Termokings.ru

Домашний Мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Качество под контролем

Методы ультразвуковой дефектоскопии позволяют производить контроль сварных соединений, сосудов и аппаратов высокого давления, трубопроводов, поковок, листового проката и другой продукции.

Полезно знать, что ультразвуковой метод контроля, помимо своего прямого назначения, а именно, обнаружения дефектов, также применяется для измерения толщины. Ультразвуковая толщинометрия, в свою очередь, является не менее важной процедурой для контроля качества и безопасности изделий.

Теория технологии

В основе ультразвуковых колебания лежат обычные акустические волны, которые имеют частоту колебания выше 20 кГц. Человек их не слышит. Проникая внутрь металла, волны попадают между его частицами, которые находятся в равновесии, то есть, колеблются в одной фазе. Расстояние между ними равно длине ультразвуковой волны. Этот показатель зависит от скорости прохождения через металлический шов и частоты самих колебаний. Зависимость определяется по формуле:

  • L – это длина волны;
  • с – скорость ее перемещения;
  • f – частота колебаний.

Скорость же зависит от плотности материала. К примеру, в продольном направлении ультразвуковые волны двигаются быстрее, чем в поперечном. То есть, если на пути волны попадаются пустоты (другая среда), то изменяется и ее скорость. При этом, встречая на своем пути различные дефекты, происходит отражение волн от стенок раковин, трещин и пустот. А соответственно и отклонение от направленного потока. Изменение движения оператор видит на мониторе УЗК прибора, и по определенным характеристикам определяет, какой дефект встал на пути движения акустических волн.

К примеру, обращается внимание на амплитуду отраженной волны, тем самым определяется размер дефекта в сварном шве. Или по времени распространения ультразвуковой волны в металле, что определяет расстояние до дефекта.

Виды ультразвукового контроля

В настоящее время в промышленности применяются несколько способов ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. Рассмотрим каждый из них.

  1. Теневой метод диагностики. Это методика основана на использовании и сразу двух преобразователей, которые устанавливаются по разные стороны исследуемого объекта. Один из них излучатель, второй – приемник. Место установки – строго перпендикулярно исследуемой плоскости сварного шва. Излучатель направляет поток ультразвуковых волн на шов, приемник их принимает с другой стороны. Если в потоке волн образуется глухая зона, то это говорит о том, что на его пути попался участок с другой средой, то есть, обнаруживается дефект.
  2. Эхо-импульсный метод. Для этого используется один УЗК дефектоскоп, который и излучает волны, и принимает их. При этом используется технология отражения ультразвука от стенок дефектных участков. Если волны прошли сквозь металл сварочного шва и не отразились на приемном устройстве, то дефектов в нем нет. Если произошло отражение, значит, внутри шва присутствует какой-то изъян.
  3. Эхо-зеркальный. Данный ультразвуковой контроль сварных швов – это подтип предыдущего. В нем используется два прибора: излучатель и приемник. Только устанавливаются они по одну сторону от исследуемого металла. Излучатель посылает волны под углом, они попадают на дефекты и отражаются. Эти отраженные колебания и принимает приемник. Обычно, таким образом, регистрируют вертикальные дефекты внутри сварочного шва – трещины.
  4. Зеркально-теневой. Этот ультразвуковой метод контроля – симбиоз теневого и зеркального. Оба прибора устанавливаются с одной стороны от исследуемого металла. Излучатель посылает косые волны, они отражаются от стенки основного металла и принимаются приемником. Если на пути отраженных волн не встретились изъяны сварного шва, то они проходят без изменений. Если на приемнике отразилась глухая зона, то, значит, внутри шва есть изъян.
  5. Дельта-метод. В основе этого способа контроля сварных соединений ультразвуком лежит переизлучение дефектом направленных акустических колебаний внутрь сварного соединения. По сути, отраженные волны делятся на зеркальные, трансформируемые в продольном направлении и переизлучаемые. Приемник может уловить не все волны, в основном отраженные и движущиеся прямо на него. От количества полученных волн будет зависеть величина дефекта и его форма. Не самая лучшая проверка, потому что она связана с тонкой настройкой оборудования, сложность расшифровки полученных результатов, особенно, когда проверяется сварочный шов шириною более 15 мм. При проведении ультразвукового контроля качества металла этим способом предъявляются жесткие требования к чистоте сварочного шва.

Вот такие методы ультразвукового контроля сегодня используются для определения качества сварных соединений. Необходимо отметить, что чаще всего специалисты используют эхо-импульсный и теневой метод. Остальные реже. Оба вариант в основном используются в ультразвуковом контроле тру.

Ультразвуковая дефектоскопия (УЗК, УЗД)

Ультразвуковой диагностика сварных швов — это неразрушающий целостности сварочных соединений метод контроля и поиска скрытых и внутренних механических дефектов не допустимой величины и химических отклонений от заданной нормы. Методом ультразвуковой дефектоскопии проводится диагностика разных сварных соединений. УЗД является действенным при выявлении воздушных пустот, химически не однородного состава (шлаковые включения в металле) и выявления присутствия не металлических элементов. Ультразвуковая диагностика, которая превосходит по точности полученных результатов многие другие виды контроля.

Это далеко не новый (впервые УЗК проведен в 1930 году) метод, но является очень популярным и используется практически повсеместно. Это обусловлено тем, что наличие даже небольших дефектов сварочных соединений приводит к неизбежной утрате физических свойств, таких как прочность, а со временем к разрушению соединения и непригодности всей конструкции.

Читать еще:  Как сделать аргонную сварку своими руками из инвертора

Теория акустической технологии

Ультразвуковая волна при УЗД не воспринимается ухом человека, но она является основой для многих диагностических методов. Не только дефектоскопия, но и другие диагностические отрасли используют различные методики на основе проникновения и отражения ультразвуковых волн. Особенно они важны для тех отраслей, в которых основным является требование о недопустимости нанесения вреда исследуемому объекту в процессе диагностики. Таким образом, ультразвуковой метод контроля сварных швов относиться к неразрушающим методам контроля качества и выявления места локализации тех или иных дефектов (ГОСТ 14782-86).

Качество проведения УЗК зависит от многих факторов, таких как чувствительность приборов, настройка и калибровка дефектоскопа, выбор более подходящего метода проведения диагностики, от опыта оператора и других. Контроль швов на пригодность (ГОСТ 14782-86) и допуск объекта к эксплуатации не возможен без определения качества всех видов соединений и устранения даже мельчайшего дефекта.

Дефекты, выявляемые с помощью ультразвуковой дефектоскопии

С помощью проведения УЗД возможно выявить следующие дефекты:

  • трещины в околошовной зоне;
  • поры;
  • непровары шва
  • расслоения наплавленного металла
  • несплошности и несплавления шва;
  • дефекты свищеобразного характера;
  • провисание металла в нижней зоне сварного шва;
  • зоны, пораженные коррозией,
  • участки с несоответствием химического состава,
  • участки с искажением геометрического размера.

Принцип работы

Ультразвуковая технология испытания основана на способности высокочастотных колебаний проникать в металл и отражаться от поверхности коррозии, включений в основном металле, пустот и других неровностей. Искусственно созданная, направленная ультразвуковая волна проникает в проверяемое соединение и в случае обнаружения дефекта отклоняется от своего нормального распространения. Оператор УЗК видит это отклонение на экране прибора и по определенным показаниям данных может дать характеристику выявленному дефекту.

  • расстояние до дефекта — по времени распространения ультразвуковой волны в материале;
  • относительный размер дефекта — по амплитуде отраженного импульса.

Процедура проведения ультразвуковой дефектоскопии

1. Удаляется краска и ржавчина со сварочных швов не менее 100 мм с двух сторон.

2. Для получения более точного результата УЗК требуется хорошее прохождение ультразвуковых колебаний. Поэтому поверхность металла около шва и сам шов обрабатываются трансформаторным, турбинным, машинным маслом или солидолом, глицерином.

3. Прибор предварительно настраивается по определенному стандарту, который рассчитан на решения конкретной задачи УЗК.
4. Контроль:
толщины до 20 мм — стандартные настройки (зарубки);
свыше 20 мм — настраиваются АРД-диаграммы, если это разрешено требованиями к данному НТД;
5. Пьезоэлектрический преобразователь(ПЭП) перемещают продольно-поперечными движениями относительно оси сварного соединения и при этом стараются повернуть вокруг оси на 10-150.
6. При появлении устойчивого сигнала на экране прибора в зоне проведения УЗК, ПЭП поворачивают в сторону максимальной амплитуды отражения УЗ волн.
7. Следует уточнить: не вызвано ли наличие подобного колебания отражением волны от швов, что часто бывает при УЗК.
8. Если нет, то фиксируется дефект и записываются координаты.
9. Контроль сварных швов проводится согласно ГОСТу.
10. Тавровые швы (швы под 90 0) проверяются эхо-методом или по специальным методическим документам.
11. Все результаты проверки дефектоскопист заносит в таблицу данных, по которой можно будет легко повторно обнаружить дефект и устранить его.

Области применения ультразвукового контроля

УЗК чаще всего применяется:

  • в области аналитической диагностики узлов и агрегатов;
  • когда необходимо определить износ труб в магистральных трубопроводах;
  • в тепловой и атомной энергетике;
  • в машиностроении, в нефтегазовой и химической промышленности;
  • в сварных соединениях изделий со сложной геометрией;
  • в сварных соединениях металлов с крупнозернистой структурой;
  • при установке (сварки соединений) котлов и узлов оборудования, которое поддается влиянию высоких температур и давления или влиянию различных агрессивных сред;
  • в лабораторных и полевых условиях.

Технология проведения ультразвукового контроля: область использования

УЗК используется для проверки сварных швов цветных металлов, стали углеродистой и легированной, чугуна. При помощи диагностического оборудования выявляется:

  • пористость, образованную атмосферными газами;
  • ржавчину внутри застывшего расплава;
  • не проваренные места;
  • нарушение геометрии на отдельных участках;
  • трещины;
  • включения инородных тел и прочие отличия в структуре;
  • расслоения;
  • складки, образованные наплавом;
  • дефекты сквозного характера;
  • внестыковое провисание диффузного слоя.

При помощи УЗК контролируются соединения самых разных конструкционных элементов:

  • фланцевые, трубные и прочие кольцевые соединения;
  • тавровые швы;
  • стыки, независимо от их конфигурации (в т.ч. и сложные формы);
  • швы поперечные и продольные, которые испытывают высокое давление или нагрузки разнонаправленного характера.

При прохождении через металлическую решетку звуковые волны рассеиваются. Это их свойство накладывает определенные ограничения на область использования оборудования. Все они изложены в инструкции производителя, которая прилагается к аппарату.

Ограничения геометрического характера:

  • толщина проверяемых заготовок не может быть больше 50-80 см, или меньше 8-10 мм;
  • расстояние до объекта контроля: минимальное – 3 мм, максимальное – 10 метров.
Читать еще:  Угловая струбцина для сварки. Швы радуют глаз

Методика отлично зарекомендовала себя в строительстве, машиностроении; на предприятиях, имеющих магистрали высокого давления.

Преимуществами данного метода контроля являются:

1. Высокая чувствительность приборов
2. Компактность оборудования и приборов
3. Информацию о качестве сварного соединения можно получить достаточно быстро
4. Возможность контроля соединений большой толщины
5. Низкая стоимость дефектоскопии, т.к. затраты при её проведении минимальны
6. Безопасен для здоровья человека (по сравнению, например, с методом рентгеновской дефектоскопии, или методом радиационной дефектоскопии)
7. Этим методом можно выявить почти все известные сварные дефекты
8. Данный метод контроля не разрушает сварное соединение
9. Возможность проводить проверку в «полевых» условиях, благодаря наличию переносных дефектоскопов.

К недостаткам ультразвуковой дефектоскопии можно отнести:

1. Необходима подготовка поверхности соединения
2. Если дефект расположен перпендикулярно движению волны, его можно пропустить при проверке
3. Если размер дефекта меньше длины волны, то дефект остаётся «невидимым», т.к. он не отражает волну. А если увеличивать длину волны, то глубина проверки снижается.
4. Данные о дефекте часто оказывается ограниченными. Могут возникнуть трудности с определением вида сварного дефекта и его формы.
5. Сложность контроля сварки материалов с крупнозернистой структурой. Например, при сварке чугунов, или сварке высоколегированных сталей с крупнозернистой структурой шва (аустенитной, или перлитной), т.к. акустические волны в такой структуре быстро затухают.

Звуковые волны отличаются неизменностью своей траектории в однородном материале. Их отражение говорит о наличии сред, удельные акустические сопротивления которых отличаются друг от друга. Метод УЗК подразумевает излучение в проверяемый объект акустических колебаний для принятия их отражения специальным дефектоскопом с пьезоэлектрическим преобразователем. Анализ полученных данных позволяет выявлять отклонения и определять их ключевые параметры (габариты, глубину, форму) по амплитуде отраженных звуковых волн.

Технология УЗК, использующаяся в промышленном производстве без малого сто лет, применяется для проверки сварочных швов, пайки, сварки и склейки разноструктурных соединений и металлов. Продолжительная популярность метода обусловлена выявлением широкого диапазона микро-отклонений и точностью результатов.

Сферой максимального применения акустической дефектоскопии является контроль сварных соединений. Типичным примером проведения мероприятий УЗК может служить, выполнение теневого метода, чей поэтапный алгоритм предусмотрен ГОСТ Р 55724-2013:

  1. Тщательное очищение исследуемого сварного шва, с прилегающими к нему с обеих сторон участками шириной до 70 мм
  2. Нанесение смазочного средства (глицерин, солидол, технические масла) для повышения точности результатов
  3. Настройка и калибровка средств УЗК по действующим стандартам
  4. Установка излучателя и приемника (искателя)
  5. Искатель сканирует сварочный шов, перемещаясь зигзагами по всей его длине. Появление на мониторе сигнала с наибольшей амплитудой свидетельствует о наличии повреждений
  6. Если достоверность присутствия изъяна установлена, сведения о нем вносятся в регистрационную таблицу:
    • Расслоения и пористость наплавленного металла
    • Трещины, неровности, непровары
    • Свищеобразные повреждения, несплавления
    • Провисание, коррозия и окислы металла
    • Нарушение геометрических параметров и химического состава
  7. Согласно ГОСТ 55724-2013, результаты протоколируются и вносятся в специальный журнал, после проведения нескольких серий сканирования:
    • Наименование и индекс разновидности сварного стыка
    • Длина проверяемого шва
    • ТУ проведения проверки
    • Наименование и тип, используемых приборов
    • Частота колебаний в герцах

Проведение УЗК не ограничивается промышленными отраслями и достаточно часто применяется в частном порядке в процессе возведения или реконструкции жилой и коммерческой недвижимости.

Особенности оценки результатов

От чувствительности прибора зависит качество сканирования, распознание и определение количества отклонений. Обнаруженные дефекты оцениваются по таким параметрам, как:

  • Величина колебания и условная длина звуковой волны
  • Геометрические характеристики отклонений

УЗК не позволяет установить предельно точные показатели дефекта, поэтому для сопоставления используется эталонное изделие. Реальная площадь отклонения почти всегда превышает размеры, полученные путем специальных вычислений.

Классификация методов УЗК

Многочисленность разновидностей методов УЗК обусловила их разделение на две группы.

Активные методы базируются на излучении и приеме упругих волн. Они включают в свою группу:

  1. Методы прохождения – отслеживания изменений сквозных колебаний, прошедших через проверяемый объект, среди которых:
    • Теневой, использующий два преобразователя, один из которых для генерирования, а второй — для приема колебаний.
    • Зеркально-теневой, контролирующий объекты с двумя параллельными сторонами
    • Временной теневой, базирующийся на импульсном запаздывании и контролирующий бетон
    • Эхо-сквозной, использующий два преобразователя по разным сторонам проверяемого объекта
    • Велосиметрический, фиксирующий изменения скорости упругих волн
    • Комбинации этих методов
  2. Собственных частот, измеряющий колебания проверяемых объектов
  3. Свободных колебаний, возбуждаются воздействием на предмет проверки любым механическим ударом

Пассивные методы базируются на приеме и анализе волн, источаемых объектом исследования:

  • Акустико-эмиссионный, подразумевающий излучение упругих волн самим материалом
  • Вибрационно-диагностический, анализирующий параметры вибрации, возникающей в процессе функционирования исследуемого механизма
  • Шумодиагностический, изучающий спектр шумов функционирующего механизма с помощью микрофона и прочих спектро-анализаторов

Только технически правильный выбор и применение методики УЗК могут гарантировать эффективное выполнение работ и достоверность результатов.

Проведение аттестации и обучение специалистов по неразрушающему контролю

Средства измерения УЗК

Ультразвуковой контроль предполагает применение специальных устройств и приборов:

  • Высокоточные дефектоскопы (импульсные, импедансные) для сварных швов и продукции из металла с множеством функций, включая документирование результатов
  • Преобразователи, среди которых самые распространенные с пьезоэлектрическим эффектом
  • Компактные толщинометры способные оценить износ рельсов, определить толщину металлов, неметаллов и объектов с односторонним доступом
Читать еще:  Механизированная сварка: виды, ГОСТы, технология, оборудование, дефекты, область применения

Все приборы устроены по аналогичному принципу. Они способны выявлять повреждения и определять глубину их залегания.

Плюсы и минусы УЗК

Помимо таких важных плюсов, как безопасность для персонала и сохранность целостности объекта проверки, методы акустического контроля отличаются:

  • Экономичностью, точностью и оперативностью проведения
  • Мобильностью, обеспеченной портативными приборами и устройствами
  • Возможностью проведения контроля без приостановки или выведения из использования проверяемого объекта

Не обошлось и без минусов, главные среди которых:

  • Недостаточность сведений об отклонениях
  • Проблематичность контроля мелких деталей, сварных швов разнородных сталей и крупнозернистых металлов по причине преувеличенного рассеяния или затухания звуковых волн
  • Необходимость создания поверхностных шероховатостей от 5 класса и выше для ввода звука в металл пьезоэлектрическими преобразователями

Ультразвуковые методы контроля представляет собой надежное и результативное средство по обнаружению широкого спектра дефектов, включая сварные стыки и швы.

Методы ультразвуковой дефектоскопии в лаборатории С-Тест

Наиболее востребованным методов ультразвуковых испытаний швов трубопроводов является эхо-метод. При ультразвуковой дефектоскопии сварных швов фиксируются отраженные от дефекта сигналы. Физико-механические характеристики материалов определяют по затуханию и преломлению отраженного от дна объекта импульса.

Эхо-метод – наш полевой метод ультразвуковой дефектоскопии сварных швов трубопроводов – применяется перед запуском трубопровода, когда доступ к исследуемому объекту есть только с одной стороны. Проверяется качество металлических соединений трубопроводов, определяется целостность сварочных соединений, размеры и координаты дефекта.

Ультразвуковой контроль сварных швов и соединений

Сварные швы и соединения нуждаются в постоянном контроле качества. Самый распространенный метод контроля является ультразвуковой контроль. Многолетний опыт показывает, что внутри сварочного шва могут скрываться дефекты, которые могут повлиять на качество соединения, а ультразвуковой контроль позволяет выявить мельчайшие детали и недостатки.

Ультразвуковой метод и его технология

Технология ультразвукового контроля уже давно используется в производстве и промышленности. Данный способ контроля не разрушает соединения по структуре.

Технология проведения диагностики заключается в поиске структур, не отвечающих по физическим или химическим свойствам и показателям, где любые отклонения считаются дефектом.

Показания колебаний рассчитываются по формуле L=c/f, где L длина волны, с — скорость перемещения ультразвуковых колебаний, а f частота колебаний. По амплитуде отраженной волны определяется дефект – так можно выявить размер дефекта.

При сваривании деталей образуются газовые ванны, их испарения не всегда успевают удалиться. Метод ультразвукового контроля позволяет выявить газообразные вещества за счет сопротивления волн.

Как проводится ультразвуковой метод

Практически любой тип металлов, таких как чугун, сталь, медь и другие, можно проверить ультразвуковым способом.

Существует четкий регламент выполнения проверочных работ, который нужно соблюдать:

  • необходимо зачистить ржавчину и лакокрасочное покрытие со шва на расстоянии 5-7 см;
  • поверхности необходимо обработать машинным, турбинным, или трансформаторным маслом;
  • подстроить прибор под определенные параметры проверки;
  • стандартные настройки прибора применяются при толщине шва не более 2 см;
  • детали больше 2 см требуют применения АРД диаграмм;
  • выполнить проверку качества шва с помощью AVG или DSG параметров;
  • излучатель аппарата необходимо перемещать вдоль шва зигзагом, проворачивать вокруг своей оси на небольшой угол;
  • аппарат выявляет максимально четкий сигнал, после чего разворачивается и ищет максимальную амплитуду;
  • контроль и проверка производят согласно ГОСТу;
  • отклонения и дефекты фиксируется в регистрационную таблицу.

Выполнение проверочных работ должно осуществляться только квалифицированными специалистами и на правильно настроенном оборудовании, только в этом случаем можно получить достоверные данные. В случаях, когда необходимо более подробное исследование, используют гамма — дефектоскопию или рентгенодефектоскопию.

Ультразвуковым способом можно диагностировать различные типы швов: продольные, плоские, кольцевые, сварные стыки и трубы, а также тавровые соединения.

Чаще всего данный вид диагностики используется:

  • для определения износа труб в магистралях, сварных соединений;
  • для диагностика агрегатов и материалов;
  • в машиностроении, в тепловой, нефтегазовой, атомной и химической промышленности для обеспечения безопасности эксплуатации будущего изделия;
  • для проверки соединений сварного типа с крупнозернистой структурой или сложной геометрической формой;
  • при установке или соединение изделий, которые будут подвержены физическим или температурным нагрузкам.

К работе с оборудованием для диагностики сварных соединений допускаются только профессиональные специалисты, которые ознакомлены с правилами техники безопасности.

Если сварные соединения находятся в труднодоступных местах, на высоте или замкнутых пространствах, проводится дополнительный инструктаж, работа специалистов контролируется отделом охраны труда.

Оценка и контроль качества сварных соединений

Оценка качества сварных соединений происходит по следующим параметрам:

  • протяженность;
  • высота и ширина дефекта, а также его форма;
  • амплитуда звуковой волны.

Результаты исследования фиксируются в специальном журнале, согласно ГОСТ-14782.

При регистрации проверки в обязательном порядке проставляются:

  • индексы сварного стыка
  • наименование типа сварного стыка
  • длина шва;
  • описание условий, при которых производилась проверка;
  • наименование и тип аппарата;
  • частота колебаний в ГЦ;
  • условная и предельная чувствительность, углы ввода в металл
  • результаты проверки
  • дата и ФИО специалиста.
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×