Дефектоскопия сварных швов трубопроводов способы

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.

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.

Керосин

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.

Источник

Дефектоскопия сварных швов: характеристика основных видов, правила выполнения, достоинства и недостатки

Неразрушающие испытания сварных швов призваны оценивать физические свойства изделий, то есть насколько соединение прочно или надежно. На эти свойства влияет наличие дефектов.

Физические методы контроля дефектов сварных швов называют дефектоскопией сварных швов. По термодинамическому признаку физические способы подразделяются на такие, которые используют:

• передачу энергии;
• движение вещества.

Дефектоскопия сварных швов предназначена для определения соответствия их физических свойств характеристикам, указанным в технических условиях, иными словами — пригодности изделия к эксплуатации.

Виды дефектоскопии

Методы дефектоскопии сварных швов относятся к группе неразрушающего контроля и включают:

• магнитопорошковую дефектоскопию;
• ультразвуковую;
• радиационную.

Магнитопорошковая

Относится к электромагнитным методам контроля. Принцип магнитопорошковой дефектологии строится на обнаружении магнитных полей рассеяния, образованных неоднородностями структуры или дефектами в исследуемом намагниченном образце.

Ферромагнитные частицы магнитного порошка, находясь в магнитном поле, перемещаются в направлении максимальной плотности магнитного потока и втягиваются в магнитное поле рассеяния над дефектной зоной сварного шва. Дефект обнаруживается по скоплению частиц порошка в форме валиков, которые очертаниями напоминают конфигурацию выявленных изъянов.

Для магнитопорошковой дефектоскопии применяют универсальные магнитные дефектоскопы с намагничиванием в постоянном или переменном магнитном поле.

Технология

Методика магнитопорошковой дефектологии сварного соединения включает последовательные действия:

1. Подготовка поверхности (очистка от окалины, загрязнений, следов шлака).
2. Намагничивание изделия.
3. Нанесение на поверхность намагниченного шва сухого ферромагнитного порошка или суспензии с мыльным раствором, маслом, керосином.
4. Осмотр поверхности спая. Обнаружение мест с отложениями магнитного порошка.
5. Размагничивание контрольного образца.

Применение

При соблюдении технологии магнитопорошковая дефектоскопия обладает чувствительностью к выявлению мелких и тонких трещин. Использование способа позволяет обнаружить дефекты как поверхностные, так и подповерхностные, с высотой (глубиной) дефекта от 0.05 мм и раскрытием от 0.01 мм.

Изъяны, имеющие округлую форму, выявляются хуже. Внутренние дефекты крупного размера , залегающие на глубине до 6 мм от верхней плоскости сварного шва, также выявляются. Их обнаружение требует применения магнитного порошка более крупной фракции.

Шлаковые включения и газовые поры в сварном шве магнитопорошковой дефектоскопией не выявляются.

Способ применяется для дефектоскопии продольных соединений труб, выполненных стыковым электроконтактным способом, и обнаружения трещин и стянутых (узких) непроваров в швах трубопроводов, сваренных электродуговым способом встык.

Ультразвуковая

Относится к одному из методов акустического неразрушающего контроля, при котором используются механические колебания упругой среды с частотой от 0.5 до 10 МГц.

Принцип работы ультразвуковой дефектоскопии основан на использовании пьезоэлектрического эффекта, при котором с помощью пьезокристаллов происходит превращение электрических колебаний в механические.

Контроль ультразвуковой дефектоскопии осуществляется с помощью ультразвукового дефектоскопа. Это прибор для излучения ультразвуковых колебаний, приема отраженных сигналов и их регистрации и для определения координат выявленных дефектов. Эхо-сигналы регистрируют по экрану электронно-лучевой трубки.

Примерная стоимость ультразвукового дефектоскопа на Яндекс.маркет

Технология

Передача ультразвуковых колебаний в исследуемый объект — сварной шов происходит с помощью щупов. Наклонные или призматические щупы применяются для исследования поперечными волнами, возбуждаемыми в спае методом превращения продольных колебаний, в момент их перехода через границу, разделяющую металл и материал щупа. С помощью поперечных волн обнаруживается брак более мелкого размера.

Признак обнаружения дефекта – поступление от отражателя, находящегося в металле шва, эхо-сигнала с амплитудой колебаний, превышающей заданный уровень.

Показатель наличия непроваров и трещин – сохранение на трубке импульса при передвижении щупа по длине сварного шва. Если импульс быстро пропадает, это свидетельствует о наличии локализованного дефекта шва – шлаков сферической формы, газовых пор. Для выявления микроскопических отклонений в структуре металла требуются высокие частоты (6-8 Мгц), подаваемые на щуп. Для макроскопических – 1.5-3 Мгц.

Применение

Метод применяется для контроля сварных швов, выполненных всеми видами сварки плавлением. Например:

• соединений из низколегированных и низкоуглеродистых сталей толщиной до 700 мм (электрошлаковая сварка котлов, труб, корпусов доменных печей, корпусов судов);
• стальных соединений толщиной более 80 мм (выявление внутренних дефектов).

На порядок больший успех, чем при других неразрушающих методах контроля, проявляется при обнаружении дефектов в изделиях, выполненных ультразвуковым способом или сваркой давлением.

Ультразвуковой дефектоскопией сложно обнаружить поперечные трещины из-за слабой шероховатости их поверхности, отражение ультразвука от которой носит зеркальный характер.

Радиационная

В основе радиационной дефектоскопии лежит регистрация и анализ ионизирующего излучения после его взаимодействия с исследуемым предметом. Ослабление (поглощение и рассеивание) пучка излучения при его прохождении через разные зоны сварного шва происходит по-разному:

• большая степень — в местах включений большой толщины и плотности по сравнению с основным материалом;
• меньшая степень – в зонах с меньшей толщиной и плотностью материала.

Отсюда следует, что распределенная интенсивность пучка излучения по сечению контролируемого объекта является носителем информации его внутреннего строения или, иными словами – радиационным изображением объекта.

В соответствии со способом получения первичной информации существует три метода радиационной дефектоскопии:

• радиометрический (регистрация электрических сигналов);
• радиоскопический (наблюдение изображения на экране);
• радиографический (фиксация изображения на бумаге, пленке).

Выбор метода зависит от технических условий, требований стандартов к конкретному объекту контроля, его конструктивных особенностей, технологии изготовления, размеров дефектов.

Радиационная дефектоскопия предполагает использование рентгеновских аппаратов – совокупности технических средств, функции которых – получение и использование рентгеновского излучения.

• источник питания;
• излучатель;
• пульт управления;
• вспомогательные устройства и принадлежности.

Технология

Наиболее распространенный метод контроля – радиографический.

Источник излучения размещается на заданном расстоянии от сварного шва. С противоположной стороны располагается кассета с пленкой. Пленка просвечивается (выдерживается некоторое время под лучами), после чего изымается из кассеты и проявляется. По полученному изображению определяются дефекты.

Применение

Методы радиационной дефектоскопии применяют с целью обнаружения в испытуемых объектах дефектов и изменений внутренней конфигурации и расположения объектов контроля.

В сварных соединениях, выполненных сваркой плавлением, можно обнаружить:

• прожоги;
• трещины;
• разнородные включения;
• поры;
• подрезы;
• смещения кромок;
• непровары;
• раковины;
• превышения проплава;
• утяжины.

При работе точечной и роликовой сваркой:

• непровары;
• выплески;
• включения (металлические и неметаллические);
• поры;
• трещины.

Общие правила выполнения дефектоскопии

Проведение дефектоскопии сварных швов включает несколько этапов.

Вначале производится выбор метода контроля, на который влияют:

• технология сварки;
• вид основного металла;
• размеры и тип соединения, конфигурация;
• ожидаемый тип дефектов и их ориентация.

Проведение контроля выполняется в соответствии с нормами и правилами, указанными в государственных стандартах.

Перед началом исследования персонал должен получить доступ ко всей информации об объекте контроля. Работы в большинстве случаев рекомендуется проводить по окончании всех этапов термообработки изделия. Некоторые сварные соединения исследуются по прошествии минимального периода, указанного в спецификации на продукцию. Контроль по обнаружению поверхностных дефектов сварного шва проводится перед исследованием на внутренние дефекты.

Заключительным этапом дефектоскопии сварных швов является разбраковка контролируемых объектов.

Достоинства и недостатки

Ввиду того что дефектоскопия сварных швов относится к неразрушающим методам контроля, она имеет такие же преимущества и недостатки.

1. Возможность проведения испытаний непосредственно на изделии, включая его опасные участки.
2. Не выполняется разрушение деталей, что важно для дорогостоящих экземпляров.
3. Контроль возможен без прекращения работы установки.
4. Стоимость исследования ниже, чем при разрушающем контроле.

1. Выполняется косвенная оценка некоторых свойств, не имеющих значения при эксплуатации изделия.
2. Для установления корреляционной связи «результат неразрушающего контроля – эксплуатационная надежность» требуются специальные исследования.
3. Испытания чаще носят альтернативный характер (годен – негоден).

Источник