Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Сварочный шов двух труб – самый ненадежный участок в трубопроводах. От его качества зависит, как долго прослужит магистраль. Чтобы избежать аварий в процессе эксплуатации конструкции, проводится дефектоскопия трубопроводов. Особенно это важно для магистралей, располагаемых под землей.

Общие сведения

Существует несколько методов обнаружения дефектов в сварных швах труб:

  • магнитный;
  • акустический;
  • электрический;
  • оптический.

Их задача – определить герметичность стыков, прочность металла в швах, присутствуют ли напряжения и прочие параметры, которые определяют надежность трубопроводов. При этом методы дефектоскопии практически одинаковы для всех видов магистралей: тепло-, газо-, водо-, нефтепроводов.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединенийДефектоскопия трубопроводов

Все выше озвученные методы относятся к категории «неразрушающих» технологий. То есть, дефектоскопия производится прямо на строительной площадке. Стыки труб не разрушаются, что снижает себестоимость монтажных работ.

В основе дефектоскопии трубопроводов лежит сканер, называемый дефектоскопом. У каждой технологии свой принцип работы этого оборудования. Самые эффективные дефектоскопы:

  • вихретоковые;
  • ультразвуковые;
  • магнитно-порошковые;
  • капиллярные.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Подробно о способах

Дефектоскопия трубопроводов – процедура, которую обязательно нужно проводить после монтажа магистрали. Это позволит избежать ее возможной деструкции в процессе эксплуатации. Дефектоскопия дает возможность выявить любые дефекты в трубах. Принцип работы сканеров, которые используют в процессе диагностики, отличается. Потому стоит сначала более детально изучить каждый из них.

Вихретоковые дефектоскопы

Принцип работы прибора основан на создании вихревых токов, которые направляются от внешней плоскости трубопровода к внутренней через сварной шов. Ток, проходящий через однородную структуру металла, не изменяет своих параметров. Если внутри шва присутствуют дефекты, то есть его однородность нарушена, возрастает сопротивление, которое снижает силу вихревого тока.

  • Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений
  • Дефектоскоп это снижение фиксирует и расшифровывает, определяя качество металла шва, дефекты и неоднородность.
  • Плюсы метода:
  • высокая скорость проведения работ;
  • низкая погрешность результата;
  • невысокая стоимость проводимых операций.

Минусы:

  • толщина исследуемого шва – не больше 2 мм;
  • надежность прибора низкая.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединенийПринцип действия вихретокового дефектоскопа

Ультразвуковые дефектоскопы

Ультразвуковая дефектоскопия трубопроводов считается самой используемой технологией. Она проводится с применением пяти разных способов обнаружения дефектов:

  1. Эхо-импульсный метод.
  2. Теневой.
  3. Эхо-зеркальный.
  4. Зеркально-теневой.
  5. Дельта метод.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

В первом случае ультразвук отправляется прибором через слой сварного шва. Если внутри металла есть дефекты, происходит отражение импульса в виде эха. То есть, ультразвук возвращается обратно. Прибор фиксирует время возврата, которое определяет глубину расположения раковины или поры.

Во втором случае используют не только прибор, отправляющий ультразвуковой сигнал, но и отражатель. Последний устанавливают на противоположной стороне сварного стыка трубопровода. Если известно расстояние между двумя частями прибора и время прохождения звука, то при изменении второго параметра (увеличения) можно определить, где располагается дефект, какого он размера.

Третий вариант ультразвуковой дефектоскопии напоминает первый. Только к дефектоскопу прилагается отражатель, который устанавливается на верхней поверхности шва, как и излучатель сигнала. Оба элемента располагаются параллельно друг к другу. Если на приемник пришел сигнал, значит, внутри металла есть дефект, который отразил луч.

Следующий метод напоминает предыдущий. Отличие – сигнализатор и отражатель располагаются друг к другу под углом 90°.

Пятый способ ультразвуковой дефектоскопии используется редко. Причины – сложность настройки оборудования, длительная расшифровка полученных результатов. В его основе лежит перенаправление ультразвуковой энергии, направление которой меняет дефект сварного шва.

При этом подается луч поперечный, трансформирующийся в продольный. Частично происходит зеркальное отражение. Отражатель ловит именно продольный сигнал, от силы которого зависит величина изъяна в стали.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Магнитно-порошковые дефектоскопы

В основе этой дефектоскопии лежит свойство стали менять магнитное поле около участков, отличающихся от основной части низкой плотностью. Здесь оно становится слабее. У трещин, раковин или пор внутри металла плотность низкая за счет воздуха, находящегося в них.

Для обнаружения дефектов в трубопроводах применяется магнитный порошок, он же ферромагнитное вещество. Его засыпают на сварной шов, куда подают электрический ток с помощью двух катушек – намагничивающей и дополнительной. Электричество внутри металла образует магнитное поле. Если присутствуют дефекты, вокруг них оно ослабевает. Это причина притягивания магнитного порошка.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Если в процессе проведения исследования на поверхности собирается порошок, это говорит об одном – на этом участке обнаружен изъян сварного шва. Внутритрубная дефектоскопия магистральных трубопроводов проводится именно этим способом.

Существует два варианта проведения проверки – сухой и мокрый. В первом случае используется магнитный порошок. Во втором суспензия этого порошка – водный раствор.

Чтобы качество проводимой проверки с помощью второго варианта было высокое, необходимо исследуемую поверхность дополнительно обработать промежуточным материалом – техническим маслом, солидолом и прочими.

К преимуществам магнитно-порошковой дефектоскопии можно отнести:

  • наглядный результат, видимый без дополнительных приборов;
  • низкую цену.

Недостатки:

  • небольшая глубина исследования – до 1,5 мм;
  • использовать можно только на трубопроводах, собранных из ферромагнитных сплавов;
  • сложность размагничивания крупных труб.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Капиллярные дефектоскопы

Эта технология используется для выявления мелких поверхностных трещин, которые не видны невооруженным глазом. Они являются подтверждением того, что металл в стыке двух участков трубопровода неоднороден.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Процесс дефектоскопии трубопровода проводится так:

  1. На сварной шов наносится индикаторное вещество – пенетрант. Оно имеет свойство проникать в мельчайшие дефекты под действием капиллярных сил. Отсюда и название метода.
  2. Обработанную поверхность очищают от нанесенного вещества, которое уже проникло вглубь металла.
  3. Поверх наносят проявитель в виде порошка белого цвета. Это может быть тальк, окись магния или другое вещество. Оно обладает важным свойством – адсорбцией. То есть, может впитывать в себя другие вещества.
  4. Проявитель начинает вытягивать из трещин пенетрант, который образует на поверхности белого порошка рисунок изъянов стыка. При этом индикатор хорошо виден в лучах ультрафиолета.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Эту разновидность дефектоскопии трубопроводов обычно используют, если необходимо обнаружить поверхностные изъяны металла на стыке. Для глубоких дефектов он бесполезен. И это минус. Главное достоинство – простота проведения.

Итоги

Для проверки стыков труб в магистральных трубопроводах не обязательно использовать один способ дефектоскопии. Каждый участок можно обследовать тем или иным вариантом. При выборе оптимального способа требуется сначала оценить, насколько стык ему соответствует. К примеру, для водопроводов подойдет капиллярный метод, для нефте- и газопроводов только ультразвуковой.

Дефектоскопия трубопровода – необходимая процедура, которая позволяет оценить качество проложенной магистрали, выявить все возможные изъяны. Проводится она несколькими методами. Лучше делать процедуру на этапе монтажа трубопровода, чтобы после завершения работ не столкнуться неприятными “сюрпризами” в виде протечек или разрывов.

А какой метод предпочли бы использовать вы и почему? Напишите в х. Поделитесь статьей в социальных сетях и сохраните ее в закладках, чтобы не потерять полезную информацию.

  1. Также рекомендуем посмотреть подобранные видео по нашей теме.
  2. Диагностика линейной части магистральных трубопроводов.
  3. Как производится рентген контроль сварных швов на производстве.

Дефектоскопия сварных соединений

Окончание сварных работ – это начало контроля качества сварных соединений. Ведь понятно, что от качества проведенных работ зависит долгосрочная эксплуатация сборной конструкции. Дефектоскопия сварных швов – это методы контроля сварных соединений. Их несколько, поэтому стоит разобраться в теме досконально.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Виды контроля сварных соединений

Существует видимые дефекты сварочного шва и невидимые (скрытые). Первые легко можно увидеть глазами, некоторые из них не очень большие, но при помощи лупы обнаружить их не проблема. Вторая группа более обширная, и располагаются такие дефекты внутри тела сварного шва.

Обнаружить скрытые дефекты можно двумя способами. Способ первый – неразрушающий. Второй – разрушающий. Первый вариант, по понятным причинам, используется чаще всего.

Читайте также:  Производство глиняных кирпичей: какое оборудование используется

Неразрушающий способ контроля качества сварных швов
В этой категории несколько способов, использующихся для проверки качества сварных швов.

  • Визуальный осмотр (внешний).
  • Магнитный контроль.
  • Дефектоскопия радиационная.
  • Ультразвуковая.
  • Капиллярная.
  • Контроль сварных соединений на проницаемость.

Есть и другие способы, но используются они нечасто.

Визуальный осмотр

С помощью внешнего осмотра можно выявить не только видимые дефекты швов, но и невидимые. К примеру, неравномерность шва по высоте и ширине говорит о том, что в процессе сварки были прерывания дуги. А это гарантия, что шов внутри имеет непровары.

Как правильно проводится осмотр.

  • Шов очищается от окалин, шлака и капель металла.
  • Затем его обрабатывают техническим спиртом.
  • После еще одна обработка десятипроцентным раствором азотной кислоты. Она называется травление.
  • Поверхность шва получается чистой и матовой. На ней хорошо видны самые мелкие трещинки и поры.

Внимание! Азотная кислота – материал, разъедающий металл. Поэтому после осмотра металлический сварной шов надо обработать спиртом.

О лупе уже упоминалось. С помощью этого инструмента можно обнаружить мизерные изъяны в виде тонких трещин толщиною меньше волоса, пережоги, мелкие подрезы и прочие. К тому же при помощи лупы можно проконтролировать – растет ли трещина или нет.

При осмотре можно также пользоваться штангенциркулем, шаблонами, линейкой. Ими замеряют высоту и ширину шва, его ровное продольное месторасположение.

Магнитный контроль сварных швов

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Магнитные методы дефектоскопии основаны на создании магнитного поля, которое пронизывает тело сварного шва. Для этого используется специальный аппарат, в принцип работы которого вложено явления электромагнетизма.

Есть два способа, как определить дефект внутри соединения.

  1. С использованием ферромагнитного порошка, обычно это железо. Его можно использовать как в сухом виде, так и во влажном. Во втором случае железный порошок смешивают с маслом или керосином. Его посыпают на шов, а с другой стороны устанавливают магнит. В местах, где есть дефекты, порошок будет собираться.
  2. С помощью ферромагнитной ленты. Ее укладывают на шов, а с другой стороны устанавливают прибор. Все дефекты, которые оказываются в стыке двух металлических заготовок, будут отображаться на этой пленке.

Этот вариант дефектоскопии сварных соединений можно использовать для контроля только ферромагнитных стыков. Цветные металлы, стали с хромникелевым покрытием и другие таким способом не контролируются.

Радиационный контроль

Это, по сути, рентгеноскопия. Здесь используются дорогие приборы, да и гамма-излучение вредно для человека. Хотя это самый верный вариант обнаружения дефектов в сварочном шве. Они четко видны на пленке.

Ультразвуковая дефектоскопия

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Это еще один точный вариант обнаружения изъянов в сварочном шве. В его основе лежит свойство ультразвуковых волн отражаться от поверхности материалов или сред с разными плотностями.

Если сварной шов не имеет внутри себя дефектов, то есть, его плотность однородна, то звуковые волны пройдут сквозь него без помех.

Если внутри дефекты есть, а это полости, наполненные газом, то внутри получаются две разные среды: металл и газ.

Поэтому ультразвук будет отражаться от металлической плоскости поры или трещины, и вернется обратно, отображаясь на датчике. Необходимо отметить, что разные изъяны отражают волны по-разному. Поэтому можно итог дефектоскопии классифицировать.

Это самый удобный и быстрый способ контроля сварных соединений трубопроводов, сосудов и других конструкций. Единственный у него минус – сложность расшифровки полученных сигналов, поэтому с такими приборами работают только высококвалифицированные специалисты.

Капиллярный контроль

Методы контроля сварных швов капиллярным способом основаны на свойствах некоторых жидкостей проникать в тело материалов по самым мельчайшим трещинкам и порам, структурным каналам (капиллярам). Самое главное, что этим способом можно контролировать любые материалы, разной плотности, размеров и формы. Неважно, это металл (черный или цветной), пластик, стекло, керамика и так далее.

Проникающие жидкости просачиваются в любые изъяны поверхности, а некоторые из них, к примеру, керосин, могут проходить сквозь достаточно толстые изделия насквозь. И самое главное, чем меньше размер дефекта и выше впитываемость жидкости, тем быстрее протекает процесс обнаружения изъяна, тем глубже жидкость проникает.

Сегодня специалисты пользуются несколькими видами проникающих жидкостей.

Пенетранты

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

С английского это слово переводится, как впитывающий. В настоящее время существует более десятка составов пенетрантов (водные или на основе органических жидкостей: керосин, масла и так далее).

Все они обладают малым поверхностным натяжением и сильной цветовой контрастностью, что позволяет их легко увидеть.

То есть, суть метода такова: наносится пенетрант на поверхность сварочного шва, он проникает внутрь, если есть дефект, окрашивается с этой же стороны после очистки нанесенного слоя.

Сегодня производители предлагают разные проникающие жидкости с разным эффектом обнаружения изъяном.

  • Люминесцентные. Из названия понятно, что в их состав входят люминесцентные добавки. После нанесения такой жидкости на шов нужно посветить на стык ультрафиолетовой лампой. Если дефект есть, то люминесцентные вещества будут отсвечивать, и это будет видно.
  • Цветные. В состав жидкостей входят специальные светящиеся красители. Чаще всего это красители ярко-красные. Они хорошо видны даже при дневном свете. Наносите такую жидкость на шов, и если с другой стороны появились красные пятнышки, то дефект обнаружен.

Есть разделение пенетрантов по чувствительности. Первый класс – это жидкости, с помощью которых можно определить дефекты с поперечным размером от 0,1 до 1,0 микрона. Второй класс – до 0,5 микрон. При этом учитывается, что глубина изъяна должна превосходить его ширину в десять раз.

Наносить пенетранты можно любым способом, сегодня предлагаются баллончики с этой жидкостью. В комплект к ним прилагаются очистители для зачистки дефектуемой поверхности и проявитель, с помощью которого выявляется проникновение пенетранта и показывается рисунок.

Как это надо делать правильно.

  • Шов и околошовные участки необходимо хорошо очистить. Нельзя использовать механические методы, они могут стать причиной занесения грязи в сами трещины и поры. Используют теплую воду или мыльный раствор, последний этап – очистка очистителем.
  • Иногда появляется необходимость протравить поверхность шва. Главное после этого кислоту убрать.
  • Вся поверхность высушивается.
  • Если контроль качества сварных соединений металлоконструкций или трубопроводов проводится при минусовой температуре, то сам шов перед нанесением пенетрантов надо обработать этиловым спиртом.
  • Наносится впитывающая жидкость, которую через 5-20 минут надо удалить.
  • После чего наносится проявитель (индикатор), который из дефектов сварного шва вытягивает пенетрант. Если дефект небольшой, то придется вооружиться лупой. Если никаких изменений на поверхности шва нет, то и дефектов нет.

Керосин

Этот способ можно обозначить, как самый простой и дешевый, но от этого эффективность его не снижается. Его проводят по этой технологии.

  • Очищают стык двух металлических заготовок от грязи и ржавчины с двух сторон шва.
  • С одной стороны на шов наносится меловой раствор (400 г на 1 л воды). Необходимо дождаться, чтобы нанесенный слой просох.
  • С обратной стороны наносится керосин. Смачивать надо обильно в несколько подходов в течение 15 минут.
  • Теперь нужно наблюдать за стороной, где был нанесен меловой раствор. Если появились темные рисунки (пятна, линии), то значит, в сварочном шве присутствует дефект. Эти рисунки со временем будут только расширяться. Здесь важно точно определить места выхода керосина, поэтому после первого нанесения его на шов, нужно сразу проводить наблюдение. Кстати, точки и мелкие пятнышки будут говорить о наличие свищей, линии – о наличии трещин.
    Очень эффективен этот метод при стыковочных вариантах соединение, к примеру, труба к трубе. При сварке металлов, уложенных внахлест, он менее эффективен.
Читайте также:  Вес кирпича и сколько брикетов содержит один кубометр?

Методы контроля качества сварных соединений на проницаемость

В основном этот способ контроля используется для емкостей и резервуаров, которые изготовлены методом сварки. Для этого можно использовать газы или жидкости, которыми заполняется сосуд. После чего внутри создается избыточное давление, выталкивающее материалы наружу.

И если в местах сварки емкостей есть дефекты, то жидкость или газ тут же начнут через них проходить.

В зависимости от того, какой контрольный компонент используется в проверочном процессе, различаются четыре варианта: гидравлический, пневматический, пневмогидравлический и вакуумный. В первом случае используется жидкость, во втором газ (даже воздух), третий – комбинированный.

И четвертый – это создание внутри емкости вакуума, который через дефектные швы будет втягивать внутрь резервуара окрашивающие вещества, наносимые на внешнюю сторону шва.

При пневматическом способе внутрь сосуда закачивается газ, давление которого превышает номинальный в 1,5 раза. С внешней стороны на шов наносится мыльный раствор. Пузырьки покажут наличие дефектов.

При гидравлической дефектоскопии в сосуд заливается жидкость под давлением в 1,5 раза превышающее рабочее, производится обстукивание околошовного участка. Появление жидкости говорит о наличии изъяна.

Вот такие варианты дефектоскопии трубопроводов, резервуаров и металлоконструкций сегодня используют для определения качества сварного шва. Некоторые из них достаточно сложные и дорогие. Но основные просты, поэтому и часто используемые.

Дефектоскопия трубопроводов, рассмотрим их виды: распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений

Метод ультразвуковой дефектоскопии сварных швов применяется с 1930 года. С тех пор разработаны различные способы эхолокации.

Они выявляют нарушение целостности диффузного слоя, соответствие наплавки основному металлу по химическому составу, выявляются шлаковые включения, оксидные примеси.

Процедура УЗД (ультразвуковой диагностики) по точности результатов сопоставима с рентгеном, радиолокацией. Прибором выявляют самые мелкие дефекты, снижающие прочность соединений.

Среди неразрушающих методов контроля швов ультразвуковой стал самым доступным и эффективным, поставлен на поток. Результаты проверки работы сварщика заносятся в специальный журнал.

Область применения ультразвукового контроля сварных соединений ограничена только геометрическими параметрами свариваемых деталей.

Диагностируют швы трубопроводов, сосудов высокого давления, металлоконструкций, испытывающих большую нагрузку.

Сущность метода ультразвуковой дефектоскопии сварных швов

Суть состоит в способности колебаний с высокой частотой проникать в металлическую среду и отражаться от разного рода дефектов (в том числе коррозии).

Ультразвуковая волна подается в проверяемый шов, если повреждение присутствует, то волна отклоняется от своего нормально направления.

Такое явление будет отражено на приборе и специалист по обследования зафиксирует этот момент и сможет дать характеристику обнаруженному дефекту.

Данной методикой чаще всего пользуются нефтегазовые компании для проверки нефтепроводов и газопроводов на повреждения перед их запуском, он является основным и при проверке различных водо- и гидросистем. Причем есть такие способы сварки (например, электрошлаковая сварка) при которых, ультразвуковой контроль сварных соединений это единственный вариант контроля качества.

Преимущества и недостатки УЗД дефектоскопии

Важные достоинства:

  • неразрушающий метод контроля качества сварных соединений. Нет потребности в том, чтобы вырезать часть металлоконструкции и везти ее в лабораторию для проведения исследований;
  • дефектоскопы универсальны. Они подходят для использования в полевых условиях или в оборудованной лаборатории;
  • метод одинаково хорошо подходит для определения дефектов как однородных, так и разнородных соединений;
  • не требуется много времени для того, чтобы определить состояние шва. Результат готов буквально сразу;
  • приборы абсолютно безопасны в использовании. Они не оказывают вредного влияния на организм человека;
  • диагностике поддаются большинство видов дефектов. Очень высока достоверность полученного результата.

Недостатки оборудования связаны с ограничениями его применения и необходимостью подготовки специалистов для эксплуатации техники. Дело в том, что ультразвуковой сигнал затухает в крупнозернистых структурах. Нужно использовать специальные преобразователи с конкретным радиусом кривизны подошвы.

Виды УЗК

Сегодня существует несколько видов УЗК, все они отличаются оценкой и возможностями регистрации данных.

Дельта метод УЗК

При таком варианте исследования излучение ультразвуковых волн проходит внутрь сварного соединения. При этом волны делятся на несколько подкатегорий: поперечные, продольные, трансформируемые и зеркальные.

Такой вариант проверки качества не особо популярен, так как при плохой настройке оборудования фиксируются далеко не все подкатегории волн, что в дальнейшем негативно сказывается на полученных результатах.

Кроме того тут очень важно грамотно подготовить поверхность, в противном случае данные будут сильно отличаться от реальных.

Обследование теневым способом

При таком варианте диагностики необходимо использовать 2 прибора, которые устанавливаются на разные стороны исследуемого шва. Первое устройство излучает волны, второе принимает.

Устройства крепятся перпендикулярно поверхность исследуемого сварного шва.

Во время излучения ультразвуковые волны проходит сквозь всю структуру шва и поступает на приемник, полученные данные обрабатываются, в результате проявившиеся глухие зоны являются дефектами.

Эхо-импульсный вариант проверки

Тут используется только один дефектоскоп, смысл заключен в отражении дефектных зон. То есть, в местах прохождения ультразвука напрямую в сварном шве нет недостатков, а при отражении волны на конкретном участке определяется дефект.

Эхо-зеркальный метод

Этот метод очень похож на эхо-импульсный, но существенное отличие заключается в отражателе. Для проведения обследования устройство устанавливают под углом 90 градусов, в тех местах, где волны направленные к шву проходят напрямую, повреждений нет, там же где они возвращаются на отражатель, имеется дефект. Данная технология является оптимальной при обследовании не вертикальных трещин.

Комплексный метод

Он соединяет в себе зеркальный и теневой. Здесь оба устройства устанавливают с одной стороны шва, после чего посылают волны под углом. При отражении волн от металла с проявлением не характерных зон происходит фиксация повреждения, эти нестандартные зоны помечают как дефект.

Из всех вышеперечисленных методов наибольшей популярностью пользуются метод теневого обследования и эхо-импульсная проверка, так как они не требуют слишком тщательной подготовки и достаточно просты.

Получение и свойства ультразвуковых колебаний

Акустические волны или ультразвуковые колебания выдаются при частоте, превышающей параметр 20 кГц. Механические колебания, способные рассеиваться при упругих, твердых средах, диапазон, как правило, составляет 0,5 – 10 МГц. Распространение волн структурой металла происходит акустическими ультразвуковыми волнами, воздействующими на равновесие центральной точки.

Методика ультразвукового метода

  Что делать, если замерзла канализация в частном доме

Существуют несколько способов ультразвукового неразрушающего контроля, наиболее распространенный из них пьезоэлектрический.

Заряженная электричеством с определенной частотой пластинка вибрирует, механические колебания передаются в окружающую среду при состоянии волны.

Генераторы электро волны используется вне зависимости от предназначения, размеров оборудования, могут выдавать различные параметры.

Скорость обращения ультразвукового контроля напрямую зависит от свойств, типа физической среды. Скорость распространения продольной волны вдвое выше, чем поперечной.

Прием информации происходит пластиной из пьезоэлектрического элемента, работающей на преобразование энергии в импульсную энергию.

Процессом применяются короткие переменные импульсы различного типа колебаний, что позволяет определить глубину, свойства дефекта.

Углы направления ультразвуковых колебаний

На границе разделения двух сред, результатом падения продольной акустической волны при наклонном типе является появление отражения и трансформации ультразвуковых волн. Существуют основные типы контроля:

  • отраженные;
  • преломлённые;
  • сдвиговые поперечные;
  • продольные волны.

Процесс происходит путем разделения падающей под углом волны на поперечную и продольную, распространение которых производится непосредственно материалом.

Углы направления ультразвуковых колебаний

Существует определенное значение угла подачи, направления ультразвуковых колебаний, при нарушении которого, ультразвуковой контроль не будет распространяться вглубь металла, а останется на его поверхности. Данный метод используется при определенных параметрах и задачах, волна двигается только по поверхности материала, что позволяет контролировать качество сварного шва.

Читайте также:  Энергосберегающие стеклопакеты: характеристики, плюсы и минусы, как отличить, отзывы

Дефектоскопия трубопроводов

В технологических сферах все регламентируется нормативной документацией (ГОСТ, СП, ТУ и так далее), ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов не исключение.

Все обнаруживаемые при помощи данного метода дефекты оцениваются по таким параметрам как: количество дефектов на определенном отрезке сварного шва, какое расстояние между изъянами, каковы размеры изъянов, какая эквивалентная площадь у дефекта и так далее.

В случае соответствия обнаруженных дефектов нормативам деталь считается качественной и принимается.

Метод УЗК позволяет выявлять невидимые глазу дефекты.

С помощью ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений проводят контроль швов любой формы и назначения: швы кольцевой формы, продольной, плоской, сварные тавровые соединения, различного вида стыки конструкций и тд.

Основные дефекты трубопроводов, выявляемые с помощью ультразвуковых колебаний:

  • Окислы;
  • Коррозирующие участки;
  • Неоднородную структуру места сварки;
  • Трещины и неровности швов;
  • Пористость и расслоение наплавляемого материала;
  • Непровары и др.

Параметры оценки результатов

Качество оценки сварных соединений зависит от чувствительности прибора и его настроек. С помощью измерительного оборудования определяют количество дефектов. Эхо метод даёт возможность обнаружить изломы, расположенные близко друг к другу. Для этого анализируются следующие критерии:

  • амплитуда ультразвукового колебания
  • длина волны
  • размер искажения
  • форма дефекта.

Протяжённость волны определяет ширину изъяна. Его можно вычислить посредством перемещения прибора вдоль сварного шва. Высоту раскола прибор рассчитывает путём замера временного интервала между направленной волной и её поглощённым отражением. Форму дефекта определяют посредством визуальной формы зафиксированного отражённого сигнала.

Ультразвуковая дефектоскопия требует узкоспециализированных навыков. Точность исследований напрямую зависит от опыта и навыков специалиста.

Процесс проведения ультразвуковой дефектоскопии и обработка результатов

Перед проверкой качества сварных швов ультразвуком, необходима тщательная подготовка поверхности обследуемого металла:

  1. С поверхности удаляются отслаивающиеся материалы, брызги металла, загрязнения. Для проведения УЗК металла в продольных сварных швах в изделиях с толщиной стенки до 10 мм включительно требуется полная зачистка наружного валика усиления, и сканирование проводится по сварному шву. Если стенка больше 10 мм, то по околошовной зоне.
  2. Далее производится само сканирование – прозвучивание всего объема металла. Поверхность смачивают контактной жидкостью и преобразователь ставят на поверхность, начинают перемещать его назад и вперед постепенно перемещая в поперечном направлении (продольно-поперечное сканирование).
  3. Измерение параметров дефектов.
  4. Принятие решения о годности изделия.

Результат обследования оценивается путем сравнения эталонной детали с проверяемой.

Оценка осуществляется путем сравнения трех показателей: амплитуды звуковой волны, формы недостатка и его параметров, условной протяженности.

Полученные параметры сравниваются с эталоном, если они соответствуют эталонной детали, то изделие проходит проверку и его можно эксплуатировать, в противном случае изделие бракуется.

Оформление результатов контроля

В процессе УЗК сварных швов полученные данные должны записываться в журнал ультразвукового контроля. Рекомендовано делать эскиз изделия и обозначать на нем контуры несплошности (нарушение однородности материала) и условных размеров.

При необходимости, контуры обнаруженных дефектов отмечают маркером или мелом на поверхности изделия.

Ультразвуковые толщиномеры

Установка ультразвукового контроля дает возможность не только определить дефекты образца, но и измерить толщину материала либо его лакокрасочного покрытия, не нарушая целостности последнего.

Измерение толщины производится с помощью зонда, который прикладывается к нужной точке. После этого прибор включается. Высокочастотные колебания, пройдя покрытие, и натолкнувшись на поверхность, отражаются от него. Чаще всего поверхность металлическая. Отраженные колебания, попадающие в датчик, анализируются, рассчитывается путь, пройденный импульсами.

Таким образом, определяется толщина покрытия. Но этот метод применяется не только для оценки размера слоя лака или краски, с его помощью устанавливается толщина металлической заготовки. У способа есть много плюсов. Основной — измерения производятся без повреждения поверхности. Ее не нужно царапать, надрезать и т.д.

Другое достоинство — возможность определять толщину изделий, у которых для исследований доступна лишь одна сторона и его невозможно поместить между измерительными болтами. К примеру, очень удобно проводить ультразвуковой контроль труб, вернее, толщины их стенок.

Немаловажное достоинство приборов в их компактности, их можно принести к любой исследуемой поверхности. Замеры производятся максимально оперативно, это может сделать практически любой человек, специальных навыков не требуется, хотя они приветствуются. Физической силы тоже прикладывать не нужно. Такая аппаратура отличается вполне демократичной ценой.

Достоинства ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений

Контроль соединений звуковыми волнами позволяет обследовать изделий любого типа, даже склейки и пайки.

  • Обследование возможно без разрушения материала изделия или нарушения его целостности.
  • Безопасен для людей.
  • Выявляет практически любые недостатки сваренных поверхностей, а также их химическую природу.
  • Высокая скорость проведения исследования.
  • Сравнительно невысокая стоимость относительно других методов контроля.
  • Мобильность оборудования для проведения исследования.

Особенности ультразвуковой проверки сварных швов для труб разного диаметра

Т.к. металлические трубы имеют не простое плоское сечение, а круглое, то исследование некоторых их частей может оказаться неинформативным. Причины не 100% корректных результатов представлены ниже в зависимости от диаметра трубопровода.

Для выполнения обследования изделий круглой формы требуются специальные навыки перемещения прибора по поверхности трубы, которые необходимы для получения точных результатов.

Трубы с диаметром 28-100 мм и толщиной 3-7 мм

В таких трубах образуются внутренние провисания, что становится причиной появления ложных сигналов на экране принимающего прибора и малой вероятности (около 12%) определения объемных дефектов. В сравнении, точность плоскостных дефектов определяется с вероятностью 85%.

Трубы диаметром 108-920 мм и толщиной 4-25 мм

Такие трубы соединяются односторонней сваркой без обратной подварки, что ухудшает проникновение волн в материал и проведение УДК данным методом не целесообразно.

Дефектоскопия бурильных труб

При обследовании бурильных труб лучше всего осуществлять контроль совместно с восстановлением их нарушенных эксплуатационных функций, если таковые имеются, если не имеются, то возможно обычное исследование.

Обучение и аттестация специалистов по ультразвуковому методу контроля

Пройти подготовку и аттестацию на дефектоскописта УЗК можно в специализированных научно-учебных центрах. Всего предусмотрено 3 квалификационных уровня – I, II и III. Продолжительность программы обучения обычно составляет 40–120 часов. В стандартный курс входят следующие дисциплины:

  • введение в классификацию видов и методов неразрушающего контроля;
  • физические основы – теория колебаний, типы упругих волн, их свойства, критические углы ввода;
  • блок по источникам ультразвуковых колебаний (что собой представляет акустическое поле, в чём разница между прямым и обратным пьезоэффектом);
  • методы УЗК;
  • технология проведения акустической дефектоскопии – сварных швов, основного металла и композитов;
  • приборы и дополнительные принадлежности для УЗК.

Специалистов III уровня дополнительно обучают разработке методик проведения ультразвукового контроля. Изучаются типовые требования к их наполнению и оформлению.

По завершении обучения необходимо сдать квалификационный экзамен, состоящий из теоретической и практической части.

Разумеется, в каждом учебном центре есть своя библиотека методической и образовательной литературы. Дополнительно к этому можно почитать «классику» учебников по УЗК – труды И.Н. Ермолова, В.Г. Щербинского, В.В. Клюева, А.Х. Вопилкина и др. Посмотреть информацию об изданиях можно в специальном разделе «Библиофонд» онлайн-библиотеки «Архиус».

Для тех, кто открыт для новых знаний и обмена опытом, на форуме «Дефектоскопист.ру» предусмотрен свой раздел. Начать рекомендуем с веток «Изучение УЗ-контроля» и «Обучение УЗК».

Источник

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector