Ультразвуковой контроль сварных соединений металлоконструкций: Ультразвуковой контроль сварных соединений

alexxlab | 24.05.1996 | 0 | Разное

Содержание

Контроль сварных соединений-швов металлоконструкций. Заказать.

Прочностные характеристики металлоконструкций зависят от многих параметров, в том числе от качества сварных соединеницй металлоконструкции. Неразрушающий контроль сварных соединений металлоконструкций осуществляется с целью выявления дефектов сварных швов и околошовной зоны.

Этапы осуществления неразрушающего контроля сварных соединений

На первом этапе осуществляется визуальный и измерительный контроль (ВИК) при котором выявляются поверхностные дефекты и дефекты выходящие на поверхность сварного шва и околошовной зоны. Далее осуществляют контроль радиографичекским (РК) или ультразвуковым методом (УК) контроля, которые позволяют выявить скрытые внутренние дефекты сварных соединений металлоконструкций.

Объём неразрушающего контроля металлоконструкций

Объём контроля сварных соединений указан в нормативной документации в соответствии с которой изготовлены металлоконструкции и указывается в проекте на изготовление оъекта.

Подавляющее большинство металлоконструкций изготавливается и контролируется в соответствии с СП 70.13330.2012. Объём контроля в соответствии с этим документом :

• Визуальный и измерительный контроль 100 %
• Ультразвуковой контроль 0,5%, а также по указаниям в проекте
• Радиографический контроль 0,5%, а также по указаниям в проекте
• Магнитопорошковый контроль 0,5%, а также по указаниям в проекте

Пример дефекта сварного шва колонны выявленного ультразвуковым методом

На фотографиях показан вскрытый сварной шов после выявления протяжённой несплошности внутри сварного шва ульразвуковым методом

Данный дефект сварного шва образовывался вследствие неправильного типа разделки кромок деталей под сварку.

Лаборатория неразврушающего контроля в Новосибирске

Наша лаборатория неразрушающего контроля осуществит контроль качества сварных соединений металлоконструкций любой сложности в городе Новосибирске.

Ультразвуковой контроль сварных соединений

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Метод ультразвуковой дефектоскопии металлов и других материалов впервые был разработан и практически осуществлен в Советском Союзе в 1928—1930 гг. проф. С. Я. Соколовым.

Еще страницы, относящиеся к теме

Ультразвуковой контроль сварных соединений:

Свойства ультразвуковых волн.

Ультразвуковые волны представляют собой упругие колебания материальной среды, частота которых лежит за пределами слышимости в диапазоне от 20 кгц (волны низкой частоты) до 500 Мгц (волны высокой частоты).

Ультразвуковые колебания бывают продольные и поперечные. Если частицы среды перемещаются параллельно направлению распространения волны, то такая волна является продольной, если перпендикулярно-поперечной. Для отыскания дефектов в сварных швах используют в основном поперечные волны, направленные под углом к поверхности свариваемых деталей.

Ультразвуковые волны способны проникать в материальные среды на большую глубину, преломляясь и отражаясь при попадании на границу двух материалов с различной звуковой проницаемостью. Именно эта способность ультразвуковых волн используется в ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений.

Ультразвуковые колебания могут распространяться в самых различных средах — воздухе, газах, дереве, металле, жидкостях.

Скорость распространения ультразвуковых волн C определяют по формуле:

C = fλ

где f — частота колебаний, гц;
λ — длина волны, см.

Для выявления мелких дефектов в сварных швах следует пользоваться коротковолновыми ультразвуковыми колебаниями, так как волна, длина которой больше размера дефекта, может не выявить его.

Получение ультразвуковых волн.

Ультразвуковые волны получают механическим, термическим, магнитострикционным (Магнитострикция — изменение размеров тела при намагничивании) и пьезоэлектрическим (Приставка «пьезо» означает «давить») способами.

Наиболее распространенным является последний способ, основанный на пьезоэлектрическом эффекте некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли, титаната бария): если противоположные грани пластинки, вырезанной из кристалла, заряжать разноименным электричеством с частотой выше 20 000 гц, то в такт изменениям знаков зарядов пластинка будет вибрировать, передавая механические колебания в окружающую среду в виде ультразвуковой волны. Таким образом электрические колебания преобразовываются в механические.

В различных системах ультразвуковых дефектоскопов применяют генераторы высокой частоты, задающие на пьезоэлектрические пластинки электрические колебания от сотен тысяч до нескольких миллионов герц.

Пьезоэлектрические пластинки могут служить не только излучателями, но и приемниками ультразвука. В этом случае под действием ультразвуковых волн на гранях кристаллов-приемников возникают электрические заряды малой величины, которые регистрируются специальными усилительными устройствами.

Методы выявления дефектов ультразвуком.

Существуют в основном два метода ультразвуковой дефектоскопии: теневой и эхо-импульсный (метод отраженных колебаний.)

Рис. 1. Схемы проведения ультразвуковой дефектоскопии : а — теневым; б — эхо импульсным методом; 1 — щуп-излучатель; 2 — исследуемая деталь; 3 — щуп приемник; 4 — дефект.

При теневом методе (рис. 1, а) ультразвуковые волны, идущие через сварной шов от источника ультразвуковых колебаний (щупа-излучателя), при встрече с дефектом не проникают через него, так как граница дефекта является границей двух разнородных сред (металл — шлак или металл — газ). За дефектом образуется область так называемой «звуковой тени». Интенсивность ультразвуковых колебаний, принятых щупом-приемником, резко падает, а изменение величины импульсов на экране электронно-лучевой трубки дефектоскопа указывает на наличие дефектов. Этот метод имеет ограниченное применение, так как необходим двусторонний доступ к шву, а в ряде случаев требуется снимать усиление шва.

При эхо-импульсном методе щуп-излучатель посылает через сварной шов импульсы ультразвуковых волн, которые при встрече с дефектом отражаются от него и улавливаются щупом-приемником. Эти импульсы фиксируются на экране электроннолучевой трубки дефектоскопа в виде пиков, свидетельствующих о наличии дефекта. Измеряя время от момента посылки импульса до приема обратного сигнала, можно определить и глубину залегания дефектов. Основное достоинство этого метода состоит в том, что

ультразвуковой контроль сварных соединений можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятия усиления или предварительной обработки шва. Этот метод получил наибольшее применение при ультразвуковой дефектоскопии сварных швов.

Импульсные ультразвуковые дефектоскопы.

Ультразвуковой контроль сварных соединений осуществляется при помощи ультразвуковых дефектоскопов, которыми можно выявлять трещины» непровары, газовые и шлаковые включения в стыковых, угловых, тавровых и нахлесточных соединениях, выполненных дуговой, электрошлаковой сваркой, газовой и контактной сваркой. Контролировать можно как сварку сталей, так и сварку цветных металлов и их сплавов.

Рис. 2. Конструктивная схема призматического щупа : 1 — кольцо изоляционное; 2 — асбестовая прокладка; 3 — накладка контактная; 4 — втулка изоляционная; 5 — втулка; 6 — пластинка из титаната бария; 7 — корпус;8 — призма из плексигласа.

Электрическая схема дефектоскопов, состоящая из отдельных электронных блоков, смонтирована в металлическом кожухе, на передней панели которого находится экран электроннолучевой трубки и расположены рукоятки управления. Дефектоскопы укомплектованы призматическими щупами-искателями (рис. 2) с углами ввода ультразвукового луча 30, 40 и 50° (0,53; 0,7 и 0,88 рад). Придаются также и прямые щупы, при помощи которых ультразвуковые колебания вводятся перпендикулярно поверхности контролируемого изделия. Комплект щупов позволяет выбирать для каждого конкретного случая необходимую схему прозвучивания. Во всех щупах в качестве пьезоэлектрического преобразователя используются пластинки титаната бария.

В зависимости от количества щупов и схемы их включения ультразвуковые дефектоскопы могут быть двухщуповыми, в которых один щуп является излучателем, а другой приемником, или однощуповыми, где функция ввода и приема ультразвуковых колебаний выполняются одним щупом. Это возможно потому, что прием отраженного сигнала происходит во время пауз между импульсами, когда никаких других сигналов, кроме отраженных, на пьезоэлектрическую пластинку не поступает.

Рис. 3. Блок-схема импульсного ультразвукового дефектоскопа УЗД-7Н : 1 — задающий генератор; 2 — генератор импульсов; 3 — пьезоэлектрический щуп; 4 — генератор развертки; 5 — приемный усилитель; 6 — электроннолучевая трубка; 7 — контролируемое изделие.

В качестве индикаторов дефектов применяются электроннолучевые трубки. Ряд дефектоскопов оснащен также световым (электрической лампочкой на искательной головке щупа) и звуковым (динамиком и телефонными наушниками) индикаторами.

Типовая блок-схема импульсного ультразвукового дефектоскопа, работающего по однощуповой схеме, приведена на рис. 3.

Задающий генератор, питаемый переменным током, вырабатывает электрические колебания, передаваемые на генератор импульсов и пьезоэлектрический щуп. В последнем высокочастотные электрические колебания преобразуются в механические колебания ультразвуковой частоты и посылаются в контролируемое изделие. В интервалах между отдельными посылами высокочастотных импульсов пьезоэлектрический щуп при помощи электронного коммутатора подключается к приемному усилителю, который усиливает полученные от щупа отраженные колебания и направляет их на экран электроннолучевой трубки. Таким образом, пьезоэлектрический щуп попеременно работает как излучатель и приемник ультразвуковых волн.

Генератор развертки обеспечивает развертку электронного луча трубки, который прочерчивает на экране электроннолучевой трубки светящуюся линию с пиком начального импульса.

При отсутствии дефекта в контролируемом изделии импульс дойдет до нижней поверхности изделия, отразится от нее и возвратится в пьезоэлектрический щуп. В нем механические колебания ультразвуковой частоты снова преобразуются в высокочастотные электрические колебания, усиливаются в приемном усилителе и подаются на отклоняющие пластины электроннолучевой трубки. При этом на экране возникает второй пик донного импульса (как бы отраженного от дна изделия).

Если на пути прохождения ультразвука встретится дефект, то часть волн отразится от него раньше, чем донный сигнал достигнет пьезоэлектрического щупа. Эта часть волн усиливается приемным усилителем, подается на электроннолучевую трубку и на ее экране между начальным и донным импульсами возникнет пик импульса от дефекта.

Благодаря синхронной работе генератора развертки луча, генератора импульсов и других устройств дефектоскопа взаимное расположение импульсов на экране электроннолучевой трубки характеризует глубину расположения дефекта. Расположив на экране трубки масштабные метки времени, можно сравнительно точно определить глубину залегания дефекта.

Методика ультразвукового контроля.

Перед началом ультразвукового контроля зачищают поверхность сварного соединения на расстоянии 50—80 мм с каждой стороны шва, удаляя брызги металла, остатки шлака и окалину. Зачистку выполняют ручной шлифовальной машинкой, а при необходимости еще и напильником или наждачной шкуркой.

Рис. 4. Схема проведения ультразвукового контроля : а — перемещение призматического щупа по поверхности изделия; б — контроль прямым лучом; в — контроль отраженным лучом.

Чтобы обеспечить акустический контакт между щупом-искателем и изделием, зачищенную поверхность металла непосредственно перед контролем тщательно протирают и наносят на нее слой контактной смазки. В качестве смазки применяют автол марок 6, 10, 18, компрессорное, трансформаторное или машинное масло.

Рис. 5. Держатели призматических щупов : а — для контроля стыковых швов отраженным лучом; б — для контроля стыковых швов прямым лучом; в — для контроля угловых швов.

Затем проверяют правильность показаний дефектоскопа на эталонах сварных швов с заранее определенными дефектами.

Ультразвуковой контроль стыковых соединений проводят путем поочередной установки щупа по обеим сторонам проверяемого шва.

В процессе контроля щуп-искатель плавно перемещают вдоль обеих сторон шва по зигзагообразной линии (рис. 4, а), систематически поворачивая его на 5—10° в обе стороны для выявления различно расположенных дефектов.

Прозвучивание производят как прямым (рис. 4, б), так и отраженным (рис. 4, в) лучом. Стыковые соединения при толщине металла более 20 мм обычно проверяют прямым лучом. При толщине металла менее 20 мм усиление шва не дает возможности установить щуп так, чтобы ультразвуковой луч проходил через корень шва. В этих случаях ультразвуковой контроль сварных соединений осуществляют однократно или двукратно отраженными лучами. При толщине металла менее 8 мм его прозвучивают многократно отраженным лучом.

Рис. 6. Схема определения размеров дефекта в стыковом шве: а — протяженности l; б — высоты h.

Пределы перемещения щупа поперек шва зависят от угла ввода луча и способа прозвучивания и определяются по номограммам, прилагаемым к инструкции на эксплуатацию дефектоскопа. Чтобы обеспечить перемещение щупов в заданных пределах, их устанавливают в специальный держатель (рис. 5).

При обнаружении дефекта в сварном шве на экране дефектоскопа появляется импульс. Условную протяженность его измеряют длиной зоны перемещения щупаискателя вдоль шва, в пределах которой наблюдается появление и исчезнование импульса (рис. 6, а). Условную высоту дефекта определяют как разность глубин, измеренных в крайних положениях щупаискателя, в которых появляется и исчезает импульс при перемещении щупа перпендикулярно оси шва (рис. 6, б). Условную высоту дефектов, имеющих большую протяженность, измеряют в месте, где импульс от дефекта имеет наибольшую амплитуду.

Рис. 7. Конструктивная схема жидкостного глубиномера : 1 — генератор дефектоскопа; 2 — цилиндр; 3 — компенсирующий объем; 4 — глубиномер; 5 — механизм перемещения поршня; 6 — жидкость; 7 — поршень; 8 — пьезоэлектрическая пластинка.

Глубину залегания дефекта определяют при помощи глубиномеров. Жидкостной глубиномер (рис. 7) состоит из пьезоэлектрической пластинки, которая возбуждается от генератора дефектоскопа одновременно с основной излучающей пьезоэлектрической пластинкой щупаискателя. Эта пластинка помещена в цилиндр с компенсирующим объемом. Цилиндр наполнен жидкостью и имеет поршень, связанный со шкалой глубиномера. При прозвучивании сварного шва на экране электроннолучевой трубки вместе с начальным и донным сигналом появляется так называемый служебный импульс, отраженный от поршня цилиндра глубиномера. Положение его на экране трубки дефектоскопа определяется положением поршня в цилиндре. Передвигая поршень, совмещают служебный импульс с импульсом, отраженным от дефекта, и по шкале глубиномера определяют глубину залегания дефекта. При совмещении поршня с донным импульсом можно определить толщину металла. Подобные глубиномеры могут быть присоединены к любому ультразвуковому импульсному дефектоскопу.

Повышения скорости контроля можно достичь применением несложных устройств (рис. 8), позволяющих осуществлять перемещение дефектоскопа вдоль шва и возвратно-поступательное движение щупа. Щуп-искатель устанавливается на тележке устройства и соединяется с ультразвуковым дефектоскопом. На этой же тележке находится механизм передвижения, состоящий из электродвигателя мощностью 12 вт, червячных пар и кривошипного механизма.

Рис. 8. Схема автоматизированного контроля стыков трубопроводов с помощью специального приспособления: 1 — контрольный механизм; 2 – труба; 3 — роликовая цепь; 4 — коробка со щупом; 5 — ультразвуковой дефектоскоп.

Значительно увеличивается надежность и скорость контроля при использовании автоматического ультразвукового дефектоскопа ДАУЗ-169, позволяющего контролировать сварные соединения при толщине листов от 6 до 16 мм. Он представляет собой датчик, установленный на автоматически передвигающейся каретке, соединенной гибким кабелем со шкафом с электронными блоками.

Дефекты регистрируются записью на диаграммной ленте и краскоотметчиком на контролируемом шве, работа которого дублируется световой сигнализацией. Скорость контроля составляет 1 м/мин. Применение его значительно увеличивает надежность и производительность процесса контроля сварных швов.

Оформление результатов контроля.

Результаты ультразвуковой дефектоскопии согласно ГОСТ 14782—69 фиксируют в журнале или в заключении, обязательно указывая:

а) тип сварного соединения; индексы, присвоенные данному изделию и сварному соединению; длину проконтролированного участка шва;

б) технические условия, по которым выполнялась дефектоскопия;

в) тип дефектоскопа;

г) частоту ультразвуковых колебаний;

д) угол ввода луча в контролируемый металл или тип искателя, условную или предельную чувствительность;

е) участки шва, которые не подвергались дефектоскопии;

ж) результаты дефектоскопии;

з) дату дефектоскопии;

и) фамилию оператора.

При сокращенном описании результатов дефектоскопии каждую группу дефектов указывают отдельно.

Характеристика протяженности дефекта обозначается одной из букв А, Б, В. Цифрами обозначают: количество дефектов в шт.; условную протяженность дефекта в мм; наибольшую глубину залегания дефекта в мм; наибольшую условную высоту дефекта в мм.

Буква А указывает, что протяженность дефекта не превышает допускаемую техническими условиями. Буква Б используется для характеристики дефекта большей протяженности, чем типа А. Буквой В обозначают группу дефектов, отстоящих друг от друга на расстоянии не более величины условной протяженности для дефектов типа А.

Ниже приводится пример сокращенной записи результатов дефектоскопии в журнале или в заключении.

На участке шва сварного соединения С15 (ГОСТ 5264—69), обозначенном индексом МН-2, длиной 800 мм обнаружены: два дефекта типа А на глубине 12 мм, один дефект типа Б условной протяженностью 16 мм на глубине 14—22 мм, условной высотой 6 мм и один дефект типа В условной протяженностью 25 мм на глубине 5—8 мм.

Сокращенная запись результатов испытания выглядит так:

С15, МН-2, 800; А-2-12; Б-1-16-22-6; В-1-25-8.

Техника безопасности при ультразвуковом контроле.

К работе с ультразвуковыми дефектоскопами допускают лиц, прошедших инструктаж по правилам техники безопасности и имеющих соответствующее удостоверение. Перед проведением контроля на большой высоте, в труднодоступных местах или внутри металлоконструкций оператор проходит дополнительный инструктаж, а его работу контролирует служба техники безопасности.

Ультразвуковой дефектоскоп при работе заземляют медным проводом сечением не менее 2,5 мм2. Работать с незаземленным дефектоскопом категорически запрещается. При отсутствии на рабочем месте розетки подключать и отключать дефектоскоп может только дежурный электрик.

Запрещается проводить ультразвуковой контроль сварных соединений вблизи сварочных работ при отсутствии защиты от лучей электрической дуги.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

Ультразвуковой контроль сварных швов

Контроль сварных швов
1 Ультразвуковой контроль сварных соединений толщиной 0 – 10 мм (1 п.м.) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
СП 70.13330.2012
1 000
2 Ультразвуковой контроль сварных соединений толщиной 10 – 20 мм (1 п.м.) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
СП 70.13330.2012
1 200
3 Ультразвуковой контроль сварных соединений толщиной 20 – 30 мм (1 п.м.) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
СП 70.13330.2012
1 500
4 Ультразвуковой контроль сварных соединений толщиной 30 – 40 мм (1 п.м.) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
СП 70.13330.2012
2 000
5 Ультразвуковой и визуальный контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений арматуры (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Оформление протоколов
РД 03-606-03
ГОСТ 23858-79
ГОСТ Р 55724-2013
700
6 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 36 мм, толщина стенки до 6 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
590
7 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 57 мм, толщина стенки до 6 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
630
8 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 76 мм, толщина стенки до 6 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
680
9 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 89 мм, толщина стенки до 6 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
720
10 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 108 мм, толщина стенки до 8 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
690
11 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 114 мм, толщина стенки до 8 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
790
12 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 159 мм, толщина стенки до 8 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
960
13 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 219 мм, толщина стенки до 8 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
1 160
14 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 273 мм, толщина стенки до 8 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
1 280
15 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 325 мм, толщина стенки до 8 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
1 480
16 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 377 мм, толщина стенки до 8 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
1 920
17 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 426 мм, толщина стенки до 10 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
2 240
18 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 530 мм, толщина стенки до 10 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
2 560
19 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 720 мм, толщина стенки до 8 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
2 760
20 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 820 мм, толщина стенки до 14 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
2 920
21 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 1020 мм, толщина стенки до 14 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
3 200
22 Ультразвуковая дефектоскопия одним преобразователем сварных соединений перлитного класса с двух сторон, прозвучивание поперечное. Трубопроводов диаметром до 1220 мм, толщина стенки до 14 мм. (1 стык) – Подготовка и настройка оборудования
– Проведение контроля
– Обработка результатов
– Ведение журналов
– Оформление протоколов
ГОСТ Р 55724-2013
РД 153-34.1-003-01
3 760

Ультразвуковой контроль качества сварных швов металлоконструкций и трубопроводов: приборы, методы

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 844 Опубликовано

Контроль качества сварных швов необходим для обеспечения безопасности металлических изделий, имеющих сварные швы. Ведь даже маленькие трещинки, имеющиеся внутри шва, могут привести к утрате изделием своей прочности. С ее помощью определяют наличие шлаковых вложений, пустот, неметаллических веществ внутри шва.

Существует множество способов определения качества сварного шва. Перечислим лишь основные из них: визуальный контроль, магнитографический метод, химический метод, проверка ультразвуком, просвечивание шва, проба керосином, цветная дефектоскопия, выявление склонности шва к коррозии, испытание пневматикой, технологические пробы, вакуумный метод, металлографический метод, проверка на твердость. Из этого списка лишь ультразвуковая диагностика является наиболее надежным способом проверки качества соединений.

Принцип и порядок проведения ультразвукового исследования

Ультразвуковые волны, направленные на изделие, проникают глубоко в металл. Встречая на своем пути различные препятствия в виде пустот, вложений, шлака, неровностей и прочих неоднородностей металла, волны преломляются и отражаются от них.

Оператор, проводящий диагностику, может определить точное расстояние до выявленного дефекта и размеры дефекта.

Ультразвуковой контроль качества сварных швов имеет следующую последовательность.

Пьезоэлектрический щуп преобразует электрические колебания в ультразвуковые волны, направляя их на поверхность изделия. Щуп воспринимает отраженные сигналы и отображает их на мониторе. Таким образом, щуп работает как передатчик и как приемник. Если дефекты в шве отсутствуют, то сигнал отразится от нижней поверхности изделия и возвратится к щупу. Если волна на своем пути встретит дефект, то определенная часть волн отразится от поверхности дефекта раньше. Эта разница будет зафиксирована на мониторе. Так определяют размеры и глубину залегания дефекта.

Методы контроля качества

В промышленности применяют несколько различных способов проведения ультразвукового исследования.

Контроль сварных швов металлоконструкций проводится следующими методами:

  • Теневой метод. Используется сравнение амплитуд направленного к изделию и отраженному от его нижней поверхности импульсов.
  • Эхо-метод. Учитывается отраженный от дефекта импульс.
  • Эхо-зеркальный метод. Показания снимаются с двух приборов, направляющих сигналы под разными углами к поверхности изделия.
  • Зеркально-теневой метод. Дефекты определяются с учетом коэффициента затухания отраженного сигнала.
  • Дельта-метод. Предметом внимания является ультразвуковая энергия, отраженная от поверхности дефекта.

Приборы для ультразвукового контроля

Все приборы, которыми производится ультразвуковая диагностика, имеют схожий принцип работы. Основной элемент каждого прибора — кварцевый пьезодатчик. Он находится в пьезоэлектрическом щупе. Такие приборы называют ультразвуковыми дефектоскопами.

По конструкции дефектоскопы бывают:

  • Однощуповые.
  • Двухщуповые.

В первом случае посыл и прием сигнала осуществляется одним щупом, а во втором случае — двумя отдельными щупами.

Контроль качества сварных соединений, швов: методы и виды

При создании металлоконструкцию с использованием сварки очень важно контролировать надежность и четкость выполнения сварных соединений.

Внимание! Если изначально не выявить и не исправить дефекты, то велика вероятность, что прочность шва будет понижена, что скажется на качестве всей конструкции.

Что такое контроль качества сварных соединений

Контроль подразделяется на первичный и на окончательный. При первичном происходит профилактика возникновения дефектов. Контроль качества сварных соединений заключается в проверке электродов, флюсов, соблюдении технологического процесса и режимов работы. Окончательный контроль осуществляется уже на самих швах.

Визуальный осмотр сварного шва

Физический контроль сварочных швов

Среди множества методов контроля качества сварных швов отдельное место занимают физические, среди которых:

  1. Радиационный метод контроля. Он включает в себя рентгено-и гаммо-графический метод, основан на способности рентгеновских лучей проходить сквозь непрозрачные предметы. В таком случае дефекты, которые чаще всего бывают пустотами, на рентгеновском снимке выглядят в виде пятен или полос. Гамма-излучение действует по такой же системе, но имеет более низкую чувствительность. Бракуется изделие при выявлении следующих дефектов: шлаковые включения единичные и цепочкой, а также поры.
  2. Ультразвуковой метод. Основан на возможности ультразвука проникать внутрь конструкции и отражаться от дефектов.
  3. Магнитный метод дефектоскопии. Проверяемый шов смазывают составом из масла и специального намагнимагниченного порошка само изделие также намагничивают с использованием тока, который пропускают через обмотку. Под влиянием магнитного поля частицы железного порошка больше распространяются вокруг дефектов.
  4. Гидравлические испытания. Сосуд наполняется водой и создается повышенное давление. Такой метод используется при испытании паровых и водяных котлов.
  5. Пневматические испытания – испытания сжатым воздухом.

Все детали испытательных процессов зависят от технических условий для каждого испытуемого объекта.

Контроль качества сварных швов

Сварные швы могут стать самым ненадежным местом всей металлоконструкции, если они выполнены с нарушением технических условий и правил, поэтому важно производить полноценную оценку, начиная от визуального осмотра и заканчивая самыми современными физическими и химическими способами. Выбранный метод проверки зависит еще и от конкретной конструкции, где есть сварные швы, а также от функций, которые она будет выполнять.

Соединений металлоконструкций

Различные металлоконструкции после сварки также нуждаются в проверке качества, поскольку сварные швы влияют на надежность и общий срок службы таких конструкций. К основным методам проверки и контроля качества сварных соединений металлоконструкций относят:

На проницаемость швы можно проверять с использованием керосина, вакуум-аппаратом, а также гелиевым или галлоидными течеискателями.

Соединений трубопроводов

Любые сварные швы трубопроводов не должны иметь: трещин, кратеров, прожогов.

Важно! Недопустимы любые ошибки некачественной сварки.

Среди основных методов контроля при проверке трубопроводов используют:

  1. Магнитографический контроль, который позволяет обнаружить поля рассеяния. Отражается на радиограмме в виде графиков. Позволяет выявить непровары, цепочки шлака, микротрещины.
  2. Рентгеновское излучение.
  3. Проверка проницаемости с использованием гидравлики, пневматики, а также пузырькового метода.

Для пневматических испытаний в трубопровод запускают в больших количествах воду или газ, а на поверхность наносят пенообразующий состав, который при проникновении жидкости или газа будет пузыриться, что укажет на наличие недостатка.

Вакуумный метод контроля сварных соединений

Вакуумный метод контроля используются в ситуациях, когда другие варианты проверки по каким-либо вариантам исключены. Используется чаще всего для проверки качества сварных швов в:

  • резервуарных днищах;
  • газгольдеров;
  • емкостей типа цистерн и бочек.

При таком методе вакуум создается при помощи специальной камеры на наиболее доступной стороне проверяемого участка шва. Сам шов обрабатывается мыльным растворов. В результате разности давлений с двух сторон шва воздух будет проникать в камеру, если есть огрехи в проверяемом шве. Если есть дефекты, то появятся мыльные пузыри, которые отлично видны в камере, поскольку у нее прозрачная поверхность.

Методы контроля сварных соединений

К наиболее часто применяемым методам оценки сварных соединений относят:

  1. Капиллярный метод. Он основан на том, что некоторые жидкости имеют свойство проникать даже в трещины, незаметные глазу. Такие жидкости называются капиллярами. Он прост в применении и не требует наличия дорогостоящего оборудования.Капиллярный метод
  2. Радиационный контроль. Это уменьшенная версия стандартного рентгена. Также известен под названием «гаммаграфический контроль». В таком случае гамма лучи проникают через металл и на специальной пленке фиксируют найденные дефекты.
  3. С использованием аммиака. Один из способов пневматических испытаний. Аммиак закачивается под давлением под давлением так, чтобы его количество было равно сотой доли от всего объема воздуха, а проверяемые швы перед оклеивают лентой из бумаги или медицинским бинтом, который пропитан фенолфталеином. Там, где будет проходит аммиак, на ленте останутся красные пятна.
  4. Оценка на непроницаемость с помощью керосина. Метод контроля простой и при этом эффективный, не требует крупных материальных затрат. Керосин способен проникать сквозь мельчайшие трещины и обнаруживать так дефекты.

Важно! На каждом производстве применяются свои методы контроля сварных швов. Это могут быть более дорогие или менее дорогие способы, важно, чтобы они были максимально эффективны для конкретных металлоконструкций.

Что проверяют при контроле сварочных материалов

Это предварительная форма проверки, при которой оценивают все необходимое для проведения качественных сварочных работ. В такую форму проверки входит:

внешний осмотр и проверка механических свойств электродов;

погружение электродов в воду температурой от 15 до 25 градусов на сутки, бракованные начнут разрушаться;

проверка флюса и сравнение его характеристик с ГОСТом;

проверка защитных газов – баллон должен обязательно иметь сертификат;

проверка сварочной проволоки и оценка сертификата качества.

 

Если при сварке используется качественный материал, а также соблюдены все технические условия, то дефекты в швах возникают крайне редко, а значит, конструкции будут служить длительное время и отличаться надежностью.

Контроль качества сварных соединений стальных конструкций

4.1 Производственный контроль качества выполнения монтажных сварных соединений стальных конструкций должен осуществляться в соответствии с требованиями проекта, ГОСТ 3242, ГОСТ 6996, ГОСТ 14782, ГОСТ 23518, ГОСТ 7512, ГОСТ 14771, ГОСТ 11533, ГОСТ 11534, ГОСТ 18442, [11] и ППСР.

4.2 Контрольные операции должны производиться пока доступ к изделию не затруднен и отсутствует антикоррозионная и огнезащита.

4.3 Методы и объемы контроля должны соответствовать требованиям проектной документации, таблице 10.6 и ППСР.

Таблица 10.6. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Методы контроля

Типы швов конструкций, объем контроля

1 Внешний осмотр и измерения с проверкой геометрических размеров и формы швов и наличия наружных дефектов по ГОСТ 3242

Все типы швов конструкций в объеме 100%

2 Неразрушающий ультразвуковой контроль по ГОСТ 14782

Все типы швов конструкций в объеме не менее 0,5% длины швов и более по указаниям в проекте с учетом дополнительных требований раздела 4*

3 Радиографический, магнитопорошковый и др. по ГОСТ 7512, ГОСТ 21104, ГОСТ 21105, ГОСТ 25225

То же

4 Испытания на непроницаемость и герметичность по ГОСТ 18442

То же

5 Механические испытания контрольных образцов по ГОСТ 6996

Все типы сварных швов конструкций, для которых требования механических свойств предусмотрены чертежами КМ

6 Металлографические исследования макрошлифов на торцах швов контрольных образцов или на торцах стыковых швов сварных соединений

То же

_____________________

* Места обязательного контроля должны быть указаны в проекте.

4.4 По внешнему осмотру и измерениям качество швов должно удовлетворять требованиям таблицы 10.7.

Таблица 10.7. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Элементы сварных соединений, наружные дефекты

Требования к качеству, допустимые размеры дефектов

Поверхность шва

Равномерно-чешуйчатая, без прожогов, наплывов, сужений и перерывов. Плавный переход к основному металлу (следует оговорить в чертежах КМ и КМД)

Подрезы

Глубина до 5% толщины свариваемого проката, но не более 1 мм

Дефекты удлиненные и сферические одиночные

Глубина до 10% толщины свариваемого проката, но не более 3 мм. Длина – до 20% длины оценочного участка*

Дефекты удлиненные и сферические в виде цепочки или скопления

Глубина до 5% толщины свариваемого проката, но не более 2 мм. Длина – до 30% длины оценочного участка. Длина цепочки или скопления – более удвоенной длины оценочного участка

Дефекты (непровары, цепочки и скопления пор), соседние по длине шва

Расстояние между близлежащими концами – не менее 200 мм

Швы сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С и до минус 65 °С включительно

 

Непровары, несплавления, цепочки и скопления наружных дефектов

Не допускаются

Подрезы:

 

вдоль усилия

Глубина – не более 0,5 мм при толщине свариваемого проката до 20 мм и не более 1 мм – при большей толщине

местные поперек усилия

Длина – не более удвоенной длины оценочного участка

_____________________

* Здесь и далее длину оценочного участка следует принимать по таблице 10.9.

4.5 Трещины всех видов и размеров не допускаются.

4.6 Предельные отклонения размеров и сечения швов сварных соединений от проектных не должны превышать величин, указанных в ГОСТ 14771, ГОСТ 23518, ГОСТ 8713, ГОСТ 11533, ГОСТ 11534, ГОСТ 16037, ГОСТ 5264. Обнаруженные дефекты должны быть исправлены в соответствии с положениями ППСР, а сварные швы подвергнуты повторному визуально-измерительному контролю.

4.7 Неразрушаемые методы контроля следует производить на сварных швах, принятых внешним осмотром и измерениями. Контролю должны подлежать преимущественно места с признаками дефектов и участки пересечения швов. Длина контрольного участка должна быть не менее 100 мм.

4.8 По результатам радиографического контроля швы сварных соединений конструкций должны удовлетворять требованиям таблиц 10.8 и 10.9.

Таблица 10.8. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Элементы сварных соединений, внутренние дефекты

Требования к качеству, допустимые размеры дефектов

Соединения, доступные для сварки с двух сторон, соединения на подкладках

 

непровары в корне шва

Высота – до 5% толщины свариваемого проката, но не более 2 мм. Длина – не более удвоенной длины оценочного участка

Соединения без подкладок, доступные для сварки с одной стороны

 

непровары в корне шва

Высота – до 15% толщины свариваемого проката, но не более 3 мм

удлиненные и сферические дефекты:

 

одиночные

Высота – не более значений h*

образующие цепочку или скопления

Высота – не более 0,5 h* Длина – не более длины оценочного участка

удлиненные

Протяженность не более отношения S*/h

непровары, цепочки и скопления пор, соседние по длине шва

Расстояние между близлежащими концами не менее 200 мм

суммарные в продольном сечении шва

Суммарная площадь на оценочном участке – не более S*

Швы сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С до минус 65 °С включительно, а также конструкций, рассчитанных на выносливость

 

непровары, несплавления, удлиненные дефекты, цепочки и скопления дефектов

Не допускаются

одиночные сферические дефекты

Высота не более 0,5 h* Расстояние между соседними дефектами – не менее удвоенной длины оценочного участка

_____________________

* Значения h и S следует принимать по таблице 10.9.

Таблица 10.9. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Наименьшая толщина элемента конструкции в сварном соединении, мм

Длина оценочного участка, мм

Допустимые размеры одиночных дефектов

h, мм

S, мм2

От 4 до 6

15

0,8

3

Свыше 6 до 8

20

1,2

6

Свыше 8 до 10

20

1,6

8

Свыше 10 до 12

25

2,0

10

Свыше 12 до 14

25

2,4

12

Свыше 14 до 16

25

2,8

14

Свыше 16 до 18

25

3,2

16

Свыше 18 до 20

25

3,6

18

Свыше 20 до 60

30

4,0

18

___________________

Обозначения, принятые в таблице: h – допустимая высота сферического или удлиненного одиночного дефекта; S – суммарная площадь дефектов в продольном сечении шва на оценочном участке.

Примечание. Чувствительность контроля устанавливается по третьему классу согласно ГОСТ 7512.

При оценке за высоту дефектов h следует принимать следующие размеры их изображений на радиограммах:

  • для сферических пор и включений – диаметр;
  • для удлиненных пор и включений – ширину.

4.9 По результатам ультразвукового контроля швы сварных соединений конструкций должны удовлетворять требованиям таблицы 10.10.

Таблица 10.10. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Сварные соединения

Наименьшая толщина элемента конструкции в сварном соединении, мм

Длина оценочного участка, мм

Фиксируемая эквивалентная площадь одиночного дефекта, мм2

Допустимое число одиночных дефектов на оценочном участке, шт.

наименьшая поисковая

допустимая оценочная

Стыковые

Свыше 6 до 10

20

5

7

1

Угловые

Свыше 10 до 20

25

5

7

2

Тавровые

Свыше 20 до 30

30

5

7

3

Нахлесточные

Свыше 30 до 60

30

7

10

3

4.10 В швах сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С до минус 65 °С включительно, а также конструкций, рассчитанных на выносливость, допускаются внутренние дефекты, эквивалентная площадь которых не превышает половины значений допустимой оценочной площади (см. таблицу 10.10). При этом наименьшую поисковую площадь необходимо уменьшать в два раза. Расстояние между дефектами должны быть не менее удвоенной длины оценочного участка.

4.11 В соединениях, доступных сварке с двух сторон, а также в соединениях на подкладках суммарная площадь дефектов (наружных, внутренних или тех и других одновременно) на оценочном участке не должна превышать 5% площади продольного сечения сварного шва на этом участке.

В соединениях без подкладок, доступных сварке только с одной стороны, суммарная площадь всех дефектов на оценочном участке не должна превышать 10% площади продольного сечения шва на этом участке.

4.12 В случае обнаружения недопустимого дефекта следует выявить его фактическую длину, дефект исправить (см. 4.18) и вновь проконтролировать удвоенную выборку.

При повторном выявлении дефекта контролю подлежат 100% сварных соединений.

4.13 Контроль непроницаемости швов сварных соединений следует, как правило, производить пузырьковым или капиллярным методами в соответствии с ГОСТ 3242 (под непроницаемостью следует понимать способность соединения не пропускать воду или другие жидкости).

Величина разрежения при пузырьковом методе должна быть не менее 2500 Па (250 мм вод. ст.).

Продолжительность контроля капиллярным методом должна быть не менее 4 ч при положительной и менее 8 ч при отрицательной температуре окружающего воздуха.

4.14 Контроль герметичности (под герметичностью следует понимать способность соединения не пропускать газообразные вещества) швов сварных соединений следует, как правило, производить пузырьковым методом в соответствии с ГОСТ 3242.

4.15 Сварные соединения, контролируемые при отрицательной температуре окружающего воздуха, следует просушивать нагревом до полного удаления замершей воды и смазки.

4.16 Механические испытания контрольных образцов проводят при наличии требований в чертежах марки КМ к показателям прочности, пластичности и вязкости металла шва и зоны термического влияния сварного соединения.

Требования к контрольным образцам и их сварке аналогичны требованиям к пробным (допускным) образцам (см. 10.1.4).

Число контрольных образцов при механических испытаниях должно быть не менее:

  • на статическое растяжение стыкового соединения – двух;
  • на статическое растяжение металла шва стыкового, углового и таврового соединений – по три;
  • на статический изгиб стыкового соединения – двух;
  • на ударный изгиб металла шва и зоны термического влияния стыкового соединения – трех; тип образца и места надрезов должны быть указаны в чертежах КМ;
  • на твердость (НВ) металла и зоны термического влияния сварного соединения низколегированной стали (не менее, чем в четырех точках) – одного.

4.17 Металлографические исследования макрошлифов швов сварных соединений следует проводить в соответствии с ГОСТ 10243*.

4.18 Обнаруженные в результате контрольных испытаний недопустимые дефекты необходимо устранить механизированной зачисткой (абразивным инструментом) или механизированной рубкой, а участки шва с недопустимыми дефектами вновь заварить и проконтролировать.

Допускается удаление дефектов сварных соединений ручной кислородной резкой или воздушно-дуговой поверхностной резкой при обязательной последующей зачистке поверхности реза абразивным инструментом на глубину 1 – 2 мм с удалением выступов и наплывов.

4.19Все ожоги поверхности основного металла сварочной дугой следует зачищать абразивным инструментом на глубину 0,5 – 0,7 мм.

4.20 При удалении механизированной зачисткой (абразивным инструментом) дефектов сварных соединений, корня шва и прихваток риски на поверхности металла необходимо направлять вдоль сварного соединения:

  • при зачистке мест установки начальных и выводных планок – вдоль торцевых кромок свариваемых элементов конструкций;
  • при удалении усиления шва – под углом 40 – 50 0 к оси шва.

Ослабление сечения при обработке сварных соединений (углубление в основной металл) не должно превышать 3% толщины свариваемого элемента, но не более 1 мм.

4.21 При удалении поверхностных дефектов с торца шва абразивным инструментом без последующей подварки допускается углубляться с уклоном не более 0,05 на свободной кромке в толщину металла на 0,02 ширины свариваемого элемента, но не более чем на 8 мм с каждой стороны. При этом суммарное ослабление сечения (с учетом допустимого ослабления по толщине) не должно превышать 5%. После обработки торцов швов необходимо притупить острые грани.

4.22 Исправление сварных соединений зачеканкой не допускается.

4.23 Остаточные деформации конструкций, возникшие после монтажной сварки, необходимо устранять термическим или термомеханическим воздействием по технологической карте (регламенту).

4.24 Методы и объемы неразрушающего контроля элементов монтируемых конструкций приведены в дополнительных правилах раздела 4.

4.25 Оформление результатов контроля по 10.5.4 и 10.5.5.

Контроль сварных соединений в Москве и МО по доступной цене

Для того чтобы узнать, можно ли использовать металлические детали строительной конструкции, необходим контроль качества сварных соединений металлоконструкций. Для достоверных результатов выбирают наиболее актуальный метод исследований, после чего выносят официальное заключение. В нем будет указано, соответствуют ли швы требованиям нормативных документов, в частности, ГОСТ 3242-79 и РД 34.15.132-96.

До того как вводить конструкции в эксплуатацию, нужно обязательно проконтролировать качество сварных соединений в независимой лаборатории. Процедура требуется для следующих случаев:

  • прокладка технологического трубопровода;
  • строительство канализации и водопровода;
  • возведение металлических каркасов здания;
  • укладка газопровода.

Если тестирование не провести, в эксплуатацию могут ввести некачественные детали. Например, трубу водопровода. При подаче воды жидкость под давлением будет вытекать через бракованный шов, что может вывести из строя большие участки трубопровода. А это, в свою очередь, потребует большого расхода средств на ремонт.

Специалисты лаборатории «Строймат и К» оценят сварные швы:

  • с помощью специальных приборов;
  • визуально (трещины, царапины, сколы).

Мы используем основные виды контроля сварных соединений:

  • разрушающий;
  • неразрушающий.

Разрушающий контроль сварных соединений

Разрушающий контроль качества сварных соединений можно провести на небольших участках металлоконструкции или взять контрольные образцы. Метод актуален для сварки постоянного типа (чтобы проверить квалификацию сварщика и качество его работы). Также с помощью метода проверяют качество материалов самой конструкции.

Способы разрушающего контроля, которые применяют специалисты нашей лаборатории:

  • тестирование статического изгиба;
  • исследование места соединения — ударный изгиб и устойчивость при механическом старении;
  • испытания статического напряжения;
  • определение уровня твердости шва на различных участках.

Неразрушающий контроль сварных соединений

После проведения неразрушающего контроля сварных соединений изделие сохраняет свою целостность и его можно использовать. Это является одним из главных преимуществ данного метода исследований. После такого тестирования изделие не разрушается, его можно использовать. Этот метод применяется чаще, чем неразрушающий контроль сварных швов.

Какие способы используют в компании «Строймат и К»:

  • капиллярный;
  • визуальный;
  • магнитный;
  • ультразвуковой;
  • радиографический.

Чтобы результаты были максимально достоверными, рекомендуем использовать сразу несколько способов тестирования.

Капиллярный

Применим для таких объектов, как трубопроводы и резервуары. Опытные специалисты выявят малейшую негерметичность или механический брак (трещины). Для тестирования необходимо создать поверхностное натяжение, например, с помощью керосина, и оценить результаты с помощью окрашенной жидкости.

Визуальный

Для такого вида контроля сварных соединений приборы не нужно. Но этот метод требует высокой квалификации и опыта лаборанта. Недорогой, но действенный способ неразрушающего контроля металлоконструкций.

Что выявляется:

  • подрезы;
  • царапины;
  • наплывы;
  • непроваренные участки;
  • смещения.

Производится без использования оборудования. Это наиболее дешевый метод контроля, который не дает нужной точности, но позволяет выявить грубые дефекты — наплывы металла, подрезы, смещения, царапины, непроваренные участки.

Магнитная дефектоскопия

Контролируется качество швов с помощью магнитного поля. Если в изделии есть дефект, то поле изменит конфигурацию в месте брака. Метод делится на два способа:

  • магнитографический;
  • магнитопорошковый.

Магнитографический

Наклеиваем ферромагнитную ленту на шов. В случае брака дефекты визуально проявляются на ленте.

Магнитопорошковый

Действенный способ для выявления скрытых дефектов. На изделие насыпают специальный магнитный порошок. В местах, где есть скрытый брак, порошка будет больше всего. Можно применять для всех металлов, кроме:

  • алюминия;
  • хромоникелевой стали;
  • меди.

Ультразвуковой

Лаборатория «Строймат и К» оснащена современными ультразвуковыми дефектоскопами для операционного неразрушающего контроля качества сварных соединений металлоконструкций. Отраженная от металла волна фиксируется, после чего специалист определяет наличие дефектов по характеру искажений.

Радиографический

Проверяем швы с помощью специального рентгеновского аппарата. Способ выявляет даже самые мелкие дефекты, которые не смогли обнаружить при других исследованиях. Гамма-лучи проходят через шов, затем результат фиксируется на снимке. В местах, где поглощение лучей меньше, скорее всего, будет скрытый дефект.

Кому необходима услуга контроля сварных соединений

Строительная лаборатория сотрудничает с государственными и частными заказчиками, которым важно убедиться в высоком качестве сварного шва. Испытания можно проводить непосредственно во время сварки, на производстве или исследовать уже готовые и даже введенные в эксплуатацию конструкции.

Мы рекомендуем проводить такие проверки несколько раз, особенно для объектов с повышенной нагрузкой на швы (например, складов или больших торговых центров). Если брак найти вовремя, это поможет починить конструкцию до того, как она сломается.

Для чего необходим контроль качества сварки

Услуга контроля качества сварки хорошо востребована на рынке. Это связано с тем, что надежность металлоконструкции зависит от того, насколько качественно были проведены сварочные работы. Если сварщик допустил ошибку, то риски поломки или протечки резко увеличиваются. В результате потребуются дополнительные капиталовложения для устранения аварии. Как уже говорилось выше

Радиографический и ультразвуковой контроль сварных швов

Радиографический и ультразвуковой контроль сварных швов являются двумя наиболее распространенными методами неразрушающего контроля (НК), используемыми для обнаружения нарушений внутренней структуры сварных швов. Очевидным преимуществом обоих этих методов контроля является их способность помочь установить внутреннюю целостность сварного шва без разрушения свариваемого компонента. Мы кратко рассмотрим эти два метода неразрушающего контроля (НК). Мы рассмотрим, как они используются и какие типы несплошностей сварки они могут обнаружить.Мы рассмотрим их преимущества перед другими методами контроля и их ограничения.

Радиографический контроль (RT) – Этот метод контроля сварных швов использует рентгеновские лучи, испускаемые рентгеновской трубкой, или гамма-лучи, испускаемые радиоактивным изотопом. Основной принцип радиографического контроля сварных швов тот же, что и для медицинской рентгенографии. Проникающее излучение проходит через твердый объект, в данном случае сварной шов, а не часть человеческого тела, на фотопленку, в результате чего на пленку осаждается изображение внутренней структуры объекта.Количество энергии, поглощаемой объектом, зависит от его толщины и плотности. Энергия, не поглощенная объектом, вызовет экспонирование рентгенографической пленки. Эти области будут темными при проявлении пленки. Области пленки, подвергшиеся меньшему воздействию энергии, остаются светлее. Поэтому участки объекта, толщина которых была изменена из-за неоднородностей, таких как пористость или трещины, будут отображаться на пленке в виде темных контуров. Включения с низкой плотностью, такие как шлак, будут отображаться на пленке в виде темных областей, а включения с высокой плотностью, такие как вольфрам, будут отображаться в виде светлых областей.Все неоднородности обнаруживаются путем просмотра формы и изменения плотности обрабатываемой пленки.

Радиографический контроль может обеспечить постоянную запись качества сварного шва, которую относительно легко интерпретировать обученный персонал. Этот метод испытаний обычно подходит для доступа к обеим сторонам сварного соединения (за исключением методов изображения двойных стенок, используемых на некоторых трубопроводах). Хотя это медленный и дорогой метод неразрушающего контроля, он является положительным методом для обнаружения пористости, включений, трещин и пустот внутри сварных швов.Крайне важно, чтобы квалифицированный персонал выполнял рентгенографическую интерпретацию, поскольку ложная интерпретация рентгенограмм может быть дорогостоящей и серьезно снижать производительность. Существуют очевидные соображения безопасности при проведении рентгенографических испытаний. Рентгеновское и гамма-излучение невидимы невооруженным глазом и могут иметь серьезные последствия для здоровья и безопасности. Только соответствующим образом обученный и квалифицированный персонал должен проводить этот тип тестирования.

Ультразвуковой контроль (UT) – Этот метод контроля использует механические вибрации, подобные звуковым волнам, но более высокой частоты.Луч ультразвуковой энергии направляется на исследуемый объект. Этот луч проходит через объект с незначительными потерями, за исключением случаев, когда он перехватывается и отражается разрывом. Используется ультразвуковой контактный метод отражения импульсов. В этой системе используется преобразователь, преобразующий электрическую энергию в механическую. Преобразователь возбуждается высокочастотным напряжением, которое вызывает механическую вибрацию кристалла. Кристаллический зонд становится источником ультразвуковой механической вибрации.Эти вибрации передаются на испытуемый образец через связующую жидкость, обычно масляную пленку, называемую контактной жидкостью. Когда импульс ультразвуковых волн достигает разрыва в испытательном образце, он отражается обратно к своей исходной точке. Таким образом, энергия возвращается к преобразователю. Теперь преобразователь служит приемником отраженной энергии. Исходный сигнал или основной взрыв, отраженные эхо-сигналы от несплошностей и эхо-сигнал от задней поверхности образца отображаются в виде кривой на экране электронно-лучевого осциллографа.Обнаружение, определение местоположения и оценка несплошностей становятся возможными, потому что скорость звука в данном материале почти постоянна, что делает возможным измерение расстояния, а относительная амплитуда отраженного импульса более или менее пропорциональна размеру отражателя.

Одной из наиболее полезных характеристик ультразвукового контроля является его способность определять точное положение несплошности в сварном шве. Этот метод тестирования требует высокого уровня подготовки и компетентности оператора и зависит от установления и применения подходящих процедур тестирования.Этот метод контроля можно использовать для черных и цветных металлов, он часто подходит для контроля более толстых участков, доступных только с одной стороны, и часто может обнаруживать более тонкие линии или более простые дефекты, которые могут быть не так легко обнаружены при радиографическом контроле.

Ультразвуковой контроль сварных швов на лодках и других морских судах

Сварка — это обычный процесс соединения материалов посредством плавления и сплавления, а контроль конструкционных сварных швов в металлах — единственное наиболее распространенное применение ультразвукового контроля (УЗК).Сварка может быть выполнена с помощью нескольких методов, включая электрическую дугу, газовое пламя и лазеры. Для ультразвукового контроля метод сварки не имеет первостепенного значения.

Наиболее часто встречающиеся виды дефектов в сварных швах: растрескивание, непровар, непровар, пористость, шлаковые включения. Все они потенциально обнаруживаются с помощью ультразвукового контроля.

Хотя методы прямого луча могут быть очень эффективными при обнаружении ламинарных дефектов, они не эффективны при проверке многих обычных сварных швов, где разрывы обычно не параллельны поверхности.Сочетание геометрии сварного шва, ориентации дефектов и наличия выпуклости или валика требует контроля со стороны сварного шва с использованием луча, генерируемого под углом.

Контроль сдвиговой волной, также известный как контроль наклонным лучом, представляет собой метод ультразвукового контроля, используемый в основном для контроля сварных швов. Контроль сварных швов осуществляется путем введения поперечных волн в пластину под выбранным углом и манипулирования преобразователем для сканирования всего сварного шва.

При обычном контроле звуковой пучок проходит под заданным углом вниз к нижней части испытуемого образца, а затем отражается вверх под тем же углом.Перемещение зонда вперед и назад приводит к тому, что звуковой луч проходит по всей высоте сварного шва. Это сканирующее движение позволяет контролировать весь объем сварного шва и обнаруживать несплошности как на линиях сплавления, так и в теле сварного шва.

Для контроля сварных швов мы используем ультразвуковой дефектоскоп Olympus Epoch 650, современный цифровой дефектоскоп, и преобразователи углового луча (поперечной волны) Olympus Panametrics. При ультразвуковом контроле выявляются следующие дефекты сварных швов:

  • Трещины в зоне шва.
  • Неровности и неполный провар сварных соединений.
  • Непровар в сварных соединениях.
  • Пористость в сварных соединениях.
  • Шлаковые включения в сварных соединениях.
  • Области с искажениями.
  • Расслоение металла шва.

MarineSOLUTIONS вложила значительные средства в обучение персонала и ассортимент оборудования. Мы обладаем не только пониманием испытаний поперечной волной, но и комплексным набором навыков в области традиционных и передовых методов неразрушающего контроля, а также обеспечиваем высочайший уровень обслуживания.

Использование ультразвукового контроля в сталелитейной промышленности

  • Участник

    БЕСПЛАТНО
  • Не член

    10 долларов.00

Вермайстер, Аллен Э. (1969). «Использование ультразвукового контроля в производстве металлоконструкций», Engineering Journal , Американский институт стальных конструкций, Vol. 6, стр. 55-76.

ВАЖНО отметить разницу между качественным сварным швом и надежным сварным швом. Многие из неоднородностей, которые будут обсуждаться, не могут считаться дефектами конкретного сварного соединения или элемента конструкции. Неровности могут не сделать сварной шов менее надежным, а лишь снизить качество сварного шва. Когда разрыв становится дефектом? Это вопрос, который необходимо задать, отделяя качество от надежности.Качество сварного шва можно определить с помощью ультразвуковых испытаний; однако надежность сварного шва устанавливается на основе разрушающих испытаний или истории сварки. Спецификации испытаний доступны на основе этих испытаний. Прежде чем двигаться дальше, следует упомянуть, что радиография (до сих пор являющаяся основным методом контроля сварных швов), магнитопорошковые и пенетрантные методы являются мощными инструментами контроля, и их нельзя упускать из виду при выборе методов неразрушающего контроля. Интересно отметить, например, что несплошность, ориентированная на максимальное рентгенографическое обнаружение, находится в худшем положении для ультразвукового обнаружения, и наоборот.

  • Опубликовано: 1969 г., 2 квартал

Автор(ы)

Аллен Э.Вермейстер

Неразрушающий контроль конструкционной стали и сварных швов

🕑 Время чтения: 1 минута

Неразрушающий контроль — это решение для определения прочности существующей стальной конструкции и ее соединений, таких как сварные швы. Испытание на двойное проникновение, испытание магнитными частицами и ультразвуковое испытание — это различные неразрушающие испытания (НК), проводимые для определения прочности существующей стальной конструкции.

Типы неразрушающего контроля конструкционной стали

1.

Испытание на проплавление сварного шва Испытание сварного шва на проникновение жидкости является наиболее распространенным неразрушающим контролем, поскольку оно экономично, универсально и требует меньшего обучения по сравнению с другими испытаниями ND. «Испытание на проникновение жидкости» проверяет наличие дефектов материала на поверхности конструкционной стали. Этот тест можно использовать на черных и цветных металлах, а также на непористых неметаллических материалах. Подходящий пенетрант наносят на поверхность, подлежащую испытанию, и оставляют там на время, достаточное для проникновения жидкости в любые дефекты, открытые на поверхности.По истечении времени выдержки пенетранта излишки пенетранта, оставшиеся на поверхности, удаляются. Затем на поверхность наносится проявитель сухого или мокрого типа. Этот проявитель действует как промокатель и вытягивает часть пенетранта, которая ранее просочилась в поверхностные отверстия. Когда пенетрант вытягивается, он диффундирует в покрытие проявителя, образуя признаки неоднородностей или дефектов поверхности. Тест на проникновение

2.

Магнитопорошковый контроль сварки Магнитопорошковая дефектоскопия — это неразрушающий контроль, который обнаруживает поверхностные и неглубокие подповерхностные дефекты в ферромагнитных материалах.Этот тест является очень эффективным методом для определения местоположения поверхностных и немного подповерхностных дефектов, таких как трещины, поры, холодный нахлест, несплавление боковых стенок в сварных швах и т. д. в магнитных материалах. Деталь, подлежащая испытанию, намагничивается с помощью какой-либо намагничивающей системы, а затем на исследуемую поверхность наносятся магнитные частицы. Магнитные силовые линии движутся перпендикулярно направлению электрического тока. Наличие поверхностной или подповерхностной несплошности приводит к утечке магнитного потока.Эти поля рассеяния притягивают магнитные частицы, которые наносятся на испытуемую поверхность. Скопление частиц на поверхности указывает на дефект или неоднородность исследуемой поверхности. Магнитопорошковый контроль сварки

3. Ультразвуковой толщиномер Ультразвуковой толщиномер помогает контролировать толщину конструкционной стали. Измерение толщины необходимо во многих отраслях промышленности для контроля коррозии, эрозии и повреждений. Обнаружение потери металла, вызванной коррозией, эрозией или повреждением, имеет жизненно важное значение для обеспечения постоянной безопасности и эксплуатации проверяемого объекта/конструкции.Ультразвуковой толщиномер точно измеряет, сколько времени требуется звуковому импульсу, генерируемому небольшим зондом, называемым ультразвуковым преобразователем, для прохождения через образец и отражения от внутренней поверхности или дальней стены. На основе этого измерения рассчитывается толщина образца для испытаний и отображается на цифровом экране. Ультразвуковой толщиномер

4.

Ультразвуковой контроль сварных швов и пластин Ультразвуковой контроль — это метод, при котором ультразвуковые волны распространяются через материал, подлежащий испытанию.В этом тесте ультразвуковые волны проходят через материал для обнаружения внутренних дефектов или для характеристики материала. Ультразвуковые импульсные волны очень направленны, и они будут проходить через тестируемую среду, пока не столкнутся с границей с другой средой (например, с воздухом). В этот момент они отражаются обратно к своему источнику. Анализируя эти отражения, можно измерить толщину образца или найти признаки трещин или других скрытых внутренних дефектов. Это испытание может быть проведено на сварных швах и профилях конструкционной стали для обнаружения любых дефектов в материале.Ультразвуковой контроль сварных швов и пластин

Надежность ультразвукового контроля сварных соединений с неполным конструктивным сплавлением

  • Коновалов Н.Н., Покровская О.В., Шевченко В.П., Котельников В.С., Хапонен Н.А. Неразрушающий контроль как важный фактор по обеспечению промышленной безопасности, Безопасность труда в промышленности , 2001, № 1, с. 8, стр. 5–6.

  • Ермолов И.Н. Современное состояние и перспективы развития неразрушающего контроля сварных швов // Повышение качества и эффективности сварочного производства на предприятиях Москвы.Материалы конференции . М.: МДНТП, 1987. С. 78–87.

    Google ученый

  • Коновалов Н.Н. Особенности дефектоскопии при ультразвуковом контроле сварных конструкций подъемных механизмов // В мире неразрушающего контроля . 3(17), стр. 12–14.

  • Волченко В.Н., Вероятность и достоверность оценки качества металлопродукции . М.: Металлургия, 1979.

    Google ученый

  • Волченко В.Н. Коновалов Н.Н. Вероятностная оценка достоверности ультразвукового контроля сварных соединений // Сварочное производство . 11, стр. 30–32.

  • Коновалов Н.Н. Оценка коэффициентов надежности ультразвукового контроля сварных соединений // Дефектоскопия . 2003, №1.9, с. 4–8 [ Рус. Журнал неразрушающего контроля (англ. Transl.), 2003, vol. 39, нет. 9, с. 649].

  • Розина М.В., Яблоник Л.М., Васильев В.Д., Неразрушающий контроль в судостроении. Справочник деф-тоскописта . Л.: Судостроение, 1983.

    . Google ученый

  • Вероятность обнаружения несплошностей ультразвуковым контролем с фазированной решеткой соединений стали с содержанием 9% Ni, сваренных с использованием сплава 625 в качестве присадочного металла

    Методы ультразвукового контроля использовались со времен Второй мировой войны для оценки целостности и безопасности промышленных объектов.В то время были доступны только обычные ультразвуковые методы. Однако в 1960-х годах был разработан ультразвуковой контроль с фазированной решеткой (ФАУТ), в котором используются преобразователи с различными источниками излучения. Основное применение PAUT было в области медицины; однако в 1980-х годах он был введен для оценки промышленного оборудования [1], [2]. Несмотря на давнюю историю применения, ультразвуковой контроль имеет некоторые ограничения и неопределенности, как и другие методы неразрушающего контроля (НК).Эти ограничения и неопределенности могут возникать из-за технических или человеческих факторов и влиять на обнаружение дефектов в проверяемых компонентах.

    Одним из подходов к оценке надежности обнаружения несплошностей конкретного НК является статистический анализ существующих экспериментальных данных, таких как вероятность обнаружения (POD). POD был разработан в конце 1960-х годов и предлагает оптимизированный подход к оценке возможности обнаружения несплошностей, возникших в процессе производства и образовавшихся во время эксплуатации.Он может применяться с использованием двух статистических моделей в зависимости от выходных данных используемой методики НК [3]. Первая модель, называемая попаданием/промахом, имеет непосредственное отношение к конечному результату контроля и обычно используется, когда выходные данные метода НК просто указывают на наличие разрыва (т. не найден)). Вторая модель, называемая «а по сравнению с а», имеет дело с результатом контроля, который является промежуточным (используется в качестве основы для окончательного решения инспектора) и используется, когда выходные данные метода неразрушающего контроля (а) являются значениями, связанными с размер (а) некоторого аспекта проверяемой несплошности, такой как его высота, длина и глубина.

    Впервые в узлах нагнетания CO 2 (в подсолевых нефтяных пластах Бразилии) была использована сталь с 9% никеля. В этом случае соединения труб из стали с содержанием 9% Ni были сварены с суперсплавом на основе никеля 625 в качестве присадочного металла, который представляет трудности при ультразвуковом контроле из-за затухания звука и отклонения, вызванных анизотропным и крупнозернистым металлом сварного шва. За прошедшие годы был достигнут значительный научный прогресс в контроле этих материалов благодаря достижениям в области моделирования для прогнозирования ориентации анизотропной структуры, создаваемой во время сварки, что позволяет предварительно просматривать распространение звукового луча и проводить предварительную или последующую обработку сигналов. генерируется для помощи в интерпретации инспектора [4], [5].Однако надежность обнаружения несплошностей в этом материале остается на начальной стадии. Таким образом, это исследование направлено на проведение репрезентативного ультразвукового исследования надежности неразрушающего контроля, выполненного для соединений стали с содержанием 9% никеля, сваренных с суперсплавом на основе никеля 625 в качестве присадочного металла, путем сравнения различных методов контроля PAUT.

    Применение ультразвука для рафинирования сварных металлических конструкций

    А.С. Волошин*, С. Фишер** и Р.Л. Джонс*

    *Отдел Arcs, Laser and Sheet Processs, TWI, Granta Park, Great Abington, Cambridge, CB1 6AL, Соединенное Королевство

    **BNFL plc, Уоррингтон, Чешир, WA3 6AS, Великобритания

    Представлено на JOM-9, 9-й Международной конференции по соединению материалов, Хельсингёр, Дания, 16-19 мая 1999 г.

    Сводка

    Аустенитные нержавеющие стали имеют тенденцию к образованию крупных столбчатых зерен в металле сварного шва, и в экстремальных ситуациях зерна могут продолжать расти через последовательные валики сварного шва.Это отрицательно сказывается как на механических свойствах сварного шва, так и на его способности к контролю.

    В TWI была проведена работа по оценке эффекта перемешивания сварочной ванны с помощью ультразвука с целью измельчения микроструктуры аустенитных металлов шва.

    Металлургический анализ и ультразвуковой контроль сварных швов. Оптическая микроскопия поперечных сечений сварных швов выявила более тонкую структуру в областях, соответствующих максимальной энергии ультразвука внутри пластин.Ультразвуковой неразрушающий контроль показал, что сварные швы с улучшенной структурой обеспечивают улучшенные характеристики передачи ультразвука.

    1. Введение

    Аустенитная нержавеющая сталь образует крупные столбчатые зерна в металле сварного шва. Они начинаются от краев ванны, растущих к центру сварного шва, и при определенных условиях роста зерен образуется очень мало равноосных зерен. В экстремальных ситуациях зерна могут продолжать расти сквозь структуру, т. е. через последовательные сварные швы. Это вредно, так как увеличенный размер зерна отрицательно влияет как на механические свойства сварного шва, так и на возможность контроля.

    Ультразвуковой неразрушающий контроль часто является наиболее практичным методом оценки прочности сварного шва. Крупные зерна ослабляют ультразвук, снижая эффективность ультразвукового неразрушающего контроля. Это, в свою очередь, увеличивает скорость ремонта и запас прочности, поскольку небольшие дефекты не могут быть легко обнаружены.

    Абрамов оценил влияние ультразвука на микроструктуру отливок из ферритной и аустенитной стали [1] . Он обнаружил, что при воздействии ультразвука мощностью 800 Вт на 1 кг расплавленного металла получается усовершенствованная структура.В этой работе оценивалось влияние перемешивания сварочной ванны TIG с применением ультразвука на размер зерна металла сварного шва.

    2. Экспериментальный

    2.1 Материалы

    Основными материалами были пластины из нержавеющей стали 304L размером 100×100 мм. 1,6 мм диам. Для всех сварочных работ использовалась сварочная проволока марки 308 вместе с защитным газом из чистого аргона.

    2.2 Процедура сварки

    Для испытаний использовали несколько квадратных пластин 304L размером 100×100 мм и толщиной 7 мм. Они были подготовлены путем механической обработки 60-градусной канавки глубиной 6 мм вдоль центральной линии каждой пластины.Ультразвуковой аппарат и свариваемые образцы пластин крепились к траверсе, что позволяло выполнять механизированные сварки ТИГ в положении РА, плашмя.

    Была выполнена серия сварных швов TIG, состоящая из валика в разделке по длине каждой пластины. Все испытания проводились с одним проходом и производились при 175А и 10В. Использовались различные скорости перемещения и скорости подачи проволоки.

    2.3 Ультразвуковое оборудование

    Метод передачи ультразвука в сварочную ванну показан на рис.1
     

    Рис.1 Приспособление для пластины/сонотрода

    Ультразвук вводили в свариваемую пластину под стыком с помощью сонотрода, специально разработанного для этой системы. Сонотрод был изготовлен из титана из-за его хороших характеристик передачи ультразвука. Кроме того, этот металл будет отводить тепло от зоны соединения, не расплавляясь в сварочной ванне. Привариваемая пластина крепилась к сонотроду, как показано на рис. 1 , с помощью шести болтов М5.

    Для генерации ультразвука использовался источник питания мощностью 2 кВт, способный генерировать ультразвуковые колебания частотой 20 кГц. Доступные значения мощности варьировались от 0,2 до 1 кВт. Уровень выходной мощности 1 кВт приблизился к максимально возможному значению системы, которое могло поддерживаться в течение периодов времени, необходимых для выполнения сварки.

    2.4 Ультразвуковые параметры

    Были исследованы два режима связи; либо пластина была плотно прикреплена к сонотроду, либо держалась свободно и могла вибрировать отдельно от сонотрода.При ослабленных болтах пластина была свободна от ультразвуковой системы, при этом сонотрод постоянно ударял по пластине. Этот режим оказался самым шумным, но наименее восприимчивым к изменениям резонанса при добавлении металла шва. Второй способ заключался в затягивании болтов так, чтобы пластина была частью ультразвуковой системы. Таким образом, пластина была продолжением сонотрода, и ультразвук мог проникать непосредственно в сварочную ванну.

    Перед наплавкой сварных швов, подвергнутых ультразвуку, пластина и сонотрод были «настроены».То есть частота источника питания была отрегулирована так, чтобы система находилась в резонансе, тем самым максимизируя ввод ультразвука. По наблюдению песка, насыпанного в канавку подготовленных пластин, была найдена резонансная частота. Было видно, как песок отскакивал от канавки, когда достигался резонанс. Было обнаружено, что потребляемая мощность ультразвукового генератора падает около резонанса. Если частота была отрегулирована в сторону от резонанса, ток, потребляемый резонатором, увеличивался.

    Значения мощности были выбраны произвольно, в первую очередь ограничены источником питания.Был выбран диапазон значений. Самое низкое значение 0,2 кВт по-прежнему превышает значение, определенное Абрамовым [1] (0,8 кВт на кг металла) для измельчения зерна. Более высокое значение 1 кВт было близко к максимально доступному из системы. Источник питания будет выдавать 2 кВт, но при 1 кВт достигается максимальная токовая мощность обмоток резонатора.

    2.5 Металлографическое исследование сварных швов

    Каждый шов разрезали поперек направления сварки и примерно на ¼ или ¾ по длине шва.Кроме того, два сварных шва были разрезаны с интервалом 5-7 мм по длине каждого сварного шва, чтобы наблюдать любые изменения микроструктуры вдоль каждого прохода сварного шва. Оба последних образца были сварены с одинаковым уровнем ультразвукового воздействия (0,8 кВт).

    Все срезы были отшлифованы, отполированы и протравлены 20% раствором серной кислоты; затем исследуют с помощью оптической микроскопии.

    2.6 Ультразвуковой контроль сварных швов

    Пять механизированных сварных швов TIG были зачищены для удаления лишнего металла.В каждой пластине вдоль сварного шва и с обоих концов пластины были просверлены отверстия диаметром 1 мм и 0,8 мм. Затем эти образцы были проверены с помощью ультразвукового неразрушающего контроля. Были применены следующие техники:
    • Измерения зондом 0° на частотах 2,25 и 10 МГц.
    • Измерения поперечной волны под углом 45° на частотах 5 и 10 МГц.
    • Система тангажа и захвата, работающая на частоте 10 МГц.
    Процедуры ультразвукового контроля подробно описаны в таблице 1 .

    3. Результаты

    3.1 Наблюдения во время сварки

    В ходе сварочных испытаний было сделано несколько важных замечаний.Во-первых, при настройке сонотрода/пластины перед сваркой во время резонанса песок на пластине проявлял большую активность в определенных областях. Это показано на рис. 2
    , где видно, что песок «прыгает» в местах между отверстиями под болты. Рядом с отверстиями и в некоторых местах на поверхности пластины песок будет относительно неактивным; стремится к бассейну. Это свидетельствовало о неравномерном распределении ультразвуковой энергии по данной пластине.
     

    Рис.2 Наблюдение за песком во время резонанса

    Кроме того, во время сварки с использованием ультразвука наблюдались значительные колебания входного тока от источника питания ультразвука на протяжении соответствующего сварного шва.Это последовало за настройкой на резонансную частоту и предварительной установкой тока и напряжения для получения правильной мощности; после чего будут выполняться сварочные работы. За время, необходимое для завершения сварки, ток будет колебаться вокруг исходного уровня на 0,25-0,5А. Это также представляет собой колебание мощности, подводимой к пластине/сварному шву во время каждого соответствующего прохода сварки.

    3.2 Металлографический контроль сварных швов

    Результаты металлографического исследования двух образцов (плотно соединенных с сонотродом) показаны на рисунках 3 и 4 .Существует заметный уровень очистки сварных швов, где применялось ультразвуковое исследование. Учитывая, что границы зерен четко не видны, трудно было определить истинный уровень измельчения зерен. Однако в микроструктуре дендритов отчетливо видна утонченность структур, сваренных ультразвуком. Наибольший эффект был отмечен на краю сварочной ванны, где в металле шва преобладают столбчатые зерна, где ультразвук не применялся. По мере того, как уровень ультразвука увеличивается, микроструктурное измельчение также увеличивается, это было наиболее заметно при сильной связи.

    Однако этот результат не всегда наблюдался для всех соответствующих образцов, сваренных с ультразвуком или без него, которые сравнивались. Например, одна пара сваренных образцов показала очень небольшую разницу в микроструктуре, несмотря на то, что один образец подвергался воздействию ультразвука мощностью 0,8 кВт, а другой не подвергался воздействию ультразвука. Так было в случае нескольких поперечных сечений образцов, сваренных с использованием ультразвука или без него.

    Оптическая микроскопия поперечных участков шва, снятых по длине двух образцов, сваренных с помощью ультразвука (опять же с использованием жесткой муфты), не выявила заметных различий в структуре между обоими образцами и образцами, не подвергнутыми ультразвуку, вплоть до участков, соответствующих пунктирной линии. на Рис.2 . Микрофотография одного из таких срезов показана на рис.5 . Помимо трещины затвердевания, микроструктура намного тоньше, чем у Рис. 3 , и имеет крапчатый вид в нижней/центральной областях наплавленного валика. Были идентифицированы полностью аустенитные области без феррита. Наблюдалось, что трещина затвердевания проходит почти полностью через эти области.

    Рис.3 Поперечный разрез образца, сваренного без ультразвука

    Рис.4 Поперечный разрез образца, сваренного ультразвуком 0,8 кВт

    Рис. 5 Поперечный разрез, взятый из положения, обозначенного пунктирной линией на Рис. 2, сваренный ультразвуком 0,8 кВт

    3.3 Ультразвуковой контроль сварных швов

    Результаты неразрушающего контроля суммированы в Таблице 1 . Оба дефекта (т.е. предварительно просверленные отверстия) можно было обнаружить во всех образцах сварного шва, независимо от того, какое ультразвуковое исследование использовалось во время изготовления. Однако были замечены различия в затухании ультразвукового сигнала NDE, особенно на более высокой частоте.Это согласуется с затуханием из-за большего размера зерна металла сварного шва. Используя результаты метода «шаг и захват», сварные швы были ранжированы в соответствии с легкостью передачи ультразвука, они перечислены в таблице .

    6 Рейтинг для простоты NDE

    1 – простые


    5 – Hardest
    5MHZ

    9

    9 26

    5
    Образец № Ультразвуковая мощность, кВт

    л – свободно прикреплена


    T – плотно прикрепленные
    Измерения при нормальном падении (0°) Поперечная волна 45° Диаметр отверстия 1 мм Цель Шаг-
    Улов 10 МГц
    6 2,0299 9032
    МГц 1
    Количество эхо> 80% FSH
    0
    10 МГц
    5MHZ       Усилитель GAIN для амплитуды 80% FSH
    1 0 5 4 80,5 2 64 86,5 81 дБ 4
    2 0.6 (Т) 4 4 80,5 60,5 78,5 81 дБ
    3 0,6 (л) 2 5 77 69,0 83,5 73 дБ
    4 1,5 (л) 3 3 78 72,5 83,5 75,5 дБ
    5 1,6 (Т) 1 6 75.5 3 63,5 81,5 69дБ 5

    4. Обсуждение

    Наблюдаемые микроструктуры указывали на то, что сварной шов стал более тонким по мере воздействия ультразвука на расплавленный металл сварного шва. Это уточнение наиболее заметно на краях сварочной ванны, где столбчатая структура заменяется более равноосной дендритной структурой (см. , рис. 3, и , 4, ). Эффект увеличения мощности ультразвука заключался в увеличении степени очистки, но режим связи также оказал значительное влияние на уровень очистки, т.е.е. более тесная связь привела к большему совершенствованию.

    Как уже упоминалось, было обнаружено, что потребляемая мощность ультразвукового генератора падает около резонанса, ток, потребляемый резонатором, увеличивается, если частота отрегулирована в сторону от резонанса [1] . Однако во время сварки эта частота изменяется за счет добавления присадочного металла, в результате чего данная пластина попеременно то входит в резонанс, то выходит из него. Таким образом, оказалось, что на некоторых участках, полученных при ультразвуковой сварке, наблюдалось изменение микроструктуры, а на других – нет; в зависимости от того, попал ли срез в зону, получившую достаточный уровень ультразвуковой энергии.

    Поперечные срезы, взятые вдоль двух сварных швов, показали наибольшую степень измельчения в области, обозначенной пунктирной линией на Рис. 2 . Тот факт, что эта область соответствует области с высоким резонансом (т. е. активной области песка), также предполагает, что наблюдаемое уточнение связано с применением ультразвуковой энергии. Наблюдаемая трещина затвердевания, проходящая через богатые аустенитом области сварного шва, может быть связана с высоким ограничением, налагаемым на свариваемые пластины, необходимым для передачи ультразвука в сварочную ванну, в сочетании с конструкцией герметичного V-образного соединения.

    Отсутствие постоянства зернистой структуры в сварных швах, выполненных с использованием ультразвука, по-видимому, связано с комбинацией следующих факторов:

    1. Индивидуальные резонансные характеристики свариваемой пластины.
    2. Добавление присадочного металла, изменяющее резонанс свариваемой пластины.
    3. Повышенный уровень энергии ультразвука в средней точке между отверстиями под болты в данной пластине и «мертвые зоны» с меньшей энергией вблизи отверстий под болты.
    Измельченные зерна действительно улучшили передачу ультразвука через сварной шов для целей неразрушающего контроля.При толщине всего 7 мм разница между микроструктурами была недостаточной для того, чтобы была возможна какая-либо существенная разница в определении дефектов. Метод тангажа на частоте 10 МГц показал наибольшую разницу между сварными швами, потому что он был на более высокой частоте (следовательно, легче затухал) и передавался по наибольшей длине металла сварного шва (поэтому имел наибольшую вероятность затухания).

    Если бы сварной шов был крупнее, разница между размерами зерна «естественного» сварного шва и «ультразвукового» сварного шва, скорее всего, была бы больше.Это дало бы более окончательный вывод из инспекции NDE.

    5. Выводы

    • Было показано, что применение ультразвука во время сварки улучшает микроструктуру металла шва. Эффекты мощности ультразвука и техники зажима имеют решающее значение для степени достигнутой точности.
    • Ввод ультразвука в сварочную ванну может привести к более тонкой дендритной структуре.
    • Было показано, что более тонкая микроструктура улучшает передачу ультразвука NDE.
    • Для аппарата, использованного в этом исследовании, наблюдается неравномерное распределение энергии ультразвука по зажатой резонирующей пластине.
    • Добавление присадочного металла изменяет резонансную частоту свариваемой пластины. Таким образом, пластина, получающая ультразвук во время сварки, колеблется в резонансе во время сварки. В результате наблюдалась значительная изменчивость степени очистки вдоль сварных швов.

    6. Каталожный номер

    1 Абрамов О.В. «Действие ультразвука на затвердевание металлов», Успехи в области сонохимии, том. 2. JAI Press, 1991, стр. 135-186.
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.