Методы неразрушающего контроля качества сварных соединений
К неразрушающим способам контроля качества сварных соединений относят: – внешний осмотр; – контроль на непроницаемость гидравлическим опробованием, керосином, сжатым воздухом, вакуумированием, течеискателями; – способы, используемые в основном для обнаружения недостатков, выходящих на поверхность сварных соединений (магнитный, Электромагнитный, люминесцентный, цветной); – способы, используемые в основном для обнаружения скрытых и внутренних недостатков (радиационный, ультразвуковой, магнитографический).
Внешний осмотр помогает для определения наружных недостатков сварных швов: несоответствие геометрических размеров швов проектным (размеры дефектов и швов определяют специальными шаблонами и измерительным инструментом), подрезы, непро-вары, наружные поры и поверхностные трещины, большая чешуй-чатость и неравномерность шва, незаплавленные кратеры, коробление изделия либо отдельных его элементов. Внешний осмотр создают невооруженным глазом либо лупой не более 10-кратного повышения.
Контролю внешним осмотром подвергают все сварные конструкции.
Опробованиям на непроницаемость подвергают емкости для хранения жидкостей, трубопроводы и сосуды, действующий при избыточном давлении.
При гидравлическом опробовании емкости наполняют водой, а в трубопроводах и сосудах создают избыточное давление жидкости, превышающее в 1,5—2 раза рабочее давление. В таком состоянии изделие выдерживают в течение 5—10 мин.
Швы осматривают с целью обнаружения течи, капель и отпотеваний. Данный метод опробования в один момент помогает для оценки прочности конструкции.
При пневматическом опробовании в сосуды нагнетают сжатый воздушное пространство под давлением, превышающем атмосферное на 10—20 кПа, швы смачивают мыльным раствором либо все изделие опускают в воду. Наличие неплотности в швах определяют по мыльным пузырькам либо пузырькам воздуха в воде.
Вакуум-способ основан на регистрации проникновения и создании вакуума воздуха через недостатки на одной, дешёвой для опробований стороне шва. В качестве пенного индикатора применяют мыльный раствор.
При опробовании посредством гелиевого течеискателя в сосуда создают вакуум, а снаружи швы обдувают смесью воздуха с гелием. При наличии неплотностей гелий, владеющий необыкновенной проникающей свойством, Попадает в сосуд, откуда отсасывается в течеискатель со особой аппаратурой для его обнаружения.
По количеству уловленного гелия делают выводы о неплотности швов.
При опробовании керосином сварные швы с одной стороны смазывают керосином, а с другой — мелом.. При наличии неплотности на поверхности шва, окрашенной мелом, появляются чёрные пятна керосина.
Благодаря высокой проникающей способности керосина выявляют недостатки размером 0,1 мм и менее.
Магнитные способы контроля основаны на обнаружении полей магнитного рассеяния, образующихся в местах недостатков при намагничивании контролируемых изделий. Изделие намагничивают, замыкая им сердечник электромагнита либо помещая вовнутрь соленоида.
Требуемый магнитный поток возможно создать пропусканием тока по виткам (3—6 витков) сварочного провода, наматываемого на контролируемую подробность. В зависимости от метода обнаружения потоков рассеяния различают следующие способы магнитного контроля: способ магнитного порошка, индукционный и магнитографический.
При способе магнитного порошка на поверхность намагниченного соединения наносят магнитный порошок (окалина, металлические опилки и т. д.) в сухом виде (сухой метод) либо суспензию магнитного порошка в жидкости (керосине, мыльном растворе, воде — мокрый метод). Над местом размещения недостатка создадутся скопления порошка в виде верно ориентированного магнитного спектра.
Для облегчения подвижности порошка изделие легко обстукивают. Посредством магнитного порошка выявляют трещины, невидимые невооруженным глазом, внутренние трещины на глубине не более 15 мм, расслоение металла, и большие поры, раковины и шлаковые включения на глубине не более 3—5 мм.
При индукционном способе магнитный поток в изделии наводят электромагнитом переменного тока. Недостатки выявляют посредством искателя, в катушке которого под действием поля рассеяния индуктируется э. д. е., вызывающая оптический либо звуковой сигнал на индикаторе.
При магнитографическом способе поле рассеяния фиксируется на эластичной магнитной ленте, хорошо прижимаемой к поверхности соединения. Запись воспроизводится на магнитографическом дефектоскопе.
В следствии сравнения контролируемого соединения с эталоном делается вывод о качестве соединения.
Радиационные способы контроля являются надежными и широкораспространенными способами контроля, основанными на способности рентгеновского и гамма-лвлучения попадать через металл. Обнаружение недостатков при радиационном просвечивании основано на разном поглощении рентгеновского либо гамма-излучения участками металла с недостатками и без них.
Сварные соединения просвечивают особыми аппаратами. С одной стороны шва на некоем расстоянии от него помещают источники излучения, с противоположной стороны хорошо поджимают кассету с чувствительной пленкой.
При просвечивании лучи проходят через сварное соединение и облучают пленку. В местах, где имеются поры, шлаковые включения, непровары, большие трещины на пленке образуются более чёрные пятна.
размеры и Вид недостатков определяют сравнением пленки с эталонными снимками. Просвечивание не
разрешает распознать трещины, если они расположены не по направлению центральной луча (угол более 5°), и непровары в виде слипания свариваемых металлов без газовой либо шлаковой прослойки.
Источниками рентгеновского излучения помогают особые рентгеновские аппараты (РУП-150-10, РУП-120-5-1, импульсные аппараты — ИРА-1Д, ИРА-2Д, РИНА-1Д и др.). Рентгеноп-росвечиванием целесообразно выявлять недостатки в металле толщиной до 60 мм.
Наряду с этим фиксируют недостатки, размеры которых составляют 1—3% от толщины металла.
Наровне с рентгенографированием, т. е. экспозицией на пленку, используют рентгеноскопию, т. е. получение сигнала о недостатках при просвечивании металла на экране. Экран покрывают флюоресцирующими веществами (платино-синеродистый барий, сернистый цинк и др.), каковые дают свечение при действии рентгеновского излучения.
В связи с разной степенью поглощения излучения в различных участках металла свечение различно. Контроль рентгеновским излучением с применением экранов используют в сочетании с телевизионными устройствами, преобразующими рентгеновское изображение в видимое (установка типа РИ — рентгенотелевизионный интроскоп).
Чувствительность рентгеноскопического контроля не уступает рентгенографическому (1% и более), а производительность выше. Преимуществом рентгенографии есть наличие документа о качестве соединения в виде пленки.
При просвечивании сварных соединений гамма-излучением источником излучения помогают радиоактивные изотопы: кобальт-60, тулий-170, иридий-192 и др. Ампулу с радиоактивным изотопом помещают в свинцовый контейнер.
Техника просвечивания сварных соединений гамма-излучением подобна технике рентгеновского просвечивания. Этим методом выявляют подобные внутренние недостатки по потемнению участков пленки, помещенной в кассету.
Гамма-излучение отличается от рентгеновского меньшей длиной и большей жёсткостью волны, исходя из этого оно может попадать в металл глубже, чем рентгеновское излучение. Оно разрешает просвечивать металл толщиной до 300 мм.
Благодаря портативности аппаратуры его возможно использовать в произвольных условиях (в цехах, полевых условиях, на монтаже и т. п.). Помимо этого, просвечивание гамма-излучением менее дорогостоящий метод.
Рис. 1. Схема просвечивания сварных швов: а — рентгеновским излучением, б — гамма-излучением; 1 — усиливающие экраны, 2 рентгеновская пленка, 3 — кассета, 4 — рентгеновское излучение, 5 — рентгеновская трубка, 6 — гамма-излучение, 7 — свинцовый кожух, 8 — ампула радиоактивного вещества
Недочётами просвечивания гамма-излучением по сравнению о рентгеновским являются: меньшая чувствительность (при просвечивании толщин до 50 мм обнаруживаются довольно большие недостатки с размерами более 2—4% толщины металла); невозможность регулирования интенсивности излучения, которая в рентгеновских аппаратах регулируется подводимым напряжением, громадная опасность гамма-излучения при неосторожном обращении с гамма-аппаратами.
Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн отражаться от поверхности раздела двух сред. В дефектоскопии используют пьезоэлектрический метод получения ультразвуковых волн, основанный на возбуждении механических колебаний (вибрации) в пьезоэлектрических материалах (кварц, сульфат лития, титанат бария и др.) при наложении переменного электрического поля.
Упругие колебания достигают большого значения тогда, в то время, когда частота электрических колебаний сходится с колебаниями пье-зопластины датчика. Частоты ультразвуковых колебаний в большинстве случаев превышают 20 000 Гц.
Посредством пьезометрического щупа ультразвукового дефектоскопа, помещаемого на поверхность сварного соединения, в металл отправляют направленные ультразвуковые колебания. Ультразвук вводят в изделие отдельными импульсами под углом к поверхности металла.
При встрече с недостатком появляется отраженная ультразвуковая волна, которая воспринимается или вторым щупом (приемным при двухщуповой схемы), или тем же (подающим при однощуповой схеме) на протяжении паузы между импульсами. Отраженный ультразвуковой сигнал преобразуется в электрический, улучшается и подается на трубку осциллографа, где фиксируется наличие недостатка в соединении в виде пика на экране осциллографа.
Ультразвуковой контроль имеет следующие главные преимущества: – высокая чувствительность (1—2%), разрешающая обнаруживать, измерять и определять местонахождение недостатков площадью 1—2 мм »; – громадная проникающая свойство ультразвуковых волн, разрешающая осуществлять контроль материалы громадной толщины (стали до 2,5 м); – возможность контроля всего сварного соединения лишь с одной стороны; – высокая производительность; – отсутствие громоздкого оборудования (устройства УЗД-7, УДМ-1М, ДУК-13ИМ и др.).
Рис. 2. Схема ультразвукового контроля: 1 — генератор ультразвуковых колебаний, 2 — пьезоэлёктрический щуп, 3 и усилитель, 4 — экран дефектоскопа
Значительным недочётом ультразвукового способа есть сложность установления вида недостатка.
Ультразвуковой контроль используют и как главный вид контроля, и как предварительный с последующим просвечиванием сварных соединений рентгеновским либо гамма-излучением.
