Чтобы более полно раскрыть тему, разберемся для начала, что такое ГОСТы. Как следует из официального определения, ГОСТ – государственный стандарт, который отражает требования к качеству изделий, услуг или работ. В ГОСТах отражаются современные достижения технологий и практический опыт.
Для грамотного и правильного выполнения неразрушающего обследования методом ультразвуковой дефектоскопии сварных швов, существует ГОСТ и специальные нормативные документы, которые регламентируют основные требования и правила выполнения работ.
Дефектоскопия методом УЗК хоть и простая в исполнении процедура, однако, она требует внимательности и определенных знаний для получения наиболее достоверных результатов, именно поэтому так важно соблюдать все предписания нормативной документации.
Важным является тот факт, что проведения подобного рода исследования должно производится сертифицированным специалистом по данной услуге.
На данный момент, в России действует нормативный документ, введенный в 2015 году: ГОСТ Р 55724-2013 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые. Данный документ является переработанной редакцией ГОСТ, введенного в 1988 году.
Кроме ГОСТов на сварные работы, при ультразвуковом обследовании руководствуются ГОСТами на работу толщиномеров, методы и средства проверки, общие технические требования и т.д.
Стандарт 2015 года регламентирует соединения угловые, стыковые, тавровые, соединения внахлест. И соединения, выполненные различными видами сварки: электрошлаковой, дуговой, газовой, газопрессовой, электронно-лучевой, лазерной и т.д.
Проводится ультразвуковой контроль сварных соединений согласно ГОСТ для трубопроводов различного назначения (транспортирование газо- и нефтепродуктов, воды и других веществ), резервуаров, строительных конструкций, изделий промышленного и хозяйственного назначения, различных транспортных средств для общего пользования и сельскохозяйственного – перечень очень широкий.
ГОСТы на ультразвуковой контроль
Всего существует около 30 нормативных документов, которые определяют порядок проведения испытаний или обследований, применяемое оборудование и др.
Перечислим некоторые действующие на данный момент ГОСТы по ультразвуковому контролю:
- ГОСТ Р 55724-2013 – Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.
- ГОСТ 8.502-84 – Толщиномеры покрытий. Методы и средства поверки.
- ГОСТ Р 55725-2013 – Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые пьезоэлектрические. Общие технические требования.
- ГОСТ 28702-90 – Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования.
- ГОСТ Р 55809-2013 – Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы измерений основных параметров.
- ГОСТ 27750-88 – Контроль неразрушающий. Покрытия восстановительные. Методы контроля толщины покрытий.
- ГОСТ 23858-79 – Соединения сварные стыковые и тавровые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки.
- ГОСТ 17624-87 – Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
- ГОСТ 24983-81 – Трубы железобетонные напорные. Ультразвуковой метод контроля и оценки трещиностойкости.
- ГОСТ 26266-90 – Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования.
- ГОСТ 12.1.001-89 – Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Ультразвук. Общие требования безопасности.
- ГОСТ Р ИСО 10332-99 – Трубы стальные напорные бесшовные и сварные (кроме труб, изготовленных дуговой сваркой под флюсом). Ультразвуковой метод контроля сплошности.
- ГОСТ 24507-80 – Контроль неразрушающий. Поковки из черных и цветных металлов. Методы ультразвуковой дефектоскопии.
- ГОСТ ИСО 4386-1-94 – Подшипники скольжения металлические многослойные. Неразрушающие ультразвуковые испытания соединения слоя подшипникового металла и основы.
- ГОСТ 21397-81 – Контроль неразрушающий. Комплект стандартных образцов для ультразвукового контроля полуфабрикатов и изделий из алюминиевых сплавов. Технические условия.
Проведение ультразвуковой дефектоскопии по ГОСТ
Проведение ультразвукового (эхо-импульского, зеракально-теневого или эхо-теневого) контроля описано в главе 9 Национального Стандарта РФ «Контроль неразрушающий. Соединения сварные.»
В данной главе описываются ультразвуковые методы неразрушающего контроля сварных соединений по ГОСТ. Приведены нормативы по уровням чувствительности (поисковый, опорный, браковочный и т.д.). Определена максимальная скорость сканирования участков – 150 мм/с.
Приведены нормы прозвучивания изделий, имеющих различную форму и диаметры.
А также имеется пункт, который напоминает, что каждое оборудование следует использовать в соответствии с эго эксплуатационными характеристиками и правилами, которые описаны в руководстве к данному устройству.
Если говорить о последовательности выполнения звуковой дефектоскопии сварных швов, то процесс выглядит так:
- В первую очередь с соединения удаляются старые покрытия (краска, лак, грунтовка и т.п.) и ржавчина.
- Далее того, чтобы звуковые волны беспрепятственно проникали в металл, поверхность его обрабатывается специальными проводящими растворами и веществами (некоторые масла, глицерин).
- После этого производится настройка прибора согласно заданным начальным параметрам обследования.
- После настройки, прибор прикладывается к поверхности и начинает двигаться вдоль и поперек соединения, просматривая внутреннюю поверхность.
- При обнаружении дефектов, они фиксируются в специальный акт, если возможно, определяются и записываются их размеры и конкретное местоположение.
Согласно ГОСТ ультразвуковая дефектоскопия одного соединения должна проводиться в несколько подходов.
Способы контроля, схемы прозвучивания и способы сканирования сварных соединений
Способы контроля
По ГОСТ ультразвук можно проводить различными методами, такими как: зеркально-теневой, эхо-теневой, эхо-импульсный, дифракционный, эхо-зеркальный или дельта метод.
Проведение обследования любым из упомянутых способов не обходится без преобразователей, которые подключены к совмещенной или раздельной схеме.
Эхо-импульсный
Зеркально-теневой
Эхо-теневой прямым лучом (а) и наклонными лучами (б) ПЭП
Эхо-зеркальный
Дифракционный
Вариации дельта-метода
Способы сканирования
Согласно ГОСТ, ультразвуковой контроль имеет два основных метода сканирования: продольное и поперечное. На практике, оба эти способа совмещают для получения наиболее точных и обширных данных о наличии повреждений в сварном соединении.
Варианты поперечно-продольного сканирования
Наименее популярен способ сканирования качающимся лучом, но он также допускается государственным стандартом к проведению.
Способ качающегося луча
Схемы прозвучивания
Схемы прозвучивания для каждого типа сварного шва разные. Например, согласно ГОСТу на ультразвуковой контроль сварных швов стыковые соединения обследуются прямым, однократно-отраженным или двукратно-отраженным лучом.
Прозвучивания стыкового шва двукратно-отраженным лучом
Согласно ГОСТ по ультразвуковому контролю сварных соединений, исследование можно вести с прямыми и наклонными преобразователями, схемой прямого или однократно-отраженного луча.
Схема прозвучивания углового шва совмещенными наклонными и прямым преобразователями
Стоит отметить, что стандарты допускают применение различных схем прозвучивания в любых видах сварных соединений, которые имеются в нормативных документах для контроля.
- Эхо-импульсных контроль пересекающихся сварных швов производят наклонными преобразователями схемой прозвучивания, которая приведена на рисунке:
- УЗК точно выявляет поперечные трещины. Такая процедура проводится наклонными преобразователями схемами прозвучивания, которые представлены ниже:
- Исследование стыковых сварных соединений на наличие поперечных трещин: а) – со снятым валиком шва; б) – в присутствии валика шва
Требования безопасности
Обязательным пунктом в любой нормативной литературе, является пункт о безопасности. В ГОСТ неразрушающего ультразвукового контроля сварных соединений он также присутствует. В нем отражены правила технической эксплуатации электроустановок потребителей, правила безопасности при работе с этими приборами.
Также в нем имеются ограничения по уровню шума, который создается на рабочем месте специалиста по дефектоскопии. Регламентируются нормы пожарной безопасности.
Документы, упомянутые в данном разделе, применяются не только к УЗК контролю, они имеют широкое распространение на другие виды работ и обследования, соответственно.
Работы, выполненные согласно утвержденным стандартам, являются более качественными, а значит, в их достоверности не стоит сомневаться. ГОСТы ультразвукового контроля сварных швов помогают регулировать качество выпускаемой продукции, правильно проводить обследования, тем самым защищая людей от некачественных изделий, которые могут принести вред их жизни и здоровью.
Источник: https://n-control.ru/gost-uzk-(ultrazvukovoj-kontrol)-svarnyix-shvov
Неразрушающий контроль сварных соединений трубопроводов
Неразрушающий контроль сварных соединений (далее НКСС) – это способ выявить дефекты металла (дефектоскопия) благодаря, например, проникающему излучению, без физического вмешательства и нарушения целостности изделия, а также получить данные о структуре материала и его физико-химических свойствах. В этой статье пойдёт речь о промышленной дефектоскопии. НКСС – это обязательный этап строительства промышленных конструкций, так же он производится во время их дальнейшей эксплуатации.
Неразрушающий контроль сварных соединений осуществляется для магистральных газопроводов, трубопроводов отопления, изделий в машиностроении, резервуаров и разнообразных строительных конструкций.
Его нормы и методы описаны в ряде ГОСТов. Разработаны государственные стандарты, регламентирующие шесть видов неразрушающего контроля, описывающие каждый метод в отдельности, классифицирующие дефекты сварных швов и смежные тематики. Полный архив ГОСТов вы можете скачать здесь.
Основной принцип методов неразрушающего контроля, которые работают с полями – это регистрация изменений поля после взаимодействия с объектом, так как в местах дефектов обычно происходят искажения их параметров.
Официальное название по ГОСТу 21105-87 – магнитопопорошковый метод контроля. Основан на эффекте притяжения полями рассеяния, которые возникают в местах дефектов, магнитного порошка.
Вихретоковый контроль сварных соединений основан на свойстве переменного магнитного поля возбуждать в объекте вихревые токи. В процессе участвуют генератор магнитного поля, преобразователь и объект изучения.
Благодаря взаимодействию поля вихревых токов и поля преобразователя регистрируется нарушения структуры поверхностного и подповерхностного слоя.
При прохождении прибора в районе дефекта магнитная стрелка отклоняется от базового положения; так же в некоторых дефектоскопах присутствует световая индикация и звуковая.
Преимущество данного метода так же в том, что во время дефектоскопии не требуется физического контакта с объектом, между ним и дефектоскопом может оставаться зазор в несколько миллиметров, что позволяет ускорить процесс выявления дефектов.
Он может проводиться под водой, так же ему не мешают поверхностные загрязнения объекта. Вихретоковый контроль – единственный метод, позволяющий выявить локальные пятна твёрдости в металле под изоляционным слоем.
Оптический метод контроля сварных швов основан на свойствах оптического излучения проникать на небольшую глубину непрозрачных объектов, что и позволяет выявлять только наружные дефекты.
К этому методу так же относят визуально-измерительный контроль, при котором осуществляется простой осмотр изделия с использованием таких приборов, как эндоскопы, фотоаппараты-микроскопы, лупы и др.
Позволяет выявлять только выходящие на поверхность и сквозные дефекты.
Этапы каппилярного метода контроля сварных соединений:
1. Подготовка поверхности. Очистка при помощи инструментов и растворителей, сушка тёплым воздухом.
2. Обработка дефектоскопическими материалами.
На поверхность объекта наносится индикаторная жидкость (пенетрат), которая под действием каппилярных сил проникает в трещины, после чего поверхность очищается от излишков пенетрата при помощи очистителей или гасителей. Наносится проявитель, например, в виде порошка, который пропитывается пенетратом в местах трещин. Обычно проявитель ярко-оранжевого или красного цвета.
3. Обнаружение дефектов. Обычно они регистрируются визуальным способом, реже – при помощи преобразователей.
Как правило, метод используется для контроля сварных соединений из нержавеющих металлов. Преимущество данного метода – в его простоте и скорости, так же по расположению и размеру обнаруженных дефектов можно судить об их характере и причинах возникновения. Недостатки – ручной труд, мало возможности для автоматизации, токсичность препаратов.
Электрический контроль
Электрический сварных соединений – первый из рассматриваемых нами, который позволяет выявлять глубинные дефекты. Этот метод реализуется на основе характеристик электрического поля объекта, которое возбуждается специальными приборами.
Существует множество подвидов этого метода, суть которых сводится к одному – в местах повреждений металла характеристики электрического поля объекта меняются.
В качестве индикатора изменений может быть порошок (электростатический порошковый метод), который образует структуры в местах полей рассеяния, которые присутствуют в зоне дефектов, или же электроискровой дефектоскоп (электроискровой метод), который регистрирует электрический пробой в месте дефекта, падение напряжения в местах дефекта при электропотенциальном методе.
Недостаток метода – физическое взаимодействие с объектом контроля, высокие требования к чистоте поверхности, зависимость от окружающей среды (например, в воде его реализовать невозможно, в отличие от вихретокового контроля). С другой стороны преимущество этого метода в том, что при его помощи можно проверить объект непосредственно в рабочих условиях, которые могли привести к дефектам – температура, вибрация, давление и т.д.
Радиоволновой конроль
Метод реализуется благодаря взаимодействию сверхчастотных электромагнитных волн радиодиапазона с объектом контроля, благодаря чему ещё называется СВЧ-методом неразрушающего контроля. В радиоволновом контроле участвуют СВЧ-генератор, который создаёт СВЧ-поле, объект контроля и СВЧ-приёмник, который регистрирует изменение параметров электромагнитного поля.
Поскольку важным условием для проведения радиоволнового контроля является радиопрозрачность объекта, а сварные швы трубопроводов – это довольно толстый слой металла, а не, например, диэлектрик, то метод является не самым эффективным для глубинного контроля сварных швов.
Тепловой контроль
При тепловом контроле сварных соединений объект исследования нагревается, затем его термические параметры регистрируются специальными приборами – тепловизорами, пирометрами и т.д. Места дефектов характеризуются тепловыми параметрами, отличными от всего объекта.
Преимущества данного метода в том, что его можно использовать при контроле любых материалов, он достаточно быстр и оборудование довольно мобильное, за единицу времени можно провести довольно большой объём работ. Недостатки его, как правило, обуславливаются окружающей средой.
Тепловой контроль не рекомендуется проводить под прямыми солнечными лучами, во время осадков, во время тумана или ветра. Поверхность объекта должна быть чиста – грязь и инородные объекты могут исказить параметры инфракрасного (теплового) излучения.
Так же повлиять на результаты могут взвешенные осадки, которые присутствуют в воздухе – пыль, сажа, дым, испарения.
Акустический (ультразвуковой) контроль
Когда говорят об акустическом контроле сварных соединений обычно подразумевают ультразвуковой метод с частотой колебания волн выше 20 кГц. Ультразвуковой контроль наряду с радиографическим является обязательным по отношению к объектам повышенной зоны риска.
Особенность ультразвука такова, что он будет бродить по объекту, пока не наткнётся на препятствие – это может быть задняя стенка объекта, после которой начинается воздух или же дефект, например, трещина, от которой он отразится (в случае эхо-метода).
Металл и воздух обладают очень различающимися акустическими параметрами, поэтому благодаря ультразвуковому контролю можно обнаружить мельчайшие дефекты – от 10-6. мм.
Общие недостатки метода – низкая достоверность исследования при работе с крупнозернистыми металлами (например, чугун), потому как ультразвуковой сигнал быстро рассеивается и затухает, а также с неоднородными по структуре сварными швами, выполненными из разных видов сталей.
Радиационный контроль
Схема проведения радиационного контроля практически для всех его видов схожа – через объект контроля пропускается ионизирующее излучение, которое фиксируется специальным экраном, это может быть рентгеновская плёнка, или флуоресцирующий экран и т.д. Чаще всего используется рентгенография (радиография) и гаммаграфия.
Рассмотрим основные этапы радиационного метода на примере радиографии:
- подготовка поверхности к контролю – зачистка от брызг металла, неровностей и инородных элементов, которые могут помешать расшифровке снимка;
- установка источника рентгеновского излучения, эталонов чувствительности (для определения чувствительности контроля) и принимающего экрана (рентгеновскую плёнку);
- просвечивание объекта контроля рентгеновским излучением;
- проявление полученных фотографий в специальном помещении со специальными осветителями – негатоскопами;
- расшифровка снимков.
Главное преимущество этих методов в том, что они позволяют обнаруживать практически любые дефекты, и поэтому радиографический метод, в частности, прописан как обязательный для некоторых случаев в СНиП 3-05-05-84 “Технологическое оборудование и технологические трубопроводы”, СНиП III-42-80 “Магистральные трубопроводы” и др. Оборудование для радиографического контроля сильно разнится по характеристикам. “Синтез НДТ”, в частности, выпускает лёгкие переносные аппараты постоянного потенциала, преимущества которых мы рассмотрим в отдельной статье.
Источник: https://syntezndt.ru/rentgen/nerazrushayushchiy-kontrol-svarnykh-soedineniy/
Радиографический и ультразвуковой контроль сварных соединений
Магазин
Рентгенографический и ультразвуковой контроль сварного шва являются двумя наиболее распространенными методами неразрушающего контроля. Его используемыми для обнаружения разрывов во внутренней структуре сварных швов.
Очевидным преимуществом обоих этих методов исследований является их способность помочь установить внутреннюю целостность сварного шва без разрушения сварного компонента. Сейчас мы кратко рассмотрим эти два метода неразрушающего контроля.
Также расскажем, как они используются и какие типы сварочных дефектов они могут найти. Мы рассмотрим их преимущества перед другими методами контроля, а также их ограничения.
Радиографический контроль:
Радиографическое тестирование – В этом методе испытания сварного шва используются рентгеновские лучи, полученные с помощью рентгеновской трубки, или гамма-лучи, полученные с помощью радиоактивного изотопа. Основной принцип рентгенографического контроля сварных швов такой же, как и для медицинской рентгенографии.
Проникающее излучение проходит через твердый объект, в данном случае сварной шов, а не часть человеческого тела, на фотопленку, в результате чего изображение внутренней структуры объекта осаждается на пленке. Количество энергии, поглощаемой объектом, зависит от его толщины и плотности.
Энергия, не поглощенная объектом, приведет к облучению рентгеновской пленки.
Эти области будут темными, когда снимок проявится. Области пленки, подверженные меньшему количеству энергии, остаются светлее.
Радиографический контроль сварных соединений 
Радиографический контроль сварного шва
Радиографический контроль сварных соединений: Поэтому области объекта, где толщина была изменена из-за неоднородностей, таких как пористость или трещины, будет отображаться как темные очертания на пленке.
Радиографический контроль сварных соединений: Включения низкой плотности, такие как шлак, будут отображаться в виде темных областей на пленке, в то время как включения высокой плотности, такие как вольфрам, будут отображаться в виде светлых областей.
- Радиографическое тестирование может обеспечить хорошее качество сварного шва, которую относительно легко интерпретировать обученному и подготовленному персоналу.
- Этот метод тестирования обычно подходит, когда есть доступ к обеим сторонам сварного соединения (за исключением техник снятия снимков с двойной стенкой, используемых на некоторых работах по трубопроводу).
Важно: Хотя это медленный и дорогой метод неразрушающего контроля, он является качественным методом для определения пористости, включений, трещин и пустот внутри сварных швов.
Крайне важно, чтобы квалифицированный персонал проводил рентгенографическую интерпретацию, поскольку неверная интерпретация рентгенограмм может быть дорогостоящей и серьезно мешать производительности.
Важно: Существуют очевидные проблемы безопасности при проведении рентгенографических испытаний.
Рентгеновское и гамма-излучение невидимо невооруженным глазом и может иметь серьезные последствия для здоровья и безопасности.
Ультразвуковой контроль:
Ультразвуковой контроль – этот метод испытаний использует механические колебания, похожие на звуковые волны, но более высокой частоты. Луч ультразвуковой энергии направляется в испытуемый объект. Этот луч проходит через объект с незначительными потерями, за исключением случаев, когда он перехватывается и отражается от разрывов в объекте.
Используется метод отражения ультразвукового контактного импульса. В этой системе используется преобразователь, который превращает электрическую энергию в механическую. Преобразователь возбуждается высокочастотным напряжением, которое вызывает механическое колебание кристалла. Кристаллический зонд становится источником ультразвуковых механических колебаний.
Эти вибрации передаются в испытательный образец через жидкость для сцепления, обычно масляную пленку, называемую соединением.
Когда импульс ультразвуковых волн ударяется о разрыв в испытательном образце, то это заставляет его отрезаться назад к своей точке происхождения.
Таким образом, энергия возвращается к преобразователю (зонду). Теперь преобразователь служит приемником отраженной энергии.
Начальный сигнал или основной удар, возвращенные эхо-сигналы от неоднородностей и эхо-сигналы на задней поверхности испытательного образца – все это отображается на экране.
Обнаружение, определение местоположения и оценка неоднородностей становятся возможными, потому что скорость звука в данном материале почти постоянна, что делает возможным измерить и расстояние. А относительная амплитуда отраженного импульса более или менее пропорциональна размеру обнаруженного дефекта. Всё это и отражается на экране прибора.
Одной из наиболее полезных характеристик ультразвукового контроля является его способность определять точное положение разрыва в сварном шве.
Этот метод тестирования требует высокого уровня подготовки и компетентности оператора и зависит от назначения и применения подходящих процедур тестирования. Этот метод тестирования может быть использован для черных и цветных материалов, его возможно применять для тестирования толстых сечений, доступных только, с одной стороны.
Ультразвуковой контроль может хорошо обнаруживать тонкие трещины и более явные дефекты, которые могут быть не так легко обнаружены при радиографическом тестировании.
Магазин
Источник: https://nova78.ru/radiograficheskiy-i-ultrazvukovoy-kontrol-svarnyh-shvov/
Ультразвуковой неразрушающий контроль
Ультразвуковой метод контроля был предложен советским физиком С.Я. Соколовым в 1928 году и в настоящее время является одним из основных методов неразрушающего контроля.
Методы ультразвуковой дефектоскопии позволяют производить контроль сварных соединений, сосудов и аппаратов высокого давления, трубопроводов, поковок, листового проката и другой продукции.
Ультразвуковой контроль является обязательной процедурой при изготовлении и эксплуатации многих ответственных изделий, таких как части авиационных двигателей, трубопроводы атомных реакторов или железнодорожные рельсы.
По сравнению с другими методами неразрушающего контроля ультразвуковой метод обладает важными преимуществами:
- высокая чувствительность к наиболее опасным дефектам типа трещин и непроваров
- низкая стоимость
- безопасность для человека (в отличие от рентгеновской дефектоскопии)
- возможностью вести контроль непосредственно на рабочих местах без нарушения технологического процесса
- при проведении УЗК исследуемый объект не повреждается
- возможность проводить контроль изделий из разнообразных материалов, как металлов, так и неметаллов.
- К недостаткам ультразвукового метода контроля можно отнести невозможность оценки реального размера и характера дефекта, трудности при контроле металлов с крупнозернистой структурой из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука, а также повышенные требования к состоянию поверхности контроля по шероховатости и волнистости. Согласно РД 03-606-03 максимально допустимая шероховатость при ультразвуковом контроле составляет Ra 6,3 / Rz 40
- Сущность ультразвукового метода неразрушающего контроля (видео ИКБ Градиент)
Многообразие задач, возникающих при необходимости проведения неразрушающего контроля различных изделий, привело к разработке и использованию ряда различных акустических методов контроля.
Согласно ГОСТ 23829-85 акустические методы контроля делятся на 2 большие группы: использующие излучение и приём акустических колебаний и волн (активные методы) и основанные только на приёме колебаний и волн (пассивные методы).
 |
| Методы | Описание |
| Методы прохождения | выявляют глубинные дефекты типа нарушения сплошности, расслоения. |
| Методы отражения | выявляют дефекты типа нарушения сплошности, определяет их координаты, размеры, ориентацию путём прозвучивания изделия и приёма отраженного от дефекта эхо-сигнала. |
| Импедансный метод | предназначен для контроля клеевых, сварных и паяных соединений, имеющих тонкую обшивку, приклеенную или припаянную к элементам жёсткости. |
| Методы свободных колебаний | применяются для обнаружения глубинных дефектов. |
| Методы вынужденных колебаний (резонансные) | применяются в основном для измерения толщины изделия и для обнаружения зоны коррозионного поражения, расслоений в тонких местах из металлов. |
| Акустико-эмиссионный метод | обнаруживает и регистрирует только развивающиеся трещины или способные к развитию под действием механической нагрузки (квалифицирует дефекты по степени их опасности во время эксплуатации). |
Наиболее широкое распространение в практике ультразвуковой дефектоскопии нашли методы прохождения и отражения (импульсные методы), реже применяют другие методы: резонансный, импедансный и метод акустической эмиссии.
Импульсные методы (прохождения и отражения)
Среди многочисленных методов прохождения и отражения на сегодняшний день наибольшее применение в дефектоскопии нашли: теневой, зеркально-теневой, и эхо-метод. Эхо-метод, в отличии от других, применим при одностороннем доступе к исследуемому объекту, и при этом позволяет определить размеры дефекта, его координаты и характер.
В общем случае, суть перечисленных методов заключается в излучении в изделие и последующем принятии отраженных ультразвуковых колебаний с помощью специального оборудования – ультразвукового дефектоскопа и пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) и дальнейшем анализе полученных данных с целью определения наличия дефектов, а также их эквивалентного размера, формы, вида, глубины залегания и пр. Чувствительность ультразвукового контроля определяется минимальными размерами выявляемых дефектов или эталонных отражателей, выполненных в настроечном образце (ранее СОП). В качестве эталонных отражателей обычно используют плоскодонные сверления, ориентированные перпендикулярно направлению прозвучивания, а также боковые сверления или зарубки.
Самой массовой областью применения ультразвуковой дефектоскопии являются сварные соединения. Основным документом в России по ультразвуковому контролю сварных швов является ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные.
Методы ультразвуковые» (pdf), в котором рассмотрены в полном объёме методы контроля стыковых, тавровых, нахлесточных и угловых сварных швов, выполненных различными способами сварки.
Также в нём подробно описаны меры (калибровочные образцы) СО-2, СО-3 и СО-3Р, V-1, V-2 и настроечные образцы, а также параметры для их изготовления.
Проведение ультразвукового контроля сварных соединений и наплавок оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок регламентируется документом ПНАЭ Г-7-030-91 «Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Ультразвуковой контроль» (pdf)
В зависимости от области использования, различают ультразвуковые дефектоскопы общего и специального назначения. Дефектоскопы общего назначения могут использоваться для контроля самой разнообразной продукции, а специализированные дефектоскопы созданы для решения узкоцелевых задач. К наиболее популярным моделям ультразвуковых дефектоскопов общего назначения относятся:
Ультразвуковая толщинометрия (резонансный и импульсный метод)
Как правило, ультразвуковой метод толщинометрии применяют в случаях недоступности или труднодоступности объекта для измерения его толщины механическим измерительным инструментом.
Ультразвуковая толщинометрия – неотъемлемая процедура при определении толщины стенок труб, котлов, сосудов, то есть объектов замкнутого типа или с односторонним доступом, а также объектов судостроительного и судоремонтного производства.
Современные ультразвуковые толщиномеры позволяют измерять толщины от 1 до 50 мм с точностью ±0,001 мм. По физическим принципам, используемым для измерения толщины, акустические толщиномеры делят на резонансные и эхо-импульсные.
Резонансный метод контроля основан на возбуждении и анализе резонансных колебаний в исследуемом объеме изделия, при этом исследование проводится при доступности одной стороны изделия, а погрешность метода составляет менее 1%. Резонансным методом измеряют толщину стенок металлических и некоторых неметаллических изделий (керамика, стекло, фарфор).
Кроме того, при помощи резонансной дефектоскопии можно выявлять зоны коррозионного поражения, зоны непроклея и непропоя листовых соединений, зоны расслоения в биметаллах, тонких листах.
Резонансные методы вынужденных колебаний в настоящее время не имеют широкого применения, так как задачи дефектоскопии и толщинометрии более точно решают импульсные ультразвуковые методы.
Принцип ультразвуковой импульсной толщинометрии основан на измерении времени прохождения ультразвукового импульса в изделии или в слое и умножении измеренного времени на коэффициент, учитывающий скорость звука в материале изделия. Основные нормативные документы по проведению ультразвуковой толщинометрии:
- ГОСТ Р 55614-2013 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования».
- ГОСТ Р ИСО 16809-2015 «Контроль неразрушающий. Контроль ультразвуковой. Измерение толщины».
- ПНАЭ Г-7-031-91 «Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Ультразвуковой контроль. Часть III. Измерение толщины монометаллов, биметаллов и антикоррозионных покрытий».
К наиболее популярным моделям ультразвуковых толщиномеров можно отнести:
Импедансные дефектоскопы и твердомеры (импедансный метод)
Импедансный метод разработан советским ученым Ю.В. Ланге в 1958 году. Он основан на использовании зависимости полного механического сопротивления (импеданса) контролируемого изделия от качества соединения отдельных его элементов между собой.
Этим методом можно выявлять дефекты в клеевых, паяных и других соединениях, между тонкой обшивкой и элементами жёсткости или заполнителями в многослойных конструкциях. Импедансные дефектоскопы широко используются в авиастроении, автомобильной и космической промышленности.
Они способны обнаружить непроклеенные участки, расслоения, нарушения целостности и пустоты в различном оборудовании, приборах, конструкциях.
Кроме того, метод ультразвукового контактного импеданса широко применяется для измерения твёрдости изделий из металлов и сплавов, таких как сосуды давления различного назначения (реакторы, парогенераторы, коллекторы, котельные барабаны) роторы турбин и генераторов, трубопроводы, детали различных транспортных средств, промышленные полуфабрикаты (отливки, поковки, листы) и т.д. Метод контактного импеданса основан на измерении режима колебаний преобразователя, соприкасающегося с объектом. По амплитудам и резонансным частотам такого преобразователя (часто имеющего вид стержня) судят о твердости материала изделия, податливости (упругому импедансу) его поверхности.
К наиболее популярным моделям ультразвуковых твердомеров можно отнести:
Средства для проведения ультразвукового контроля
Следующим важнейшим инструментом для проведения ультразвукового контроля являются пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП), которые выступают в качестве излучателя и приемника ультразвукового импульса, обрабатываемого дефектоскопом или толщиномером.
Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей основан на использовании прямого или обратного пьезоэлектрических эффектов.
Прямой пьезоэффект представляет собой способность некоторых материалов образовывать электрические заряды на поверхности при приложении механической нагрузки, обратный пьезоэффект заключается в изменении механического напряжения или геометрических размеров образца материала под воздействием электрического поля. В качестве пьезоэлектрических материалов обычно используют естественный материал кварц, турмалин, а также искусственно поляризованную керамику на основе титаната бария (ВаТiO3), титаната свинца (PbTiO3) и цирконата свинца (PbZrO3)
Основные требования к ультразвуковым преобразователям указаны в:
- ГОСТ Р 55725-2013 «Преобразователи ультразвуковые пьезоэлектрические. Общие технические требования» (pdf)
- ГОСТ Р 55808-2013 «Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний» (pdf)
Подробнее о ультразвуковых преобразователях, их классификации, маркировке и применении можно посмотреть здесь.
Для обеспечения хорошего контакта между ультразвуковым преобразователем и контролируемой поверхностью, а также для предотвращения образования воздушного зазора, создающего помехи звуковому импульсу, необходимо использовать различные контактные жидкости или гели.
Контактная жидкость должна иметь специальный химический состав, соответствующий диапазону температур той или иной контролируемой поверхности и ее структуре.
Так, для контроля арматурных стержней и неровных поверхностей необходимо использовать контактный гель высокой степени вязкости, при контроле нагревающихся поверхностей рекомендуется применять контактные гели на водной основе, а при очень низких температурах (до -60ºC) в качестве контактной жидкости можно использовать пропиленгликоль.
Также стоит отметить, что в некоторых случаях (в частности, при контроле оборудования, используемого в ядерной промышленности) требуются контактные среды с ограниченным галогенным и серным составом. Подробнее о контактных жидкостях для ультразвукового контроля можно посмотреть здесь.
Одним из важных факторов качественного ультразвукового контроля изделий является обеспечение достоверности и единообразия при проведении контроля, особенно при диагностике объектов повышенной опасности.
Метрологическое обеспечение оборудования подразумевает обязательную проверку работоспособности аппаратуры перед проведением ультразвукового контроля с использованием специальных образцов.
Существует два вида образцов: меры (калибровочные образцы) и настроечные образцы (ранее стандартные образцы предприятия СОП).
Комплект калибровочных образцов необходим для проверки основных параметров аппаратуры (разрешающей способности, мертвой зоны, угла ввода, стрелы ПЭП), а по контрольным образцам предприятия СОП осуществляют настройку глубиномера дефектоскопа и определение уровней чувствительности для проведения контроля конкретного изделия по определенному НД. К используемым калибровочным образцам (мерам) относятся:
| Калибровочный образец | Материал | Основное назначение |
| Основные калибровочные образцы(входят в обязательный перечень оборудования необходимого для аттестации лабораторий) | ||
| СО-1 | органическое стекло марки ТОСП |
|
| СО-2 | Сталь марки 20 или сталь марки 3 |
|
| СО-3 | Сталь марки 20 или сталь марки 3 |
|
| Специальные калибровочные образцы | ||
| ISO/DIS 19675 | сталь марки S355J0 | Образец выполнен в соответствии с ISO/DIS 19675 и предназначен для для настройки дефектоскопов на фазированной решетке. Данный образец должен заменить часто используемый для настройки приборов на ФР образец V1 который не может обеспечить запросы пользователей в полной мере. |
| СО-3Р | Сталь марки 20 | Специальный образец для калибровки ультразвуковых дефектоскопов при контроле качества рельсов, а также деталей и узлов железнодорожного подвижного состава при совмещенной и раздельной схеме работы ПЭП с частотой более 1,5 МГц. |
| V-1 | Образец из углеродистой стали с цилиндром из органического стекла | Образец применяют в соответствии с рекомендациями Международного института сварки (МИС) и требованиями EN 12223-2000, ISO 2400-2013 для настройки и проверки параметров дефектоскопа и ПЭП. |
| V-2 | Образец из углеродистой мелкозернистой стали | Образец применяют в соответствии с рекомендациями Международного института сварки (МИС) и требованиями EN 12223-2000 , ISO2400-2013 для настройки и проверки параметров дефектоскопа с использованием малогабаритных и миниатюрных преобразователей. |
| Подробнее о калибровочных образцах, их классификации и схемах применения можно посмотреть здесь |
Контрольные образцы предприятия (СОП) предназначены для настройки глубиномера и чувствительности при проведении ультразвукового контроля конкретного изделия.
Наиболее распространенными типами применяемых отражателей при контроле сварных соединений являются: плоскодонные отражатели, «зарубки» и сегменты.
Подробнее о назначении, типах и области применения контрольных образцов можно посмотреть здесь.
Помимо технических требований, предъявляемых к процессу ультразвукового контроля, существует и установленный порядок организации работ. Так лаборатории, выполняющие ультразвуковой контроль должны быть аттестованы в соответствии с
- ПБ 03-372-00 «Правила аттестации и основные требования к лабораториям неразрушающего контроля»
Источник: http://www.ntcexpert.ru/uc
Неразрушающий контроль
- ГОСТ 18353-79 “Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов” в зависимости от физических явлений, положенных в основу неразрушающего контроля подразделяет его на виды:
- – оптический; – радиационный; – акустический; – магнитный; – вихретоковый; – электрический; – радиоволновой; – тепловой;
- – проникающими веществами.
- Вид контроля – это условная группировка методов неразрушающего контроля, объединенная общностью физических принципов, на которых они основаны. Методы каждого вида неразрушающего контроля классифицируются по определенным признакам:
- – характеру взаимодействия физических полей с объектом; – первичным информативным параметрам;
- – способам получения первичной информации.
- Методы контроля качества сварных соединений устанавливает ГОСТ 3242-79.
Применение метода или комплекса методов контроля для обнаружения дефектов сварных соединений при контроле конструкций при ее изготовлении, ремонте и реконструкции зависит от требований, предъявляемых к сварным соединениям в технической документации на конструкцию. Технология контроля сварных швов любым методом должна быть установлена в нормативно-технической документации на контроль.
Методы неразрушающего контроля качества сварных соединений
Визуальный контроль и измерения
Визуально-оптический контроль – это один из методов неразрушающего контроля оптического вида. Он основан на получении первичной информации об объекте при визуальном наблюдении или с помощью оптических приборов. Это органолептический контроль, т.
е. воспринимаемый органами чувств (органами зрения) ГОСТ 23479-79 “Контроль неразрушающий. Методы оптического вида” устанавливает требования к методам контроля оптического вида.
Визуальный метод контроля позволяет обнаруживать несплошности, отклонения размера и формы от заданных более 0,1 мм при использовании приборов с увеличением до 10х.
Визуальный контроль, как правило, производится невооруженным глазом или с использованием увеличительных луп 2х до 7х. В сомнительных случаях и при техдиагностировании допускается увеличение до 20х.
Визуальный контроль выполняется до проведения других методов контроля. Дефекты, обнаруженные при визуальном контроле, должны быть исправлены до проведения контроля другими методами.
Радиографический контроль
Радиационный вид неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 18353-79 делится на методы: радиографический, радиоскопический, радиометрический.
Радиографический метод контроля основан на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок.
Требования к радиографическому контролю регламентированы ГОСТ 7512-82 “Контроль неразрушающий. Сварные соединения. Радиографический метод”.
Схема просвечивания рентгеновскими лучами: 1 – рентгеновская трубка; 2 – кассета; 3 – фотопленка; 4 – экраны.
Метод ультразвуковой дефектоскопии
Данный метод относится к акустическому виду неразрушающего контроля (ГОСТ 3242-79), применяется при толщине металла шва не менее 4 мм. Он основан на использовании ультразвуковых волн, представляющих собой упругие колебания материальной среды с частотой выше 0,5-0,25 МГц (выше той, которую способны воспринимать слуховые органы человека).
В этом методе контроля (ГОСТ 14782-86) используется способность ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своем пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т. д.
), они отражаются от границы раздела металл–дефект и могут быть зафиксированы при помощи специального ультразвукового дефектоскопа.
Магнитные методы контроля
Магнитные методы контроля основаны на принципе использования магнитного рассеяния, возникающего над дефектом при намагничивании контролируемого изделия.
Например, если сварной шов не имеет дефектов, то магнитные силовые линии по сечению шва распределяются равномерно.
При наличии дефекта в шве вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта магнитный силовой поток будет огибать дефект, создавая магнитные потоки рассеяния.
- Прохождение магнитного силового потока по сварочному шву:
- а – без дефекта; б – с дефектом
В соответствии с ГОСТ 18353-79 в зависимости от способа регистрации потоков рассеяния различают три магнитных метода контроля: магнитопорошковый, индукционный, магнитографический. Наиболее распространен магнитопорошковый метод или магнитопорошковая дефектоскопия (МПД).
Вихретоковый контроль
Методы вихретокового контроля основаны на регистрации изменения электромагнитного поля вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. Вихревые токи – это замкнутые токи, индуктированные в проводящей среде изменяющимся магнитным полем.
Если через катушку пропускать ток определенной частоты, то магнитное поле этой катушки меняет свой знак с той же частотой.
Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его геометрических, электромагнитных параметров и от взаимного расположения измерительного вихретокового преобразователя (ВТП) и объекта. В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки (одну или несколько).
Синусоидальный или импульсный ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное сопротивление.
Регистрируя напряжение на зажимах катушки (трансформаторный вихретоковый метод) или ее сопротивление (параметрический вихретоковый метод) получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него.
Методы контроля проникающими веществами
Капиллярная дефектоскопия
Капиллярные методы НК предназначены для обнаружения открытых дефектов, выходящих на поверхность: трещин, пор, раковин, непроваров и других несплошностей поверхности изделий без их разрушения.
Различают два основные метода капиллярной дефектоскопии: цветной и люминесцентный. Этими методами контролируют детали различной формы из аустенитных, титановых, алюминиевых, медных и других немагнитных материалов.
Эти методы позволяют выявлять:
– трещины сварочные, термические, усталостные; – пористость, непровары и другие дефекты типа открытых несплошностей различной локализации и протяженности, невидимые невооруженным глазом и лежащие в пределах чувствительности и надежности дефектоскопических средств.
Течеискание
Пузырьковый метод с использованием вакуумных камер
Вакуумный контроль сварных швов применяют в тех случаях, когда применение других способов почему-либо исключено. В частности, этот метод широко применяется при контроле сварных днищ резервуаров, газгольдеров, цистерн, гидроизоляционных ящиков.
Он позволяет обнаружить отдельные поры диаметром до 0,004 0,005 мм, а производительность при его использовании достигает 40 – 60 м сварных швов в час. Вакуум создают при помощи переносной вакуум-камеры, которую устанавливают на наиболее доступной стороне проверяемого участка шва, предварительно обильно смоченной мыльным раствором.
В результате разности давлений по обеим сторонам шва воздух будет проникать в камеру при наличии неплотностей в сварном соединении. В местах трещин, непроваров, газовых пор образуются стойкие мыльные пузырьки, хорошо видимые через прозрачный верх камеры.
Отметив расположение дефектов мелом, цветным карандашом или краской, впускают атмосферный воздух, камеру снимают и сделанные отметки переносят на сварной шов.
Контроль швов газоэлектрическими течеискателями
В настоящее время применяют два вида газоэлектрических течеискателей: гелиевые и галоидные. Чувствительность газоэлектрических течеискателей к выявлению неплотностей в швах очень высока, но ввиду сложности конструкции и значительной стоимости изготовления их применяют только для контроля особо ответственных сварных конструкций.
Принцип работы гелиевого течеискателя основан на высокой способности гелия при определенном вакууме проходить сквозь неплотности сварных швов. При контроле сварные швы снаружи испытуемой емкости обдувают из резинового шланга тонкой струёй гелия, находящегося под небольшим давлением в специальном сосуде – газометре.
При наличии неплотностей в швах гелий или его смесь с воздухом попадает из емкости в масс-спектрометрическую камеру, в которой поддерживается высокий вакуум. При попадании гелия в масс-спектрометрическую камеру в ней возникает ионный ток, который подается на индикаторы – миллиамперметр и сирену.
Величина отклонения стрелки миллиамперметра позволяет судить о размерах дефекта.
Испытания плотности сварных швов
Испытаниям на плотность подвергают емкости для горючего, масла, воды, трубопроводы, газгольдеры, паровые котлы и др. Существуют несколько методов контроля плотности сварных швов: гидравлическое испытание, испытание водой без давления или наливом, испытание струей воды или поливом, пневматическое испытание, испытание аммиаком, испытание керосином.
Источник: https://weldering.com/nerazrushayushchiy-kontrol
Загрузка...
