Способы неразрушающего контроля сварных соединений

Для выявления внутренних дефектов существуют государственные стандарты, включающие 10 видов неразрушающего контроля, среди которых радиационные (радиационная интроскопия, радиография, рентгенография, томография), акустические (ультразвуковые методы, акустическая эмиссия, звуковидение), электромагнитные, тепловые методы, капиллярная дефектоскопия сварных швов [7].

Радиографический контроль основан на использовании ионизирующего излучения, благодаря чему он позволяет получать изображения внутренней структуры сварного соединения. Интенсивность излучения, прошедшего сквозь контролируемое изделие, меняется в зависимости от плотности материала и толщины и по результатам интенсивности судят о наличии дефектов. Радиографический контроль применяют для выявления в сварных соединениях внутренних дефектов: трещин, непроваров, усадочных раковин, пор, шлаковых включений. Обнаружение и регистрация дефекта сварного шва осуществляется детекторами, в качестве которых используют фоточувствительную пленку, фотобумагу или полупроводниковую пластину. Рентгеновские установки бывают непрерывного действия и импульсные. Импульсные аппараты типа МИРА, НОРА и др. характеризуются меньшими размерами, обладают повышенной технологической маневренностью, что позволяет использовать их в условиях монтажа металлоконструкций. Современные переносные аппараты: импульсный «Арина – 3» или постоянного потенциала – «Ратмир-190»,
«РПД-200» экспонируют сварной шов на пленку, после обработки получают снимок дефекта, который просматривается на негатоскопе; дефекты шва определяются по плотности затемнения.

Для контроля сварных соединений также широко применяют гамма-дефектоскопы, в которых используются источники гамма-излучения. Такой аппарат представляет собой радиационно-защитное устройство, снабженное приводом для управлением перемещением гамма-источника и перекрытием пучка излучения. Гамма-дефектоскопы бывают лабораторные, цеховые, полевые; переносные и стационарные. Защитные блоки радиационных головок выполняют из свинца или сплавов на основе вольфрама. Различные виды дефектов имеют на рентгенограммах определенное изображение, характерное для данного дефекта, которое впоследствии расшифровывается оператором.

Недостатки данного метода – необходимость выполнения строгих защитных мер в связи с повышенной опасностью для обслуживающего персонала, а также невозможность в ряде случаев идентификации дефектов
(в зависимости от их размеров, расположения).

При неразрушающем контроле сварных швов около 50% выполняют акустическими методами, т.е. при помощи ультразвуковых волн. Эти методы считаются более безопасными по сравнению с радиационными, а также наиболее эффективными при обнаружении тонких трещин внутри шва или металла. Другие методы более чувствительны к поверхностным дефектам.

Акустические свойства материалов (сопротивление) очень сильно различаются, поэтому ультразвуковые волны с определенной длиной волны проходят через металл, как направленные лучи, а на границе металл-воздух отражаются. На этом свойстве основано действие прибора, называемого дефектоскопом. Ультразвуковой дефектоскоп представляет собой прибор для излучения и приема ультразвуковых колебаний, а также для определения координат выявленных дефектов. В качестве датчика используются пьезоэлектрические преобразователи, которые преобразуют электрический сигнал от излучателя в механические (ультразвуковые) колебания. При контроле сварных швов импульс, посланный излучателем, проходит сквозь металл и отражается от противоположной стороны; при этом на экране дефектоскопа регистрируется так называемый донный сигнал. Эхо-сигнал, отраженный от дефекта, например, от трещины, приходит на экран раньше донного сигнала и регистрируется на экране в виде импульса с большей амплитудой. Доля отраженной энергии тем больше, чем больше разность акустических сопротивлений сред. Такой эхо-метод позволяет контролировать сварные соединения при одностороннем доступе к ним. По величине отраженного эхо-сигнала можно составить представление о размере дефекта. Для контроля используют дефектоскопы типа УД2-70, УД3-103 и др. [15,20]. Ультразвуковую дефектоскопию широко применяют для проверки качества сварных соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. При толщине листов более 80 мм этот способ наиболее надежный для выявления внутренних дефектов.

Дефекты, обнаруженные ультразвуковым контролем и не обнаруженные радиографическим методом, должны классифицироваться как трещины или тонкие непровары. В установках для ультразвукового контроля сварных швов применяют автоматические устройства, предназначенные для управления работой преобразователей, слежением за положением преобразователя относительно сварного шва, непрерывностью контакта и фиксации сигналов о наличии дефектов.

Кроме описанных выше методов для обнаружения поверхностных дефектов используются методы магнитопорошковой дефектоскопии или капиллярной дефектоскопии. Для первого метода используют суспензию на основе порошка (железные опилки), обладающего способностью к намагничиванию. Материал наносят на область контроля и создают магнитное поле, под действием которого намагниченные частицы располагаются в определенном порядке вдоль трещины; при этом наружная трещина становится видимой. При втором методе на поверхность наносят проникающий раствор - пенетрат, который заполняет все дефекты. Пенетрат позволяет изменять светоотдачу дефектных участков. Затем наносят проявитель, а после него – очиститель. Через определенное время поверхность промывают, в результате в зоне контроля дефекты становятся видимыми [8].