Устойчивость, прочность, жесткость металлических конструкций и изделий определяется множеством факторов. Например, качеством материала, его соответствием конкретным эксплуатационным условиям и нагрузкам. Второй значимый момент – надежность соединений. Они могут быть механическими, болтовыми или анкерными, химическими, клеевыми, либо сварными.
Сварные швы требуют контроля. Один из наиболее совершенных методов – ультразвуковая проверка. В чем ее особенности? Каковы преимущества? Какие дефекты удастся обнаружить при помощи ультразвука?
Принцип работы
Основа ультразвуковой диагностики – способность высокочастотных акустических колебаний проникать в структуру шва или другого металлического изделия. При взаимодействии с дефектами, будь то пустоты, свищи, трещины, волна рассеивается, теряет часть мощности, глушится или отражается, что улавливается датчиком. Выраженность изменений позволяет сделать точные выводы о характере дефекта.
Алгоритм ультразвуковой диагностики выглядит следующим образом:
- Подача высокочастотных импульсов. Излучатель генерирует волны.
- Проникновение волн внутрь исследуемого шва, структуру материала.
- Взаимодействие с внутренними дефектами, приводящее к ослаблению, отражению или рассеиванию.
- Фиксация сигнала. Датчик принимает отраженную или ослабшую волну, преобразует ее в электрический сигнал.
- Анализ. В зависимости от оборудования, он может быть ручным, требующим привлечения специалистов, либо автоматическим. Во втором случае все расчеты проводятся компьютером, а персонал только фиксирует результаты и делает выводы.
- Подготовка отчета. Задача специалиста – зафиксировать все сведения, сделать выводы о фактическом состоянии исследуемой структуры.
Преимущества
Основная причина востребованности ультразвуковой методики – высокая точность. Она подходит для проверки даже ответственных соединений, уверенно фиксирует дефекты, которые невозможно обнаружить визуально или магнитопорошковым методом. Важны и другие достоинства, в частности:
- Совместимость с крупногабаритными деталями. Например, можно исследовать трубы с толстыми стенками, листы, блоки металла.
- Неразрушающее воздействие. Деталь сохраняет целостность, не нарушаются ни физические, ни внешние характеристики.
- Фиксация местоположения. Ультразвук определяет не просто факт присутствия повреждения и степень его выраженности, но и точную позицию. Это упрощает ремонт.
- Невысокая цена. Ультразвук в применении гораздо дешевле рентгенографии, не требует расходных материалов, чувствительных пластин, пленок.
- Мобильность. Ультразвуковые установки представлены не только в стационарных, но и в портативных исполнениях, упрощающих проведение проверок. Допустима работа даже в “полевых” условиях, например, контроль магистральных или внутренних трубопроводов.
Классификация дефектов
Ультразвуковой контроль универсален, позволяет обнаружить различные повреждения. Наиболее опасный дефект – трещина, появление которой спровоцировано термической, механической нагрузкой, разрушением из-за естественного старения, несоблюдения технологии сварки. На графике они видны как узкие сигналы с выраженной амплитудой.
Трещины могут быть поперечными и продольными, поверхностными и внутренними. Независимо от типа, они представляют огромную угрозу. Конструкция требует немедленного ремонта, в противном случае – высока вероятность полного разрушения.
Поры
Внутренние воздушные пузырьки, либо скопление таковых. Они не столь опасны, как трещины, но также не должны оставаться без внимания. Многочисленные поры – явный повод для ремонта, замены отдельных элементов конструкции. Они снижают устойчивость к ударным нагрузкам, негативно сказываются на жесткости, провоцируют развитие коррозии.
Шлаковые включения
Шлаки в структуре шва остаются из-за ошибок при подготовке сварочной ванны. Они представлены линейными, в виде нитей и волокон, либо объемными, имеющими форму крупных кусков. Независимо от типа, шлаки представляют большую опасность. Структура шва значительно ослабевает, он теряет устойчивость к коррозии, в особенности при воздействии агрессивных растворов. Даже механическое воздействие, выраженность которого значительно ниже предела прочности, способно привести к разрушению, образованию свища или сквозной трещины.
Непровары
Непроваренные области – точки недостаточно плотного прилегания шва к основному материалу. Непровары представлены несколькими видами:
- Корневые, структурные.
- Боковые (непровар по разделке).
- Межслойные.
Как и в предыдущих случаях, любой дефект приводит к аварийным ситуациям. Это особенно актуально для трубопроводов и других систем, находящихся под постоянным гидравлическим давлением. Работа сопряжена с вибрацией. Даже при небольшой выраженности ее продолжительность приведет к тому, что шов попросту раскрошится, возникнет протечка.
Коррозионные повреждения
Поверхностная ржавчина легко обнаруживается визуальным осмотром, но она может быть и внутренней, более опасной. Очаг коррозии должен быть устранен на самой ранней стадии, в противном случае – неконтролируемое развитие приведет к серьезным потерям прочности, опасности разрушения сварного соединения.
Порядок проведения
Чтобы четко и точно зафиксировать все перечисленные дефекты, в работе необходимо придерживаться определенных стандартов, инструкций и алгоритмов. Основные нормативно-технические документы, регламентирующие процедуру – ГОСТ Р 55724-2013, ГОСТ 3242-79, ГОСТ Р ИСО 17640-2016. Важно использовать сертифицированное оборудование, выпущенное лицензированное оборудование, представляющее результаты для дальнейшего сохранения их на бумаге, либо делающее это автоматически, в цифровой форме.
Для высокой точности результатов необходимо придерживаться следующего алгоритма:
- Очистка сварного шва и прилегающих областей. Любые загрязнения, даже незначительные, серьезно нарушают проницаемость, мешают правильному распространению ультразвукового импульса. Необходимо удалить механические загрязнения, жировые, масляные пятна, окалину, ржавчину. Способ удаления определяется характером – шлифовка, зачистка металлической щеткой, обработка растворителем.
- Нанесение контактной жидкости. Допустимые варианты – трансформаторное масло, глицерин, специализированный гель. Задача жидкости – улучшение проводимости ультразвукового сигнала. Результаты становятся точнее.
- Настройка дефектоскопа. Ориентир в данном случае – специфика контролируемого изделия, тип металла, толщина шва. Обязательно нужно соблюдать требования, закрепленные в нормативно-технических документах. Практика показывает, что при толщине материала до 2 сантиметров можно ограничиться стандартными настройками, в противном случае – требуются индивидуальные.
- Дефектоскопия. Движения должны быть плавными и точными, позволяющими сформировать максимально полное представление о качестве шва, характере дефектов и их расположении.
- Заполнение акта, фиксация результатов. Необходимо обозначить тип шва, класс исследуемого изделия, используемое оборудования, дату анализа и другие данные. Главное – тщательное описание дефектов, при обнаружении таковых.
Подведение итогов
Ультразвуковой контроль – не самый новый, однако, универсальный, технологичный, точный метод исследования. Он совместим с любыми конструкциями и изделиями, вплоть до ответственных, не предполагающих даже минимальных отклонений от проектных требований. Допустимо использование УЗК как самостоятельного диагностического метода, так и вспомогательного.