Руйнівні методи контролю зварних з’єднань, дефекти швів

Після складання відповідальних вузлів різного призначення, наприклад, будівельних конструкцій, посудин під тиском або деталей і секцій кораблів, в обов’язковому порядку перевіряється якість виконання зварювальних робіт. Дефекти, виявлені під час перевірки, підлягають усуненню, якщо їх кількість і розміри перевищують встановлені для певного виду виробів нормативи.

Види зварних з’єднань.

Способи перевірки якості

Якість зварювальних робіт залишається поза контролем, починаючи з перевірки кваліфікації зварників до початку робіт і закінчуючи перевіркою зварних з’єднань неруйнівними методами після їх закінчення. Методи контролю виробляють кількома способами:

  • огляд стиків;
  • контроль проникності;
  • магнітні способи перевірки;
  • перевірка за допомогою ультразвуку;
  • просвічування за допомогою рентгенівських променів;
  • просвічування гамма-випромінюванням;
  • метод люмінесцентної дефектоскопії.

Методи контролю зварних конструкцій.

Кожен з перерахованих вище способів застосовується з метою виявлення дефектів певного виду. Зовнішній огляд дозволяє виявити дефекти зовні зварного стику, проводиться за допомогою вимірювальних пристроїв, шаблонів і лупи. Перед тим як приступити до перевірки, місце з’єднання очищають від забруднень, шлаку, бризок металу і окалини. Візуальний огляд робиться на всіх зварних з’єднаннях, при цьому виявляються непроварені ділянки, тріщини, кратери, невідповідність розмірів шва нормативним вимогам та інші зовнішні дефекти.

Перевірка проникності

Контроль проникності виконується при монтажі трубопроводів і виробництві різних металевих посудин, що працюють під тиском. Суть способу в тому, щоб створити всередині закритої судини або трубопроводу надлишковий тиск гідравлічним або пневматичним способом, а зовні виявити місця, в яких втрачається герметичність. Гідравлічним способом перевіряють вироби з товщиною стінки не вище 10 мм. Ємність або трубопровід наповнюються водою і герметизуються, після чого насос створює в них тиск, який потрібен за нормативами для даного виду виробу. Дефекти зварних з’єднань виявляють по краплях води, струмків або запітніння на поверхні. В останньому випадку потрібно виконати контроль додатково іншим методом.

Пневматичний спосіб перевірки герметичності полягає в підвищенні тиску повітря всередині вироби до певного значення (0,1-0,2 бар). При цьому спостерігають за падінням тиску в ємності по манометру, а зварні шви промазують мильною піною, в місцях дефектів з’являться бульбашки.

Магнітний спосіб обстеження

Малюнок 1. Схема магнітного способу перевірки.

Магнітні методи перевірки якості зварних з’єднань засновані на змінах форми магнітного поля при обгинанні їм прихованих дефектів або пір всередині металу. Зміна поведінки магнітного поля можна побачити на рис. 1: а) з’єднання без дефекту, б) з дефектом.

Найчастіше застосовується для обстеження швів магнітопорошкова дефектоскопія. Вона виконується сухим або мокрим способом. Перший здійснюють нанесенням на досліджувані поверхні сухого магнітного порошку, зазвичай це окис заліза. У деяких випадках використовують окалину дрібного помелу. Після цього матеріал намагничивают, порошок приймає форму магнітних полів, що огинають приховані дефекти, які можна вивчити візуально. Мокрий спосіб відрізняється тим, що на поверхню набризкують або поливають магнітну суспензію. Ця рідина є гас або трансформаторне масло, в якому частинки магнітного порошку знаходяться в підвішеному стані. Після нанесення порошок знову ж приймає форму магнітних полів.

Магнітний метод ефективний при невеликій товщині металу і виявляє тріщини, непроварені ділянки, розриви і пори. Його недоліки такі:

  1. Дефекти, розташовані паралельно площині поверхні (тріщина, розшарування), даний метод виявити не зможе.
  2. Метод непридатний для перевірки стиків нержавіючих і кольорових металів і сплавів, що не піддаються намагничиванию.
  3. Магнітопорошкова дефектоскопія не виявляються дефекти глибокого залягання, тому не може використовуватися для обстеження металу великої товщини.

Перевірка ультразвуком

Схема контролю зварного з’єднання: а — просвічуванням рентгенівським промінням, б — рентгенограма шва, в — намагнічуванням.

Зварні з’єднання перевіряють способом ультразвукової дефектоскопії при товщині шва понад 4 мм. Даний метод — акустичний, заснований на здатності до відбиття звукових хвиль певної частоти (25-50 кГц) ультразвукового діапазону. Для довідки: вухо людини здатне сприймати звук частотою до 20 кГц. Методи контролю зварних з’єднань за допомогою УЗД дозволяють виявити такі внутрішні дефекти, як пори, розшарування матеріалу, тріщини, включення шлаку, непроварені області. При проходженні звукової хвилі крізь товщу металу вона відбивається від тих місць, де матеріал перестає бути однорідним і переходить в дефект, це відображення фіксує дефектоскоп.

Перед тим як приступити до діагностики, зварні шви і поверхня на відстані 60-120 мм від них слід зачистити кутовий шліфувальною машиною або іншим механічним способом. Зовнішні дефекти, раніше виявлені при візуальному огляді, перед акустичної діагностикою потрібно усунути, щоб вони не вплинули на результати обстеження.

Контроль за допомогою УЗД буває декількох різновидів, найбільше застосовується перевірка луна-методом. Щуп, який посилає звукові хвилі в товщу металу в певному напрямку, мають у своєму розпорядженні на поверхні зварного шва. Для того щоб ультразвук повністю проходив в матеріал, простір між щупом і поверхнею металу заповнюють контактним середовищем, в якості якої може виступати вода або мінеральне масло. Звукові хвилі подають під різними кутами до поверхні (40⁰, 50⁰, 60⁰, 65⁰, 70⁰). Зустрівши на своєму шляху дефект, ультразвук відбивається і вловлюється дефектоскопом, розташованим в тому ж щупі або в окремому виконанні (при двухщуповой комплектації приладу).

Малюнок 2. Схема радіологічного способу перевірки.

Відбувається перетворення звукового сигналу в електричний, який надходить на осцилограф, в результаті чого на його екрані можна побачити стрибок графіка.

Сучасні моделі ультразвукових дефектоскопів укомплектовані мікропроцесором і дозволяють посилати імпульси в метал з різних позицій і відразу під кількома кутами, відображаючи стан перевіряється матеріалу найбільш точно. Руйнівні методи із застосуванням УЗД виявляють місцезнаходження, кількість і геометричні розміри дефектів, але не дають розшифровку його видів, що є єдиним недоліком цього способу контролю.

Радіологічні методи обстеження

При товщині зварюваних елементів до 60 мм контроль зварних з’єднань здійснюється просвічуванням рентгенівським випромінюванням. Місце з’єднання очищають від шлаку, окалини, бризок металу і бруду. Дефекти, виявлені раніше за допомогою візуальної перевірки, повинні бути усунені, тому що результатом обстеження є виявлення внутрішніх дефектів.

Рентгенівську трубку, яка є джерелом випромінювання, розташовують перед провареним швом таким чином, щоб пучок променів проходив перпендикулярно його осі. Ззаду вироби встановлюють касету зі спеціальною плівкою, чутливої ​​до рентгенівського випромінювання. Схему розташування приладів можна побачити на рис. 2: 1 — рентгенівська трубка; 2 — касета; 3 — фотоплівка; 4 — екрани.

Виріб просвічують протягом певного часу, який залежить від параметрів плівки, відстані від рентгенівської трубки до шва, товщини вироби і потужності випромінювання. Після перевірки плівку проявляють, в тих місцях, де знаходяться дефекти, вона буде засвічена сильніше. З’являться темніші області, за якими можна судити про характер дефектів і їх розмірах. Для того щоб дізнатися глибину залягання цих областей, з боку рентгенівської трубки паралельно зварному шву встановлюють дефектометр, який служить еталоном. Він являє собою пластину, яка має таку ж товщину, як і глибина шва, і такий же матеріал за своїм складом.

Етапи контролю зварних з’єднань.

Даний метод поширений в промисловості, так як дає дуже повну картину того, в якому стані знаходиться місце зварювання двох або більше деталей. Ще одна перевага — можливість автоматизації і механізації процесу. Сучасні технології дозволяють встановлювати ззаду вироби замість плівки спеціальний екран, реєструючий інтенсивність випромінювання на виході з металу. Свої показання екран передає у вигляді електричного сигналу на відеомонітор, при цьому досліджуваний зразок переміщують, в результаті чого на моніторі можна бачити стан зварного шва в реальному часі. Такий спосіб називається радіоскопічний.

За способом проведення обстеження радіологічний контроль за допомогою гамма-випромінювання мало відрізняється від просвічування рентгеном.

Різниця є в товщині досліджуваного вироби, вона може досягати 300 мм. Крім того, джерело гамма-випромінювання діє на всі боки, а не в одну, що дає можливість провести перевірку відразу декількох виробів за один раз. В капсулах, що використовуються для цього методу, застосовуються такі радіоактивні матеріали: іридій — 192, цезій — 137, Тулій — 170, кобальт — 60. Ще одна перевага перед рентгенівською трубкою — тривалий термін служби радіоактивних джерел, від 5 до 30 років.

Радіологічні руйнівні методи контролю, до яких відноситься як рентгенівське просвічування, так і обробка гамма-випромінюванням, має свої недоліки:

  1. Капсули з ізотопами радіоактивних елементів становлять небезпеку, їх потрібно зберігати в особливих контейнерах в спеціально обладнаних приміщеннях, що не завжди можливо здійснити. При роботі оператору необхідно стежити за часом роботи і дозиметром, щоб уберегти своє здоров’я від передозування радіацією.
  2. Чутливість просвічування гамма-випромінюванням знижується при товщині зварюваних елементів менше 50 мм, час витримки при зйомці збільшується в порівнянні з рентгенографією.
  3. Обидва методи можуть не помітити деякі види дефектів. Це непроварені області і тріщини з дуже малим розкриттям в металі товщиною до 40 мм. Тому для перевірки судин або трубопроводів з менш тонкого металу краще застосовувати інші способи контролю, наприклад, УЗД.

Люмінесцентна дефектоскопія — відносно простий капілярний метод контролю якості зварних з’єднань. На шов наносять яскраво-червону проникаючу рідина або флуоресціюючий розчин. Через деякий час рідина прибирають, а поверхня висвітлюють джерелом ультрафіолету, в результаті чого добре стають видно всі зовнішні дефекти з’єднання.

Кожну з методик неруйнівного контролю зварних стиків слід застосовувати за призначенням і в умовах, при яких вона найбільш ефективна, це дозволить виключити шлюб зварювальних елементів відповідальних конструкцій і виробів.

Ссылка на основную публикацию