Методы неразрушающего контроля сварных соединений

Неразрушающий контроль сварных соединений

Первая электросварка, как полноценная технология, появилась еще в начале 19-го века. И очень скоро мастера поняли, что недостаточно просто соблюдать технологию, чтобы соединение получилось качественным. Поэтому в рабочий процесс был внедрен визуальный контроль, как один из простейших. Но со временем оказалось, что с помощью визуального контроля невозможно обнаружить скрытые дефекты.

Так возникла необходимость в применении других методов контроля. Желательно таких, которые не будут изменять внутреннюю структуру металла и ухудшать его качественные характеристики. Вскоре такие методы были разработаны, и их назвали неразрушающими. Со временем на каждом производстве появилась своя лаборатория неразрушающего контроля, благодаря которой удается обнаружить все дефекты, скрытые от глаз. В этой статье мы подробно расскажем, какие существуют методы неразрушающего контроля сварных соединений.

Основные дефекты

Для начала определимся, какие дефекты можно выявить с помощью неразрушающего контроля.

Дефекты могут быть внешними и внутренними. К внешним дефектам относятся трещины, сколы, надрезы, прожоги. При этом главными причинами образования таких дефектов является либо неравномерное охлаждение металла, либо непроваренные участки шва. К внутренним дефектам принято относить образование пор и газовых включений в сварочном соединении. Причина их возникновения — окисление металла и колебание внутреннего давления.

Виды неразрушающего контроля сварных швов

Прежде чем вы узнаете о современных видах неразрушающего контроля мы расскажем вам про исторические способы. Самый старый тип неразрушающего контроля — это сверка готового шва с эталоном. Изначально на отдельной детали варился так называемый эталонный шов, который по мнению мастеров был качественным, и с ним затем сверяли все последующие работы. Как вы понимаете, этот метод очень спорный, поскольку основан на субъективном мнении сварщика. Совсем скоро стало понятно, что данный метод контроля не позволяет в должной мере оценить качество шва.

Но технологии не стояли на месте, и вскоре появились более совершенные методы контроля качества. Среди наиболее применяемых выделим визуально-измерительный, радиографический, ультразвуковой и капиллярный контроль. Далее мы отдельно расскажем о каждом методе.

Визуально-измерительный контроль

Визуально измерительный контроль — простейший метод контроля, основанный на визуальном осмотреть сварного шва и/или с помощью дополнительных инструментов (линеек, луп и пр.). Этот метод самый экономически выгодный, поскольку не требуется использование дорогостоящего оборудования и поиск высококвалифицированных контролеров. При должном подходе сварщиков просто обучают данному типу контроля, и они выполняют его самостоятельно в процессе и после сварки.

Для новичков выпускаются специальные кейсы, где собраны основные инструменты, и подробная инструкция, как проводить визуально-измерительный контроль. Но есть у такого метода существенный недостаток — человеческий фактор. Здесь весь контроль выполняет человек, а это значит, что он может просто не заметить дефект в силу своей неопытности, плохого самочувствия или еще каких-либо субъективных причин. Здесь мы не будем подробно все описывать, поскольку посвятили теме визуального контроля отдельную статью, прочтите ее.

Радиографический контроль

Радиографический (или радиационный) контроль — метод контроля качества, суть которого заключается в прохождении рентгеновских лучей сквозь металл. Если лучи проходят беспрепятственно, значит имеются скрытые дефекты. Если дефектов нет или они незначительны, то лучи просто растворяются в металле.

Для фиксации результата используются специальные пленки, на которых затем делают рентгеновский снимок. Пленки покрыты специальным веществом, реагирующим на рентгеновские лучи. А они все равно остаются. Даже если дефектов нет, поскольку металл не полностью поглощает излучение. В результате мы всегда получаем снимок, где можно четко увидеть наличие или отсутствие дефектов.

Рентгенография очень эффективна, но требует очень ответственного подхода к работе. Поскольку сопряжена с риском для здоровья. К тому же, рентгеновские лучи способны заряжать воздух электричеством, что может привести к несчастным случаям. Этому методу контроля мы также посвятили отдельный материал, в нем вы прочтете больше подробностей, узнаете принцип работы рентгенографа.

Ультразвуковой контроль

Ультразвуковой контроль очень похож на радиографический, только вместо рентгеновских лучей здесь используется ультразвук. Звуковые колебания, проходя через металл, и возвращаясь обратно могут видоизменяться, если встретят на пути какой-либо внутренний дефект. Все эти изменения фиксируются с помощью специального оборудования — дефектоскопа. Ключевые параметры, на которые смотрит контролер — это скорость прохождения ультразвука и степень его ослабления, когда сигнал возвращается обратно.

Данный контроль сварных швов относительно точный и информативный, он позволяет обнаружить все типы внутренних дефектов, обозначить их размер и местоположение. Но ультразвуковой контроль требует дорогостоящего оборудования и опытных контролеров, нельзя доверить эту работу сварщику в качестве дополнительной обязанности. По этой причине дефектоскоп используется только на крупных предприятиях. Но мелких производствах чаще применяют капиллярный контроль, о котором мы поговорим далее.

Капиллярный контроль

Как мы писали выше, капиллярный контроль часто используется на небольших производствах. И это не удивительно, ведь он не требует использования тяжелой дорогой техники или наличия каких-то особых знаний. Справедливости ради, даже на крупном производстве не всегда есть необходимость проведения сложного контроля, достаточно капиллярного. Что это за метод? Каковы его особенности? Все подробности ниже.

Итак, капиллярный контроль — метод контроля качества с применением специальных жидкостей (их также называют пенетрантами). Эти жидкости отличаются высокой проникающей способностью, т.е. способны затекать даже в самые маленькие вмятины и трещины. Они также могут быть окрашены в яркие цвета для их быстрого распознавания.

Суть метода проста: пенетрант наносят на поверхность сварного соединения и ждут, пока жидкость равномерно распределится. Если на шве есть дефекты, то жидкость проникнет в них и дефект станет более заметным. К сожалению, с помощью такого метода нельзя обнаружить скрытые неисправности, но трещины легко обнаруживаются. К тому же, с помощью этого метода можно узнать не только местоположение трещины, но и ее размер.

Зачастую контролер осматривает места предполагаемого наличие дефектов с помощью лупы, но ели трещины слишком маленькие, то могут использоваться микроскопы.

Перед проведением контроля поверхность металла нужно очистить от загрязнений. Жидкость наносят с помощью кисточки или пульверизатора. Если деталь маленькая, то ее можно просто погрузить в емкость с пенетратной жидкостью.

Сейчас производители предлагают огромное количество жидкостей для выявления наружных дефектов, у них может отличаться не только цена и упаковка, но и состав. Опытные контролеры рекомендуют подбирать жидкости, которые будут визуально увеличивать дефект. Т.е., сам дефект может быть незначительных размеров, но жидкость визуально должна увеличивать его в размерах. Это улучшает точность обнаружения дефекта и в целом упрощает работу.

Следует отметить, что в работе используется два типа жидкости Одна называется индикатором, поскольку указывает на местоположение дефекта, а вторая называется проявителем, поскольку с ее помощью удаляют индикатор и узнают о реальных размерах трещины.

Чаще всего в качестве индикатора применяется горячее масло, краска или жидкости с флуоресцентными свойствами (те, что буквально светятся в темноте). А в качестве проявителя зачастую используют известковое молочко или бензол.

Вместо заключения

Методы контроля, описанные в данной статье, применяются на производствах любого масштаба: от мелких частных мастерских до крупномасштабных заводов с международным статусом. Благодаря таким методам можно произвести контроль любой сложности, например, неразрушающий контроль сварных соединений трубопроводов, по которым течет газ или нефть.

Конечно, в таких случаях неразрушающий контроль может применяться в совокупности с другими методами, которые называются разрушающими. Но в любом случае ни одно производство не обходится без неразрушающего контроля. А вы применяете подобные методы в своей практике? Расскажите об этом в комментариях. Желаем удачи в работе!

Методы неразрушающего контроля сварных соединений. Виды дефектоскопии

Содержание

К неразрушающим методам контроля сварных соединений относятся контроль внешним осмотром и различные виды дефектоскопии. Неразрушающий контроль основан на получении информации о контролируемых материалах с помощью электромагнитных и акустических полей, а также от проникающих в металл изделия различных веществ.

Для выявления внутренних сварных дефектов широко используют дефектоскопию рентгеновскими лучами, дефектоскопию гамма-излучением, ультразвуковую дефектоскопию, магнитные методы дефектоскопия (например, магнитопорошковая дефектоскопия), контроль шва на проницаемость (в том числе, метод капиллярной дефектоскопии), вакуумную дефектоскопию.

Особенности выбора метода неразрушающего контроля

Выбор оптимального метода неразрушающего контроля зависит от следующих факторов:

1. От физических свойств контролируемого металла
2. От толщины сварного соединения
3. От типа сварного соединения и его толщины
4. От состояния поверхности соединения
5. От особенностей изготовления сварной конструкции
6. От технико-экономических показателей метода контроля и других факторов.

Характерной особенностью большинства методов неразрушающего контроля является, то, что выявление дефектов происходит лишь косвенным путём, в результате анализа определённых физических свойств сварного соединения, которые не влияют на работоспособность изделия.

Например, при радиационной дефектоскопии дефекты типа «нарушения сплошности» определяют по интенсивности ионизирующего излучения, проходящего через шов. Результаты подобных методов контроля зачастую сложно расшифровать, поэтому в их проведении должен быть задействован квалифицированный персонал.

Поскольку среди существующих методов контроля нет универсального, который гарантировал бы выявление всех дефектов, то важно, в первую очередь, обнаружить недопустимые дефекты. У каждого из методов есть свои преимущества и недостатки. В большинстве случаев используют несколько методов. Такой подход позволяет обнаружить дефект с большой долей вероятности. Далее рассмотрим каждый из методов контроля в отдельности.

Визуально-измерительный контроль сварки внешним осмотром

С помощью внешнего осмотра можно выявить только наружные дефекты сварного шва. Осмотр можно производить как невооружённым глазом, так и при помощи увеличительного стекла с многократным увеличением. Размеры сварных швов проверяют с помощью шаблонов и мерительного инструмента.

Внешний контроль обычно применяют ко всем сварным швам, независимо от степени ответственности конструкции и от применения других способов контроля. Подробнее о данном методе контроля рассказывается на странице: «Контроль сварных швов внешним осмотром и измерением».

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов

Метод ультразвуковой дефектоскопии основан на свойстве ультразвуковых волн, проходить сквозь большую толщину металла, и отражаться от скоплений шлака, неметаллических включений и других дефектов сварного шва.

Ультразвуковые дефектоскопы работают по следующему принципу: пластинку из кварца или сегнетовой соли подвергают воздействию электрического поля высокой частоты. Под воздействием поля пластинка излучает ультразвуковые волны, которые направляются на сварное соединение.

На границе между однородным металлом и дефектом происходит отражение ультразвуковых колебаний, и отражённая волна воспринимается второй пластинкой. Под воздействием отражённой волны на этой пластинке образуется переменная разность потенциалов, величина которой зависит от интенсивности отражённой волны.

Далее электрические колебания, исходящие от пластинки, усиливаются и передаются в осциллограф. На экране осциллографа происходит одновременно изображение импульсов волны, направляемой на сварной шов, и волны, отражённой от дефекта в сварном шве. По расположению этих импульсов определяют расположение и характер сварного дефекта.

Ультразвуковой метод дефектоскопии позволяет выявить все известные дефекты сварных соединений. Более подробно о данном методе неразрушающего контроля рассказывается в статье: «Ультразвуковой контроль сварных швов. Ультразвуковая дефектоскопия».

Магнитная дефектоскопия сварных соединений

Суть метода магнитной дефектоскопии состоит в возбуждении неоднородного магнитного поля, проходящего через сварное соединение с образованием рассеянных магнитных потоков на участках, содержащих сварные дефекты.

Существует несколько методов магнитного контроля: магнитопорошковая дефектоскопия, магнитографический контроль и индукционный контроль. Магнитопорошковая дефектоскопия — самый простой из них, но и достоверность контроля у этого метода ниже, чем у других.

При магнитопорошковой дефектоскопии проверяемое соединение намагничивается, на его поверхность наносится магнитный порошок (железная окалина или мелкие железные опилки) или суспензия и через соединение пропускают магнитное поле. Магнитный порошок или суспензия, под действием магнитного поля, распределиться равномерно. Но в местах расположения дефектов будут наблюдаться скопления магнитного порошка (суспензии).

При магнитографическом контроле магнитное поле, пропускаемое через сварное соединение, записывают на магнитную плёнку. Для этого магнитную плёнку накладывают на соединение, во время прохождения по нему магнитного поля. Далее, с помощью магнитографических дефектоскопов с плёнки считываю записанную информацию, и преобразуют её в звук, или в изображение на мониторе дефектоскопа. Кроме этих методов, существует индукционный метод магнитной дефектоскопии.

Более подробную информацию об этих методах контроля можно узнать на странице: «Магнитные методы контроля сварных швов. Магнитная дефектоскопия сварки».

Радиографический контроль сварных соединений. Контроль рентгеновскими и гамма-лучами

Рентгеновский контроль

Рентгеновские лучи по-разному распространяются в различных материалах. Например, такие лучи будут по-разному проходить сквозь однородный металл, сквозь шлаковые включения или сквозь пустоту в металле. На этом свойстве рентгеновского излучения и основан метод рентгеновской дефектоскопии, схема которого показана на рисунке.

Для контроля сварного шва с одной его стороны устанавливают источник излучения, а с противоположной стороны — детектор. Рентгеновские лучи, проходя через шов от источника, облучают детектор (фотоплёнку или фотобумагу), на котором и отображается полная картина прохождения лучей сквозь металл. Наличие затемнённых мест на плёнке говорит о том, что интенсивность прохождения лучей в этих зонах было высоким, следовательно, в этих местах сварного соединения присутствуют дефекты. Более полную информацию о данном методе неразрушающего контроля смотрите на странице: «Радиографический метод контроля сварных соединений Ч.1 Контроль рентгеном».

Контроль гамма-излучением

Контроль гамма-лучами, также как и контроль рентгеном, основан на способности гамма-лучей по-разному проходить сквозь металл, неметаллические включения и пустоту в металле.

Схем гамма-контроля следующая: из ампулы, содержащей радиоактивные изотопы, направляется поток гамма-лучей на контролируемое соединение. С обратной стороны соединения находится кассета с фотоплёнкой или фотобумагой, на которой отображается полная картина прохождения лучей через металл. В местах выявленных дефектов на плёнке появятся затемнённые области. Для того чтобы упорядочить поток радиоактивного излучения, ампула помещена в свинцовый контейнер с маленьким отверстием, через который выходит поток гамма-лучей.

У радиационной дефектоскопии есть преимущества, по сравнению с рентгеновским просвечиванием. Например, гамма-лучи обладают большей проникающей способностью, что позволяет их использовать при контроле больших толщин металла, толщиной более 300мм. Кроме того, контроль гамма-излучением экономически более выгоден, т.к. имеет меньшую себестоимость. Но, у него также есть и свои недостатки. Например, радиация представляет большую опасность для здоровья человека. Более подробно о этом методе контроля сварки рассказано на странице: «Радиографический метод контроля сварных соединений Ч.2 Радиационный контроль гамма-излучением».

Видео: неразрушающие методы контроля

Неразрушающие методы контроля сварных швов и соединений

Прочность сварных конструкций зависит от качества швов, которое невозможно объективно оценить после визуального осмотра. Поэтому были разработаны другие методы неразрушающего контроля сварных соединений. При проведении не нарушается целостность элементов конструкции. Неразрушающим контролем сварного соединения обнаруживают внешние и скрытые изъяны, их размеры, расположение. Полученные данные позволяют с высокой точностью определять качество швов. На предприятиях неразрушающему контролю сварных соединений подвергают всю продукцию.

Основные дефекты

Наружные и внутренние дефекты образуются в основном из-за нарушения технологии. Методами неразрушающего контроля сварных швов выявляют:

1. Подрезы, которые образуются, если завышен ток или держится длинная дуга.
2. Непровары, возникающие при работе с заниженными сварочными токами, завышенной скоростью ведения электрода, недостаточным зазором между кромками заготовок.
3. Прожоги образуются, если сварку выполняют завышенным током с малой скоростью.
4. Появление пор внутри соединения. Они образуются из-за быстрого охлаждения, от влаги, попадающей в расплавленный металл с непросушенных электродов или плохо очищенных кромок.
5. Кратеры появляются при обрыве дуги или неправильном завершении шва.
6. Трещины снаружи и скрытые образуются при неравномерном остывании объема расплавленной зоны. Для предотвращения этого явления основной металл предварительно подогревают.
7. Кусочки шлака остаются внутри, не успев всплыть при быстром охлаждении шва, если работа выполнялась с повышенной скоростью малым током.

Методы неразрушающего контроля сварных соединений

Способы проверки качества швов и требования, предъявляемые к ним, приведены в ГОСТ 3242-79. Методы объединены в группы по принципу действия. Выбор вида неразрушающего контроля сварных соединений зависит от возможностей и условий проведения.

Визуально-измерительный

Этим методом при внешнем осмотре, используя эталоны, шаблоны, лупу, линейку, выявляют наружные изъяны размером от 0,1 мм. Перед проверкой шов и рядом расположенные поверхности очищают от шлака, брызг металла. К достоинствам относится доступность и отсутствие сложного оборудования. На предприятиях сварщики после обучения самостоятельно проводят проверку соединений на наличие изъянов. Недостатком считают субъективность оценки качества. Работник может не заметить дефект из-за невнимательности, усталости или недомогания. Другие способы контроля применяют после проведения визуального осмотра и устранения выявленных изъянов.

Ультразвуковой

Метод основан на способности звуковых волн высокой частоты, посылаемых излучателем, отражаться от границы раздела сред с разной плотностью. Вернувшийся ультразвук улавливается датчиком дефектоскопа, после преобразования выводится на дисплей. По степени ослабления и углу отражения сигнала оператор определяет расположение, величину дефектов. Мобильный вариант ультразвукового дефектоскопа удобен для проверки качества сварных соединений при монтаже магистральных трубопроводов или больших конструкций.

Из достоинств отмечают простоту проверки и быстрое получение результатов. Однако для расшифровки отраженных сигналов требуется оператор с профессиональной подготовкой. Высокая цена аппаратуры не окупается на мелких предприятиях.

Капиллярный

Этим способом выявляют наружные и сквозные дефекты, которые не видны невооруженным глазом. Принцип действия основан на способности жидкостей (индикаторов) с высокой текучестью проникать в мельчайшие полости, которые наносят на соединение. Через 0,5 — 30 минут, когда индикатор заполнит дефекты, излишки удаляют. Для определения размеров изъянов поверхность обрабатывают реагентом (проявителем), который в местах контакта с индикатором меняет цвет.

На производстве диагностику проводят горячим минеральным маслом и раствором извести, на которой после высыхания проявляются контуры дефектов. Вместо них также применяют пару краска ― бензол. Для улучшения контрастности в качестве проявителя берут флуоресцирующий реагент. Метод недорогой, но не выявляет скрытые дефекты.

Магнитный

Суть метода состоит в наведении на диагностируемом участке магнитного поля. Если изъянов нет, силовые линии остаются ровными, если есть ― изгибаются в местах нарушения структуры металла. На практике магнитные неразрушающие методы контроля выполняют двумя способами:

• графическим с регистрацией искажений специальным прибором;
• с помощью железного порошка, который после высыпания на проверяемый участок начинает скапливаться в местах расположения изъянов.

Радиографический

Этим способом диагностируют швы на особо ответственных конструкциях. Суть заключается в просвечивании металла рентгеновскими лучами или гамма-излучением с фиксацией результата на фотопленке. По изображению на снимке определяют размеры пустот или посторонних включений. Диагностику проводят стационарными и компактными аппаратами для работы в полевых условиях.

К достоинствам радиографии относятся точность результатов, быстрое проведение диагностики. Основным минусом считается повышение уровня радиации рядом с работающим прибором. Поэтому необходимо обеспечение безопасности персонала. Высокая цена аппаратуры и расходных материалов также не радует.

Заключение

Некоторые методы неразрушающего контроля сварных соединений успешно применяют в домашних мастерских. Поскольку требования к самодельным конструкциям невысоки, их проверяют визуально-измерительным неразрушающим контролем сварных соединений. Для освоения технологии покупают специальный кейс с набором инструментов и инструкцией по применению. При проверке швов на герметичность предпочтение отдают капиллярному неразрушающему контролю сварных соединений. В качестве индикатора берут керосин, проявителя ― раствор мела.

Виды неразрушающего контроля

Под поверхностью внешне красивого и аккуратного сварного шва могут скрываться. Недопустимо, чтобы из-за подобных дефектов ответственная деталь развалилась в самый неподходящий момент. Эта проблема остро стоит перед разработчиками самой разной продукции.

В машиностроении, для которого особенно важна способность конструкций противостоять динамическим нагрузкам. Не вышедшие на орбиту спутники, разбившиеся самолеты, попавшие в аварию автомобили или затонувшие корабли – вполне возможно, что все это результат некачественно выполненной сварки.

В строительстве, где преобладают статические нагрузки. Многоэтажные небоскребы, пролеты мостов или большие по площади перекрытия простоят много лет лишь в том случае, если надежно соединить их металлические конструкции и арматуру. Причиной обрушения может стать даже незначительная трещина.

В массовом производстве, когда идет речь о десятках и сотнях тысяч сварных соединений. Падение спроса на продукцию из-за ее низкого качества приводит к большим финансовым потерям. Ради того, чтобы подобного не произошло, стоит пойти на дополнительные траты и организовать пост контроля качества сварных швов.

При изготовлении штучной продукции и опытных образцов. Результаты научного эксперимента могут оказаться не точны, а время, потраченное на проведение замеров, будет потрачено впустую, если не соблюсти точных параметров сварного соединения при изготовлении ответственного оборудования. Уникальное изделие, созданное для того, чтобы прослужить десятки лет, не проработает и малой части расчетного срока. А все из-за того, что вовремя не была проведена дефектоскопия.

Повсюду соединительные швы должны быть надежны. Важно, чтобы они были равномерны, герметичны, прочны и по всей площади полностью соответствовали предъявляемым требованиям.

Применяемые методы проверки

Чтобы повысить качество продукции и своевременно выявить опасный брак, ученые разработали методы неразрушающего контроля сварных соединений. Для этого они использовали процессы, в основе которых лежат различные физические явления. На сегодняшний день наибольшее распространение получили следующие способы обнаружения дефектов:

Визуально-оптический. Используя оптические приборы, можно во всех подробностях разглядеть поверхность детали и обнаружить пропуски и трещины, невидимые невооруженным глазом. В большинстве случаев для этого используют устройства с увеличением до десяти крат. Но если у контролера возникнут сомнения, допускается двадцатикратное увеличение. Заглянуть при этом под поверхность шва все равно не получится, а потому этот метод контроля – первичный. Он не дает полной и объективной картины

Радиографический, при котором используют гамма-лучи, проходящие сквозь контролируемую деталь. Полученное таким способом изображение фиксируется на пленке. Эта методика довольно эффективна, но позволяет получить представление лишь об ограниченном участке шва. Скорость подобного обследования невелика и технология плохо подходит для массового производства.

Радиоскопический. В этом случае также применяется источник гамма-излучение, но изображение не фиксируется на пленке, а выводится на экран специального устройства. Появляется возможность контроля в реальном времени, что важно при постоянном обследовании больших партий продукции. С учетом этого можно закрыть глаза даже на относительно высокую стоимость оборудования.

Радиометрический. Изображения на экране или пленке невозможно перевести в цифры, а визуальная оценка не всегда бывает объективна. Измеряя интенсивность гамма-излучения при его прохождении через сварное соединение, и сравнивая полученные результаты с результатами, полученными при обследовании эталонных образцов, удается значительно повысить стандарты контроля качества.

Ультразвуковой. Это самый эффективный из методов акустической дефектоскопии. Его целесообразно использовать в тех случаях, когда толщина сварного шва превышает 4 мм. Известно, что ультразвуковые волны отражаются от границы между разными средами. Анализируя характер прохождения этих волн через структуру материала, можно составить точное представление о ее однородности.

Магнитографический. Намагничивая контролируемые детали и регистрируя изменение магнитных полей, полученные результаты фиксируют на прижимаемом к шву специальном носителе. Полученные данные точны, и по ним можно судить не только о внешних, но и о внутренних дефектах. Основной недостаток очевиден – как и радиография, такой способ контроля требует определенного времени.

Магнитопорошковый. С помощью суспензии на основе смешанного с керосином флюоресцирующего порошка, частицы которого намагничены, удается обнаружить малые, шириной в один и более микрон, трещины. Под воздействием созданного переменного магнитного поля частицы скапливаются в местах дефектов и повторяют их форму. Это можно хорошо рассмотреть, подсветив их кварцевой лампой. При всей своей относительной простоте магнитопорошковый метод показывает достаточную эффективность в основном при контроле уже зачищенных швов.

Индукционный. С помощью искателя, конструкция которого может быть различна, можно проверить однородность магнитного поля, создаваемого на ограниченном, до 300 мм длиной, участке шва. Таким образом, регистрируются потоки рассеивания, возникающие в местах дефектов. Обследование не занимает много времени. Но это лишь предварительный метод диагностики, требующий обследования места обнаруженного повреждения более точными способами.

Вихретоковый. Основанный на взаимодействии специального преобразователя с создаваемыми внутри контролируемого участка вихревыми токами, этот метод неразрушающего контроля сварных соединений не получил широкого распространения. Дело в том, что на результаты измерений оказывает сильное влияние однородность материала, создавая трудности для точного выявления места дефекта. Его просто не видно на фоне возникающих помех.

Капиллярный. Этот метод дефектоскопии был известен еще в Средние века. Однако, и сегодня он не потерял своей актуальности. Его суть в том, что на обследуемую деталь наносят проникающую жидкость – ее называют пенетрант – и по следам ее проникновения выявляют трещины и другие повреждения. Чтобы облегчить процесс, пенетрант часто окрашивают во флюоресцирующие цвета. Понятно, что таким образом удается выявить лишь внешние повреждения. Зато он подходит для обследования ферромагнитных материалов.

Пузырьковый, с использованием вакуумных камер. Нанеся на поверхность детали мыльный раствор, и создав разряжение с помощью вакуумной камеры, удается с достаточно высокой точностью обнаружить место, где сварной шов негерметичен. Этот специфический способ можно использовать при проверке таких конструкций, как цистерны, гидроизоляционные ящики или газгольдеры. Однако установка вакуумной камеры – непростая задача. Высокая стоимость оборудования и трудности при его использовании ограничивают применение эффективной методики.

Контроль сварных швов с помощью газоэлектрических течеискателей. Наибольшее распространение получили устройства, в которых в качестве рабочего тела используется гелий. С одной стороны проверяемой поверхности устанавливают вакуумную камеру, оборудованную масс-спектрометром. С другой – обдувают сварное соединение гелем, находящимся под небольшим давлением. Если шов негерметичен, то вещество проникает внутрь камеры. По регистрируемым показаниям можно судить о размерах повреждения. Из-за сложности оборудования этот метод оправдывает себя лишь при проверке особо ответственных деталей.

Существуют и другие технологии, по разным причинам применяемые лишь ограниченно, или считающиеся неэффективными.

Выбор технологии

Желая наладить контроль сварных швов, нужно осознавать, что выбор конкретной методики зависит от множества факторов.

Объемов выпуска продукции. Сколь бы ни были точны полученные данные, использовать при крупносерийном производстве способы проверки, отнимающие много времени, попросту нерентабельно. С его помощью возможен лишь выборочный контроль, а он не всегда дает объективную картину. В то же время, при опытном, штучном или мелкосерийном производстве, скорость контроля не имеет решающего значения. Когда стоимость конечного продукта высока, а его качество имеет решающее значение, имеет смысл потратить время на самое тщательное обследование.

Необходимой точности замеров. Для изделий, где герметичность сварного соединения не имеет значения, и не испытывающих высоких нагрузок, достаточно получить информацию общего характера. Это касается бытовой техники, простых строительных конструкций или изделий легкой промышленности. В случае, когда важна герметичность шва, следует отдать предпочтение способам, выявляющим даже малейшие неплотности в соединениях. Для обследования деталей, испытывающих высокие нагрузки, придется использовать технологии, способные дать максимально полное представление о внутренней структуре сварного шва. Ведь скрытые дефекты, проявившиеся спустя какое-то время, часто становятся причиной серьезных техногенных катастроф. В связи с этим отдельную проблему представляет неразрушающий контроль сварных соединений трубопроводов. Тысячи километров магистралей, по которым течет вода, движется жидкое или газообразное топливо могут быть выведены из эксплуатации из-за невидимой глазу трещины. Разрыв труб, по которым в производственных цехах перекачиваются химически агрессивные вещества, недопустим, так как вполне способен привести к человеческим жертвам.

Особенностей производства. При анализе сварных соединений электронных компонентов, нагрев которых недопустим, а размер деталей которых мал, приходится отказываться от многих эффективных методов дефектоскопии в пользу пусть и не столь надежных, но лучше подходящих для решения задачи. Иные проблемы приходится решать там, где длина швов составляет многие сотни метров. При прокладке газопроводов или строительстве судов не получится использовать оборудование, с успехом работающее в научной лаборатории.

Применяемые материалы. В современном производстве используются различные детали и сплавы. Все они имеют свои особенности, отличаясь по внутренней структуре, магнитным свойствам, реакции на температурный нагрев или воздействие давлением. Все это следует учитывать при выборе способа контроля. Ведь методика, хорошо зарекомендовавшая себя при проверке качества сварных швов изделий, выполнены из стали, может оказаться неэффективна для дефектоскопии деталей, изготовленных из алюминия.

Вникая в суть процесса

Важно не только правильно определиться с технологией проведения замеров. Многое зависит от того, насколько хорошо используемое оборудование будет освоено персоналом. Применяемые в современном производстве способы автоматизации не отменяют человеческого фактора. Ведь обслуживают автоматику все равно люди. А потому необходимо, чтобы персонал не просто бездумно нажимал кнопки и реагировал на сигналы, подаваемые чувствительной аппаратурой. Подобный подход ошибочен, хотя и выглядит для многих организаторов производств привлекательно. Лишь понимая суть происходящих процессов, можно дать объективную оценку данным, полученным при неразрушающем контроле сварных соединений.

Основные виды неразрушающего контроля сварных швов, трактовка результатов

История развития электросварки, как способа соединения металлов, берет начало еще в XIX веке. С годами технология развивалась и совершенствовалась.

Но, даже при соблюдении технологического процесса, могут возникнуть повреждения сварочных швов. Результатом чего буде риск нестабильности соединения. У мастеров возникла необходимость в контроле над качеством сварного соединения.

Первым неразрушающим методом стал поверхностный осмотр. Но невооруженным глазом можно увидеть лишь поверхностную часть брака. Встал вопрос о разработке других видов, с помощью которые выявляют недостатки скрытые внутри шва.

Вскоре появилось много способов для определения качества сварных соединений, отличающихся по принципу обнаружения дефектов. Их существует два типа разрушающие и неразрушающие.

По понятным причинам, последние стали наиболее используемыми. О них, мы вам и расскажем.

Основные виды дефектов

Применяя методы неразрушающего контроля, обнаруживают внешний и внутренний брак.

К внешним (наружным) изъянам причисляют следующие повреждения – незаваренные кратеры, непровары, подрезы, наплывы, прожоги.

Причина их появления кроется в неверно установленных значениях (скорость сварки и напряжение в дуге) присутствие окиси на свариваемой поверхности, резкое остывание металла.

основным внутренним дефектам относят горячие и холодные трещины, газовые поры, внутренние шлаковые включения. Появляются из-за нестабильного внутреннего давления и окиси металла.

Методы неразрушающего контроля

Одним из первых методов неразрушающего вида дефектологии был метод сравнения качества шва с образцами-эталонами. Вначале профессионал на образцовой детали делал, как ему казалось, качественный шов.

После, по нему сверяли все остальные швы на идентичность. Позже выяснилось, что неразрушающий метод имеет большой недочет: качество шва опирается на сугубо субъективное мнение сварщика и не более.

Ненадежность этого вида контроля дало толчок развитию более точных видов проверки. Ниже, мы опишем, самые применяемые из них.

Капиллярный метод

Метод капиллярного контроля, в основном, применяется на производствах небольших масштабов. Обуславливается это тем, что для его проведения не требуется дорогое оборудование и специальных знаний у контролера.

Зачастую, и в крупнопромышленных производствах нет необходимости в проведении сложной поверки, поэтому обращаются к капиллярному способу. В чем же заключается суть метода?

В процессе капиллярного метода исследования качества используют вещества, которые называются пенетранты (жидкие вещества).

Нанесенный на шов раствор, проникает даже в микроскопические наружные повреждения, окрашивая их в яркий цвет. Это дает возможность быстро выявить трещины и вмятины.

Процесс проведения обследования сварных соединений по методу капиллярного контроля достаточно прост. Поверхность сварочного шва обрабатывают пенетрантом и ожидают его равномерного распределения.

Если в соединении имеются трещины или вмятины, то вскоре их станет видно визуально. Более того, станут видимы размер и форма дефекта. Недостатки в этом неразрушающем методе тоже существуют: он не выявляет скрытые изъяны.

Чтобы тщательно осмотреть шов на предмет недостатков, контролер применяет лупу или микроскоп, в случае наличия слишком мелких повреждений.

Прежде чем нанести раствор на сварочное соединение, его поверхность зачищается от загрязнения. Как правило, жидкость распыляется с помощью баллона или применяют кисть. Когда деталь небольших размеров, ее могут погрузить в раствор полностью.

В продаже есть широкий выбор для определения внешних дефектов. Различаются они по многим параметрам: от цены и до состава. Специалисты советуют отдавать предпочтение тем жидкостям, которые зрительно делают изъян больше.

То есть в процессе контроля применяется два вида веществ. Индикатор, с помощью которого обнаруживают дефект, и проявитель, которым удаляется первая жидкость, чтобы определить его размер.

Последовательное использование двух веществ упрощает выявление трещин и облегчает сам процесс.

Как индикатор обычно используют разноцветные краски, флуоресцентные вещества (светящиеся в темноте) или масло, нагретое до высокой температуры. Проявителем служит либо бензол, либо слабый водный раствор извести.

Радиографический метод

Когда металл облучают рентгеновскими лучами, такой неразрушающий метод называют радиографическим контролем. Если в сварочном шве есть невидимые глазу дефекты, то лучи свободно проходят насквозь.

Отсутствие пустот в шве или если они не критичны, то степень интенсивности проникающих лучей снижается.

Фиксирование проекции образца проводится с использованием радиографической пленки. Химический состав покрытия пленки реагирует на рентгеновское излучение.

Толщина проверяемого материала, фокусное расстояние и качество пленки не влияют на четкость получаемого снимка с отображением скрытых дефектов или без них.

Доказанная точность радиографического контроля, имеет одновременно и существенные недостатки. Для работы этим методом следует придерживаться строгих мер предосторожности.

Халатное отношение к их соблюдению ведет к получению больших доз радиации контролером. А способность рентгеновских лучей электризовать воздух, может привести к печальным последствиям.

Подробно об этом методе контроля вы можете прочитать на нашем сайте.

Визуально-измерительный метод

Самым доступным методом неразрушающего контроля сварных швов является визуально-измерительный. Он основан на внешнем осмотре сварного соединения или с применением подручных инструментов (лупы, измерительной линейки и т.п.).

Визуально-измерительный контроль не нуждается в специальном оборудовании и нужных профессиональных знаний у проверяющего.

Для начинающих сварщиков существует набор, в котором есть все необходимые инструменты и руководство по выполнению этого вида дефектологии.

Серьезным минусом метода будет оставаться вероятность упущение из вида дефекта. Причины могут быть разными – невнимательность или отсутствие достаточного опыта.

Визуальному контролю мы посвятили отдельный материал, с которым вы можете ознакомиться.

Ультразвуковой метод

Метод неразрушающей ультразвуковой дефектоскопии почти идентичен радиографическому. Только вместо рентгеновских лучей, через металл проходят ультразвуковые волны.

При прохождении сквозь сварочное соединение, если есть внутренний изъян, ультразвуковые волны видоизменяются, отражаясь от него. Регистрация изменений выполняется дефектоскопом.

Работая с ультразвуковым дефектоскопом, специалист обращает внимание на скорость, с которой проходит ультразвук, и показатель его угасания при возвращении обратно.

Метод ультразвука показывает условную точность и полную визуальную информацию. С ультразвуком удается выявить все виды дефектов, определить их масштаб и расположение.

Но для его проведения придется установить дорогое рентгеноборудование и принять на работу специалистов своего дела – рядовому сварщику поручить выполнение этого контроля нельзя.

Поэтому, только большие предприятия обращаются к проверкам на дефектоскопе.

Послесловие

Приведенные в материале виды неразрушающего контроля, используются повсеместно: от мини-мастерских частных лиц до крупных предприятий.

Применение каждого из методов позволяет провести тестирование сварных швов разной сложности. В качестве примера, можно привести тестирование сварочных швов газо- и нефтепроводов.

Наряду с методами неразрушающего контроля задействуются и методы разрушающего контроля. Но любое производство обращается к методам первого вида. Пользуетесь ли вы неразрушающим контролем? Будем рады, если поделитесь своим опытом.

Неразрушающий контроль

ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов» в зависимости от физических явлений, положенных в основу неразрушающего контроля подразделяет его на виды:

— оптический;
— радиационный;
— акустический;
— магнитный;
— вихретоковый;
— электрический;
— радиоволновой;
— тепловой;
— проникающими веществами.

Вид контроля – это условная группировка методов неразрушающего контроля, объединенная общностью физических принципов, на которых они основаны. Методы каждого вида неразрушающего контроля классифицируются по определенным признакам:

— характеру взаимодействия физических полей с объектом;
— первичным информативным параметрам;
— способам получения первичной информации.

Методы контроля качества сварных соединений устанавливает ГОСТ 3242-79.

Применение метода или комплекса методов контроля для обнаружения дефектов сварных соединений при контроле конструкций при ее изготовлении, ремонте и реконструкции зависит от требований, предъявляемых к сварным соединениям в технической документации на конструкцию. Технология контроля сварных швов любым методом должна быть установлена в нормативно-технической документации на контроль.

Методы неразрушающего контроля качества сварных соединений

Визуальный контроль и измерения

Визуально-оптический контроль – это один из методов неразрушающего контроля оптического вида. Он основан на получении первичной информации об объекте при визуальном наблюдении или с помощью оптических приборов. Это органолептический контроль, т.е. воспринимаемый органами чувств (органами зрения) ГОСТ 23479-79 «Контроль неразрушающий. Методы оптического вида» устанавливает требования к методам контроля оптического вида. Визуальный метод контроля позволяет обнаруживать несплошности, отклонения размера и формы от заданных более 0,1 мм при использовании приборов с увеличением до 10х. Визуальный контроль, как правило, производится невооруженным глазом или с использованием увеличительных луп 2х до 7х. В сомнительных случаях и при техдиагностировании допускается увеличение до 20х.

Визуальный контроль выполняется до проведения других методов контроля. Дефекты, обнаруженные при визуальном контроле, должны быть исправлены до проведения контроля другими методами.

Радиографический контроль

Радиационный вид неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 18353-79 делится на методы: радиографический, радиоскопический, радиометрический. Радиографический метод контроля основан на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок. Требования к радиографическому контролю регламентированы ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Сварные соединения. Радиографический метод».

Схема просвечивания рентгеновскими лучами:
1 – рентгеновская трубка; 2 – кассета; 3 – фотопленка; 4 – экраны.

Метод ультразвуковой дефектоскопии

Данный метод относится к акустическому виду неразрушающего контроля (ГОСТ 3242-79), применяется при толщине металла шва не менее 4 мм. Он основан на использовании ультразвуковых волн, представляющих собой упругие колебания материальной среды с частотой выше 0,5-0,25 МГц (выше той, которую способны воспринимать слуховые органы человека). В этом методе контроля (ГОСТ 14782-86) используется способность ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своем пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т. д.), они отражаются от границы раздела металл–дефект и могут быть зафиксированы при помощи специального ультразвукового дефектоскопа.

Магнитные методы контроля

Магнитные методы контроля основаны на принципе использования магнитного рассеяния, возникающего над дефектом при намагничивании контролируемого изделия. Например, если сварной шов не имеет дефектов, то магнитные силовые линии по сечению шва распределяются равномерно. При наличии дефекта в шве вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта магнитный силовой поток будет огибать дефект, создавая магнитные потоки рассеяния.

Прохождение магнитного силового потока по сварочному шву:
а – без дефекта; б – с дефектом

В соответствии с ГОСТ 18353-79 в зависимости от способа регистрации потоков рассеяния различают три магнитных метода контроля: магнитопорошковый, индукционный, магнитографический. Наиболее распространен магнитопорошковый метод или магнитопорошковая дефектоскопия (МПД).

Вихретоковый контроль

Методы вихретокового контроля основаны на регистрации изменения электромагнитного поля вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. Вихревые токи – это замкнутые токи, индуктированные в проводящей среде изменяющимся магнитным полем. Если через катушку пропускать ток определенной частоты, то магнитное поле этой катушки меняет свой знак с той же частотой. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его геометрических, электромагнитных параметров и от взаимного расположения изме­рительного вихретокового преобразователя (ВТП) и объекта. В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки (одну или несколько). Синусоидальный или импульсный ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки (трансформаторный вихретоковый метод) или ее сопротивление (параметрический вихретоковый метод) получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него.

Методы контроля проникающими веществами

Капиллярная дефектоскопия

Капиллярные методы НК предназначены для обнаружения открытых дефектов, выходящих на поверхность: трещин, пор, раковин, непроваров и других несплошностей поверхности изделий без их разрушения. Различают два основные метода капиллярной дефектоскопии: цветной и люминесцентный. Этими методами контролируют детали различной формы из аустенитных, титановых, алюминиевых, медных и других немагнитных материалов. Эти методы позволяют выявлять:

— трещины сварочные, термические, усталостные;
— пористость, непровары и другие дефекты типа открытых несплошностей различной локализации и протяженности, невидимые невооруженным глазом и лежащие в пределах чувствительности и надежности дефектоскопических средств.

Течеискание

Пузырьковый метод с использованием вакуумных камер

Вакуумный контроль сварных швов применяют в тех случаях, когда применение других способов почему-либо исключено. В частности, этот метод широко применяется при контроле сварных днищ резервуаров, газгольдеров, цистерн, гидроизоляционных ящиков. Он позволяет обнаружить отдельные поры диаметром до 0,004 0,005 мм, а производительность при его использовании достигает 40 – 60 м сварных швов в час. Вакуум создают при помощи переносной вакуум-камеры, которую устанавливают на наиболее доступной стороне проверяемого участка шва, предварительно обильно смоченной мыльным раствором. В результате разности давлений по обеим сторонам шва воздух будет проникать в камеру при наличии неплотностей в сварном соединении. В местах трещин, непроваров, газовых пор образуются стойкие мыльные пузырьки, хорошо видимые через прозрачный верх камеры. Отметив расположение дефектов мелом, цветным карандашом или краской, впускают атмосферный воздух, камеру снимают и сделанные отметки переносят на сварной шов.

Контроль швов газоэлектрическими течеискателями

В настоящее время применяют два вида газоэлектрических течеискателей: гелиевые и галоидные. Чувствительность газоэлектрических течеискателей к выявлению неплотностей в швах очень высока, но ввиду сложности конструкции и значительной стоимости изготовления их применяют только для контроля особо ответственных сварных конструкций.

Принцип работы гелиевого течеискателя основан на высокой способности гелия при определенном вакууме проходить сквозь неплотности сварных швов. При контроле сварные швы снаружи испытуемой емкости обдувают из резинового шланга тонкой струёй гелия, находящегося под небольшим давлением в специальном сосуде — газометре. При наличии неплотностей в швах гелий или его смесь с воздухом попадает из емкости в масс-спектрометрическую камеру, в которой поддерживается высокий вакуум. При попадании гелия в масс-спектрометрическую камеру в ней возникает ионный ток, который подается на индикаторы — миллиамперметр и сирену. Величина отклонения стрелки миллиамперметра позволяет судить о размерах дефекта.

Испытания плотности сварных швов

Испытаниям на плотность подвергают емкости для горючего, масла, воды, трубопроводы, газгольдеры, паровые котлы и др. Существуют несколько методов контроля плотности сварных швов: гидравлическое испытание, испытание водой без давления или наливом, испытание струей воды или поливом, пневматическое испытание, испытание аммиаком, испытание керосином.