
  • Прибор настраивается соответственно характеристикам исследуемого материала – при толщине до 2 см стандартные настройки, при толщине более 2 см с соответствующими настройками АРД-диаграмм;
  • Излучатель прибора перемещается вдоль сварочного шва зигзагообразными движениями, поворачиваясь вокруг собственной оси;
  • Искатель перемещается по материалу до получения стойкого четкого сигнала, затем устройство разворачивается и осуществляется поиск сигнала наивысшей амплитуды.

Рамки применения метода УЗК

С помощью методики УЗК возможно обнаружить следующие дефекты:

  • Трещины в швах;
  • Поры;
  • Непроваренные участки;
  • Несплавления соединений;
  • Свищи;
  • Расслоения наплавленного материала;
  • Провисание металла в нижних участках стыка;
  • Коррозия;
  • Участки с нарушениями геометрического размера или несоответствиями химического состава.

Геометрические параметры проведения УЗК:

  • Наибольшая глубина залегания шва не более 10 м;
  • Минимальная толщина металла 3-4 мм;
  • Наименьшая толщина шва в пределах 8-10 мм;
  • Максимальная толщина металла 500-800 мм.

Области использования УЗК

УЗК сварных швов применяется в строительной, промышленной и других областях.

Чаще всего УЗК применяют:

  • Для аналитической диагностики узлов и агрегатов;
  • С целью определения целостности сварных швов и степени износа труб;
  • В атомной и тепловой энергетике для контроля состояния сварных конструкций;
  • В области машиностроения и химической промышленности;
  • Для проверки сварных стыков в изделиях со сложной конфигурацией;
  • При проверке прочности соединений металлов с крупнозернистой структурой.

Применение УЗК

Преимущества и недостатки УЗК

УЗК сварных швов обладает рядом преимуществ:

  • Точность результатов за счет высокой чувствительности оборудования;
  • Удобство использования благодаря компактности приборов;
  • Возможность проведения выездной дефектоскопии за счет портативных устройств;
  • Минимальные затраты за счет невысокой стоимости дефектоскопов;
  • Возможность проверки изделий с большой толщиной;
  • УЗК не нарушает структуру шва и не повреждает исследуемый объект;
  • Посредством УЗК можно установить практически все разновидности дефектов швов;
  • Объект проверки не требуется выводить из эксплуатации;
  • Абсолютно безопасен для человека, в отличии, например, от рентгеновской дефектоскопии.

К недостаткам контроля сварочных швов методом УЗК относят трудности при проверке металлов с крупнозернистой структурой, из-за затухания и рассеивания волн. Также перед установкой дефектоскопов требуется очистка и подготовка поверхности шва.

УЗК сварочных соединений – гарантия безопасной эксплуатации готовых металлоизделий и сооружений. УЗК метод позволяет своевременно устранить повреждения и продлить эффективность работы конструкций.