Prosvarku.info
Назад

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов

Время на чтение: 9 мин
0
2

Определение

Ультразвуковой контроль сварных швов – это метод неразрушающей проверки, в основе которого лежит поиск скрытых от человеческого глаза механических дефектов недопустимого размера и химических отклонений от заданного параметра. Также УЗД проводится с целью выявления воздушных пустот, вкраплений шлака в металл и присутствия в детали посторонних неметаллических предметов. Методика исследования подходит для всех видов сварочных соединений.

Алгоритм УЗК

Метод применяется в промышленности уже почти столетие, и используется для исследования качества сварных швов, паяных, сварных и клееных соединений в разнородных металлических и других образцах. Такая долгосрочная популярность ультразвукового контроля деталей объясняется точным определением разноплановых микродефектов и отклонений.

Основная область использования акустической дефектоскопии — проверка качества сварки. Для понимания алгоритма УЗК рассмотрим теневую методику, подробно описанную в документации ГОСТ Р 55724-2013.

  1. Испытываемый шов и соседние области (до 70 мм в каждую сторону) качественно очищаются от мелких загрязнений.
  2. Для увеличения четкости показателей данных участок смазывается глицериновым средством, солидолом или специальными техническими смазочными составами.
  3. Прибор УЗК настраивается и калибруется с учетом норм конкретной области.
  4. Устанавливаются излучающее и принимающее устройства для ручного ультразвукового контроля.
  5. В искателе сканируется шов, перемещение прибора по длине происходит зигзагообразно. Отражение на мониторе сигнала с максимальной амплитудой показывает нарушение целостности.
  6. Проверяется достоверность присутствия повреждения и при ее установлении данные об изъяне заносятся в регистрационную таблицу, где указываются:
  • Неровные, растрескавшиеся или недостаточно хорошо сваренные места;
  • Наличие расслоений или присутствие пор в наплавленном металле;
  • Несплавленные участки, свищи;
  • Коррозионные изменения, окисление или провисание;
  • Недочеты структуры и характеристик геометрии.
  1. По требованиям ГОСТ после определенного количества подходов исследования, информация о сканировании записывается в протокол и в отдельный журнал с указанием следующих показателей:
    • ТУ выполнения исследования;
    • Длина исследуемого шовного соединения;
    • Название и тип примененного оборудования;
    • Название и индекс типа соединения;
    • Число колебаний за единицу времени (указывается в Hz, герцах).

При выполнении ультразвукового контроля, определение нарушений очень точное, и методика востребована не только в промышленности, но и для частного исследования при строительстве или ремонте объектов жилого или коммерческого назначения.

Виды ультразвукового контроля

В современной строительной индустрии используют несколько видов УЗК сварных швов. Ознакомимся кратко с каждым типом изучения состояния сварочных работ.

  1. Методика эхо-импульсной диагностики. Для измерений берут УЗ дефектоскоп, состоящий из одного аппарата. Прибор настроен таким образом, чтобы излучать волны и принимать их. Если аудио сигнал прошёл сквозь сварочный рубец и не зафиксировался на датчике приёма, значит, нарушения на нём отсутствуют. Если зафиксировано отражение сигнала, это обозначает, что внутри шва имеется изъян.
  2. Эхо-зеркальная дефектоскопия. Метод похож на предыдущий, однако для получения результата используются два устройства: излучатель и приёмник. Оборудование устанавливается под углом относительно оси соединения. Датчик посылает сигнал, а приёмник ловит отражение колебаний, обрабатывает данные и визуализирует их. Идеальный вариант для регистрации вертикальных трещин внутри соединительного рубца.
  3. Зеркально-теневой метод ультразвукового неразрушающего контроля. Сочетание лучших приёмов теневого и зеркального исследования. Для получения информации о состоянии сварочного соединения, устанавливается комплект датчиков для излучения и приёма волн, отражённых от поверхности шва. Если на пути сигнала нарушений нет, то приёмник фиксирует чистую волну. В случае, когда прибор показывает глухую зону, внутри рубца имеется брак.
  4. Методика теневой диагностики. Излучатель и преобразователь устанавливают напротив друг друга по разные стороны строго перпендикулярно оси проверяемого элемента. Излучатель отправляет волновой поток, а преобразователь принимает, обрабатывает и визуализирует сигнал. Наличие глухих зон говорит о том, что внутри шва сформирована инородная среда, а значит, имеет место брак.
  5. Дельта метод. Способ проверки состояния сварки основан на направленном воздействии акустическими волнами. Однако тут много подводных камней. Точность показателей относительно размера и формы трещин или инородных тел зависит от количества полученных обратно волн. Они же имеют свойство отклоняться от траектории. Тут требуется деликатная настройка приёмника. Также имеют место ограничения размеров исследуемой области.

Несмотря на обилие способов УЗ диагностики, специалисты отдают предпочтение эхо-импульсной и теневой методикам. Они являются наиболее точными и отлично подходят для сложных соединений трубопровода.

ГОСТы на ультразвуковой контроль

Всего существует около 30 нормативных документов, которые определяют порядок проведения испытаний или обследований, применяемое оборудование и др.

Перечислим некоторые действующие на данный момент ГОСТы по ультразвуковому контролю:

  • ГОСТ Р 55724-2013 — Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.
  • ГОСТ 8.502-84 — Толщиномеры покрытий. Методы и средства поверки.
  • ГОСТ Р 55725-2013 — Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые пьезоэлектрические. Общие технические требования.
  • ГОСТ 28702-90 — Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования.
  • ГОСТ Р 55809-2013 — Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы измерений основных параметров.
  • ГОСТ 27750-88 — Контроль неразрушающий. Покрытия восстановительные. Методы контроля толщины покрытий.
  • ГОСТ 23858-79 — Соединения сварные стыковые и тавровые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки.
  • ГОСТ 17624-87 — Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
  • ГОСТ 24983-81 — Трубы железобетонные напорные. Ультразвуковой метод контроля и оценки трещиностойкости.
  • ГОСТ 26266-90 — Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования.
  • ГОСТ 12.1.001-89 — Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Ультразвук. Общие требования безопасности.
  • ГОСТ Р ИСО 10332-99 — Трубы стальные напорные бесшовные и сварные (кроме труб, изготовленных дуговой сваркой под флюсом). Ультразвуковой метод контроля сплошности.
  • ГОСТ 24507-80 — Контроль неразрушающий. Поковки из черных и цветных металлов. Методы ультразвуковой дефектоскопии.
  • ГОСТ ИСО 4386-1-94 — Подшипники скольжения металлические многослойные. Неразрушающие ультразвуковые испытания соединения слоя подшипникового металла и основы.
  • ГОСТ 21397-81 — Контроль неразрушающий. Комплект стандартных образцов для ультразвукового контроля полуфабрикатов и изделий из алюминиевых сплавов. Технические условия.
Читайте также:  Как хорошо сварить ворота в частном доме самому

Свойства ультразвука и важность состояния диагностируемой поверхности

Ультразвук проверяет материал, не разрушая его структуры.
Свойства ультразвука
Ультразвуковой контроль – один из основных в дефектоскопии.

При дефектоскопии учитывается длина колебаний – она прямо пропорциональна разрешающей способности и чувствительности и обратно пропорциональна энергии колебаний. Оптимальный показатель – 0,5-10 МГц.

Корректность результатов измерения зависит от состояния диагностируемой поверхности. Необходим свободный доступ ко всем измеряемым участкам для свободного прохождения волн ультразвука через объект. На поверхности не должно быть инородных тел (масла, смазки, грязи, ворсинок, брызг металла, сварочного флюса и т.д.)

Для подготовки поверхности необходимо:

  1. Зачистить лакокрасочное покрытие и ржавчину на расстоянии 5-7 см.
  2. Обработать материал трансформаторным, турбинным или машинным маслом.
  3. Устранить воздушные зазоры нанесением контактной жидкости (можно использовать воду, масло или глицерин)
  4. Создать шероховатость поверхности выше или равную классу 5 (при использовании пьезоэлектрического преобразователя).

Если на поверхности есть постороннее покрытие, которое невозможно удалить, нужно обеспечить полное прилипание к материалу.

Как проводится ультразвуковая дефектоскопия

Диагностика состояния сварочных конструкций посредством ультразвуковых волн входит в группу методов неразрушающего контроля. Она отличается удобством и простотой выполнения. Разберём этапы УЗИ сварных швов на примере теневого метода. Он определяется основными параметрами ГОСТ.

  • На подготовительном этапе исследователь зачищает сварочный шов и деталь конструкции на 5-7 см по окружности.
  • Очищенная поверхность натирается техническим маслом (это может быть промышленный глицерин или старый добрый солидол). Эта мера позволяет повысить точность результатов.
  • Проверочное оборудование настраивается согласно требованиям ГОСТ.
  • Устанавливается излучатель. Его включают, и начинается передача сигналов.
  • Приёмник находится в руках лаборанта. Специалист медленно водит прибор с обратной стороны, совершая зигзагообразные движения. Для максимального поглощения волн, датчик проворачивают вокруг своей оси на 10-15 градусов.
  • Если в металлическом рубце будет дефект, сигнал выдаст на мониторе максимальный скачок  амплитуды. Однако причиной искажения данных может стать обычная неровность шва.
  • Координаты изъяна заносятся в протокол исследования.
  • Каждое соединение проверяется в 2-3 подхода. Таковы требования ГОСТ.
  • Полученная информация регистрируется в специальный журнал и хранится в архиве.

Важно! Для осуществления измерения качества угловых соединений путём сваривания, применяют исключительно эхо-импульсную методику диагностирования. Теневая форма исследований в этом случае не подходит.

Систематика методов УЗК

Широкое разнообразие технологий ультразвукового контроля деталей привело к их разграничению на активные и пассивные.

Активные методы

Суть технологии в направлении и собирании упругих звуковых колебаний. Сюда относятся:

  1. Методы прохождения — наиболее объемная подгруппа способов отслеживать, как изменяются волны, насквозь проходящие через исследуемый участок. Это может быть:
    • Теневой способ, задействующий два датчика, по одному для генерации и приемки сигнала.
    • Зеркально-теневой, помогает исследовать соединения с двумя параллельными участками.
    • Временной теневой — применяется для проверки бетонов, работает по принципу запаздывания импульса.
    • Велосимметрический, определяющий отклонения скорости волны.
    • Эхо-сквозной, работающий за счет установки преобразователей по одному с двух сторон исследуемого образца.
    • Различные сочетания этих способов.
  2. Метод свободных колебаний, вызываемых при направленном ударе проверяемого образца.
  3. Метод собственных частот, фиксирующий колебания тестируемого участка.

Пассивные методы

Суть технологии этого ручного ультразвукового контроля — в захватывании и сравнении колебаний, которые испускает испытываемый образец:

  1. Шумодиагностический — исследует радиоспектр шумов работающего устройства с подключением микрофонного оборудования и других приборов для спектрального анализа.
  2. Акустико-эмиссионный — подходит для изучения объектов, который сам излучает колебания.
  3. Вибрационно-диагностический — для анализа характеристик шума, проявляющегося в ходе работы механизма.

Четкость получаемой информации и результативное проведение исследования зависит от правильного выбора способа и грамотного его применения в конкретном случае.

Теоретическое определение УЗК

Методика ультразвукового неразрушающего контроля является далеко не новым видом дефектоскопии и впервые была применена на практике в 1928 году, а с развитием технического прогресса и промышленных технологий стала использоваться во многих сферах деятельности человека. Принцип работы ультразвукового контроля
Весь эффект УЗК основан на том, что акустические ультразвуковые волны при прохождении однородной среды не меняют свою прямолинейную траекторию движения, а вот при разделе сред, имеющих различную структуру и обладающих разными величинами удельного акустического сопротивления, происходит их частичное отражение.

При этом чем существеннее разница в физических и химических свойствах материалов, тем больше будет звуковое сопротивление в месте раздела сред, тем ощутимее и заметнее эффект при отражении звуковых волн.

К примеру, при образовании сварного шва в структуре металла обычно остается смесь газов, которая не успела выйти во время затвердевания наружу.

При этом газообразная среда обладает фактически в пять раз меньшим волновым сопротивлением прохождению ультразвуковых колебаний, чем металлическая кристаллическая решетка, что и позволяет практически полностью отражаться ультразвуковым колебаниям.

Ультразвуковой контроль, либо дефектоскопия сварных соединений являются неразрушающим их целостность методом по поиску внутренних структур, имеющих химические или физические отклонения от заданных норм, которые при недопустимой величине и определяются как механические дефекты сварных швов.

Методика проведения УЗК

Несмотря на существование нескольких методик ультразвуковой дефектоскопии их проведение практически схоже и различается лишь в наборе диагностического оборудования. Так, проведение процедуры дефектоскопии можно описать следующей последовательностью:

  1. Производиться тщательная подготовка исследуемой поверхности путем механического удаления остатков шлака, краски и ржавчины со сварочного шва. Вдобавок очищают полосы по 50 мм с обеих сторон от него.
  2. Место проведения дефектоскопии обильно покрывают жидкой массой в виде воды, минеральных масел или густых специальных клейстеров — это необходимо для возможности беспрепятственного прохождения ультразвуковых волн.
  3. Производиться предварительная настройка прибора на определенную методику, рассчитанную на решение конкретных задач.
  4. Пьезоэлектрический преобразователь УЗК последовательно начинают перемещать по зигзагообразной траектории по сварочному шву.
  5. После получения устойчивого сигнала необходимо периодически поворачивать пьезоэлектрический преобразователь в разные стороны вокруг своей оси так, чтобы получить на экране прибора сигнал с максимальной четкостью изображения.
  6. При обнаружении дефектов их фиксируют и записывают соответствующие координаты.
  7. При необходимости, ультразвуковой контроль сварных швов проводят в один или несколько проходов.
  8. Полученные результаты дефектоскопии заносятся в журнал проверки.
Читайте также:  Как правильно выбрать квартиру в новостройке от застройщика

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов

Данный вид неразрушающего контроля выполняется с использованием специализированного дефектоскопа с применением датчиков различных номиналов (в зависимости от задачи). В ходе УЗИ ультразвук легко проходит через металл и отражается от нижнего края обследуемой конструкции. Все искажения, появляющиеся в ходе обследования, отслеживаются датчиком и записываются. В зависимости от типа искажения специалист определяет дефект.

УЗК сварных швов («просвечивание» стыков) позволяет с высоким уровнем качества выявить непровары, трещины, газовые поры, зазоры, шлаковые включения в шве. По точности показаний УЗК не уступает, в ряде случаев заметно превосходит большинство используемых технологий — радиографический контроль, иные.

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов (УЗД) — один из универсальных методов обследования, позволяющий быстро и эффективно выявить большинство серьезных недостатков. УЗД широко применяется, когда требуется проверить качество соединения труб, герметичность трубопровода.

К преимуществам может быть отнесена и доступная стоимость «просветки» сварных швов в Москве, Нижнем Новгороде, Казани, Тюмени и в других регионах РФ, где мы выполняем работы.

Исследование металлоконструкций с помощью ультразвука может быть выполнено разными методами УЗИ:

  • Эхо-импульсный.
  • Зеркально-теневой.
  • Эхо-теневой.

Эти методы УЗИ отличаются друг от друга по углу вхождения волн в металл, схемой расположения и включения преобразователей и другими характеристиками. Независимо от используемого неразрушающего метода исследования, можно получить точные данные о дефектах (расположение, геометрия), имеющихся на разной глубине.

Параметры ультразвукового контроля качества сварки зависят от нескольких условий. Поэтому перед началом выполнения исследования методом дефектоскопии сварных соединений нам необходимо знать:

  • Вид и марка изучаемого материала.
  • Толщина и геометрия конструкции.
  • Назначение конструкции (для определения норм браковки — какие дефекты считаются допустимыми, какие – нет).

В силу большого количества факторов, влияющих на стоимость работ по ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) сварных швов как в Москве, так и в регионах, ультразвуковой толщинометрии трубопроводов по нашей практике точные цены могут существенно отличаться для различных объектов! Поэтому итоговые цены уточните у наших менеджеров, а здесь приведем примеры стоимости на данный вид дефектоскопии сварных соединений:

Проведение работ по ультразвуковому контролю качества (далее — УЗК) сварных швов трубопроводов

Диаметр, мм, до 36 1 стык 400 — 700 руб.
Диаметр, мм, до 65 1 стык
Диаметр, мм, до 114 1 стык
Диаметр, мм, до 159 1 стык 500 — 1 300 руб.
Диаметр, мм, до 219 1 стык
Диаметр, мм, до 273 1 стык
Диаметр, мм, до 377 1 стык 700 — 1 700 руб.
Диаметр, мм, до 465 1 стык
Диаметр, мм, до 550 1 стык От 1 600 руб.
Диаметр, мм, до 720 1 стык От 1 800 руб.
Диаметр, мм, до 920 1 стык От 2 000 руб.
Диаметр, мм, до 1220 1 стык От 2 300 руб.
УЗК сварных швов конструкций и оборудования 1 п. метр От 700 руб.
УЗК основного металла оборудования, толщина стенки до 14 мм 1 м2 От 2 200 руб.
УЗК основного металла оборудования, толщина стенки до 30 мм 1 м2 От 2 700 руб.
УЗК основного металла оборудования, толщина стенки до 60 мм 1 м2 От 3 000 руб.
Ультразвуковая толщинометрия сварных швов оборудования и основного металла 1 точка От 50 руб.

Выявляемые дефекты

Ультразвуковой неразрушающий контроль используется для выявления:

  • воздушных пор и пустот;
  • трещин;
  • недопустимых утолщений;
  • флокенов;
  • зон крупнозернистости;
  • отложений шлака;
  • неоднородных химических вкраплений;
  • ликвационных скоплений и так далее.

Все эти дефекты можно обнаружить в листовом металле. Использование контроля позволит удостовериться в отсутствии критических повреждений.

Преимущества ультразвукового метода контроля

  • Доступная стоимость. УЗК обходится значительно дешевле, чем ряд других методов дефектоскопии;
  • Безопасность. Ультразвуковое излучение не оказывает негативного влияния на оператора, проводящего исследование;
  • Мобильность. Портативные аппараты для дефектоскопии позволяют проводить проверку на выезде. Это существенно расширяет сферы использования УЗК;
  • Высокая точность. Высокая скорость и точность УЗК даёт возможность получать объективные данные о состоянии и о качестве листового металла без значительных погрешностей. Проверенные листы могут использоваться для создания прочных и неразрушающихся в течение долгого времени конструкций;
  • Неразрушающее воздействие. Изделия сохраняются в своём первозданном виде, что позволяет избежать дополнительных финансовых затрат.

Основные минусы УЗК

Одним из недостатков УЗК является необходимость тщательной подготовки поверхности перед проведением контроля. Требуется создать шероховатости пятого класса. Они необходимы для хорошего контакта с жидкой массой, которая наносится для того, чтобы УЗ-волны беспрепятственно проникали внутрь. Помимо этого, УЗК не позволяет получить точную информацию о размерах дефекта. Однако по сравнению с другими способами дефектоскопии УЗК является наиболее точной, эффективной и надёжной методикой.

Примеры объектов, которые подвергаются ультразвуковому контролю:

  • Трубы и трубопроводы;
  • Бетон;
  • Рельсы;
  • Металл и металлоконструкции;
  • Листовой прокат;
  • Сосуды;
  • Котлы;
  • Колесные пары.

УЗК является надежным и эффективным способом обнаружить целый ряд дефектов. После проверки объекта заказчик получает заключение по результатам контроля (протокол контроля).

Требования безопасности

Обязательным пунктом в любой нормативной литературе, является пункт о безопасности. В ГОСТ неразрушающего ультразвукового контроля сварных соединений он также присутствует. В нем отражены правила технической эксплуатации электроустановок потребителей, правила безопасности при работе с этими приборами.

Также в нем имеются ограничения по уровню шума, который создается на рабочем месте специалиста по дефектоскопии. Регламентируются нормы пожарной безопасности.

Документы, упомянутые в данном разделе, применяются не только к УЗК контролю, они имеют широкое распространение на другие виды работ и обследования, соответственно.

Работы, выполненные согласно утвержденным стандартам, являются более качественными, а значит, в их достоверности не стоит сомневаться. ГОСТы ультразвукового контроля сварных швов помогают регулировать качество выпускаемой продукции, правильно проводить обследования, тем самым защищая людей от некачественных изделий, которые могут принести вред их жизни и здоровью.

[spoiler title="Источники"]

  • https://arhibild.ru/ultrazvukovoy-kontrol-svarnykh-shvov/
  • https://arhibild.ru/ultrazvukovoy-kontrol-metalla/
  • https://TechnoRama.ru/raboty/gost-ultrazvukovoj-kontrol-svarnyh-shvov.html
  • https://svarkaved.ru/o-svarke/kak-ispolzuetsya-ultrazvukovaya-defektoskopiya
  • https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/ultrazvukovoy-kontrol-svarnyih-soedineniy.html
  • https://ntc-rad.ru/kontrol-svarnykh-shvov/ultrazvukovaya-defektoskopiya/
  • https://areal-metal.ru/spravka/ultrazvukovoj-metod-kontrolya
  • https://www.serconsrus.ru/services/ultrazvukovoj-kontrol/

[/spoiler]

Автор:
Professional
Поделиться
Adblock
detector
Политика конфиденциальности