Методи неруйнівного контролю якості зварних з'єднань
До неразрушающим методам контролю якості зварних з'єднань відносять: - зовнішній огляд; - Контроль на непроникність гідравлічним випробуванням, гасом, стисненим повітрям, вакуумированием, течошукачами; - Методи, що застосовуються переважно для виявлення дефектів, що виходять на поверхню зварних з'єднань (магнітний, Електромагнітний, люмінесцентний, кольоровий); - Методи, що застосовуються переважно для виявлення прихованих і внутрішніх дефектів (радіаційний, ультразвуковий, магнітографіческіе).
Зовнішній огляд служить для визначення зовнішніх дефектів зварних швів: невідповідність геометричних розмірів швів проектним (розміри швів і дефектів визначають вимірювальними приладами та спеціальними шаблонами), підрізи, непро-вари, поверхневі тріщини і зовнішні пори, велика лусок-чатость і нерівномірність шва, незаплавлених кратери, жолоблення виробу або окремих його елементів. Зовнішній огляд проводять неозброєним оком або лупою не більше 10-кратного збільшення. Контролю зовнішнім оглядом піддають все зварні конструкції.
Випробуванням на непроникність піддають ємності для зберігання рідин, судини і трубопроводи, що працюють при надлишковому тиску.
При гідравлічному випробуванні ємності наповнюють водою, а в судинах і трубопроводах створюють надлишковий тиск рідини, що перевищує в 15-2 рази робочий тиск. В такому стані виріб витримують протягом 5-10 хв. Шви оглядають з метою виявлення течі, крапель і запотівання. Цей спосіб випробування одночасно служить для оцінки міцності конструкції.
Під час пневматичного випробування в судини нагнітають стиснене повітря під тиском, що перевищує атмосферне на 10-20 кПа, шви змочують мильним розчином або весь виріб опускають у воду. Наявність нещільності в швах визначають по мильним бульбашок або бульбашок повітря у воді.
Вакуум-метод заснований на створенні вакууму і реєстрації проникнення повітря через дефекти на одній, доступною для випробувань стороні шва. Як пінного індикатора використовують мильний розчин.
При випробуванні за допомогою гелієвого течеискателя всередині судини створюють вакуум, а зовні шви обдувають сумішшю повітря з гелієм. При наявності нещільності гелій, що володіє винятковою проникаючу здатність, проникає в судину, звідки відсмоктується в течеискатель зі спеціальною апаратурою для його виявлення. За кількістю уловленого гелію судять про нещільність швів.
При випробуванні гасом зварні шви з одного боку змащують гасом, а з іншого - крейдою При наявності нещільності на поверхні шва, пофарбованої крейдою, з'являються темні плями гасу. Завдяки високій проникаючої здатності гасу виявляють дефекти розміром 01 мм і менше.
Магнітні методи контролю засновані на виявленні полів магнітного розсіювання, що утворюються в місцях дефектів при намагнічуванні контрольованих виробів. Виріб намагничивают, замикаючи їм сердечник електромагніту або поміщаючи всередину соленоїда. Необхідний магнітний потік можна створити пропусканням струму по витків (3-6 витків) зварювального дроту, намотуваного на контрольовану деталь. Залежно від способу виявлення потоків розсіювання розрізняють наступні методи магнітного контролю: метод магнітного порошку, індукційний і магнітографіческіе.
При методі магнітного порошку на поверхню намагніченого з'єднання наносять магнітний порошок (окалина, ошурки і т. Д.) В сухому вигляді (сухий спосіб) або суспензію магнітного порошку в рідині (гасі, мильному розчині, воді - мокрий спосіб). Над місцем розташування дефекту створяться скупчення порошку у вигляді правильно орієнтованого магнітного спектра. Для полегшення рухливості порошку виріб злегка обстукують. За допомогою магнітного порошку виявляють тріщини, невидимі неозброєним оком, внутрішні тріщини на глибині не більше 15 мм, розшарування металу, а також великі пори, раковини і шлакові включення на глибині не більше 3-5 мм.
при індукційному методі магнітний потік у виробі наводять електромагнітом змінного струму. Дефекти виявляють за допомогою шукача, в котушці якого під дією поля розсіювання индуктируется е. д. е., що викликає оптичний або звуковий сигнал на індикаторі.
При магнітографіческіе методі поле розсіювання фіксується на еластичною магнітній стрічці, щільно притискається до поверхні з'єднання. Запис відтворюється на магнітографіческіе дефектоскопі. В результаті порівняння контрольованого з'єднання з еталоном робиться висновок про якість з'єднання.
Радіаційні методи контролю є надійними і шірокораспространенние методами контролю, заснованими на здатності рентгенівського і гамма-лвлученія проникати через метал. Виявлення дефектів при радіаційному просвічуванні засновано на різній поглинанні рентгенівського або гамма-випромінювання ділянками металу з дефектами і без них. зварні з'єднання просвічують спеціальними апаратами. З одного боку шва на деякій відстані від нього поміщають джерела випромінювання, з протилежного боку щільно підганяють касету з чутливою плівкою. При просвічуванні промені проходять через зварене з'єднання і опромінюють плівку. У місцях, де є пори, шлакові включення, непровари, великі тріщини на плівці утворюються більш темні плями. Вид і розміри дефектів визначають порівнянням плівки з еталонними знімками. просвічування НЕ
дозволяє виявити тріщини, якщо вони розташовані не за направленням центральної променя (кут більше 5 °), а також непровари у вигляді злипання, які підлягають зварюванню без газової або шлакової прошарку.
Джерелами рентгенівського випромінювання служать спеціальні рентгенівські апарати ( РУП -150-10. РУП -120-5-1 Імпульсні апарати - ІРА -1Д, ІРА -2Д,. РИНА -1Д І ін.). Рентгеноп-росвечіваніем доцільно виявляти дефекти в металі товщиною до 60 мм. При цьому фіксують дефекти, розміри яких становлять 1-3% від товщини металу.
Поряд з рентгенографуванням, т. Е. Експозицією на плівку, застосовують рентгеноскопію, т. Е. Отримання сигналу про дефекти при просвічуванні металу на екрані. Екран покривають флюоресцирующими речовинами (Платино-ціаністий барій, сірчистий цинк і ін.), Які дають світіння при дії рентгенівського випромінювання. У зв'язку з різним ступенем поглинання випромінювання в різних ділянках металу світіння різному. Контроль рентгенівським випромінюванням з використанням екранів застосовують в поєднанні з телевізійними пристроями, що перетворюють рентгенівське зображення у видиме (установка типу РІ - рентгенотелевізійного интроскоп). Чутливість рентгеноскопічного контролю не поступається рентгенографическому (1% і більше), а продуктивність вище. Перевагою рентгенографії є наявність документа про якість з'єднання у вигляді плівки.
При просвічуванні зварних з'єднань гамма-випромінюванням джерелом випромінювання служать радіоактивні ізотопи: кобальт-60 Тулій-170 іридій-192 і ін. Ампулу з радіоактивним ізотопом поміщають в свинцевий контейнер. Техніка просвічування зварних з'єднань гамма-випромінюванням подібна техніці рентгенівського просвічування. Цим способом виявляють аналогічні внутрішні дефекти по потемніння ділянок плівки, вміщеній в касету. Гамма-випромінювання відрізняється від рентгенівського більшою жорсткістю і меншою довжиною хвилі, тому воно може проникати в метал глибше, ніж рентгенівське випромінювання. Воно дозволяє просвічувати метал товщиною до 300 мм. Завдяки портативності апаратури його можна застосовувати в будь-яких умовах (в цехах, польових умовах, на монтажі і т. П.). Крім того, просвічування гамма-випромінюванням менш дорогий спосіб.
Мал. 1. Схема просвічування зварних швів:
а - рентгенівським випромінюванням, б - гамма-випромінюванням; 1 - посилюючі екрани, 2 рентгенівська плівка, 3 - касета, 4 - рентгенівське випромінювання, 5 - рентгенівська трубка, 6 - гамма-випромінювання, 7 - свинцевий кожух, 8 - ампула радіоактивної речовини
Недоліками просвічування гамма-випромінюванням в порівнянні про рентгенівським є: менша чутливість (при просвічуванні товщини до 50 мм виявляються відносно великі дефекти з розмірами більше 2-4% товщини металу); неможливість регулювання інтенсивності випромінювання, яка в рентгенівських апаратах регулюється напругою, що підводиться напругою, велика небезпека гамма-випромінювання при необережному поводженні з гамма-апаратами.
Ультразвуковий контроль заснований на здатності ультразвукових хвиль відбиватися від поверхні розділу двох середовищ. У дефектоскопії застосовують п'єзоелектричний спосіб отримання ультразвукових хвиль, заснований на порушенні механічних коливань (вібрації) в п'єзоелектричних матеріалах (кварц, сульфат літію, титанат барію та ін.) При накладенні змінного електричного поля. Пружні коливання досягають максимального значення тоді, коли частота електричних коливань збігається з коливаннями п'є-зопластіни датчика. Частоти ультразвукових коливань зазвичай перевищують 20000 Гц.
За допомогою п'єзометричного щупа ультразвукового дефектоскопа, що розміщується на поверхню зварного з'єднання, в метал посилають спрямовані ультразвукові коливання. Ультразвук вводять в виріб окремими імпульсами під кутом до поверхні металу. При зустрічі з дефектом виникає відбита ультразвукова хвиля, яка сприймається або іншим щупом (прийомним в разі двухщуповой схеми), або тим же (подає при однощуповою схемою) під час паузи між імпульсами. Відбитий ультразвуковий сигнал перетвориться в електричний, посилюється і подається на трубку осцилографа, де фіксується наявність дефекту в з'єднанні в вигляді піку на екрані осцилографа.
Ультразвуковий контроль має такі основні переваги: - висока чутливість (1-2%), що дозволяє виявляти, вимірювати і визначати місцезнаходження дефектів площею 1-2 мм »; - Велика проникаюча здатність ультразвукових хвиль, що дозволяє контролювати матеріали великої товщини (стали до 25 м); - Можливість контролю за все зварного з'єднання тільки з одного боку; - висока продуктивність; - Відсутність громіздкого обладнання (прилади УЗД -7. УДМ -1М,. ДУК -13ІМ І ін.).
Мал. 2. Схема ультразвукового контролю:
1 - генератор ультразвукових коливань, 2 - пьезоелёктріческій щуп, 3 і підсилювач, 4 - екран дефектоскопа
Істотним недоліком ультразвукового методу є складність встановлення виду дефекту.
Ультразвуковий контроль застосовують і як основний вид контролю, і як попередній з подальшим просвічуванням зварних з'єднань рентгенівським або гамма-випромінюванням.