Ультразвуковой контроль сварных соединений, методы и технология контроля

Нет практически ни одной отрасли промышленности, где бы не осуществлялись сварочные работы. Подавляющее большинство металлоконструкций монтируются и соединяются между собой посредством сварочных швов. Само собой, от качества проведения такого рода работ в перспективе зависит не только надёжность возводимого здания, сооружения, машины или какого-либо агрегата, но и безопасность людей, которые будут каким-то образом взаимодействовать с этими конструкциями. Поэтому для обеспечения надлежащего уровня выполнения подобных операций применяется ультразвуковой контроль сварочных швов, благодаря которому можно выявить наличие или же отсутствие различных дефектов в месте соединения металлических изделий. О данном передовом методе контроля и пойдет речь в нашей статье.

Ультразвуковая дефектоскопия как таковая была разработана в 30-х годах. Однако первый реально работающий прибор появился на свет лишь в 1945 году благодаря компании Sperry Products. На протяжении последующих двух десятилетий новейшая технология контроля получила всемирное признание, резко возросло количество производителей подобной техники.

Ультразвуковой дефектоскоп, цена которого на сегодняшний день начинается от 100000 -130000 тысяч рублей, изначально в своей основе содержал вакуумные трубки. Такие приборы отличались громоздкостью и большим весом. Работали они исключительно от источников питания с переменным током. Но уже в 60-х годах, с появлением полупроводниковых схем, дефектоскопы значительно уменьшились в размерах и получили возможность работать от батарей, что позволило в итоге применять устройства даже в полевых условиях.

На ранних этапах описываемые приборы применяли аналоговую обработку сигналов, за счет чего, как и многие другие подобные устройства, были подвержены дрейфу в момент калибровки. Но уже в 1984 году компания Panametrics дала путевку в жизнь первому портативному цифровому дефектоскопу под названием EPOCH 2002. С этого момента цифровые агрегаты стали высоконадежным оборудованием, идеально обеспечивающим необходимую стабильность калибровки и измерений. Ультразвуковой дефектоскоп, цена которого напрямую зависит от его технических характеристик и марки предприятия-изготовителя, получил также функцию регистрации данных и возможность передачи показаний на персональный компьютер.

В современных условиях все больше и больше вызывают интерес системы с фазированными решетками, в которых используется сложная технология на базе многоэлементных пьезоэлектрических элементов, генерирующих направленные лучи и создающих поперечные изображения, схожие с медицинской ультразвуковой визуализацией.

Ультразвуковой метод контроля применяется в любом направлении промышленности. Применение его показало, что он может быть одинаково эффективно использован для проверки почти всех типов сварных соединений в строительстве, которые имеют толщину свариваемого основного металла более 4 миллиметров. Кроме того, метод активно используется для проверки соединения стыков газо- и нефтепроводов, различных гидравлических и водопроводных систем. А в таких случаях, как контроль швов большой толщины, полученных в результате электрошлаковой сварки, ультразвуковая дефектоскопия – единственно приемлемый метод осуществления контроля.

Окончательное решение о том, годна ли деталь или сварочный шов к эксплуатации принимается на основе трех основополагающих показателей (критериев) – амплитуды, координат, условны размеров.

В целом же ультразвуковой контроль – именно тот метод, который является самым плодотворным с точки зрения формирования изображений в процессе изучения шва (детали).

Описываемый метод контроля с применением ультразвука хорош тем, что он обладает гораздо более высокой чувствительностью и достоверностью показаний в процессе обнаружения дефектов в виде трещин, меньшей стоимостью и высокой безопасностью в процессе использования по сравнению с классическими методами радиографического контроля. На сегодняшний день ультразвуковой контроль сварных соединений применяется в 70-80% случаев проверок.

Без применения этих устройств неразрушающий контроль ультразвуковой просто немыслим. Приспособления служат для формирования возбуждения, а также приема колебаний ультразвука.

Агрегаты бывают различными и подлежат классификации по:

• Способу создания контакта с исследуемым изделием.
• Способу подключения пьезоэлементов в электросхему самого дефектоскопа и дислокации электрода относительно пьезоэлемента.
• Ориентации акустической относительно поверхности.
• Числу пьезоэлементов (одно-, двух-, многоэлементные).
• Ширине полосы рабочих частот (узкополосные – полоса менее одной октавы, широкополосные – полоса пропускания превышает одну октаву).

В мире техники и промышленности всем руководит ГОСТ. Ультразвуковой контроль (ГОСТ 14782-86) в этом вопросе также не является исключением. Стандарт регламентирует, что дефекты измеряются по следующим параметрам:

• Эквивалентной площади дефекта.
• Амплитуде эхосигнала, которую определяют с учетом расстояния до дефекта.
• Координатам дефекта в точке сваривания.
• Условным размерам.
• Условному расстоянию между дефектами.
• Количеству дефектов на выделенной длине сварного шва или соединения.

Неразрушающий контроль, коим является ультразвуковой, имеет собственную методику использования, которая гласит, что основной измеряемый параметр – амплитуда эхосигнала, полученная непосредственно от дефекта. Для дифференциации эхосигналов по величине амплитуды фиксируется так называемый браковочный уровень чувствительности. Он, в свою очередь, настраивается при помощи стандартного образца предприятия (СОП).

Начало эксплуатации дефектоскопа сопровождается его настройкой. Для этого выставляется браковочная чувствительность. После этого в процессе проводимых ультразвуковых исследований осуществляется сравнение полученного эхосигнала от обнаруженного дефекта с зафиксированным браковочным уровнем. В случае, если измеренная амплитуда будет превышать браковочный уровень, специалисты принимают решение, что такой дефект является недопустимым. Тогда шов или изделие бракуется и отправляется на доработку.

Наиболее часто встречающимися дефектами свариваемых поверхностей являются: непровар, неполное проплавление, растрескивание, пористость, шлаковые включения. Именно эти нарушения эффективно выявляет дефектоскопия с использованием ультразвука.

С течением времени процесс проверки получил несколько действенных методов изучения сварочных соединений. Ультразвуковой контроль предусматривает довольно большое количество вариантов акустического исследования рассматриваемых металлоконструкций, однако наибольшую популярность получили:

Чаще всего в промышленности и железнодорожном транспорте применяется эхо-импульсный метод. Именно благодаря ему диагностируется более 90% всех дефектов, что становится возможным за счет регистрации и анализа почти всех сигналов, отраженных от поверхности дефекта.

Сам по себе данный метод основывается на прозвучивании металлического изделия импульсами ультразвуковых колебаний с последующей их регистрацией.

Достоинствами метода являются:

- возможность одностороннего доступа к изделию;

- довольно высокая чувствительность к внутренним дефектам;

- высочайшая точность определения координат обнаруженного дефекта.

Однако имеются и недостатки, в числе которых:

- невысокая устойчивость к помехам поверхностных отражателей;

- сильная зависимость амплитуды сигнала от расположения дефекта.

Описываемая дефектоскопия подразумевает под собой посылку в изделие искателем ультразвуковых импульсов. Прием ответного сигнала происходит им же или же вторым искателем. При этом сигнал может отражаться как непосредственно от дефектов, так и от противоположной поверхности детали, изделия (шва).

Он основывается на подробном анализе амплитуды ультразвуковых колебаний, передающихся от излучателя к приемнику. В случае, когда происходит уменьшение данного показателя, это сигнализирует о наличии дефекта. При этом чем больше размеры самого дефекта, тем будет меньше амплитуда получаемого приемником сигнала. Для получения достоверной информации следует располагать излучатель и приемник соосно на противоположных сторонах исследуемого объекта. Недостатками данной технологии можно считать низкую чувствительность в сравнении с эхо-методом и сложность ориентирования ПЭП (пьезоэлектрических преобразователей) относительно центральных лучей диаграммы направленности. Однако есть и достоинства, которые заключаются в высокой устойчивости к помехам, малой зависимости амплитуды сигнала от расположения дефекта, отсутствии мёртвой зоны.

Данный ультразвуковой контроль качества чаще всего используется для контроля сваренных между собой стыков арматуры. Основной признак того, что дефект обнаружен, заключается в ослаблении амплитуды сигнала, который отражается от расположенной напротив поверхности (чаще всего ее называет донной). Главное достоинство метода – чёткое обнаружение разнообразных дефектов, дислокацией которых является корень шва. Также метод характеризуется возможностью одностороннего доступа ко шву или детали.

Самый эффективный вариант обнаружения вертикально расположенных дефектов. Проверка осуществляется с помощью двух ПЭП, которые перемещают по поверхности возле шва с одной стороны от него. При этом их движение производят таким образом, чтобы зафиксировать одним ПЭП сигнал, излучаемый от другого ПЭП и дважды отразившийся от имеющегося дефекта.

Главное преимущество метода: с его помощью можно оценить форму дефектов, величина которых превышает 3 мм и которые отклоняются в вертикальной плоскости более чем на 10 градусов. Самое главное – использовать ПЭП с одинаковой чувствительностью. Такой вариант ультразвукового исследования активно применяется для проверки толстостенных изделий и их сварочных швов.

Указанный ультразвуковой контроль сварных швов использует ультразвуковую энергию, переизлученную дефектом. Поперечная волна, которая падает на дефект, отражается частично зеркально, частично преобразовывается в продольную, а также переизлучает дифрагированную волну. В итоге происходит улавливание требуемых волн ПЭП. Недостатком метода можно считать зачистку шва, довольно высокую сложность расшифровки полученных сигналов во время контроля сваренных соединений толщиной до 15 миллиметров.

Исследования сварных соединений с помощью звука высокой частоты - это, по сути, неразрушающий контроль, ведь такой метод не способен нанести каких-либо повреждений исследуемому участку изделия, но при этом довольно точно определяет наличие дефектов. Также особого внимания заслуживает низкая стоимость проводимых работ и их высокая скорость выполнения. Немаловажно и то, что метод абсолютно безопасен для здоровья человека. Все исследования металлов и сварных швов на основе ультразвука проводятся в диапазоне от 0,5 МГц до 10 МГц. В некоторых случаях возможно проведение работ с использованием ультразвуковых волн, имеющих частоту 20 МГц.

Анализ сварного соединения посредством ультразвука должен обязательно сопровождаться проведением целого комплекса подготовительных мер, таких как очистка исследуемого шва или поверхности, нанесение на контролируемый участок специфических контактных жидкостей (гели специального назначения, глицерин, масло машинное). Все это делается для обеспечения надлежащего стабильного акустического контакта, который в итоге обеспечивает получение необходимой картинки на приборе.

Ультразвуковой контроль абсолютно нерационально применять для обследования сварочных соединений металлов, имеющих крупнозернистую структуру (например, чугуна или же аустенитного шва с толщиной более 60 миллиметров). А все потому, что в таких случаях происходит достаточно большое рассеивание и сильное затухание ультразвука.

Также не представляется возможным однозначно полноценно охарактеризовать обнаруженный дефект (вольфрамовое включение, шлаковое включение и др.).

Ультразвуковой контроль сварных швов, методы и технология контроля

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

УЗД проводится в геометрических рамках:

• На максимальной глубине залегания шва — до 10 метров.
• На минимальной глубине (толщина металла) — от 3 до 4 мм.
• Минимальная толщина шва (в зависимости от прибора) — от 8 до 10 мм.
• Максимальная толщина металла — от 500 до 800 мм.

Проверки подвергаются следующие виды швов:

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.

1. Высокая точность и скорость исследования, а также его низкая стоимость.
2. Безопасность для человека (в отличие, к примеру, от рентгеновской дефектоскопии).
3. Возможность проведения выездной диагностики (благодаря наличию портативных ультразвуковых дефектоскопов).
4. Во время проведения УЗК не требуется выведения контролируемой детали или всего объекта из эксплуатации.
5. При проведении УЗД проверяемый объект не повреждается.

1. Ограниченность полученной информации о дефекте;
2. Некоторые трудности при работе с металлами с крупнозернистой структурой, которые возникают из-за сильного рассеяния и затухания волн;
3. Необходимость проведения предварительной подготовки поверхности шва.

Протокола разные по строительству скачать

1 Протокол измерения затухания ОВ смонтированных кабелей на участках регенерации, пример скачать doc. скачать zip.

2 Протокол измерения сопротивления изоляции внешней полиэтиленовой оболочки ВОК (бронепокровы — «земля») на смонтированном участке регенерации, бланк скачать doc. скачать zip.

3 Протокол измерения кабеля постоянным током, пример скачать doc. скачать zip.

4 Протокол монтажа оптического кросса, пример скачать doc. скачать zip.

5 Протокол монтажа оптической муфты, пример скачать doc. скачать zip.

6 Протокол входного контроля строительных длин ОК, пример скачать doc.

7 Протокол контроля ОК после прокладки, пример скачать doc.

1 Протокол замеров сопротивлений заземляющих устройств, бланк скачать doc. скачать rar.

2 Протокол проверки сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств, пример скачать doc. скачать rar.

3 Протокол измерений сопротивлений изоляции, бланк скачать doc. скачать zip.

5 Протокол проверки сопротивления изоляции проводов и кабелей, пример скачать doc. скачать rar.

6 Протокол проверки полного сопротивления петли «фаза-ноль», бланк скачать doc. скачать zip.

7 Протокол проверки цепи фаза-нуль в электроустановках напряжением до 1000В с глухим заземлением нейтрали, пример скачать doc. скачать rar.

8 Протокол проверки цепи между заземлителями и заземляемыми элементами, пример скачать doc. скачать rar.

9 Протокол проверки обеспечения условий срабатывания УЗО, бланк скачать doc. скачать rar.

10 Протокол проверки расцепителей мгновенного действия автоматических выключателей в электроустановках напряжением до 1000В, пример скачать doc. скачать rar.

11 Протокол измерений напряжения аккумуляторной батареи АКБ, пример скачать jpg. скачать rar.

12 Протокол измерений сопротивлений изоляции аккумуляторной батареи АКБ, пример скачать jpg. скачать rar.

1 Протокол прогрева кабелей на барабанах, бланк скачать doc. скачать zip.

2 Протокол испытаний и измерений при полном техническом освидетельствовании лифта (от аккредитованной испытательной лаборатории), бланк скачать doc. скачать rar.

3 Протокол проверки технической документации на лифт (от аккредитованной испытательной лаборатории), бланк скачать doc. скачать rar.

1 Протокол результатов радиографического контроля сварных соединений, бланк скачать doc. скачать rar.

2 Протокол механических испытаний сварных соединений, бланк скачать doc. скачать rar.

3 Протокол результатов ультразвукового контроля сварных соединений, бланк скачать doc. скачать rar.

5 Протокол испытаний контрольных образцов бетона на предел прочности при сжатии, пример скачать jpg. скачать rar.

Скачивайте полезные книги, ГОСТы, СнИПы в разделе: «ГОСТы и книги «