Что такое УЗК?

Для чего нужен ультразвуковой контроль

Содержание

Сварные швы нуждаются в проверке как на выходе из производства, так и на регулярной основе. Их дефекты влияют на прочность конструкции, приводят к ее разрушению в процессе эксплуатации. Из-за малого размера повреждений, их залегания внутри металла, диагностика требует специальных технологий. Одна из них – ультразвуковая дефектоскопия (УЗД).

Ультразвуковой контроль сварных швов (УЗК) принадлежит к методам неразрушающего контроля. Он выявляет скрытые повреждения посредством ультразвука: незаполненные пространства, химически неоднородный состав, механические повреждения недопустимой величины.

Методика УЗД возникла еще в 30-е гг. XX века, но более популярной альтернативы не нашла до сих пор. Она дает более точные результаты, чем радио-, рентгено-, гамма-дефектоскопия. С ее помощью проверяют не только металлические, чугунные, медные конструкции, легированные, аустенитные стали, но и пластик, стекловолокно, керамику, композит. Сфера применения включает нефтегазовую, химическую, авиационную промышленность, судостроение, тепловую, атомную энергетику, машиностроение.

Методика УЗК сварных соединений

Технология УЗК основана на таком свойстве звуковых волн, как несменяемость траектории движения в однородном материале. На исследуемую деталь направляют ультразвуковые сигналы, которые, отражаясь от внутренних неровностей, возвращаются в приемник. В его роли выступает дефектоскоп с пьезоэлектрическим преобразователем. Данные выводят на электронный блок, что позволяет судить о форме и других параметрах дефектов. Так, амплитуда отраженного импульса говорит о величине, время распространения волн – о глубине залегания.

УЗК проводят по нескольким схемам, которые различаются способом регистрации и оценки показаний. Кроме того, применяют комбинации этих методов.

  • Теневой. Два преобразователя (генератор, приемник) устанавливают по противоположным сторонам диагностируемого изделия. Первый излучает волны на шов, а второй их принимает. Глухая зона в волновом потоке свидетельствует о повреждениях.
  • Зеркально-теневой. Приборы устанавливают с одного края изделия. Генератор создает косые волны, которые отражаются от поверхности материала, затем их фиксирует приемник.
  • Эхо-импульсный. Берут один преобразователь, который выполняет функции генератора и приемника одновременно. Если волны проходят через сварочный шов и не отображаются на экране, то изъяны отсутствуют.
  • Эхо-сквозной. Два преобразователя устанавливают напротив друг друга по сторонам проверяемого объекта. Анализируются сигналы от неровностей, отраженные в направлении пьезоэлектропреобразователя.
  • Дельта-метод. Строится на излучении направленных акустических колебаний внутрь шва. Колебания делятся на несколько типов, лишь некоторые из которых различает устройство. Количество пойманных волн говорит об объеме, форме изъяна. К дельта-методу прибегают редко из-за трудоемкости настройки оборудования, необходимости тщательной очистки шва.

Дефекты сварных швов

УЗД подвергают различные типы швов, угловые, тавровые соединения, плоские, продольные, кольцевые стыки толщиной 0,4–6 см, сварные трубопроводы. Она позволяет выявить:

  • неровности, околошовные трещины;
  • расслоение, пористость в наплавленном металле шва;
  • непровары;
  • шлаковые включения;
  • нарушение геометрических размеров;
  • воздушные пустоты;
  • химически неоднородные вкрапления;
  • окислы, коррозия, провисание металла.

Алгоритм проверки

Диагностику регламентирует государственный стандарт. Ниже представлены этапы работы теневым методом по ГОСТ Р 55724-2013:

  1. Шов и область в 50-70 мм вокруг него зачищают от грязи, ржавчины. Далее наносят смазочное средство (глицерин, солидол, любое другое машинное масло). От гладкости поверхности зависит плотность акустического контакта, износ пьезоэлектропреобразователя, качество проверки.
  2. С помощью эталонного образца настраивают прибор.
  3. С одной стороны детали устанавливают генератор, с другой – приемник. Последний сканирует шов, перемещаясь зигзагообразными движениями вдоль стыка.
  4. Показания передаются на экран. Эхо-сигнал с максимальной амплитудой сообщает о возможном изъяне.
  5. Испытание проводят два-три раза. Если сигнал не ложный, то каждое заключение фиксируют в журнал учета.
  6. Свойства материала и габариты диагностируемого образца влияют на выбор модели оборудования. Иногда данных, полученных при УЗД, недостаточно. Тогда прибегают к рентгено-, гамма-дефектоскопии.

Недостатки ультразвукового контроля

К слабым местам УЗД относят:

  • сложность расшифровки показаний;
  • тщательная подготовка поверхности изделия: малейшие загрязнения, воздушные зазоры искажают показания прибора;
  • ограниченное применение с крупнозерновыми металлами из-за большого рассеяния и затухания волн; деталями малой толщины (от 0,4 до 1 см), сложной формы;
  • неточности в определении формы изъянов.

Преимущества УЗК

Дефектоскоп представляет собой портативный прибор, который можно использовать в полевых условиях. К другим плюсам относят:

  • низкая себестоимость при высокой чувствительности, производительности, скорости получения результата;
  • совместимость с однородными, разнородными материалами металлической и неметаллической природы;
  • отсутствие вредного воздействия на организм человека;
  • сохранение целостности исследуемой детали.

Ультразвуковой метод контроля

Принцип УЗК


Разновидности УЗК

Сегодня в промышленной сфере используют четыре основных методики выполнения ультразвукового метода неразрушающего контроля. Их отличия заключаются в способах, применяемых для получения и оценки информации о дефектах:

1. Импульсный эхо-метод. В ходе диагностики ультразвуковую волну направляют на контролируемую область, а отражённый от дефекта сигнал регистрируют. Эхо-метод предполагает использование одного преобразователя в качестве как приёмника, так и источника волны.

2. Теневая методика. По разные стороны от контролируемой зоны устанавливают два преобразователя. Один из них формирует УЗ-волну, а второй регистрирует отражённый сигнал. При использовании теневого метода о наличии дефекта можно говорить в случае исчезновения УЗ-колебаний. В потоке возникает «глухая зона». Она говорит о том, что в этом месте сигнал не смог пройти из-за дефекта.

3. Зеркальный эхо-метод. В этом случае оба преобразователя устанавливаются на одной стороне. Первый прибор формирует УЗ-колебания, которые отражаются от неровности, а второй регистрирует их. Данный метод особенно эффективен, если необходимо найти дефекты, расположенные под прямым углом относительно поверхности исследуемого изделия (трещины и пр.).

4. Зеркально-теневая методика. По сути – это теневой метод. Однако приборы размещаются на одной стороне. В ходе дефектоскопии оператор регистрирует не прямой, а отражённый от второй поверхности контролируемой зоны поток УЗ-волн. О наличии дефекта говорят «глухие зоны» в отражённых колебаниях.

Неразрушающаяся на первый взгляд конструкция может быть повреждена дефектами, которые возникают во внутренних структурах металла. Поэтому данные методики способны обеспечить безопасную эксплуатацию сооружений, возведённых их продуктов проката.

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


Порядок выполнения УЗК

Порядок проведения дефектоскопии будет зависеть от класса металла, который нужно проверить, а также от требований, предъявляемых к нему. Образно можно разделить весь процесс на несколько этапов, это:

1. Визуальный осмотр. Оператор перед проведением дефектоскопии осматривает прокат на предмет видимых повреждений.

2. Выбор характеристик и методов контроля. В зависимости от класса заготовки выбирается метод выполнения УЗК.

3. Подготовка поверхности. С поверхности удаляют остатки шлака, лакокрасочных покрытий, крупные неровности и следы коррозии. Зона выполнения УЗК покрывается специальным составом, включающим воду, минеральные масла или особые густые клейстеры. Это даёт ультразвуковым сигналам возможность проникать внутрь металлического листа без препятствий.

4. Подготовка оборудования. В зависимости от выбранного метода выполнения УЗК мастер размещает, подключает и настраивает приборы.

5. Проведение дефектоскопии. Оператор медленно сканирует металлический лист. При возникновении сигналов от дефектов подбирается контрольный уровень чувствительности. Все данные фиксируются оператором.

6. Подготовка результатов. Информация о найденных дефектах заносится в специальный журнал. Также на основании полученных данных определяется качество стального листа в зависимости от требований, которые к нему предъявляются.

Некоторые предприниматели, занимающиеся производством и реализацией листовой стали, игнорируют этап обязательного неразрушающего контроля. Это может обернуться массой негативных последствий. Листовой металл, не прошедший дефектоскопию, часто становится причиной аварий. Для создания прочных, ответственных и неразрушающихся конструкций он не годится. Поэтому лучше выполнить УЗК в профессиональной лаборатории. Если вас интересуют подобные услуги, обратитесь в ТД «Ареал». Наши специалисты обладают высокой квалификацией, а также оформляют все документы согласно установленным стандартам.

Ультразвуковой контроль сварных швов

Безопасная эксплуатация строительных конструкций со сварными соединениями требует систематической проверки соединительных швов. Различные виды дефектоскопии позволяют проверять их качество и прочность как на этапе монтажа, перед сдачей в эксплуатацию, так и спустя продолжительное время использования зданий, сооружений и хозяйственных построек по назначению. К наиболее эффективным и менее ресурсо затратным способам обследования соединений, выполненных путём сварки металла, относят ультразвуковую диагностику. Данный метод превосходит рентгенографические исследования, радиографию и гамма-дефектоскопию по точности результатов.

Первый ультразвуковой контроль сварных соединений датируется 1930 годом. На сегодняшний день УЗК сварки очень популярен и благодаря доступной цене используется повсеместно. Его востребованность обусловлена тем, что даже самое незначительное нарушение целостности соединения неизбежно приведёт к утрате физических свойств элемента: прочности, упругости, устойчивости к внешним воздействиям. Со временем это повлечёт за собой разрушение шва и непригодности каркаса.

Читайте также:  Чем отличается кабель от провода?

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.

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.

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.

Параметры оценки результатов

Качество оценки сварных соединений зависит от чувствительности прибора и его настроек. С помощью измерительного оборудования определяют количество дефектов. Эхо метод даёт возможность обнаружить изломы, расположенные близко друг к другу. Для этого анализируются следующие критерии:

  • амплитуда ультразвукового колебания
  • длина волны
  • размер искажения
  • форма дефекта.

Протяжённость волны определяет ширину изъяна. Его можно вычислить посредством перемещения прибора вдоль сварного шва. Высоту раскола прибор рассчитывает путём замера временного интервала между направленной волной и её поглощённым отражением. Форму дефекта определяют посредством визуальной формы зафиксированного отражённого сигнала.

Ультразвуковая дефектоскопия требует узкоспециализированных навыков. Точность исследований напрямую зависит от опыта и навыков специалиста.

Достоинства и недостатки ультразвукового контроля труб

Метод УЗК сварных соединений имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • высокая скорость обследования
  • максимальная точность результатов
  • доступность, благодаря низкой стоимости
  • безопасность для персонала
  • мобильный и компактный прибор не требует оформления спецдоставки
  • сохраняется целостность конструкции
  • обследования можно проводить, не останавливая основные работы
  • подходит для проверки качества спайки цветных и чёрных металлов, нержавеющих сплавов.

Присутствуют и недостатки, но их с лихвой можно компенсировать профессиональным опытом лаборанта:

  • возможны погрешности формы обнаруженного дефекта, если внутри шва оказались воздушные пустоты или инородный шлак, т.к. разная плотность материалов сказывается на отражательной способности
  • элементы со сложной геометрией дают некорректные показатели, так как волны могут отражаться не от исследуемого участка, а от близлежащей детали
  • крупнозернистая структура металла также может вызвать искажение показателей, поскольку волны могут рассеиваться или затухать внутри каркаса
  • на подготовительном этапе необходимо очистить рубец от окалин, ржавчины, загрязнений, иначе они могут нарушить точность измерений.

Проконтролированный шов служит гарантией того, что конструкция должным образом выполнит свои функции. Обследование подтвердит качество стыков, запас прочности, эксплуатационные возможности. Существуют определённые нормативы и графики проведения проверок, правила диагностики. Их соблюдение обеспечит безопасность.

Ультразвуковой контроль сварных соединений (УЗК)

Содержание:

Для обеспечения безопасной эксплуатации сварных металлоконструкций необходимо регулярно проводить контроль качества стыковых соединений. Существуют разные методы проверок надежность и прочности стыков, среди которых наиболее эффективным и точным считается ультразвуковой контроль сварных швов.

Что являет собой УЗК сварочных стыков

Ультразвуковой контроль сварных соединений, который часто называют дефектоскопией – это неразрушающий метод проверки, в процессе которого выявляются все присутствующие в стыке внутренние дефекты механического характера, а также химические отклонения от действующих стандартов.

Данной технологией диагностируются сварные соединения разных типов. Действенной методика является для обнаружения шлаковых вкраплений в металле, выявления воздушных пустот, присутствия неметаллических элементов и химически неоднородного состава.

Сущность УЗК технологии

Контроль сварных соединений УЗК основан на излучении ультразвуковых волн акустического типа, которые при прохождении однородной среды не изменяют прямолинейной траектории.

Принцип технологии построен на способности высокочастотных колебаний (выше 20 кГц) проникать в металл, не нарушая его структуры, и отражаться от поверхности пустот, царапин, неровностей или инородных включений. Созданная искусственно волна проникает внутрь проверяемого сварочного стыка и если в нем имеет место дефект, то она отклоняется от своего естественного направления при его обнаружении.

Все отклонения отражаются на экранах специальных приборов. Сигнал на монитор передается с помощью усилителя. Он способствует построению схемы, по которой оператор может увидеть все дефекты и особенности стыковых соединений. Размер дефектного образования устанавливается по амплитуде отраженного импульса, расстояние до него определяется по времени распространения акустической волны.

Свойства и получение ультразвуковых колебаний

Практически все приборы, которыми осуществляется ультразвуковая дефектоскопия сварных швов устроены по аналогичному принципу. Состоящая из титана бария или кварца пластина является основным рабочим элементом устройства. В призматической головке, которая отвечает за поиск дефектов, расположен пьезодатчик прибора.

Головка (щуп) размещается вдоль соединений и медленно перемещается посредством возвратно-поступательных движений. К пластине подается высокочастотный ток в пределах 0,8-2,5 Мгц и в результате она перпендикулярно своей длине начинает излучение волн.

Исходящие волны воспринимаются другой принимающей пластиной, где они преобразуются в электрический переменный ток, который мгновенно отклоняет волну на мониторе осциллографа.

Датчик отправляет разные по длительности переменные импульсы колебаний, разделяя их на паузы с большей продолжительностью от 1 до 5 мкс. Такой процесс позволяет безошибочно провести контроль УЗК сварных швов, определить наличие дефектов, их тип и глубину залегания.

Виды ультразвуковой дефектоскопии

Ультразвуковой метод контроля сварных соединений регламентирован ГОСТом 23829-79 и проводится несколькими способами:

  • теневой. Проверка проводится с применением двух устройств, которые устанавливаются на противоположных сторонах исследуемого участка по перпендикулярной плоскости. Первое излучает волны, второй их принимает. Если при приеме отражений возникает глухая зона, то это указывает на наличие дефекта в этом месте;
  • эхо-импульсный. В этом способе применяется один ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, параметры которого обуславливают направление и прием излучающих импульсов. Отражение происходит посредством его отсвечивания от поврежденных участков. Если волны проходят прямо и без препятствий, то такой участок сварочного стыка считается качественным. Когда имеет место отражение и волна возвращается к прибору, то этот участок обозначается бракованным;
  • эхо-зеркальный. Принцип контроля практически такой же, как и в предыдущем способе. Отличием является наличие отражателя, который установлен под прямым углом. На соединительный шов посылаются волны и отражаются на приемник при наличии на нем дефектов. Такой тип УЗК сварных швов как правило используют для обнаружения вертикальных дефектов и трещин;
  • зеркально-теневой. Проверка осуществляется двумя приборами, установленными с одной стороны контролируемого участка. Волны косые, отражаются от сетки основного металла. При нестандартных импульсах место считается поврежденным;
  • дельта метод. Диагностика сварных швов состоит в переизлучении от дефекта направленных внутрь соединения. Применяется такой способ редко, поскольку ему характерна довольно продолжительная расшифровка результатов, а также требуется специфическая настройка оборудования.
Читайте также:  Кабель АВВГ – расшифровка и параметры

В большинстве случаев ультразвуковой контроль качества сварных соединений проводится эхо-импульсным и теневым методами основанных на отражении акустической волны от дефекта.

Порядок проведения УЗК

Существует определенный стандарт, согласно которого должен проводится ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов или других металлоконструкций. Порядок выполнения контрольных операций следующий:

  • тщательное очищение стыковых соединений от ржавчины, лакокрасочных покрытий не менее чем на 50-70 мм с обеих сторон шва;
  • поверхность стыка и металла возле него обрабатывается машинным, турбинным, трансформаторным маслом, глицерином или солидолом. Такая обработка необходима для получения более точных результатов проверки;
  • проверочный прибор настраивается в соответствии характерных конкретному типу УЗК параметров. При толщине исследуемого материала до 2 см применяются стандартные настройки, АРД-диаграммы настраиваются если толщина превышает 2 см. Для проверки качества используются DGS или AVG-диаграммы;
  • зигзагообразными движениями вдоль сварочного шва перемещается излучатель прибора, поворачиваясь на 10-15 вокруг собственной оси;
  • искатель перемещается по материалу до того момента, пока не появится устойчивый, максимально четкий сигнал. После этого устройство разворачивается и осуществляется поиск сигнала наивысшей амплитуды.

Часто колебания отражения волн воспринимают за дефекты, поэтому этот момент необходимо тщательно проверить. Если действительно имеет место повреждение, то оно фиксируется с обозначением места локализации.

Проверка сварных швов ультразвуком должна осуществляться согласно установленных ГОСТом требований. Если с точностью определить характер дефекта с помощью УКЗ не получается, то в таких случаях проводят более детальные проверки с применением гамма-дефектоскопии или рентгенодефектоскопии.

Рамки применения метода УЗК

Проведение ультразвукового контроля сварных соединений обеспечивает достаточно точные результаты и при соблюдении технологии способен предоставить исчерпывающую информацию в отношении любых дефектов. Но здесь следует понимать, что существуют определенные границы применения методики.

Дефекты, которые можно обнаружить методикой УЗК следующие:

  • поры;
  • непроваренные участки;
  • трещины в швах и возле них;
  • несплавления соединений;
  • расслоения наплавленного материала;
  • наличие свищей;
  • провисание металла в нижних участках стыка;
  • коррозионные образования;
  • участки, на которых нарушены геометрические размеры или присутствует несоответствие химического состава.

УЗК сварных соединений осуществлять можно на конструкциях из легированной и аустенитной стали, меди, чугуна и металлов, которые ультразвук проводят плохо.

Геометрические параметры проведения УЗ-дефектоскопии:

  • не более 10 метров составляет наибольшая глубина залегания шва;
  • при минимальной толщине металла 3-4 мм;
  • в зависимости от прибора наименьшая толщина шва должна быть в пределах 8-10 мм;
  • 500-800 мм – максимальная толщина металла.

Что касается видов соединений, то сварка под УЗК предполагает выполнение продольных, плоских, сварных, кольцевых, тавровых стыков. Также применяют методику для сварных труб.

Области использования дефектоскопии

Ультразвуковая проверка сварных швов активно применяется в промышленной, строительной и других сферах. Чаще всего контроль ультразвуком применяют:

  • для аналитической диагностики агрегатов и узлов;
  • дефектоскопия сварных швов трубопроводов проводится с целью определения их целостности и степени износа труб;
  • в атомной и тепловой энергетике для контроля состояния сварных конструкций;
  • в области машиностроения и химической промышленности;
  • для проверки сварных стыков в изделиях со сложной конфигурацией;
  • при необходимости проверить прочность соединений металлов с крупнозернистой структурой.

Применять УЗК можно как в лабораторных, так и в полевых условиях при нахождении стыков на высоте, в замкнутых пространствах и труднодоступных местах.

Преимущества и недостатки методики

Ультразвуковой контроль сварных швов трубопроводов иди других типов металлоизделий обладает рядом преимущественных особенностей:

  • высокая чувствительность оборудования обеспечивает точность результатов и скорость проведения проверок;
  • удобность использования благодаря компактности приборов;
  • возможность проведения выездной дефектоскопии если для контроля использовать портативные измерительные устройства;
  • минимальные затраты на осуществление контроля сварочных швов, что обусловлено невысокой стоимостью самих дефектоскопов;
  • возможность проверять соединения с большой толщиной;
  • УЗК не нарушает структуру шва и не повреждает исследуемый объект;
  • практически все разновидности дефектов сварных швов можно установить посредством ультразвукового контроля;
  • контролируемый объект не требуется выводить из эксплуатации, проверку сварочных соединений можно проводить непосредственно в процессе его работы;
  • абсолютная безопасность для человека, что нельзя отнести, например, к рентгеновской дефектоскопии.

К недостаткам контроля сварочных швов ультразвуковым методом относят некоторые трудности при проверке металлов с крупнозернистой структурой, возникающие вследствие сильного затухания и рассеивания волн. Также в числе минусов отмечают необходимость предварительно перед установкой дефектоскопов очистить и подготовить поверхность шва и некую ограниченность информации, выдаваемой прибором об обнаруженном дефекте.

В заключение следует сказать о том, что УЗК сварочных соединений – это гарантия безопасной эксплуатации готовых металлоизделий и сооружений. Если соблюдать сроки проверок, то это позволит своевременно устранить повреждения, продлить периоды и увеличить эффективность работы конструкций.

Интересное видео


Ультразвуковой контроль сварных швов, и как он проводится

Для обеспечения безопасных условий эксплуатации различных объектов со сварными соединениями все швы необходимо подвергать регулярной проверке. Вне зависимости от их новизны или давнего срока эксплуатации металлические соединения проверяются различными методами дефектоскопии. Наиболее действенным методом является УЗД – ультразвуковая диагностика, которая превосходит по точности полученных результатов рентгенодефектоскопию, гамма-дефектоскопию, радио-дефектоскопию и др.

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.

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 (например, в диагностической медицине). 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 аппарата, 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.

Определение

Ультразвуковой контроль 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 (УЗД) проводится диагностика разных сварных соединений. УЗК является действенным при выявлении воздушных пустот, химически не однородного состава (шлаковые вложения в металле) и выявления присутствия не металлических элементов.

Принцип работы

Ультразвуковая технология испытания основана на способности высокочастотных колебаний (около 20 000 Гц) проникать в металл и отражаться от поверхности царапин, пустот и других неровностей. Искусственно созданная, направленная диагностическая волна проникает в проверяемое соединение и в случае обнаружения дефекта отклоняется от своего нормального распространения. Оператор УЗД видит это отклонение на экранах приборов и по определенным показаниям данных может дать характеристику выявленному дефекту. Например:

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

На сегодняшний день в промышленности применяют пять основных методов проведения УЗК (ГОСТ 23829 – 79), которые отличаются между собой только способом регистрации и оценки данных:

  • Теневой метод. Заключается в контроле уменьшения амплитуды ультразвуковых колебаний прошедшего и отраженного импульсов.
  • Зеркально-теневой метод. Обнаруживает дефекты швов по коэффициенту затухания отраженного колебания.
  • Эхо-зеркальный метод или “Тандем”. Заключается в использовании двух аппаратов, которые перекликаются в работе и с разных сторон подходят к дефекту.
  • Дельта-метод. Основывается на контроле ультразвуковой энергии, переизлученной от дефекта.
  • Эхо-метод. Основан на регистрации сигнала отраженного от дефекта.

Откуда колебания волны?

Практически все приборы для диагностики методом ультразвуковых волн устроены по схожему принципу. Основным рабочим элементом является пластина пьезодатчика из кварца или титанита бария. Сам пьезодатчик прибора для УЗД расположен в призматической искательной головке (в щупе). Щуп располагают вдоль швов и медленно перемещают, сообщая возвратно-поступательное движение. В это время к пластине подводится высокочастотный ток (0,8—2,5 Мгц), вследствие чего она начинает излучать пучки ультразвуковых колебаний перпендикулярно своей длине.

Читайте также:  Прокладка кабелей

Отраженные волны воспринимаются такой же пластиной (другим принимающим щупом), которая преобразует их в переменный электрический ток и он сразу отклоняет волну на экране осциллографа (возникает промежуточный пик). При УЗК датчик посылает переменные короткие импульсы упругих колебаний разной длительности (настраиваемая величина, мкс) разделяя их более продолжительными паузами (1—5 мкс). Это позволяет определить и наличие дефекта, и глубину его залегания.

Процедура проведения дефектоскопии

  1. Удаляется краска и ржавчина со сварочных швов и на расстоянии 50 – 70 мм с двух сторон.
  2. Для получения более точного результата УЗД 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 УЗД. Контроль:
  4. толщины до 20 мм – стандартные настройки (зарубки);
  5. свыше 20 мм – настраиваются АРД-диаграммы;
  6. качества соединения – настраиваются AVG или DGS-диаграммы.
  7. Искатель перемещают зигзагообразно вдоль шва и при этом стараются повернуть вокруг оси на 10-15 0 .
  8. При появлении устойчивого сигнала на экране прибора в зоне проведения УЗК, искатель максимально разворачивают. Необходимо проводить поиск до появления на экране сигнала с максимальной амплитудой.
  9. Следует уточнить: не вызвано ли наличие подобного колебания отражением волны от швов, что часто бывает при УЗД.
  10. Если нет, то фиксируется дефект и записываются координаты.
  11. Контроль сварных швов проводится согласно ГОСТу за один или два прохода.
  12. Тавровые швы (швы под 90 0) проверяются эхо-методом.
  13. Все результаты проверки дефектоскопист заносит в таблицу данных, по которой можно будет легко повторно обнаружить дефект и устранить его.

Иногда для определения более точного характера дефекта характеристики от УЗД не хватает и требуется применить более развернутые исследования, воспользовавшись рентгенодефектоскопией или гамма-дефектоскопией.

Рамки применения данной методики при выявлении дефектов

Контроль сварочных швов, основанный на УЗД довольно четкий. И при правильно проведенной методике испытания шва дает полностью исчерпывающий ответ по поводу имеющегося дефекта. Но рамки применения УЗК так же имеет.

С помощью проведения УЗК 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.

Подобную УЗД возможно осуществить в следующих металлах:

  • чугун;
  • медь;
  • аустенитные стали;
  • легированные стали;
  • и в металлах, которые плохо проводят ультразвук.

УЗД проводится в геометрических рамках:

Проверки подвергаются следующие виды швов:

  • плоские швы;
  • продольные швы;
  • кольцевые швы;
  • сварные стыки;
  • тавровые соединения;
  • сварные трубы.

Пескоструйная очистка поможет избавиться от многих загрязнений металла. Подробнее об этом читайте здесь.

Основные области использования данной методики

Не только в промышленных отраслях используют ультразвуковой метод контроля целостности швов. Данную услугу – УЗД заказывают и в частном порядке при строительстве или реконструкции домов.

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.

Испытания в полевых условиях

Что такое УЗК?

Адрес
196105, Санкт-Петербург
ул. Рощинская, д.46

388-00-01
387-65-82
pkti-spb@yandex.ru
Начальник Отдела Сварки, Руководитель Испытательной Лаборатории, Председатель Аттестационной Комиссии сварщиков:
Белов Иван Павлович

Информация о Компании
Деятельность

Одним из основных методов неразрушающего контроля является ультразвуковой метод контроля (УЗК). Впервые осуществить неразрушающий контроль ультразвуковой волной пытались еще в 1930 году. А уже спустя 20 лет ультразвуковой контроль качества сварных соединений приобрел наибольшую популярность, по сравнению с другими методами контроля качества сварки. Кроме того, для некоторых изделий он стал обязательным.

Суть ультразвукового метода заключается в излучении в изделие и последующем принятии отраженных ультразвуковых колебаний с помощью специального оборудования – ультразвукового дефектоскопа и пьезоэлектропреобразовател-я(-ей) и дальнейшем анализе полученных данных с целью определения наличия дефектов, а также их эквивалентного размера, формы (объемный/плоскостной), вида (точечный/протяженный), глубины залегания и пр.

Параметры выявленных дефектов определяются с помощью ультразвуковых дефектоскопов. Так например, п о времени распространения ультразвука в изделии (если известна скорость ультразвука скорость распространения ультразвуковых волн в различных материалах) в данном металле) определяют расстояние до дефекта, а по амплитуде отраженного импульса – его относительный размер.

Для проведения ультразвукового контроля в зависимости от конкретных условий (марки материала, его толщины, геометрических особенностей поверхностей контроля, минимально выявляемых размеров дефектов и др.) имеется достаточно широкий ассортимент средств контроля.

На сегодняшний день существует пять основных методов УЗК: теневой, зеркально-теневой, зеркальный, дельта-метод и эхо-метод . В промышленности ультразвуковой контроль металла проводят, как правило, в диапазоне ультразвуковых волн от 0,5 МГц до 10 МГц. В отдельных случаях неразрушающий контроль сварных швов проводится ультразвуковыми волнами с частотой до 20 МГц, что позволяет выявлять очень небольшие дефекты. Ультразвук низких частот применяют при: работе с объектами большой толщины ( ультразвуковой контроль отливок, поковок, сварных соединений выполненных электрошлаковой сваркой); контроле металлов, имеющих крупнозернистую структуру (чугун, медь, аустенитные стали) и большое затухание – “плохо проводят ультразвук”.

К главным преимуществам ультразвукового контроля качества металлов и сварных соединений относятся:

  • высокая точность и скорость исследования, а также его низкая стоимость;
  • безопасность для человека (в отличие, к примеру, от рентгеновской дефектоскопии;
  • высокая мобильность вследствие применения портативных ультразвуковых дефектоскопов;
  • возможность проведения ультразвукового контроля (в отдельных случаях) на действующем объекте, т.е. на время проведения УЗК не требуется выведения контролируемой детали/объекта из эксплуатации.
  • при проведении УЗК исследуемый объект не повреждается;

К основным недостаткам УЗК относятся:

  • при ультразвуковой дефектоскопии невозможно дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта, т.к. размер дефекта определяется его отражательной способностью и поэтому по результатам контроля дается эквивалентный размер дефекта (например: имеющиеся в изделии два реальные дефекта одного размера и формы, расположенные на одной глубине, но один из которых заполнен воздухом, а другой шлаком будут давать отраженные импульсы различной амплитуды и, соответственно оценены как дефекты, имеющие различные размеры). Следует отметить, что, некоторые дефекты в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля практически невозможно выявить ультразвуковым методом. Кроме того, затруднителен контроль деталей небольшой размера и толщины, а также деталей, имеющих сложную форму с криволинейными и сферическими поверхностями малого радиуса. Кроме того, при проведении ультразвукового контроля в отличие от радиографического, как правило, невозможно однозначно охарактеризовать дефект (шлаковое включение, пора, вольфрамовое включение и др.);
  • трудности при ультразвуковом контроле металлов с крупнозернистой структурой, из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука.
  • подготовка поверхности контроля к контролю, для ввода ультразвуковых волн в металл, а именно: очистка поверхности контроля от загрязнений, отслаивающейся окалины, ржавчины, брызг расплавленного металла и др. и создание необходимой шероховатости поверхности не хуже Rz 40 и волнистости не более 0,015, т.к. даже небольшой воздушный зазор между пьезоэлектропреобразователем (ПЭП) пьезоэлектропреобразователи для проведения ультразвукового контроля) и изделием может стать неодолимой преградой для распространения ультразвуковых волн;
  • необходимость нанесения на контролируемый участок изделия после его зачистки непосредственно перед выполнением контроля контактных жидкостей (специальные гели, глицерин, машинное масло, и др.) для обеспечения стабильного акустического контакта;

Ультразвуковой Контроль

наряду с другими физическими методами ( рентгенографический контроль, капиллярный контроль, магнитно-порошковый контроль) является надежным и высокоэффективным средством для выявления возможных дефектов. Требует наличия специально подготовленных специалистов, специализированного оборудования и вспомогательных средств контроля, и, кроме того, предъявляет особые требования к подготовке поверхности изделия под контроль.

Некоторые производители в целях экономии или некомпетентности игнорируют проведение неразрушающего контроля продукции или вспоминают о нём только на последней стадии – уже непосредственно перед сдачей объекта (а это приводит к дополнительной потери времени и непредусмотренным расходам), когда контроль бывает технически неосуществим. Подобное отношение к контролю качества чаще всего приводит к аварийным ситуациям в процессе эксплуатации и способно привести даже техногенным катастрофам.

Обращайтесь к нам вовремя!

Наша лаборатория неразрушающего контроля качественно выполнит ультразвуковой контроль сварных швов, основного металла , проведет толщинометрию (измерение толщины стенки) трубопроводов, емкостей, сосудов и металлоконструкций различного назначения.

Мы всегда готовы выполнить ваш заказ оперативно и на высоком уровне!

Звоните т./ф.: (812) 388-00-01

Начальник отдела Белов И.П.


Другие подразделения ›››

* Стоимость работ по механическим испытаниям контрольных образцов и неразрушающим методам контроля устанавливается по ТЕРм-2001 СПб сборник №39 (контроль монтажных сварных соединений)

Ссылка на основную публикацию
Общая информация
Лаборатория неразрушающего контроля
Лаборатория разрушающих (механических) испытаний
Аттестационный пункт НАКС
Документы, статьи
Сопутствующие услуги
Лицензии и сертификаты