Капиллярный способ контроля сварных швов

Капиллярный метод контроля сварных швов

Контроль сварных швов является основным способом определить их качества. Существует несколько технологических контрольных методов, которые сегодня применяются при проверке сварочных швов, основной из них – капиллярный контроль. Он является неразрушающим и включает в себя несколько вариантов проведения данного процесса с использование разных расходных материалов. С его помощью определяются наружные поверхностные и внутренние дефекты или их отсутствие, а также изменения в зоне нагрева двух соединяемых заготовок.

Капиллярным контролем сварных соединений можно выявить практически все дефекты шва: поры, трещины, раковины, прожоги и непровары. Можно определить, как расположен дефект в плане его ориентации к поверхности сварного шва, можно определить размеры изъянов. Капиллярный метод контроля используется при сварке любых металлов (черных и цветных), пластмасс, стекла, керамики и так далее. То есть, это контроль имеет обширную область применения при определении дефектов в сварочных швах.

Суть всего контрольного процесса заключается в том, что, используя специальные жидкости (индикаторы), которые имеют свойство глубоко проникать в любые материалы, если в них есть пустоты, просачиваться сквозь него и появляться на противоположной стороне от места их нанесения. То есть, проникая в тело металла, индикаторные жидкости оставляют следы, по которым и определяются дефекты. Такие следы можно обнаружить визуально, а можно использовать для их определения специальные приборы преобразователи. Все современные методы контроля сварных швов капиллярным способом регламентируются ГОСТами.

Классификация капиллярного контроля

Существует две категории капиллярного контроля сварных швов: основные и комбинированные. Первый подразумевает под собой чисто капиллярный контроль, второй – это объединение нескольких неразрушающих способов контроля, в состав которых входит и капиллярный.

К основным методам можно отнести:

• В зависимости от того, какой проникающий раствор для этого используется: это растворы и фильтрующие суспензии.
• В зависимости от того, каким способом считывать получаемую информацию: цветовой (он же хроматический), яркостный (он же ахроматический), люминесцентный и люминесцентно-хроматический.

К комбинированным: электростатический, магнитный, электроиндукционный, радиационная технология поглощения или излучения. Во всех них используются проникающие индикаторные жидкости, то есть, применяется капиллярный вариант, но считывание информации происходит по-разному. В основном же на группы эта категория делится по характеру воздействия на поверхность сварного шва.

Как применяется технология капиллярной дефектоскопии

В принцип метод достаточно прост. Необходимо поверхность сварочного шва очистить и хорошо высушить. После этого на нее наносится проникающая жидкость, остатки которой через некоторое время надо полностью удалить. Остальная же часть проникнет внутрь тела металла. Далее на обработанную поверхность наносится проявитель, который просто вытянет из дефектов оставшуюся в металле жидкость. Она проявится на поверхности в виде рисунков, которые и обозначат количество, форму и вид изъяна. Но это просто всего лишь на словах. Сам же процесс – достаточно серьезное мероприятия, поэтому к нему надо относиться со всем внимание и точно следовать технологически этапам, принимая во внимание нюансы.

Подготовка сварного шва к контролю

Как и в случае со сваркой, металл соединения необходимо очистить от всех загрязнений. Для этого можно использовать химический способ или механический, обычно, как показывает практика, специалисты применяют комбинацию из двух вариантов. То есть, зачищают металлическую поверхность наждачкой или железной щеткой, а после обрабатывают растворителем или спиртом.

Правда, механическую чистку рекомендуется применять лишь в том случае, если валик имеет пористую поверхность, или она имеет перепады и глубокие подрезы. Все дело в том, что поверхностные дефекты сварного шва при обработке жесткими материалами затираются, поэтому и не проявляются после их обработки проникающими жидкостями.

Что касается химикатов, которые используются для чистки поверхности шва, то их необходимо обязательно после окончания чистящего процесса удалять тепловой водой или другими реагентами. Просто они могут вступать в реакцию с жидкостями для контроля, тем самым выдавая неверные показатели. И последнее – это хорошо просушить поверхность металла. Таким образом, достигается полное отсутствие воды и растворителей.

Нанесение индикатора

Существует несколько способов нанесения индикаторной жидкости.

• Обычный капиллярный метод – это когда жидкость наносится на проверяемую поверхность, и она сама по капиллярам металла проникает внутрь валика. Нанесение может производиться обычным смачивание, капельным распылением или струей, погружением сваренных заготовок в индикаторную жидкость.
• Компрессионный – это когда жидкость подается на поверхность сварного шва под давлением. Таким образом, она быстрее проникает внутрь дефектов, вытесняя из них воздух.
• Вакуумный – это противоположность компрессионному. В данном случае заготовки помещаются в вакуумную установку, вследствие чего из пор, раковин и трещин отсасывается воздух. Далее наносится жидкий индикатор, который заполняет их, потому что внутри полостей давление намного меньше, чем атмосферное.
• Деформационный. На индикатор воздействуют, к примеру, звуковыми волнами, под действием которых он и проникает внутрь металла. При этом размер изъяна немного увеличивается, то есть, происходит его деформация.
• Ультразвуковой – это когда заполнение производится под действием ультразвука.

Все данные способы проникновения жидкости в тело металла должны производиться при температуре 10-50С.

Очистка от индикатора

Проводя очистку поверхности валика, необходимо понимать, что нельзя удалять жидкость с поверхностных дефектов. Чем можно чистить.

• Теплой водой, температура которой не превышает +50С. Это можно проводить при помощи тряпки или губки.
• Растворителем. Сначала поверхность высушивают, а затем тряпкой, смоченной в растворителе, производится протирание поверхности.
• Эмульгаторами: на водной или масляной основе. Сначала удаляется с поверхности проникающая жидкость, и сразу наносятся эмульгаторы, которые снимаются тряпкой.
• Комбинированный вариант. Сначала поверхность омывается водой, после используется растворитель.

Обязательно поверхность сварочного шва после чистки индикаторной жидкости высушивается. Здесь можно использовать разные методы, главное – не повышать температуру валика выше +50С. К примеру, можно просто протереть поверхность неворсистой тряпочкой, можно просто нагреть заготовки, или использовать фен для удаления влаги.

Нанесение проявителя

Этот процесс в технологии капиллярного контроля сварных соединений должен проводиться сразу же после окончания сушки металла после очищения его поверхности. Для этого можно использовать разные проявители.

• Сухой. Его наносят на поверхность равномерным слоем без утолщений или снижения толщины. Для этого обычно используется обычное напыление. Важно – данный вид проявителя применяется только в сочетании флуоресцентными индикаторами.
• Жидкий на основе водной суспензии. Его наносят или методом распыления, или замачиванием валика, путем утопления свариваемых заготовок в жидкий проявитель. Важно – утопление производится в самые короткие сроки, после чего вся жидкость удаляется методом принудительной просушки.
• Жидкий на основе растворителя. Наносится обычным распылением так, чтобы слой проявителя на поверхности остался равномерным.
• Жидкий в виде водного раствора. Все то же самое, что и в случае проявителя на основе суспензии.

Обычно процесс проявления длиться 10-30 минут в зависимости от выбранного материала. Если появляется необходимость, то время можно увеличить.

Способы выявления дефектов сварного шва

Процесс выявления можно начинать сразу после нанесения проявителя. Но лучше, если после того как полностью закончится процесс проявления. Для этого можно использовать увеличительные стекла (лупы) или специальные очки.

Если капиллярная дефектоскопия сварного шва проводилась с помощью флуоресцентных индикаторов, то использовать для контроля специальные очки фотохроматического типа не надо. Просто оператор должен проводить контроль в темном помещении. Он должен в него войти и в течение 5 минут привыкнуть к темноте. После чего и начать процесс выявления дефектов. Сам контроль проводится под действием ультрафиолетового освещения. Оно может быть общим или зонированным (освещается только участок, где лежит сваренная конструкция). Самое важное, чтобы в поле зрения оператора не попадали отсвечивающие предметы, их просто не должно быть в помещении.

Если используются цветные индикаторы, то их проявление можно наблюдать и при дневном, и при искусственном свете. Главное, чтобы на поверхности контролируемого металла не было бликов, а мощность светового потока составляло не менее 500 лк.

Повторный контроль

Если по каким-то причинам итоги капиллярного контроля оказались неудовлетворительными, то можно провести повторный контроль. Он проводится точно так же, как и первый, с использованием все тех же технологий и индикаторов. Нельзя использовать индикаторные жидкости другой марки от другого производителя. Самое важное – это очистить металлическую поверхность от старых материалов (проявителя и индикатора). Все остальные действия от очистки до проявления проводятся точно также.

Контроль капиллярный керосином

Керосин является полярно-активной жидкостью с низкой вязкостью, отсюда и большая его проникающая способность. Обычно с его помощью выискиваются дефекты сварных швов диаметром 0,1 мм при толщине стыка в 25 мм. И раньше, и сейчас керосин используется для контроля сварки резервуаров, которые работают под давлением. Сам процесс достаточно простой.

Для этого понадобиться керосин и меловой раствор, который наносится на обратную сторону сварного шва. По сути, раствор будет выполнять функции индикатора, на котором проявятся керосиновые пятна. Саму жидкость можно распылить на поверхность, смочить ею валик или просто уложить по стыку смоченную в керосине ленты или тряпку. После определенного времени с обратной стороны начнут проявляться масляные пятна, хорошо видимые на меловой поверхности. Нередко в керосин добавляют яркие пигменты, чтобы увеличить чувствительность контроля.

Как и все капиллярные способы контроля с использование индикаторных жидкостей, керосин наносится на испытуемые поверхности сварных валиков разными способами.

• Вакуумным, для чего используются специальные вакуумные установки переносного типа. Их устанавливают со стороны нанесенной меловой смеси.
• Пневматический. Поверхность валика, смоченную керосином, обдувают потоком сжатого воздуха при давлении 0,3-0,4 МПа.
• Вибрационный. Проникновение материала проходит под действием ультразвуковых колебаний.

Используя керосин при капиллярном контроле сварочных швов, необходимо применять материал с большой чистотой. Ведь примеси только увеличивают вязкость керосина, что делает его проникающие свойства низкими. А это может привести к неопределению самых маленьких дефектов, что отразиться на искаженной информации о качестве сварочного шва.

Капиллярные способы контроля на сегодняшний день считаются самыми простыми, но в то же время самыми дешевыми и эффективными. Именно поэтому они чаще других способов сегодня используются при проверке сварочных конструкций.

Источник

Капиллярный метод неразрушающего контроля сварных швов. Капиллярная дефектоскопия сварных соединений

Содержание

Сущность и область применения метода капиллярной дефектоскопии

Капиллярный контроль сварных соединений применяется для выявления наружных (поверхностных и сквозных) дефектов в сварных швах и прилегающих зонах термического влияния. Такой способ проверки позволяет выявлять такие дефекты, как горячие и холодные трещины в сварных швах, непровары, поры, раковины и некоторые другие.

При помощи капиллярной дефектоскопии можно определить расположение и величину дефекта, а также его ориентацию по поверхности металла. Этот метод применяется как при сварке чёрных металлов, так и при сварке цветных металлов и сплавов. Также его используют при сварке пластмасс, стекла, керамики и других материалов.

Сущность метода капиллярного контроля состоит в способности специальных индикаторных жидкостей проникать в полости дефектов шва. Заполняя дефекты, индикаторные жидкости образуют индикаторные следы, которые регистрируются при визуальном осмотре, или с помощью преобразователя. Порядок капиллярного контроля определяется такими стандартами, как ГОСТ 18442 и EN 1289.

Классификация методов капиллярной дефектоскопии

Способы капиллярной проверки подразделяются на основные и комбинированные. Основные подразумевают только капиллярный контроль проникающими веществами. Комбинированные основаны на совместном применении двух или более методов неразрушающего контроля сварных соединений, одним из которых является капиллярный контроль.

Основные методы контроля

Основные методы контроля подразделяются:

1. В зависимости от типа проникающего вещества:

• проверка с помощью проникающих растворов
• проверка при помощи фильтрующих суспензий

1. В зависимости от способа считывания информации:

• яркостный (ахроматический)
• цветной (хроматический)
• люминесцентный
• люминисцентно-цветной.

Комбинированные методы капиллярного контроля

Комбинированные методы подразделяются в зависимости от характера и способа воздействия на проверяемую поверхность. И бывают они:

1. Капиллярно-электростатический
2. Капиллярно-электроиндукционный
3. Капиллярно-магнитный
4. Капиллярно-радиационный метод поглощения
5. Капиллярно-радиационный метод излучения.

Технология проведения капиллярной дефектоскопии

До проведения капиллярного контроля проверяемую поверхность необходимо очистить и просушить. После этого на поверхность наносят индикаторную жидкость — панетрант. Эта жидкость проникает в поверхностные дефекты швов и по истечении некоторого времени проводят промежуточную очистку, в ходе которой удаляется излишняя индикаторная жидкость. Далее на поверхность наносят проявитель, который начинает вытягивать индикаторную жидкость из сварных дефектов. Таким образом, на контролируемой поверхности проявляются рисунки дефекта, видимые невооружённым глазом, или при помощи специальных проявителей.

Этапы капиллярного контроля

Процесс контроля капиллярным методом можно разделить на следующие этапы:

1. Подготовка и предварительная очистка
2. Нанесение индикаторной жидкости
3. Промежуточная очистка
4. Процесс проявления
5. Выявление сварочных дефектов
6. Составление протокола в соответствии с результатами проверки
7. Окончательная очистка поверхности

Материалы для капиллярного контроля

Перечень необходимых материалов для проведения капиллярной дефектоскопии дан в таблице:

Флуоресцентные цветные жидкости

Подготовка и предварительная очистка проверяемой поверхности

При необходимости, с контролируемой поверхности сварного шва удаляют загрязнения, такие как окалина, ржавчина, масляные пятна, краска и др. Эти загрязнения удаляют с помощью механической или химической очистки, или комбинацией этих способов.

Механическую очистку рекомендуется проводить лишь в исключительных случаях, если на контролируемой поверхности находится рыхлая плёнка окислов или имеются резкие перепады между валиками шва, глубокие подрезы. Ограниченное применение механическая очистка получила из-за того, что при её проведении часто поверхностные дефекты оказываются закрытыми в результате затирания, и они не выявляются при проверке.

Химическая очистка происходит с применением различных химических чистящих средств, которые удаляют с проверяемой поверхности такие загрязнения, как краска, масляные пятна и др. Остатки химических реагентов могут реагировать с индикаторными жидкостями и влиять на точность контроля. Поэтому химические вещества после предварительной очистки должны смываться с поверхность водой, или другими средствами.

После предварительной очистки поверхности её необходимо просушить. Просушивание необходимо для того, чтобы на наружной поверхности проверяемого шва не осталось ни воды, ни растворителя, ни каких-либо других веществ.

Нанесение индикаторной жидкости

Нанесение индикаторных жидкостей на контролируемую поверхность может выполняться следующими способами:

1. Капиллярным способом. В этом случае заполнение сварных дефектов происходит самопроизвольно. Жидкость наносится при помощи смачивания, погружения, струёй или распылением сжатым воздухом или инертным газом.
2. Вакуумным способом. При таком способе в полостях дефектов создаётся разряженная атмосфера и давление становится в них меньше, чем атмосферное, т.е. получается своеобразный вакуум в полостях, который всасывает в себя индикаторную жидкость.
3. Компрессионный способ. Этот способ противоположен вакуумному способу. Заполнение дефектов происходит под воздействием на индикаторную жидкость давления, превышающего атмосферное давление. Под большим давлением жидкость заполняет дефекты, вытесняя из них воздух.
4. Ультразвуковой способ. Заполнение полостей дефектов происходит в ультразвуковом поле и использованием ультразвукового капиллярного эффекта.
5. Деформационный способ. Полости дефектов заполняются под воздействием на индикаторную жидкость упругих колебаний звуковой волны или при статическом нагружении, увеличивающем минимальный размер дефектов.

Для лучшего проникновения индикаторной жидкости в полости дефектов, температура поверхности должна быть в пределах 10-50°С.

Промежуточная очистка поверхности

Наносить вещества для промежуточной очистки поверхности следует таким образом, чтобы индикаторная жидкость не удалялась из поверхностных дефектов.

Очистка водой

Избытки индикаторной жидкости могут быть удалены обрызгиванием, или протиранием влажной тканью. При этом, следует избегать механического воздействия на контролируемую поверхность. Температура воды не должна превышать 50°С.

Очистка растворителем

Сначала излишнюю жидкость удаляют при помощи чистой ткани без ворса. После этого поверхность очищают тканью, смоченной растворителем.

Очистка эмульгаторами

Для удаления индикаторных жидкостей используются водочувствительные эмульгаторы или эмульгаторы на основе масел. Перед нанесением эмульгатора необходимо смыть излишки индикаторной жидкости водой и сразу после этого нанести эмульгатор. После эмульгтрования необходимо поверхность металла промыть водой.

Комбинированная очистка водой и растворителем

При таком способе очистки сначала с контролируемой поверхности смывают водой излишнюю индикаторную жидкость, а затем очищают поверхность безворсовой тканью, смоченной растворителем.

Сушка после промежуточной очистки

Для высушивания поверхности после промежуточной очистки можно применить несколько способов:

• вытиранием чистой сухой неволокнистой тканью
• испарением при температуре окружающей среды
• сушкой при повышенной температуре
• сушкой в воздушной струе
• комбинированием вышеперечисленных способов сушки.

Процесс сушки необходимо проводить таким образом, чтобы не происходило высыхания индикаторной жидкости в полостях дефектов. Для этого сушку выполняют при температуре, не превышающей 50°С.

Процесс проявления поверхностных дефектов в сварном шве

Проявитель наносят на контролируемую поверхность ровным тонким слоем. Процесс проявления следует начинать как можно быстрее после промежуточной очистки.

Сухой проявитель

Применение сухого проявителя возможно только с флуоресцентными индикаторными жидкостями. Наносится сухой проявитель напылением или с помощью электростатического распыления. Контролируемые участки должны покрываться однородно, равномерно. Локальные скопления проявителя недопустимы.

Жидкий проявитель на основе водной суспензии

Проявитель наносится однородно при погружении в него контролируемого соединения или разбрызгиванием при помощи аппарата. При использовании метода погружения, для получения наилучших результатов, длительность погружения должна быть как можно короче. После этого контролируемое соединение должно пройти сушку испарением или обдувом в печи.

Жидкий проявитель на основе растворителя

Проявитель наносится распылением на контролируемую поверхность таким образом, чтобы поверхность была равномерно смочена и на ней сформировалась тонкая и однородная плёнка.

Жидкий проявитель в виде водного раствора

Равномерное нанесение такого проявителя достигается помощи погружения в него контролируемых поверхностей, либо при помощи распыления специальными аппаратами. Погружение должно быть кратковременным, в этом случае достигаются наилучшие результат проверки. После этого контролируемые поверхности высушивают испарением или обдувом в печи.

Длительность процесса проявления

Длительность процесса проявления продолжается, как правило, в течение 10-30 мин. В отдельных случаях допускается увеличение длительности проявления. Отсчёт времени проявления начинается: для сухого проявителя сразу после его нанесения, а для жидкого проявителя — сразу после окончания просушивания поверхности.

Выявление сварочных дефектов в результате капиллярной дефектоскопии

По возможности, осмотр контролируемой поверхности начинают сразу же после нанесения проявителя или после его высушивания. Но окончательный контроль происходит после завершения процесса проявления. В качестве вспомогательных приборов, при оптическом контроле, применяются увеличительные стёкла, или очки с увеличительными линзами.

При использовании флуоресцентных индикаторных жидкостей

Недопустимо использование фотохроматических очков. Необходимо, чтобы глаза контролёра адаптировались к темноте в испытательной кабине в течение 5 минут, как минимум.

Ультрафиолетовое излучение не должно попадать в глаза контролёра. Все контролируемые поверхности не должны флуоресцировать (отражать свет). Также в поле зрения контролёра не должны попадать предметы, которые отражают свет под воздействием ультрафиолетовых лучей. Можно применять общее ультрафиолетовое освещение для того, чтобы контролёр мог беспрепятственно перемещаться по испытательной камере.

При использовании цветных индикаторных жидкостей

Все контролируемые поверхности осматриваются при дневном, или искусственном освещении. Освещённость на проверяемой поверхности должна быть не менее 500лк. При этом, на поверхности не должно быть бликов из-за отражения света.

Повторный капиллярный контроль

Если есть необходимость в повторном контроле, то весь процесс капиллярной дефектоскопии повторяют, начиная с процесса предварительной очистки. Для этого необходимо, по-возможности, обеспечить более благоприятные условия контроля.

Для повторного контроля допускается применять только такие же индикаторные жидкости, одного и того же производителя, что и при первом контроле. Использование других жидкостей, или таких же жидкостей, но разных производителей, не допускается. В этом случае необходимо выполнить тщательную очистку поверхности, чтобы на ней не осталось следов от прежней проверки.

Схема проведения капиллярного контроля

Согласно EN571-1, основные стадии капиллярного контроля представлены на схеме:

Видео на тему: «Капиллярная дефектоскопия сварных швов»

Источник