Работаем по всей России

Ультразвуковой контроль сварных соединений

news

Контроль качества сварных соединений металлоконструкций, резервуаров и труб разного промышленного назначения - обязателен как на этапе сдачи объекта, так и для профилактической проверки и диагностики состояния сварочных элементов в процессе его эксплуатации.

Сварка занимает ведущее место в промышленной деятельности современного человека. Производственные предприятия, фабрики, заводы, строительство и коммуникации, подача и распределение газа, воды и других энергетических ресурсов - в основе работы каждой из этих сфер лежит эксплуатация сварных металлоконструкций. Безопасность и эффективность производственных процессов во многом зависит от качества сварки и регулярной проверки текущего состояния узловых и стыковых элементов. 

Среди методов неразрушающего контроля, наиболее удобной и эффективной признается ультразвуковая диагностика. Разработанная ещё в 30-х годах прошлого века, она до сих пор остаётся наиболее эффективной и используется повсеместно.

УЗК позволяет с высокой точностью выявить наружные и скрытые дефекты любых материалов, без приостановки эксплуатации самого объекта надзора. 


Определение УЗК

Ультразвуковой контроль сварных соединений - это неразрушающий метод поверки, позволяющий выявить внутренние дефекты сварочных швов, определить их точное расположение и глубину. Именно скрытые погрешности сварки несут угрозу целостности и безопасности всей конструкции.

УЗК применяется и для общей диагностики качества материалов, используемых в производстве металлоконструкций, труб и резервуаров:

  • толщинометрия: измерение толщины стенки деталей;

  • химический анализ: обнаружение чужеродных вкраплений, неметаллических элементов, неоднородности сплавов и материалов;

  • выявление скрытых дефектов материалов - шлаковые вкрапления металлов, воздушные пустоты.

Ультразвуковая толщинометрия обязательна в ходе экспертизы промышленной безопасности. Ее задача - установить соответствие толщины металла параметрам, указанным в техническом паспорте исследуемого образца. 

УЗ-диагностика используется для любых материалов, в том числе и неметаллов. Она широко применима во всех областях промышленности, в том числе и на опасных объектах. Поверка теплосетей, нефте- и газопроводов, а также резервуаров накопления газо- и нефтепродуктов, проводится без вывода оборудования из эксплуатации и абсолютно безопасным путем.

uzk_2.jpg


Технология ультразвуковой дефектоскопии

Анализ качества структуры сварного шва производится с помощью специализированного оборудования. Его работа основана на ультразвуковом излучении акустического типа. Волна ультразвука проникает в металл (или другой испытуемый материал) свободно и прямолинейно. А любые отклонения от траектории являются свидетельством естественной преграды, то есть дефекта.

Высокочастотная волна является индикатором, определяющим наличие скрытых повреждений:

  1. волна не изменяет своей траектории - исследуемый образец (сварочный шов, металл или другой материал) однороден и соответствует стандарту качества;

  2. волна отклоняется от нужной траектории - структура исследуемого материала неоднородна, значит имеет место определенный изъян.

К возможным “преградам” на пути искусственно созданной волны относятся:

  • дефекты сварного стыка, “непровары”;

  • неоднородность структуры материала (пустоты, неровности, трещины или инородные включения)

При попадании в инородные “пустоты” ультразвук не только меняет свою скорость, но и отражается от стенок этих раковин и трещин. Создаваемые импульсы несут в себе информацию, по которой прибор с высокой точностью может представить расположение этих погрешностей. 

Специалист ультразвукового контроля получает данные на монитор прибора, в виде схем. На основе полученных данных составляются подробные карты дефектов, с классификацией недостатков, их точным расположением и размерами:

  1. Расстояние до дефектного участка определяется временем прохождения звука через металл;

  2. Размер дефекта определяется на основании амплитуды отражения звука.

На основании полученных данных специалист получает не только координаты погрешностей, но и их параметры. То есть может точно идентифицировать каждый отдельный дефект.

Такую методику отличает особая чувствительность к трещинам и непроварам, а значит высокая точность и эффективность исследований.

uzk_3.png


Методология УЗК

К наиболее популярным и удобным технологиям относят:

  • эхо-импульсный метод поверки. Он предполагает применение одного устройства, которое излучает волны в точку исследования и, при их отражении от “преграды”, принимает обратные импульсы. Если излучаемый звук свободно проходит сквозь металл и не даёт обратного импульса - значит шов не имеет погрешностей.

  • теневой метод. Основан на применении двух дефектоскопов. Устройства расположены на разных сторонах исследуемого участка трубы или резервуара. Одно из них отправляет сигналы, а другое принимает. Отсутствие сигнала на приемном устройстве означает его “потерю”, то есть попадание в “глухую” зону или участок с инородной средой.

К менее популярным, но допустимым способам УЗК относятся эхо-зеркальный, зеркально-теневой и дельта-метод. 

Эхо-зеркальный способ особенно удобен для выявления вертикальных дефектов. Он основан на наличии отражателя (зеркала), который возвращает акустические сигналы обратно к источнику излучения.

Зеркально-теневой способ, помимо отражателя предполагает установку сразу двух приборов УЗК, которые, в отличие от теневого метода, расположены с одной стороны исследуемого участка металлоконструкции.

Наконец, дельта-методика основана на “переизлучении” от дефекта и применяется крайне редко, в силу продолжительной расшифровки и долгой настройки оборудования.

uzk_4.jpg

uzk_5.jpg


Регламент проведения УЗК

Исследование проводится в соответствии с регламентом, рекомендованным к применению специалистами лаборатории. Эти требования устанавливаются ГОСТом и предполагают следующий порядок проведения работ:

  • очистка сварного шва и околошовной поверхности, на расстоянии 50-70 мм с обеих сторон. На поверхности металла (или другого материала) не должно оставаться следов покрытия, лаков и красок, а также ржавчины и коррозийных элементов.

  • обработка шва и околошовной поверхности маслом. Допустимы к использованию любые машинные масла, а в качестве альтернативы может быть использован глицерин. Масло повышает проходимость волн и обеспечивает необходимую точность результатов.

  • настройка УЗ-прибора в соответствии с типом исследования. При толщине материала до 2 см - применяются стандартные настройки дефектоскопа. Для более толстостенных металлов - имеет место настройка АРД-диаграмм. Для оценки размеров и точного месторасположения дефектов применяют DGS/AVG-диаграммы.

  • УЗ-излучатель перемещают вдоль сварочного шва, при помощи зигзагообразных движений. Одновременно с этим оператор проворачивает излучатель на 10-15 градусов вокруг своей оси.

  • искатель передвигается в поисках наиболее четкого и постоянного сигнала. После его обнаружения, устройство разворачивается для отслеживания наиболее высокой амплитуды сигнала.

Крайне важно учесть, что поверхность испытуемого участка не должна иметь видимых повреждений и вмятин, либо несплошностей самого шва, заметных при визуальном осмотре.

Использование УЗ-дефектоскопа допустимо на глубине до 10 метров. Аппарат имеет удобные габариты и свободно перемещается по всему участку залегания труб.

Важно, что устройство является эффективным для большинства материалов, а УЗ-излучение свободно проникает в образцы толщиной от 4 до 800 мм.


Оценка результатов

К основным факторам успешных испытаний можно отнести:

  • качество оборудования (дефектоскопа)

  • квалификация специалиста УЗК

Чувствительность оборудования - важный показатель качества диагностики. Только исправный и точный прибор способен уловить мельчайшие параметры непроваров и определить его точное расположение и даже форму.

Результаты качественных испытаний дают развернутую картину “изнутри”:

  • точное количество дефектов сварки, даже при наименьших расстояниях друг от друга;

  • размеры или протяженность изъяна;

  • высоту пустот;

  • форму обнаруженного дефекта.

Высота трещины внутри шва определяется  разницей временных показателей между отраженной волной и волной, излученной ранее.

Форма отраженной волны даёт представление о форме изъяна на мониторе оператора.

На результативность исследований также оказывает большое влияние и человеческий фактор. В целом, методика ультразвукового контроля является сложной и результаты во многом зависят от правильной обработки полученных данных. Именно профессионализм и опыт оператора определяют качество проведенных работ.

В случаях, когда УЗ-диагностика даёт сомнительные или неточные результаты, имеет место повторное исследование другими неразрушающими методами. Для подтверждения или уточнения таких результатов обычно применяют радиографический контроль сварки (рентгенографический метод).


Задачи УЗК и области его применения

Ультразвуковой контроль является наиболее удобной, оперативной и эффективной процедурой, гарантирующей качество сварки.

Методика позволяет быстро и с максимальной точностью произвести проверку металлоконструкций, труб и резервуаров, подлежащих надзору, без приостановки их эксплуатации.

УЗ-дефектоскопия позволяет выявить следующие типы повреждений:

  • “непровары” соединительных швов металлоконструкций

  • несплавления соединений или расслоения наплавки

  • трещины, пустоты

  • наличие свищей

  • провисания в нижней части стыка

  • участки, разрушенные коррозией

  • участки, не соответствующие стандартам, по своим размерам и геометрии

  • чужеродные вкрапления, отличные по своему химическому составу

Необходимость в проведении проверок, их регулярность и процедура, а также типы и размеры несплошностей - определяются стандартами и находят отражение в конструкторской документации на продукцию.

УЗК диагностике подвергается большинство типов соединительных швов: стыковые, угловые, тавровые стыки и соединения внахлест. 

Допустимые типы сварки:

  • дуговая сварка;

  • газовая или газопрессовая;

  • лазерная;

  • электронно-лучевая;

  • электрошлаковая;

  • сварка оплавлением.

Методика ультразвукового контроля применяется на всех объектах промышленности, а также в сфере строительства и коммуникаций.


Объекты УЗК

Список основных объектов, подлежащих ультразвуковому контролю сварных элементов:

  • неразрушающий контроль газопроводов;

  • контроль качества сварки трубопроводов;

  • запуск и профилактическая диагностика магистралей тепло- и водоснабжения;

  • нефтегазовая отрасль, в том числе контроль по СТО Газпром;

  • сфера капитального строительства и реконструкции;

  • контроль качества монтажных работ;

  • химическая промышленность;

  • контроль подъемных механизмов и сооружений;

  • УЗК резервуаров и котлов;

  • контроль объектов атомной энергетики;

  • объектов Морского регистра;

  • объектов Речного регистра;

  • контроль изделий (в том числе со сложной геометрией)

  • неразрушающий контроль металлов и других материалов

УЗК сварных соединений применяется также на опасных производственных объектах. Это главный аспект безопасности и заблаговременного предотвращения аварий, сбоев и техногенных катастроф.

Большинство крупных предприятий-поставщиков металлоконструкций и деталей разного назначения, организуют работу собственного отдела по контролю качества сварки (лаборатории). Регулярные тестирования и проверки, на всех этапах производства - значительно снижают процент брака.

Совершенствование технологий сварки способствует росту качества продукции, а значит и экономической эффективности предприятия.


Преимущества и недостатки УЗК

Главным достоинством технологии остается возможность проведения диагностики как в полевых, так и лабораторных условиях. Производственные работы или подачу ресурсов, приостанавливать при этом не обязательно. Допускается проведение испытаний объекта, находящегося в эксплуатации.

Это гарантирует мобильность и оперативность исследований, без серьезных временных и денежных затрат. Не случайно УЗК относится к наиболее экономичным способам поверки.

Другие важные достоинства прозвучивания швов и металлов:

  • высокая чувствительность к дефектам разного класса, в том числе наиболее опасным;

  • точность диагностики;

  • простота и удобство процедуры;

  • безопасность для людей;

  • исключение повреждений испытуемых материалов, конструкций или деталей;

  • исследование любых материалов, в том числе не металлов или изделий с большой толщиной;

  • оперативность, экономичность;

  • развернутые результаты: возможность составления подробных карт дефектов, для последующих работ по их устранению.

Эти преимущества гарантируют заказчику оперативную проверку и сдачу объекта, в соответствии со всеми требованиями контролирующих органов, а также безопасность и экономическую эффективность его эксплуатации.

К недостаткам методики можно отнести высокие требования к качеству оборудования и квалификации специалистов ультразвуковой дефектоскопии. Проверка должна осуществляться только компаниями и лабораториями, аттестованными и аккредитованными по данному классу исследований. Заказчику необходимо со всей серьезностью подойти к выбору надежного подрядчика. От качества проверки зависят важные производственные процессы и их безопасность.

Следует отметить невозможность прозвучивания металлов со сложной, зернистой структурой. Также маловероятно получение корректных результатов, при работе с конструкциями сложной конфигурации. Что, однако, не является серьезным препятствием для лабораторий, которые обычно располагают всем необходимым оборудованием для проведения комплексных исследований, разными методами диагностики. 

Так, совместно с ультразвуковой дефектоскопией и толщинометрией, широко применяется метод радиографического контроля металлов.

Другие статьи

Наш сайт использует cookies

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookies, которые обеспечивают правильную работу сайта.