Ультразвуковий контроль зварних з’єднань

Зварні з'єднання є новоутвореннями на будь-яких конструкціях і їх подальша безпечна експлуатація багато в чому залежить від якості їх накладення, а це, в свою чергу, можна виявити тільки спеціальним перевіркою. Якість зварних швів металевих з'єднань перевіряють, використовуючи для цього різні методики дефектоскопії. З усього існуючого на сьогоднішній день різноманітності видів дефектоскопії можна виділити ультразвуковий контроль зварних з'єднань, який є найбільш доступним і недорогим методом діагностики. Причому УЗК практично не поступається по точності вимірювань таких видів неруйнівного контролю, як рентгеноскопія, гамма-скопия, радіоскопія і іншим.

Теоретичне визначення УЗК

Методика ультразвукового неруйнівного контролю є далеко не новим видом дефектоскопії і вперше була застосована на практиці в 1928 році, а з розвитком технічного прогресу і промислових технологій стала використовуватися в багатьох сферах діяльності людини.

Весь ефект УЗК заснований на тому, що акустичні ультразвукові хвилі при проходженні однорідного середовища не змінюють свою прямолінійну траєкторію руху, а ось під час розподілу середовищ, що мають різну структуру і володіють різними величинами питомої акустичного опору, відбувається їх часткове відображення. При цьому чим істотніше різниця в фізичні і хімічні властивості матеріалів, тим більше буде звукове опір в місці розділу середовищ, тим відчутніше і помітніше ефект при відображенні звукових хвиль.

Наприклад, при утворенні зварного шва в структурі металу зазвичай залишається суміш газів, яка не встигла вийти під час затвердіння назовні. При цьому газоподібна середовище має фактично в п'ять разів меншим хвильовим опором проходженню ультразвукових коливань, ніж металева кристалічна решітка, що і дозволяє практично повністю відбиватися ультразвуковим коливанням.

Ультразвуковий контроль, або дефектоскопія зварних з'єднань є неруйнівним їх цілісність методом з пошуку внутрішніх структур, що мають хімічні або фізичні відхилення від заданих норм, які при неприпустимою величиною і визначаються як механічні дефекти зварних швів.

переваги УЗК

За допомогою методики ультразвукового контролю здійснюється діагностика всіх видів зварювання, пайки і склеювання, що дозволяє виявляти такі дефекти з'єднань, як:

• повітряні порожнечі і пори,
• розшарування в наплавленого металу шва,
• околошовной тріщини,
• хімічно неоднорідні вкраплення,
• шлакові відкладення,
• неоднорідність структури,
• викривлення геометричних розмірів.

Головними перевагами ультразвукової дефектоскопії можна назвати можливість проведення контролю:

• з'єднань як з однорідних, так і з різнорідних матеріалів;
• структур, що складаються як з металів, так і неметалів;
• без руйнування і без пошкодження досліджуваних зразків;
• з високою мобільністю;
• з високою швидкістю досліджень;
• при низькій собівартості;
• без небезпечних факторів для персоналу в порівнянні з рентгено-або радіо-дефектоскопії.

недоліки УЗК

Використання ультразвукового контролю має ряд особливостей, а саме - потрібна істотна підготовка досліджуваних поверхонь для проходження від п'єзоелектричних перетворювачів ультразвукових хвиль по структурі металу. необхідно:

• створення шорсткостей 5 класу на поверхні зварного з'єднання з напрямком смуг перпендикулярно шву;
• нанесення на досліджувану ділянку контактної маси (у вигляді води, масел) для повного виключення повітряного зазору, а у випадку з вертикальною або при сільнонаклоненной поверхні використовувати густі клейстер, нездатні до швидкого стікання;

Безпосередньо до недоліків цієї методики дефектоскопії можна віднести:

• необхідність у використанні спеціальних п'єзоелектричних перетворювачів, що мають радіус кривизни підошви в діапазоні величини + -10% від радіуса досліджуваного об'єкта для діагностики округлих форм конструкцією з діаметром менше 200 мм;
• істотні складності при дослідженні крупнозернистих структур металів, наприклад, чавуну або аустеніту при товщині більше 60 мм, пов'язаного зі значним загасанням і з істотним рассеванія ультразвукових коливань;
• неможливість проведення контролю деталей з малими і складними формами;
• затруднительность в оцінці з'єднань різних видів сталей, що пов'язано з неоднорідністю основних металів і зварного шва;
• неможливість встановлення реальних розмірів різних типів дефектів через їх форми, фізичних властивостей і розташування в структурі зварного шва.

Види ультразвукового контролю швів

Технологія проведення ультразвукової дефектоскопії грунтується на здатності акустичних коливань високої частоти, близько 20 кГц, проходити однорідну структуру і частково відбиватися від різних перешкод у вигляді пір, тріщин і інших неоднорідностей. Існує кілька методів отримання відображення ультразвукового сигналу, а саме:

• тіньової, який визначає різницю амплітуди між минулими і відбитими коливаннями;
• дзеркально-тіньовий, заснований на визначенні коефіцієнта загасання відбитих хвиль;
• луна-дзеркальний або тандемний, що використовує для своєї роботи два апарати;
• дельта метод, що полягає у визначенні енергії відбитих від дефекту коливань;
• луна-імпульсний, який грунтується на реєстрації відбитих ультразвукових хвиль.

Найбільш поширеними є два види дефектоскопії зварних швів за допомогою ультразвуку - це тіньова і луна-імпульсна методика проведення контролю.

Методика проведення УЗК

Незважаючи на існування кількох методик ультразвукової дефектоскопії їх проведення практично схоже і різниться лише в наборі діагностичного обладнання. Так, проведення процедури дефектоскопії можна описати такою послідовністю:

1. Проводитися ретельна підготовка досліджуваної поверхні шляхом механічного видалення залишків шлаку, фарби і іржі зі зварювального шва. До того ж очищають смуги по 50 мм по обидва боки від нього.
2. Місце проведення дефектоскопії рясно покривають рідкою масою у вигляді води, мінеральних масел або густих спеціальних клейстером - це необхідно для можливості безперешкодного проходження ультразвукових хвиль.
3. Проводитися попередня настройка приладу на певну методику, розраховану на вирішення конкретних завдань.
4. П'єзоелектричний перетворювач УЗК послідовно починають переміщати по звивистій траєкторії по зварювальному шву.
5. Після отримання стійкого сигналу необхідно періодично повертати п'єзоелектричний перетворювач в різні боки навколо своєї осі так, щоб отримати на екрані приладу сигнал з максимальною чіткістю зображення.
6. При виявленні дефектів їх фіксують і записують відповідні координати.
7. При необхідності, ультразвуковий контроль зварних швів проводять в один або кілька проходів.
8. Отримані результати дефектоскопії заносяться в журнал перевірки.

(Поки оцінок немає)