Сварка – наиболее надежная технология соединения металлических элементов. В отличие от болтовой или заклепочной она не предполагает возможности разбора, но характеризуется максимальной прочностью, что важно для ответственных несущих конструкций, инженерных систем.
Проведение сварки – непростой процесс, требующий привлечения специалистов, использования соответствующего оборудования, строгого соблюдения стандартов. Даже небольшая ошибка приводит к ухудшению качества шва, его уязвимости перед статическими и динамическими нагрузками. Для обнаружения дефектов проводится проверка ультразвуковым методом. В чем его особенности? Каковы преимущества? Какими типами представлен ультразвуковой контроль?
Общее понятие
УЗК принадлежит к группе неразрушающих методов контроля. Он базируется на высокой проникающей способности высокочастотных акустических колебаний. Они отклоняются, отражаются от пустот, плотных включений в структуре исследуемого материала. Отражения улавливаются датчиком, что позволяет специалисту сделать вывод о характере дефекта, его локализации.
Если шов выполнен по всем правилам, в его структуре нет трещин, пор, неоднородностей, посторонних химических включений, акустическая волна проходит свободно, без отклонений и отражений.
Специфика метода
УЗК универсален. Он подходит для проверки сварных соединений вне зависимости от конфигурации, стыковых, угловых, тавровых, плоских. Отсутствуют ограничения и по типу исследуемых деталей, конструкций. Допустимы проверки следующего:
- Трубопровода, независимо от спецификации и типа транспортируемой среды. Магистральные нефтепроводы, городские комплексы холодного и горячего водоснабжения, тепловые сети.
- Металлические конструкции высотных, малоэтажных, специализированных объектов, выполняющие несущие функции.
- Корпуса локомотивов, речных, морских судов, самолетов и других транспортных единиц, в отношении которых действуют особо жесткие требования по безопасности.
- Котлы, отопительные установки вне зависимости от мощности, используемого топлива и теплоносителя.
- Элементы, входящие в конструкцию подъемных механизмов, строительных, портовых кранов.
- Изделия, производство которых ведется по литьевой технологии или предполагает объединение нескольких элементов сваркой.
Обнаруживаемые дефекты
Ультразвук уверенно фиксирует большинство дефектов, негативно сказывающихся на прочностных характеристиках сварного шва. Непроваренные области, свищи, внутренние пустоты и трещины, включения шлака, расслоения, зоны, тронутые коррозией – все они четко отображаются на мониторе дефектоскопа. Специалист получает полное представление об их выраженности, делает вывод о состоянии шва, его способности выдержать проектные нагрузки.
Преимущества и недостатки
Востребованность УЗК объясняется многочисленными достоинствами методики, ее превосходством над аналогами. Наиболее значимые преимущества выглядят следующим образом:
- Отсутствие разрушающего воздействия. Изначальное состояние сварного шва сохраняется на 100%.
- Скорость. За ограниченное время удается проверить множество швов, в том числе протяженных.
- Безопасность для персонала. Ультразвук не представляет опасности для здоровья, не заставляет огораживать зону испытаний, ограничивать доступ в нее. Это выгодно отличает метод от рентгенографии.
- Совместимость с изделиями из композитных и полимерных материалов. Например, трубами из стеклопластика или полиэтилена.
- Удобство. Ультразвуковые дефектоскопы компактны, подходят для применения даже в условиях ограниченного пространства, не предполагают необходимости стационарного размещения. Главное – обеспечить надлежащий доступ к детали. Выводить исследуемую систему из эксплуатации не нужно.
Недостатков гораздо меньше, но игнорировать их нельзя. Первый момент – ограниченность информации. Ультразвуковой контроль не дает точных данных по типу дефекта и ориентации, что затрудняет оценку влияния несплошностей на прочностные характеристики изделия. Второй момент – сложность подготовки. На поверхности не должно быть окалины, ржавчины и других загрязнений, нарушающих проницаемость, мешающих распространению высокочастотной акустической волны. Также следует учитывать, что ультразвук плохо совместим с материалами, характеризующимися крупнозернистой структурой. Например, таковыми являются аустенитные стали. Третий момент – квалификация персонала. Дефектоскопист должен обладать высокой квалификацией для корректной интерпретации показаний прибора. Неправильный анализ данных может привести к ошибкам о состоянии объекта контроля.
Классификация: обзор методик
Классификация способов УЗК основывается на ГОСТ Р 56542-2019 и ГОСТ Р 55724-2013. Согласно этим нормативно-техническим документам, выделяют следующие типы исследований:
- Теневой. Преобразователи размещаются по обеим сторонам шва под прямым углом к поверхности. Первый – излучатель, второй – приемник. Снижение мощности сигнала, его полная блокировка указывает на присутствие в структуре пустот и дефектов, нарушающих прочность.
- Эхо-импульсный. Популярная методика, для реализации которой достаточно одностороннего доступа. Один модуль и излучает, и принимает отраженную волну. Она удобна, однако, не обладает высокой точностью, накладывает жесткие требования к подготовке. Поверхность должна быть идеально чистой, для повышения проводимости – покрывается специальным составом.
- Эхо-зеркальный. Как и в предыдущем случае, хватает одностороннего доступа, но используется пара модулей. Технология, сбалансированная по удобству и точности. Удается уверенно зафиксировать даже пустоты, трещины, располагающиеся по вертикали относительно плоскости.
- Дельта. Воздействие направленного луча. Главный плюс – высокая точность и чувствительность, минус – необходимость тщательной настройки оборудования, привлечения квалифицированных специалистов, способных безошибочно проанализировать результаты.
- Ревербационно-сквозной. Построен на многократном отражении импульсов. Устойчивость сигнала указывает на высокое качество шва, интенсивное затухание, рассеивание – на множественные дефекты. Метод используется не только с металлами, но и с многослойными композитами.
- Велосиметрический. Фиксирует скорость, с которой ультразвуковой импульс проходит сквозь структуру. Выраженное замедление говорит о дефектах. Особенно востребован при проверках сварных швов, соединяющих детали из разных металлов.
Сравнительная таблица
Для наглядности, сравнение основных методов ультразвукового контроля сварных соединений следует представить в табличном формате.
| Технология | Принцип действия | Плюсы | Минусы |
| Эхо-импульсная | Высокочастотная звуковая волна отражается от дефекта, фиксируется датчиком | Способность обнаружить внутренние повреждения даже малой выраженности, зафиксировать их расположение | Чувствительность к помехам |
| Теневая | Снижение мощности акустического импульса при прохождении через неоднородность | Стойкость к помехам, точная фиксация дефектов независимо от положения | Двустороннее размещение датчиков, сниженная чувствительность |
| Эхо-зеркальная | Сгенерированная волна отражается дважды. Сначала – от структурного дефекта, затем – от противоположной поверхности | Уверенная фиксация трещин и полостей в вертикальной плоскости, точная оценка размеров и конфигурации | Необходимость точной настройки оборудования, привлечения специалистов |
| Зеркально-теневая | Снижение мощности импульса при отражении от донной поверхности | Возможность размещения передатчика и приемника на одной стороне | Чувствительность, уступающая предыдущей |
| Дельта | Исследование характера рассеивания направленного луча при взаимодействии с дефектом | Максимально точные сведения о степени повреждения, его форме | Необходимость тщательной подготовки, идеальной чистоты поверхности, сложность трактовки результатов |
Подведение итогов
Ультразвуковой контроль – методика, позволяющая зафиксировать дефекты даже малой выраженности, расположенные в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Главное – подобрать методику, соответствующую конкретной ситуации и уделить должное внимание подготовке, обеспечить чистоту поверхности, исключить помехи и вероятные искажения.