Методика ультразвукового контроля сварных соединений

Плюсы и минусы диагностики ультразвуком

Главным достоинством метода является то, что он относится к неразрушающему контролю. Исследуемый объект не выводится из эксплуатации, не подвергается разборке, взятию образцов, не требует других дорогостоящих действий.

Другие преимущества УЗД:

1. Метод доступен для работы с металлическими материалами и неметаллами.
2. Точность в определении положения дефекта и оценке его размера и формы.
3. Высокая скорость исследования.
4. Низкая цена работ.
5. Безопасность для здоровья (меньший вред в сравнении с работой рентгена).
6. Мобильность, т.е. работа в полевых условиях.

Ультразвуковая дефектоскопия позволяет предотвратить возможные разрушения.

Недостатки диагностики ультразвуком:

1. Нужна предварительная подготовка поверхности.
2. Не поддаются проверке грубые материалы, детали неправильной формы, слишком маленькие или тонкие.
3. Невозможна работа с чугуном и крупнозернистыми материалами (из-за высокого уровня шума и низкого уровня звука).
4. УЗД может не определить повреждения, ориентированные параллельно звуковому лучу.

Ультразвуковой контроль

УЗ или ультразвуковой контроль сварных швов позволяет выявлять невидимые глазу дефекты в различных соединениях и заключается в обработке объекта ультразвуком, путем применения высокочастнотных колебаний на изделие с фиксацией обратной волны дефектоскопом. Особенность метода заключается в сложности расшифровки сигнала: проводить процедуру и анализировать результаты должен только специалист с высокой квалификацией, прошедший специальное обучение.

Низкочастотный контроль сварных соединений к тому же подходит для оценки металла, имеющего крупнозернистую литую структуру и плохое отражение УЗ-импульсов. Разный состав сплава имеет различные включения и смесь газов, которые образуются во время варки или изготовления. Таким образом, затвердевая с пустотами, металл имеет низкие показатели качества и вполовину меньше удельное акустическое сопротивление.

Такая экспертиза способна в кратчайшие сроки выявить:

• разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия;
• дефекты, расположенные на поверхности материала, а также внутренние разрушения металлов и сплавов;
• соответствия материала или отдельного сварного шва техническим требования.

После получения результатов и детального анализа специалист способен детализировать размеры дефекта, определить классификацию повреждения по универсальному типу (точечное или протяженное), а также его форму и глубину залегания деформации.

Контроль сварных соединений с помощью ультразвуковой методики имеет множество плюсов, а именно:

• Отсутствие риска вреда здоровью, жизни персоналу или ущерба объекту. Во время прохождения как через организм человека, так и через конструкции ультразвуковые волны в отличие от рентгеновских лучей не оказывают никакого негативного влияния.
• Проверка может быть осуществлена с полной рабочей нагрузкой на объекте, нет необходимости останавливать производство.
• Современные микроэлектронные УЗ-дефектоскопы отличаются весьма компактными габаритами, малым весом и портативностью.
• Обследование состояния конструкций не требует полного или частичного повреждения, взятия проб, таким образом, изделия не разрушаются во время процедуры.
• Низкая стоимость позволяет использовать этот метод для разного класса организаций, а также совмещать метод с прочими проверками, обеспечивающими уверенность в качестве.
• Достаточно высокая степень точности углубленных экспериментальных исследований и быстрое подведение результатов.

С нашей профессиональной точки зрения — не стоит пренебрегать правилами безопасности и отказываться от проверки качества — когда эти правила игнорируют, это часто приводит к тяжелейшим авариям. Обратитесь к специалистам испытательной лаборатории «Engineering Lab», мы гарантируем достоверность технических измерений и калибровки, а также официального регистрирования данных!

+7 (499) 390-24-43zemkov@lab-eng.ru

Телескопический шест

Телескопический шест — недорогой и очень простой в работе раскладывающийся инструмент для протяжки кабелей над длинными пролетами в ограниченном пространстве, то есть за фальш-стенами и внутри стеновых панелей, над подвесными потолками, а также под фальшполами.

Традиционно телескопические шесты изготавливают из токонепроводящих материалов. На их концах располагают крючки для захвата кабеля. Секции шестов легко выдвигаются на всю длину и надежно фиксируются в этом положении. Всё это в сочетании с легким весом позволяет быстро протягивать кабель без необходимости пользоваться стремянкой и другими подручными средствами.

Рамки применения метода УЗК

Проведение ультразвукового контроля сварных соединений обеспечивает достаточно точные результаты и при соблюдении технологии способен предоставить исчерпывающую информацию в отношении любых дефектов. Но здесь следует понимать, что существуют определенные границы применения методики.

Дефекты, которые можно обнаружить методикой УЗК следующие:

• поры;
• непроваренные участки;
• трещины в швах и возле них;
• несплавления соединений;
• расслоения наплавленного материала;
• наличие свищей;
• провисание металла в нижних участках стыка;
• коррозионные образования;
• участки, на которых нарушены геометрические размеры или присутствует несоответствие химического состава.

УЗК сварных соединений осуществлять можно на конструкциях из легированной и аустенитной стали, меди, чугуна и металлов, которые ультразвук проводят плохо.

Геометрические параметры проведения УЗ-дефектоскопии:

• не более 10 метров составляет наибольшая глубина залегания шва;
• при минимальной толщине металла 3-4 мм;
• в зависимости от прибора наименьшая толщина шва должна быть в пределах 8-10 мм;
• 500-800 мм — максимальная толщина металла.

Что касается видов соединений, то сварка под УЗК предполагает выполнение продольных, плоских, сварных, кольцевых, тавровых стыков. Также применяют методику для сварных труб.

Области использования дефектоскопии

Ультразвуковая проверка сварных швов активно применяется в промышленной, строительной и других сферах. Чаще всего контроль ультразвуком применяют:

• для аналитической диагностики агрегатов и узлов;
• дефектоскопия сварных швов трубопроводов проводится с целью определения их целостности 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 необходимости проверить прочность соединений металлов с крупнозернистой структурой.

Применять УЗК можно как в лабораторных, так и в полевых условиях при нахождении стыков на высоте, в замкнутых пространствах и труднодоступных местах.

Преимущества и недостатки методики

Ультразвуковой контроль сварных швов трубопроводов иди других типов металлоизделий обладает рядом преимущественных особенностей:

• высокая чувствительность оборудования обеспечивает точность результатов и скорость проведения проверок;
• удобность использования благодаря компактности приборов;
• возможность проведения выездной дефектоскопии если для контроля использовать портативные измерительные устройства;
• минимальные затраты на осуществление контроля сварочных швов, что обусловлено невысокой стоимостью самих дефектоскопов;
• возможность проверять соединения с большой толщиной;
• УЗК не нарушает структуру шва и не повреждает исследуемый объект;
• практически все разновидности дефектов сварных швов можно установить посредством ультразвукового контроля;
• контролируемый объект не требуется выводить из эксплуатации, проверку сварочных соединений можно проводить непосредственно в процессе его работы;
• абсолютная безопасность для человека, что нельзя отнести, например, к рентгеновской дефектоскопии.

К недостаткам контроля сварочных швов ультразвуковым методом относят некоторые трудности при проверке металлов с крупнозернистой структурой, возникающие вследствие сильного затухания и рассеивания волн. Также в числе минусов отмечают необходимость предварительно перед установкой дефектоскопов очистить и подготовить поверхность шва и некую ограниченность информации, выдаваемой прибором об обнаруженном дефекте.

В заключение следует сказать о том, что УЗК сварочных соединений — это гарантия безопасной эксплуатации готовых металлоизделий и сооружений. Если соблюдать сроки проверок, то это позволит своевременно устранить повреждения, продлить периоды и увеличить эффективность работы конструкций.

Источники ультразвуковых волн

Во время анализа УЗ-колебания в объекте создают несколькими способами. Чаще с использованием пьезоэлектрического эффекта. Преобразователь создает ультразвуковое излучение, которое далее переводит электрические колебания в акустические. При переходе через измеряемую среду эти колебания оказываются на приемной пьезопластине преобразователя, а после снова становятся электрическими. Это фиксируют измерительные цепи. При этом пьезопластины могут выступать в роли только приемника или только излучателя, а также совмещать в себе функции того и другого.

Пьезоэлемент является источником ультразвуковых волн.

Как проводится ультразвуковая дефектоскопия

Процесс проверки ультразвуковым оборудованием относится практически ко всем типам металлов, чугуне, меди, стали и других легированных соединениях.

Проведение дефектоскопии ультразвуковым методом

Существует определенный стандарт выполнения проверочных работ, которому необходимо придерживаться:

• зачищается ржавчина, лакокрасочное покрытие со шва на расстоянии 5-7 см;
• для получения достоверных результатов при ультразвуковом контроле сварных соединений, поверхности необходимо обработать турбинным, трансформаторным, либо машинным маслом;
• контролер или прибор подстраивается под определенные параметры проверки;
• стандартные настройки применяются при толщине сварного шва не более 2 см;
• более толстые детали требуют применения АРД диаграмм;
• проверка качества шва выполняется с помощью AVG или DSG параметров;
• излучатель аппарата ультразвукового контроля перемещается вдоль шва зигзагом, проворачивается вокруг своей оси на небольшой угол;
• искатель проводится по материалу до выявления максимально четкого, устойчивого сигнала, после чего разворачивается для поиска максимальной амплитуды;
• контроль, проверку ультразвуковой дефектоскопии сварных швов производят согласно ГОСТу;
• отклонения, дефекты прописываются в регистрационную таблицу.

Сварочные швы основываются на контроле, достаточным проверкой УЗД. При соответствующей квалификации оператора, правильно настроенном оборудовании, возможно получить исчерпывающий ответ о наличии дефектов. При тех случаях, когда применяются более подробные исследования сварных швов, используют гамма — дефектоскопию или рентгенодефектоскопию. Рамки применения теневого метода ультразвуковой дефектоскопии и других способов существуют, основные дефекты, которые возможно выявить с помощью УЗД:

• расслоения наплавленного метала, различные поры;
• трещины, неровности шва, а также не проваренные участки;
• не сплавления, дефекты свище образного происхождения;
• поврежденные окислами и коррозией участки, провисание металла;
• несоответствующий химический состав соединения, поврежденный геометрически размер.

Ультразвуковой диагностике подвержены различные типы швов, плоские, продольные, кольцевые, сварные трубы и стыки, а также тавровые соединения. Методика проверки швов применяется не только крупными производственными предприятиями, а также на строительных площадках, при возведении помещений. Чаще всего УЗД используется:

• в определении степени износа труб в магистралях, сварных соединений;
• диагностика агрегатов, материалов в аналитических целях;
• машиностроение, нефтегазовая, тепловая, химическая и атомная промышленности требуют использование технологии при обеспечении безопасности эксплуатации будущего изделия;
• в соединениях сварного типа с крупнозернистой структурой, сложной геометрией;
• установка и соединение изделий, подверженных крупным физическим, температурным нагрузкам, потребует проверки ультразвуковым контролем.

https://youtube.com/watch?v=M7sW9BkDBT0

К работе с дефектоскопом допускаются лица, имеющие удостоверение, ознакомленные с правилами техники безопасности. Сварные стыки могут находиться в замкнутых пространствах, на высоте, труднодоступных местах, перед работой оператор проходит дополнительный инструктаж, работа контролируется отделом охраны труда. Работа производится с заземленным аппаратом, сечением провода не менее 2.5 мм. Категорически запрещается использовать оборудование вблизи сварочных работ в отсутствие специальной защиты.

Пример реализации теневого метода на практике согласно установленным стандартам (ГОСТ)

Прежде всего, сварные швы зачищаются от пыли и загрязнений. Также очищаются места возле них. Следует очистить не менее 50 сантиметров рабочей поверхности с каждой стороны.

Для оптимизации процесса специалисты нередко наносят на рабочую зону специальную смазку. Для примера, в медицине во время УЗИ врачи также используют гель. Для работы с металлами в качестве смазки можно использовать техническое масло, глицерин или же обычный солидол.

Включаются приборы и проводятся подготовительные настройки. Устанавливается излучатель и приемник перпендикулярно изделию. Приборы базируются с разных сторон конструкции.

Приемником совершаются зигзагообразные передвижения вдоль шва. Допустимо и даже желательно его немного поворачивать туда и обратно (примерно на 13⁰). Глухая точка является признаком дефекта. На приборе о его наличии говорит максимальная амплитуда. Как правило, исследование осуществляется за несколько проходов.

Полученная в ходе ультразвукового контроля информация записывается сперва в журнал, а после этого она фигурирует в отчете, который получает заказчик услуги.

Важный нюанс:

Как правило, приборы рассчитаны на диагностику гладких поверхностей. Есть случаи, когда снаружи шов неровный, но внутри изъянов нет. Однако прибор сигнализирует о проблеме

Поэтому важно убедиться, что в появлении негативного показателя не сыграло роль именно наружное состояние шва

Виды ультразвукового контроля

В современной строительной индустрии используют несколько видов УЗК сварных швов. Ознакомимся кратко с каждым типом изучения состояния сварочных работ.

1. Методика эхо-импульсной диагностики. Для измерений берут УЗ дефектоскоп, состоящий из одного аппарата. Прибор настроен таким образом, чтобы излучать волны и принимать их. Если аудио сигнал прошёл сквозь сварочный рубец и не зафиксировался на датчике приёма, значит, нарушения на нём отсутствуют. Если зафиксировано отражение сигнала, это обозначает, что внутри шва имеется изъян.
2. Эхо-зеркальная дефектоскопия. Метод похож на предыдущий, однако для получения результата используются два устройства: излучатель и приёмник. Оборудование устанавливается под углом относительно оси соединения. Датчик посылает сигнал, а приёмник ловит отражение колебаний, обрабатывает данные и визуализирует их. Идеальный вариант для регистрации вертикальных трещин внутри соединительного рубца.
3. Зеркально-теневой метод ультразвукового неразрушающего контроля. Сочетание лучших приёмов теневого и зеркального исследования. Для получения информации о состоянии сварочного соединения, устанавливается комплект датчиков для излучения и приёма волн, отражённых от поверхности шва. Если на пути сигнала нарушений нет, то приёмник фиксирует чистую волну. В случае, когда прибор показывает глухую зону, внутри рубца имеется брак.
4. Методика теневой диагностики. Излучатель и преобразователь устанавливают напротив друг друга по разные стороны строго перпендикулярно оси проверяемого элемента. Излучатель отправляет волновой поток, а преобразователь принимает, обрабатывает и визуализирует сигнал. Наличие глухих зон говорит о том, что внутри шва сформирована инородная среда, а значит, имеет место брак.
5. Дельта метод. Способ проверки состояния сварки основан на направленном воздействии акустическими волнами. Однако тут много подводных камней. Точность показателей относительно размера и формы трещин или инородных тел зависит от количества полученных обратно волн. Они же имеют свойство отклоняться от траектории. Тут требуется деликатная настройка приёмника. Также имеют место ограничения размеров исследуемой области.

Несмотря на обилие способов УЗ диагностики, специалисты отдают предпочтение эхо-импульсной и теневой методикам. Они являются наиболее точными и отлично подходят для сложных соединений трубопровода.