Содержание

Дефектоскоп для проверки сварных швов

Дефектоскопия сварных швов

Некачественные соединения могут стать причиной аварий. Трубопроводы, детали, испытывающие динамическую нагрузку, швы, работающие на излом, не должны содержать шлака, раковин, непроваров. Методы дефектоскопии сварных швов относятся к неразрушающей диагностике. Они используются для выявления внутренних, невидимых дефектов в металле – несплошностей, снижающих прочность соединения.

Разработано 10 методов диагностики, все они имеют достоинства и недостатки, ограничения. Дефектоскопией сварных швов проверяют качество работы сварщиков, выявляют нарушения технологии. Используют методы диагностики металла для входного, промежуточного и сдаточного контроля.

Принцип дефектоскопии

Диагностика сварных соединений включает разные методы исследований, основанных на физических свойствах металлов, структурных превращениях на границе фазового перехода. На исследуемые участки воздействуют радиоволнами, ультразвуком, магнитным электростатическим полем, красителями. Разнородные структуры по-разному воспринимают воздействие. Принципы выявления дефектов подбирают под металл. К примеру, немагнитящиеся легированные стали, цветные металлы нельзя проверить в магнитном поле. Эхолокация неэффективна для крупнозернистых структур.

Дефектоскопией сварных соединений называют комплекс методов контроля качества визуально или с использованием специальной аппаратуры для выявления дефекта. Принцип дефектоскопов, методика диагностики утверждаются стандартами. По результатам дефектоскопии определяется прочность (эксплуатационная надежность) сварных швов после завершения работы.

Важно!

Каждый сварщик несет ответственность за соблюдение технологии.

Преимущества и недостатки

  • низкая трудоемкость исследований, контролирует соединения один человек в течение нескольких минут;
  • безопасность проведения контроля, только радиационная диагностика предполагает влияние вредных факторов;
  • разнообразие контролирующих приборов, для основных методов дефектоскопии выпускают мобильные дефектоскопы;
  • разнообразие контролируемых объектов: проверяют плоские, объемные детали, трубы;
  • контроль швов, произведенных любым видом сварочного аппарата.
  • у каждого из методов существуют определенные ограничения по применению, ввиду выявляемых изъянов;
  • необходимость использования специальных реагентов, расходных материалов;
  • приходится специально подготавливать исследуемые поверхности;
  • контролируемые фрагменты после диагностики необходимо дополнительно обрабатывать антикоррозионными средствами, при снятии окалины, оксидной пленки защитные свойства металла ухудшаются.

Основные методы дефектоскопии

Дефекты соединений бывают двух типов:

  • видимые выявляют при визуализации;
  • скрытые (внутренние) определяют дефектоскопией сварных швов.

Существуют разрушающие методы контроля, они необходимы при разработке технологии сварного соединения. Зону фазового перехода рассекают, рассматривают структуру металла под микроскопом.

Неразрушающую дефектоскопию сварных швов создали для определения качества сварки. Металл проверяют на проницаемость, однородность, пользуясь современными методами и приборами.

Визуальный осмотр

Проверка сварных швов производится на месте. Это самый часто применяемый способ контроля. Анализируя состояние шовного валика, дефектоскопией выявляют непровары. Они проявляются неравномерностью наплавочного слоя, трещинами, пористостью. Для точности результата до осмотра со шва снимают окалину, протирают поверхность валика растворителем (техническим метанолом). Затем производят травление металла 10% азотной кислотой, она растворяет оксидную пленку. Остатки кислоты снимают спиртом.

На матовой поверхности хорошо видны внешние дефекты, сопутствующие структурным изменениям в зоне термовлияния. Для визуального исследования используют лупу, микроскоп.

Этот метод дефектоскопии подходит только для углеродистых и низколегированных сталей, способных намагничиваться. На контролируемые участки воздействуют циркулярным или продольным полем. Используют электрические или постоянные магниты. В местах дефектов происходит искажение электромагнитных линий.

Существует два метода фиксации рассеяния поля:

  1. Порошковая дефектоскопия основана на свойствах частиц скапливаться над местами структурных повреждений. Порошок рассыпают в сухом или влажном виде, для снижения трения, увеличения подвижности порошка используют масло или керосин. Допустимо применение магнитогуммированной пасты и суспензий. Вид магнитящего состава выбирают под тип стали. Снизу контролируемого участка сварного шва устанавливают магнит. Над трещинами, пустотами опилки металла под воздействием искаженного поля собираются в валики, комкуются.
  2. Вместо порошка используют ферромагнитную ленту, ее накладывают на шов, плотно фиксируют. Во время дефектоскопии на информационном носителе записываются электроволновые изменения. Прибор их считывает подобно магнитофону. Магнитно-порошковые дефектоскопы улавливают значительные несплошности, снижающие прочность соединений.

Ультразвуковая

Процедура ультразвуковой дефектоскопии регламентирована ГОСТ Р 55724-2013. Метод основан на способности звуковых волн отражаться от границы раздела сред различной плотности. Применяется для мелкозернистых металлов. Фиксирует крупные зерна, разрастающиеся в местах фазового перехода при любом способе сварки.

Приборы контроля трубопроводов и объемных деталей со стыковыми, тавровыми, нахлесточными и угловыми сварными швами бывают разных типов:

  • импульсные дефектоскопы фиксируют интенсивность и время прохождения отраженных волн;
  • теневые определяют снижение энергии или смещение фазы ультразвуковых волн, огибающих дефект;
  • зеркально-теневые менее чувствительные, предназначены для обнаружения структурных уплотнений и несплошностей;
  • импедансные необходимы для исследования сварных тонкостенных деталей, труб.

Ультразвук генерирует наклонный преобразователь. Его перемещают вдоль шва вращательными движениями. Стационарные установки контроля используют в лаборатории. Для работы на местах используют мобильные дефектоскопы. Они определяют место расположения и характер дефекта. Ультразвуковой метод контроля не отличается высокой точностью. Чувствительность дефектоскопов определяется минимальными размерами эталонов (отражателей). Для расшифровки результатов необходима специальная подготовка.

Радиационная

Такая дефектоскопия основана на способности металлов поглощать рентгеновские лучи. По сути, это рентген. Изображение, зафиксированное на пленке, расшифровывают негатоскопом. Метод характеризуется высокой точностью. Выявляет непровары, трещины, шлаковые включения и другие дефекты, не обнаруженные дефектоскопами другого типа. Дает представление о виде, характере и расположении несплошностей. Используется только в лабораторных условиях. Установки необходимо экранировать, так как контролеры подвергаются воздействию излучения.

Метод утвержден ГОСТ 23055-78. Дефектограмма не определяет:

  • несплошности, размером меньше двойной чувствительности, расположенные по направлению лучей;
  • дефекты: менее 0,1 мм при толщине заготовок 40 м, (0,2 – от 40 до 100; 0,3 – от 100 до 150);
  • непровары и трещины, совпадающие с острыми углами, посторонними деталями.

Капиллярная

Метод капиллярной дефектоскопии применяется для любых плотных материалов (цветных и черных металлов, пластика, керамики, стекла). Пенетранты (цветовые индикаторы) обладают хорошей проницаемостью, заполняют даже самые мелкие пустоты. Они производятся на водной или органической основе (масло, керосин).

Капиллярные дефектоскопы для проверки сварных швов разделяют по способу информации:

  • цветные (хроматические), используются жидкости с устойчивой контрастной окраской, чаще красные;
  • яркостные (ахроматические), определяют интенсивность цвета, характеризующие глубину дефекта;
  • люминесцентные, используемые жидкости содержат вещества, видимые в ультрафиолетовом излучении;
  • люминесцентно-цветные, пенетранты видимы по всему спектру.

Чувствительность контролирующих устройств:

  • I класс – выявляются дефекты швов от 0,1 мм до микрона;
  • II класс – до 0,5 мкм.

Пенетранты выпускают жидкостные и в аэрозолях. В комплекте с ними идут очистители, проявители, атлас дефектов (эталонные фотографии, по которым анализируют получившийся рисунок).

Цветная дефектоскопия проводится в соответствии с ГОСТ 18442-80. Процесс состоит из пяти стадий:

  • предварительная очистка исследуемой поверхности химическим способом или паром с последующей сушкой;
  • нанесение индикаторного пенетранта любым возможным способом;
  • удаление излишек красителя через определенный временной интервал, указанный в инструкции (от 5 до 20 минут в зависимости от проницаемости жидкости);
  • обработка поверхности проявителем, меняющим или усиливающим цвет пенетранта;
  • анализ полученного рисунка.

Выбор метода

Учитывают основные параметры исследуемых швов:

  • физические характеристики;
  • толщину и габариты заготовок;
  • состояние поверхности: для ультразвука необходима зачистка с контактной смазкой, для магнитно-резонансного метода – проводят осадку шва (снимают поверхностные напряжения), для капиллярного исследования требуется идеально ровная и очищенная поверхность.

При выборе метода дефектоскопии необходимо учитывать:

  • размеры допустимых дефектов, по техническим условиям подбирают чувствительность приборов;
  • условия проведения исследований.

Если важно выявить объемные дефекты, пустоты – надежнее провести радиационный контроль. Трещины и непровары определяют ультразвуком, магнитным полем. Дефекты, выходящие на поверхность, выявляют капиллярным методом.

Дефектоскопия сварных соединений

Окончание сварных работ – это начало контроля качества сварных соединений. Ведь понятно, что от качества проведенных работ зависит долгосрочная эксплуатация сборной конструкции. Дефектоскопия сварных швов – это методы контроля сварных соединений. Их несколько, поэтому стоит разобраться в теме досконально.

Виды контроля сварных соединений

Существует видимые дефекты сварочного шва и невидимые (скрытые). Первые легко можно увидеть глазами, некоторые из них не очень большие, но при помощи лупы обнаружить их не проблема. Вторая группа более обширная, и располагаются такие дефекты внутри тела сварного шва.

Обнаружить скрытые дефекты можно двумя способами. Способ первый – неразрушающий. Второй – разрушающий. Первый вариант, по понятным причинам, используется чаще всего.

Неразрушающий способ контроля качества сварных швов В этой категории несколько способов, использующихся для проверки качества сварных швов.

  • Визуальный осмотр (внешний).
  • Магнитный контроль.
  • Дефектоскопия радиационная.
  • Ультразвуковая.
  • Капиллярная.
  • Контроль сварных соединений на проницаемость.

Есть и другие способы, но используются они нечасто.

Визуальный осмотр

С помощью внешнего осмотра можно выявить не только видимые дефекты швов, но и невидимые. К примеру, неравномерность шва по высоте и ширине говорит о том, что в процессе сварки были прерывания дуги. А это гарантия, что шов внутри имеет непровары.

Как правильно проводится осмотр.

  • Шов очищается от окалин, шлака и капель металла.
  • Затем его обрабатывают техническим спиртом.
  • После еще одна обработка десятипроцентным раствором азотной кислоты. Она называется травление.
  • Поверхность шва получается чистой и матовой. На ней хорошо видны самые мелкие трещинки и поры.

Внимание! Азотная кислота – материал, разъедающий металл. Поэтому после осмотра металлический сварной шов надо обработать спиртом.

О лупе уже упоминалось. С помощью этого инструмента можно обнаружить мизерные изъяны в виде тонких трещин толщиною меньше волоса, пережоги, мелкие подрезы и прочие. К тому же при помощи лупы можно проконтролировать – растет ли трещина или нет.

При осмотре можно также пользоваться штангенциркулем, шаблонами, линейкой. Ими замеряют высоту и ширину шва, его ровное продольное месторасположение.

Магнитный контроль сварных швов

Магнитные методы дефектоскопии основаны на создании магнитного поля, которое пронизывает тело сварного шва. Для этого используется специальный аппарат, в принцип работы которого вложено явления электромагнетизма.

Есть два способа, как определить дефект внутри соединения.

  1. С использованием ферромагнитного порошка, обычно это железо. Его можно использовать как в сухом виде, так и во влажном. Во втором случае железный порошок смешивают с маслом или керосином. Его посыпают на шов, а с другой стороны устанавливают магнит. В местах, где есть дефекты, порошок будет собираться.
  2. С помощью ферромагнитной ленты. Ее укладывают на шов, а с другой стороны устанавливают прибор. Все дефекты, которые оказываются в стыке двух металлических заготовок, будут отображаться на этой пленке.
Читать еще:  Вертикальный шов как варить

Этот вариант дефектоскопии сварных соединений можно использовать для контроля только ферромагнитных стыков. Цветные металлы, стали с хромникелевым покрытием и другие таким способом не контролируются.

Радиационный контроль

Это, по сути, рентгеноскопия. Здесь используются дорогие приборы, да и гамма-излучение вредно для человека. Хотя это самый верный вариант обнаружения дефектов в сварочном шве. Они четко видны на пленке.

Ультразвуковая дефектоскопия

Это еще один точный вариант обнаружения изъянов в сварочном шве. В его основе лежит свойство ультразвуковых волн отражаться от поверхности материалов или сред с разными плотностями. Если сварной шов не имеет внутри себя дефектов, то есть, его плотность однородна, то звуковые волны пройдут сквозь него без помех. Если внутри дефекты есть, а это полости, наполненные газом, то внутри получаются две разные среды: металл и газ.

Поэтому ультразвук будет отражаться от металлической плоскости поры или трещины, и вернется обратно, отображаясь на датчике. Необходимо отметить, что разные изъяны отражают волны по-разному. Поэтому можно итог дефектоскопии классифицировать.

Это самый удобный и быстрый способ контроля сварных соединений трубопроводов, сосудов и других конструкций. Единственный у него минус – сложность расшифровки полученных сигналов, поэтому с такими приборами работают только высококвалифицированные специалисты.

Капиллярный контроль

Методы контроля сварных швов капиллярным способом основаны на свойствах некоторых жидкостей проникать в тело материалов по самым мельчайшим трещинкам и порам, структурным каналам (капиллярам). Самое главное, что этим способом можно контролировать любые материалы, разной плотности, размеров и формы. Неважно, это металл (черный или цветной), пластик, стекло, керамика и так далее.

Проникающие жидкости просачиваются в любые изъяны поверхности, а некоторые из них, к примеру, керосин, могут проходить сквозь достаточно толстые изделия насквозь. И самое главное, чем меньше размер дефекта и выше впитываемость жидкости, тем быстрее протекает процесс обнаружения изъяна, тем глубже жидкость проникает.

Сегодня специалисты пользуются несколькими видами проникающих жидкостей.

Пенетранты

С английского это слово переводится, как впитывающий. В настоящее время существует более десятка составов пенетрантов (водные или на основе органических жидкостей: керосин, масла и так далее). Все они обладают малым поверхностным натяжением и сильной цветовой контрастностью, что позволяет их легко увидеть. То есть, суть метода такова: наносится пенетрант на поверхность сварочного шва, он проникает внутрь, если есть дефект, окрашивается с этой же стороны после очистки нанесенного слоя.

Сегодня производители предлагают разные проникающие жидкости с разным эффектом обнаружения изъяном.

  • Люминесцентные. Из названия понятно, что в их состав входят люминесцентные добавки. После нанесения такой жидкости на шов нужно посветить на стык ультрафиолетовой лампой. Если дефект есть, то люминесцентные вещества будут отсвечивать, и это будет видно.
  • Цветные. В состав жидкостей входят специальные светящиеся красители. Чаще всего это красители ярко-красные. Они хорошо видны даже при дневном свете. Наносите такую жидкость на шов, и если с другой стороны появились красные пятнышки, то дефект обнаружен.

Есть разделение пенетрантов по чувствительности. Первый класс – это жидкости, с помощью которых можно определить дефекты с поперечным размером от 0,1 до 1,0 микрона. Второй класс – до 0,5 микрон. При этом учитывается, что глубина изъяна должна превосходить его ширину в десять раз.

Наносить пенетранты можно любым способом, сегодня предлагаются баллончики с этой жидкостью. В комплект к ним прилагаются очистители для зачистки дефектуемой поверхности и проявитель, с помощью которого выявляется проникновение пенетранта и показывается рисунок.

Как это надо делать правильно.

  • Шов и околошовные участки необходимо хорошо очистить. Нельзя использовать механические методы, они могут стать причиной занесения грязи в сами трещины и поры. Используют теплую воду или мыльный раствор, последний этап – очистка очистителем.
  • Иногда появляется необходимость протравить поверхность шва. Главное после этого кислоту убрать.
  • Вся поверхность высушивается.
  • Если контроль качества сварных соединений металлоконструкций или трубопроводов проводится при минусовой температуре, то сам шов перед нанесением пенетрантов надо обработать этиловым спиртом.
  • Наносится впитывающая жидкость, которую через 5-20 минут надо удалить.
  • После чего наносится проявитель (индикатор), который из дефектов сварного шва вытягивает пенетрант. Если дефект небольшой, то придется вооружиться лупой. Если никаких изменений на поверхности шва нет, то и дефектов нет.

Этот способ можно обозначить, как самый простой и дешевый, но от этого эффективность его не снижается. Его проводят по этой технологии.

  • Очищают стык двух металлических заготовок от грязи и ржавчины с двух сторон шва.
  • С одной стороны на шов наносится меловой раствор (400 г на 1 л воды). Необходимо дождаться, чтобы нанесенный слой просох.
  • С обратной стороны наносится керосин. Смачивать надо обильно в несколько подходов в течение 15 минут.
  • Теперь нужно наблюдать за стороной, где был нанесен меловой раствор. Если появились темные рисунки (пятна, линии), то значит, в сварочном шве присутствует дефект. Эти рисунки со временем будут только расширяться. Здесь важно точно определить места выхода керосина, поэтому после первого нанесения его на шов, нужно сразу проводить наблюдение. Кстати, точки и мелкие пятнышки будут говорить о наличие свищей, линии – о наличии трещин. Очень эффективен этот метод при стыковочных вариантах соединение, к примеру, труба к трубе. При сварке металлов, уложенных внахлест, он менее эффективен.

Методы контроля качества сварных соединений на проницаемость

В основном этот способ контроля используется для емкостей и резервуаров, которые изготовлены методом сварки. Для этого можно использовать газы или жидкости, которыми заполняется сосуд. После чего внутри создается избыточное давление, выталкивающее материалы наружу.

И если в местах сварки емкостей есть дефекты, то жидкость или газ тут же начнут через них проходить. В зависимости от того, какой контрольный компонент используется в проверочном процессе, различаются четыре варианта: гидравлический, пневматический, пневмогидравлический и вакуумный. В первом случае используется жидкость, во втором газ (даже воздух), третий – комбинированный. И четвертый – это создание внутри емкости вакуума, который через дефектные швы будет втягивать внутрь резервуара окрашивающие вещества, наносимые на внешнюю сторону шва.

При пневматическом способе внутрь сосуда закачивается газ, давление которого превышает номинальный в 1,5 раза. С внешней стороны на шов наносится мыльный раствор. Пузырьки покажут наличие дефектов. При гидравлической дефектоскопии в сосуд заливается жидкость под давлением в 1,5 раза превышающее рабочее, производится обстукивание околошовного участка. Появление жидкости говорит о наличии изъяна.

Вот такие варианты дефектоскопии трубопроводов, резервуаров и металлоконструкций сегодня используют для определения качества сварного шва. Некоторые из них достаточно сложные и дорогие. Но основные просты, поэтому и часто используемые.

Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений

Неразрушающий контроль соединений – современный метод диагностики наличия и глубины дефектов в узлах и деталях. В отношении оценки последующей работоспособности сварных соединений особенно эффективной признана ультразвуковая дефектоскопия. Дело в том, что в подавляющем большинстве производственных ситуаций имеющиеся неоднородности сварного шва располагаются так, что хорошо отражают именно акустические волны сверхвысокой частоты. Этот метод проверки и заключает в себе ультразвуковой дефектоскоп.

В чём заключается эффективность неразрушающего контроля сварных соединений?

Идеально однородные среды в процессе взаимодействии с источником ультразвуковых колебаний не ослабляют амплитуду звуковых волн. Совсем иное происходит, если сканируются реальные объекты. При наличии в них участка с искажениями первоначальной структуры всегда наблюдается существенное искажение и уменьшение амплитуды звукового давления, которое количественно проявляется в виде ослабления или даже полного поглощения ультразвуковых волн.

Интенсивность таких искажений устанавливается законом ослабления

где: Р – исходное значение амплитуды звукового давления; Р – значение на выходе из диагностируемого сварного шва; d – толщина шва; α – коэффициент ослабления.

Поскольку параметр d чаще представляют как расстояние до источника ультразвукового излучения, то считается, что звуковая волна имеет вид полусферы, а потому ослабление будет равномерным по всем направлениям. В практике измерений оно обычно устанавливается в децибелах (дБ), поэтому может быть вычислено по формуле

Промышленный ультразвуковой дефектоскоп, применяемый для определения сплошности и качества сварных швов, оценивает интенсивность эхо-сигнала, которая пропорциональна амплитуде звукового давления:

где: Н и Н соответственно — амплитуды звукового сигнала на входе и выходе из прибора.

Для практически применяемого диапазона частот 1…15 МГц (что и случается для подавляющего большинства металлических изделий) интенсивность эхо-сигналов соотносится с относительным ослаблением ультразвукового сигнала следующими соотношениями:

Из представленной таблицы следует, что применение оценочного критерия логарифмической интенсивности ультразвукового сигнала может эффективно фиксировать изменения в его амплитуде.

Причинами ослабления ультразвуковых волн происходит вследствие поглощения и рассеивания сигналов. Энергия поглощения превращает колебательную энергию в тепловую. Она пропорциональна частоте ультразвуковых колебаний, поэтому ультразвуковые дефектоскопы для контроля сварных соединений изготавливаются с максимально возможными генерируемыми частотами.

С повышением частоты облегчается фокусировка прибора, благодаря чему распознавание неоднородностей или дефектов улучшается. При этом должны соблюдаться следующие условия:

  1. Размер оцениваемой неоднородности должен быть больше половины длины волны.
  2. Направление сканирования должно быть перпендикулярным направлению хода звукового луча.
  3. Прибор не должен использовать так называемые критические частоты (для металлических конструкций это, например, частоты близкие к 6 МГц), при которых из-за явления дифракции ультразвуковых волн чувствительность метода резко снижается.

Энергия рассеивания более существенна для поликристаллических тел. Поэтому для крупнозернистых структур (например, чугуна) ультразвуковая дефектоскопия малочувствительна. Также неэффективно ультразвуковое сканирование при пониженных температурах окружающей среды.

Для получения ультразвуковых колебаний применяются два вида источников: магнитострикционные генераторы и пьезоэлектрические преобразователи. Каждое из устройств имеет свои рациональные области применения.

Конструкции ультразвуковых пьезоэлектрических дефектоскопов

Пьезоэффект заключается в том, что при силовом воздействии на определённые кристаллические вещества (изоляторы с полярно расположенными осями) в них возникают напряжения определённого знака, которые, в свою очередь, инициируют электрические поверхностные заряды. При этом величина напряжений прямо пропорциональна механической нагрузке, что очень важно именно в конструктивном смысле, поскольку упрощает конструкцию прибора. Таким образом цена ультразвукового дефектоскопа для контроля сварных соединений будет невысокой.

Пьезоэлектрический эффект обратим, а потому использующие его ультразвуковые дефектоскопы быстро переналаживаются, и не нуждаются в сложной регулировке. При этом при помощи прямого пьезоэффекта ультразвуковые волны обнаруживаются, а при помощи обратного – генерируются.

Читать еще:  Инверторный сварочный аппарат для гаража

Принцип работы пьезогенератора дефектоскопа следующий. На конденсаторные пластины, которые наложены на кристалл, подаётся переменное электрическое напряжение. Это вызывает колебание кристалла с той же частотой. В качестве преобразователей используют такие материалы, как кварц, титанат бария, сульфат лития и др. При наличии внешнего давления атомы в структурной ячейке пьезоэлемента сдвигаются, что и является моментом начала разряда конденсаторных пластин. При изготовлении ультразвукового дефектоскопа для контроля сварных соединений, использующего подобный принцип, излучатель вырезается таким образом, чтобы плоскость колебания по отношению к толщине рассматриваемого сварного шва излучала продольные волны. Если требуется оценить неравномерность структуры соединения на значительной площади, то используют пластину, вырезанную в перпендикулярном направлении. Тогда с приложением напряжения она будет излучать поперечные волны, которые будут равномерно распространяться в толще исследуемого соединения.

Корпуса пьезоизлучателей изготавливают из керамики, что повышает уровень требований к условиям работы ультразвуковых дефектоскопов для контроля сварных соединений. В частности, им противопоказаны удары и сотрясения корпуса.

Магнитострикционные преобразователи ультразвуковых дефектоскопов

Магнитоскрикция заключается в деформации ферромагнитной детали, которая размещена в силовом магнитном поле. Длина этой детали изменяется в зависимости от вида силовых линий магнитного поля, её материала, температуры и степени намагниченности. В ультразвуковых дефектоскопах используются ферромагнетики, относительное изменение длины которых – не менее 10 -5 .

Работают такие преобразователи следующим образом. В приборе создаётся переменное электромагнитное поле, при этом ферромагнитный стержень начинает совершать колебания удвоенной амплитуды. Поскольку линейная деформация магнитостриктора не зависит от направления силовых линий магнитного поля, то подмагничивания такого элемента не требуется.

Как и пьезоэффект, магнитострикция обратима. В качестве излучателей применяются химически чистый никель, а также его сплавы с медью или железом. Минимальная частота, при которой обнаружение дефектов сварных конструкций окажется эффективным, составляет 60 Гц, хотя в приборах обычно реализуются частоты от 300 Гц.

Магнитострикционные преобразователи конструктивно проще, однако уступают пьезогенераторам по параметрам минимальной площади диагностируемой зоны: она должна быть достаточно большой. Кроме того, такие ультразвуковые дефектоскопы теряют свою чувствительность при обследовании только что полученных сварных швов. Ещё одним ограничением магнитострикционных источников получения ультразвуковых волн считается их повышенная энергоёмкость. Зато они более компактны, а потому применимы в стеснённых для диагностики условиях.

Промышленные конструкции ультразвуковых дефектоскопов для контроля сварных соединений

Для измерения необходимы:

  1. Сам регистрирующий прибор.
  2. Искательная головка (передатчик).
  3. Контрольная головка (приёмник).
  4. Устройство отображения (монитор или цифровой дисплей).

Напряжение от источника переменного тока (аккумулятор или генератор — для стационарных дефектоскопов) подаётся на излучатель, а от него ультразвуковые волны передаются в исследуемый сварной шов. Интенсивность ослабления исходного сигнала определяет степень неоднородности шва. Возникающая амплитуда сигнала далее усиливается и регистрируется, при этом возможна как визуальная оценка качества, так и запись результатов на цифровой носитель информации.

Перед использованием ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений подлежит юстировке. Как образец, используется сварной стык с идеальными параметрами качества, при этом отклонение шкалы/стрелки должно быть максимально возможным.

В качестве приёмника дефектоскопы некоторых фирм используют преобразователь изображения. При этом фиксируется фактическое значение плотности энергии звукового поля за швом. Этот способ получения конечной информации более нагляден, но требует определённого пространства за исследуемым соединением.

Излучение звуковой энергии в ультразвуковых дефектоскопах может быть выполнено двумя способами – резонансным или импульсным. В первом случае излучение ультразвука происходит непрерывно, а применяемые частоты находятся в диапазоне 1…12,5 кГц. При импульсном методе используется сигнал (эхо) звуковой волны, который отражается от дефектной зоны или задней поверхности сварного стыка. Подача звукового импульса происходит через 1…2 мкс, чем обеспечивается высокая точность сканирования объекта. Конечный импульс отражается на мониторе, и может регистрироваться цифровым устройством записи. Энергопотребление дефектоскопов такого типа значительно меньше.

Признанным мировым лидером в производстве переносных дефектоскопов для контроля сварных соединений, цена которых вполне соответствует их качеству, считаются аппараты от компании SONATEST (Франция). Данные приборы отличаются компактностью и точностью получаемых данных. Например, применяемые для тестирования качества сварки труб, листовых материалов и т.п. ультразвуковые дефектоскопы линейки Harfang Veo характеризуются следующими эксплуатационными достоинствами:

  • большим диапазоном регулировки направления и силы излучения, а также скорости диагностики;
  • точностью измерения;
  • воспроизводимостью результатов, включая и 3D-моделирование структуры сварного шва;
  • удобствами настройки;
  • возможностью подключения для целей сканирования нескольких источников;
  • ёмкими батареями, допускающими замену непосредственно в ходе измерений.

Контроль сварных соединений

После завершения сварочных работ, изделия должны подвергаться контролю сварных соединений с целью обнаружения и исправления дефектов. Невооруженным глазом можно рассмотреть лишь часть из них — крупные наружные трещины и поры, непровары, подрезы и т.п. Большая часть дефектов скрыта в глубине металла или имеет такие малые размеры, что обнаружить их можно только с использованием специальных приборов и материалов.

Существует много способов контроля сварных швов, различающихся по принципу действия, способности к обнаружению тех или иных видов дефектов, техническому оснащению. Методы контроля сварных соединений подразделяются на разрушающие и неразрушающие. Последние, в силу понятных причин, являются наиболее широко используемыми. Применяются следующие основные методы неразрушающего контроля сварных соединений:

  • внешний осмотр;
  • радиационная дефектоскопия;
  • магнитный контроль;
  • ультразвуковая дефектоскопия;
  • капиллярная дефектоскопия;
  • контроль сварных швов на проницаемость;
  • прочие методы (проверка с использованием вихревых токов и т.п.).

Внешний осмотр

Перед осмотром, швы тщательного очищаются от шлака, окалины и брызг металла. Более тщательная очистка в виде обработки шва промывкой спиртом и травлением 10%-ным раствором азотной кислоты придает шву матовую поверхность, на которой легче заметить мелкие трещины и поры. После использования кислоты нужно не забыть удалить ее спиртом во избежание разъедания металла.

Визуальный контроль сварных соединений выявляет, прежде всего, наружные дефекты — геометрические отклонения шва (высоты, ширины, катета), наружные поры и трещины, подрезы, непровары, наплывы.

Для эффективности контроля используют дополнительное местное освещение и лупу с 5-10 кратным увеличением. Лупа — очень полезный инструмент в данном случае, она помогает выявить многие дефекты, которые нельзя рассмотреть невооруженным глазом — тонкие волосяные трещины, выходящие на поверхность, пережег металла, малозаметные подрезы. Она позволяет также проследить, как ведет себя конкретная трещина в процессе эксплуатации — разрастается или нет.

При внешнем осмотре применяется также измерительный инструмент для замера геометрических параметров сварного соединения и дефектов — штангенциркуль, линейка, различные шаблоны.

Капиллярный контроль

С помощью капиллярного контроля можно контролировать материалы любого вида и формы — ферромагнитные и неферромагнитные, цветные и черные металлы и их сплавы, керамику, пластмассы, стекло. В основном, капиллярный метод применяют для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом поверхностных дефектов с открытой полостью. Однако с помощью некоторых материалов (керосина, например) можно с успехом обнаруживать и сквозные дефекты.

Для капиллярного контроля разработан ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».

Контроль сварных швов с помощью пенетрантов. К наиболее распространенным способам контроля качества сварных швов с использованием явления капиллярности относится контроль пенетрантами (англ. penetrant — проникающий) — веществами, обладающими малым поверхностным натяжением и высокой световой и цветовой контрастностью, позволяющей легко их увидеть. Сущность метода состоит в окраске дефектов, заполненных пенетрантами.

Существуют десятки рецептур пенетрантов, обладающих различными свойствами. Есть пенетранты на водной основе и на основе различных органических жидкостей (керосина, скипидара, бензола, уайт-спирита, трансформаторного масла и пр.). Последние (на основе различных органических жидкостей) особенно эффективны и обеспечивают высокую чувствительность выявления дефектов.

Если в рецептуру пенетрантов входят люминесцирующие вещества, то их называют люминесцентными, а способ контроля — люминесцентной дефектоскопией. Наличие таких пенетрантов в трещинах определяется при облучении поверхности ультрафиолетовыми лучами. Если в состав смеси входят красители, видимые при дневном свете, пенетранты называются цветными, а метод контроля — цветной дефектоскопией. Обычно в качестве красителей используются вещества ярко-красного цвета.

У разных пенетрантов разная чувствительность. Самые чувствительные (1-й класс чувствительносьи) способны выявлять капилляры с поперечным размером 0,1-1 мкм. Верхний предел капиллярного метода — 0,5 мм. Глубина капилляра должна быть минимум в 10 раз больше ширины.

Пенетрант может храниться в любой емкости и наноситься на контролируемый шов любым способом, но наиболее удобная форма выпуска — аэрозольные баллончики, с помощью которых смесь распыляется на поверхность металла. Обычно в комплект средства контроля швов входят три баллончика:

  • сам пенетрант;
  • очиститель, предназначенный для очистки поверхности от загрязнений перед проведением контроля и удаления излишков пенетранта с поверхности перед проявлением;
  • проявитель — материал, предназначенный для извлечения пенетранта из дефекта и создания фона, для образования четкого индикаторного рисунка.

Баллончики могут быть разборными, позволяющими заряжать их на специальном зарядном стенде, входящем в комплект.

Методы контроля сварных соединений с использованием разных пенетрантов могут незначительно отличатся друг от друга, но в основном они сводятся к трем операциям — очистке поверхности, нанесению на неё пенетранта и проявлению дефектов с помощью проявителя. В деталях это выглядит следующим образом.

Поверхность шва и околошовной зоны очищается от загрязнения, обезжиривается и сушится. При очистке важно не внести в дефекты новых загрязнений, поэтому механический способ очистки, при котором повреждения могут забиться посторонними включениями, использовать нежелательно. Обычно рекомендуется заканчивать операцию очистки очистителем, идущим в комплекте, — протерев им поверхность материалом не оставляющим волокон. Если сварной шов перед контролем подвергался травлению, травящий состав нужно нейтрализовать 10-15% раствором соды (Na2CO3).

При контроле в условиях минусовых температур (если свойства используемого пенетранта допускают это), поверхность изделия рекомендуется протереть чистой тканью, смоченной в этиловом спирте.

Затем на поверхность распыляют пенетрант и дают выдержку в течение 5-20 минут (в соответствии с инструкций для конкретного состава). Это время необходимо на проникновение жидкости в имеющиеся дефекты.

После выдержки излишки пенетранта удаляются с поверхности. Способ удаления может различаться в зависимости от используемого состава. Водорастворимые смеси удаляют тканью без волокон, смоченной в воде, но обычно излишки пенетранта удаляются очистителем, входящим в состав комплекта. Независимо от способа удаления, нужно добиться того, чтобы поверхность была полностью очищена от препарата.

В заключительной стадии операции, из третьего баллончика наносится индикаторная жидкость, которая вытягивает пенетрант из полостей дефектов по принципу промокашки, отображая их расположение и форму в виде цветового рисунка. В случае необходимости, при осмотре применяют лупу с двукратным увеличением.

Читать еще:  Как варить сварочным инвертором

Проверка качества сварных швов с использованием пенетрантов имеет как достоинства, так и недостатки. В числе первых — простота использования, высокая чувствительность и достоверность обнаружения дефектов, многообразие контролируемых по виду и форме материалов, высокая производительность, относительная дешевизна. К основным недостаткам относится возможность обнаружения только поверхностных дефектов, необходимость тщательной очистки шва, невозможность применения после механической обработки поверхностного слоя. Применяя пенетранты, следует также иметь в виду, что широко раскрытые дефекты (более 0,5 мм) могут не проявиться — из-за особенности капиллярного явления.

Контроль швов на непроницаемость с помощью керосина. Несмотря на свою простоту, контроль качества сварных соединений с помощью керосина достаточно эффективен и к тому же не требует сколько-нибудь значительных материальных затрат. Недаром им продолжают широко пользоваться и в наше время, богатое на различные высокофункциональные устройства и приборы.

Керосин способен проникать сквозь мельчайшие трещины в сварных швах, благодаря чему позволяет обнаруживать мельчайшие дефекты. По своей эффективности способ контроля керосином эквивалентен гидравлическому испытанию с давлением 3-4 кгс/мм 2 . Он основан на том же явлении капиллярности, что и контроль пенетрантами. К слову сказать, в некоторые пенетранты фирменного изготовления керосин входит в качестве составляющего компонента.

Проверка керосином сводится к ряду последовательных операций:

  • Очистка шва с двух сторон от шлака, грязи и ржавчины.
  • Покрытие одной из сторон (той, за которой удобнее наблюдать) водной суспензией каолина или мела (350-450 г на 1 л воды). После нанесения суспензии необходимо подождать, пока она высохнет. Для ускорения процесса покрытие можно просушить горячим воздухом.
  • Обильное смачивание обратной стороны керосином — 2-3 раза в течение 15-30 минут, в зависимости от толщины металла. Это можно делать струей из краскопульта или паяльной лампы, а также с помощью кисти или кусочка ветоши.
  • Наблюдение за стороной, на которую нанесена меловая или каолиновая суспензия, и маркирование проявляющихся дефектов.

Негерметичность швов обнаруживает себя появлением темных полос или точек на меловом или каолиновом покрытии, которые с течением времени расплываются в более обширные пятна. Именно поэтому наблюдать за обратной стороной нужно сразу после нанесения керосина — чтобы зафиксировать первые проявления керосина, точно указывающие на место и форму дефекта. Проявляющиеся точки свидетельствуют о порах и свищах, полоски — о сквозных трещинах.

Продолжительность испытания при комнатной температуре должна составлять несколько часов. Скорость проникновения керосина в дефекты зависит от его вязкости, которая уменьшается с повышением температуры.

Контроль сварных швов с помощью керосина предназначен в основном для стыковых соединений, в отношении нахлесточных он менее эффективен. Повысить его действенность в этом случае можно, просверлив отверстие и закачав или залив керосин между швами. Применяя этот прием нужно иметь в виду, что керосин, попавший в стык деталей, может впоследствии вызвать коррозию, поэтому его необходимо удалить после испытания подогревом детали горелкой или паяльной лампой.

Контроль сварных швов на проницаемость

Существует довольно много методов контроля сварных швов на проницаемость с использованием различных материалов — газов (в основном воздуха или азота), жидкостей (воды или масла). Сутью испытаний является создание избыточного давления или разрежения и обнаружение мест, через которые под их воздействием рабочий компонент (газ или жидкость) проникает через сварной шов.

По виду используемого рабочего компонента и способа создания разности давлений различают пневматический, гидравлический, пневмогидравлический, вакуумный контроль.

Пневматический способ контроля. При пневматическом способе проверяемая емкость надувается воздухом, азотом или инертным газом до давления, составляющего 100-150% от рабочего (в зависимости от технических условий на изделие). Наружные швы смачиваются пенообразующим составом, который представляет собой раствор туалетного или хозяйственного мыла в воде (50-100 г мыла на 1 литр воды).

Если испытания проводятся при минусовой температуре, часть воды (до 60%) заменяется спиртом. Появившиеся на поверхности швов пузырьки свидетельствуют о наличии сквозных дефектов.

Рекомендуется подключать к емкости манометр и предохранительный клапан. По показаниям манометра контролируется давление и его падение — в случае наличия сквозных дефектов. Предохранительный клапан обеспечивает безопасность испытаний, сбросом давления при превышении его значения выше допустимого уровня.

Небольшие сосуды можно не промазывать мыльным раствором, а помещать в ванну с водой. Дефекты обнаружат себя появлением воздушных пузырьков. Этот способ проверки даже более прост и надежен, чем промазка швов пенообразующим раствором.

Проверка аммиаком. К разновидностям пневматического испытания относится контроль качества сварки с помощью аммиака, который подают под давлением в проверяемую емкость в количестве сотой части всего объема воздуха. Перед подачей аммиачно-воздушной смеси, швы, подлежащие контролю, покрывают бумажной летной или медицинским бинтом, пропитанными фенолфталеином. Проходя через сквозные дефекты, аммиак оставляет на ленте или бинте красные пятна. Метод проверки с помощью аммиака очень достоверен.

Обдув сварных соединений воздухом. В тех случаях, когда изделие нельзя накачать воздухом, можно применить упрощенный вариант пневматического испытания, обдувая шов с одной стороны струей воздуха под давлением, а с другой — обмазав его мыльным раствором. В этом случае в зоне обдува создается подпор воздуха, который проявляет себя появлением пузырьков с обратной стороны (при наличии сквозных дефектов).

Чтобы получить необходимый эффект, необходимо соблюдать определенные условия: давление воздуха должно быть до 2,5 кгс/см 2 , струя должна направляться перпендикулярно шву, конец шланга должен быть увенчан ниппелем с отверстием 10-15 мм. Ниппель удерживают на расстоянии 50-100 мм от шва. Как и в случае пневматического испытания, наличие сквозных дефектов определяется по появлению пузырьков воздуха на обратной стороне шва. Способ наиболее эффективен при проверке угловых швов, поскольку в этом случае создается больший подпор.

Гидравлический контроль. Гидравлическое испытание предполагает использование в качестве компонента, создающего давление, воды или масла. После создания необходимого давления (100-150% от рабочего), емкость выдерживают в таком состоянии около 5-10 минут, обстукивая легкими ударами молотка с круглым бойком околошовную зону. Если шов имеет сквозной дефект, он проявится течью жидкости.

Емкости, работающие без значительного избыточного давления, необходимо выдерживать наполненными более длительное время — не менее двух часов.

Магнитная дефектоскопия

Более совершенный магнитографический способ предполагает наложение на шов ферромагнитной ленты, на которой после пропускания ее через прибор проявляются имеющиеся дефекты.

Магнитным способам контроля могут подвергаться только ферромагнитные металлы. Хромоникелевые стали, алюминий, медь, не являющиеся ферромагнетиками, магнитному контролю не подлежат.

Ультразвуковая дефектоскопия

Контроль качества сварных соединений с помощью ультразвуковых дефектоскопов в силу удобства его проведения получил очень широкое распространение — гораздо большее, чем магнитная и радиационная дефектоскопия. К его недостаткам относится сложность расшифровки сигнала (качественно сделать контроль сварного соединения способен только специалист, прошедший обучение), ограниченность использования для металлов с крупным зерном (аустенитные стали, чугун и пр.).

Ультразвуковые дефектоскопы

Ультразвуковой дефектоскоп на фазированных решетках УСД-60ФР

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп А1211 Mini

Гарантия: 24 месяца

Ультразвуковой дефектоскоп УСД-50 IPS

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

Высокочастотный ультразвуковой дефектоскоп-томограф А1550 IntroVisor

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп А1212 МАСТЕР

Гарантия: 12 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп «А1214 ЭКСПЕРТ»

Гарантия: 24 месяца

Ультразвуковой дефектоскоп УД2В-П46

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп УД2В-П45.Lite

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп УСД-50

В наличии: Под заказ

Гарантия: 12 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп Velograph II

В наличии: Под заказ

Гарантия: 24 месяца

Ультразвуковой дефектоскоп УСД-60

Гарантия: 36 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп УД2-3C

В наличии: Под заказ

Гарантия: 18 месяцев

Универсальный ультразвуковой дефектоскоп УД3-103 Пеленг

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

Портативный ультразвуковой дефектоскоп УСД-46

В наличии: Под заказ

Гарантия: 12 месяцев

Многофункциональный дефектоскоп «ТОМОГРАФИК» УД4-Т

В наличии: Под заказ

Гарантия: 18 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп УД2-70

В наличии: Под заказ

Гарантия: 12 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп УД2-102 Пеленг

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп УД2В-П46 (старая версия с LD экраном)

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

Ультразвуковой дефектоскоп УД3-71

В наличии: Под заказ

Гарантия: 18 месяцев

Универсальный ультразвуковой дефектоскоп УД3-204 Пеленг

В наличии: Под заказ

Гарантия: 36 месяцев

ООО «Техно-НДТ» предлагает на выгодных условиях купить ультразвуковые дефектоскопы. Они используются для обнаружения различных недостатков в изделиях. К ним можно отнести:

  • отличия химического состава от заданных показателей;
  • нарушения целостности гомогенности структуры;
  • несоответствие размеров;
  • появление коррозии и т. д.

Сфера использования УЗК-дефектоскопов весьма широка:

  • машиностроение;
  • различные промышленные отрасли;
  • строительство;
  • энергетика.

Некоторые типы УЗ-дефектоскопов позволяют вести контроль изделий из металла, которые передвигаются с большой скоростью относительно прибора. Важно и то, что выполнять поиск дефектов можно, не прерывая производственный процесс.

Принцип работы ультразвукового дефектоскопа для контроля сварных соединений

В приборах данного типа может использоваться несколько методов обнаружения дефектов. Принцип эхо-метода базируется на том, что в контролируемый объект отправляются ультразвуковые сигналы и регистрируется время и интенсивность прохождения эхо-сигнала. В свою очередь теневой метод основывается на столкновении ультразвуковых колебаний с изъяном и их отражении в обратном направлении. О наличии дефекта свидетельствует тот факт, что энергия колебаний уменьшается или изменяется их фаза. Данный метод достаточно часто применяется для контроля качества сварного шва. Сочетания зеркально-теневого и эхо-метода используются для оценки риска вертикальных трещин (например, в рельсах). Дело в том, что использование только эхо-методики является недостаточным в данном случае.

На сегодняшний день ряд производителей предлагает дефектоскопы, которые отличаются:

  • размерами;
  • весом;
  • характеристиками дисплея;
  • наличием дополнительных функций и т. д.

Поэтому при выборе ультразвуковых дефектоскопов для контроля сварных швов важно определиться с условиями использования, а также сферой задач, которые предстоит решать с их помощью. В случае если необходимо использовать прибор в труднодоступных или удаленных друг от друга объектах, лучше отдать предпочтение компактной модели. Если планируется эксплуатация устройства под открытым небом, то лучше заранее определиться, при каком диапазоне температур он будет использоваться.

Уточнить технические характеристики и цены, а также заказать дефектоскопы можно, позвонив по телефону указанному на сайте.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector