Поиск дефектов в строительных конструкциях, инженерных системах необходим для обеспечения их надлежащего состояния, исключения аварий. Проводится он перед вводом в эксплуатацию, с определенной периодичностью, закрепленной в нормативно-технических документах, после происшествий, воздействий, интенсивность которых превышает проектные максимумы.
Способов проверки множество. Например, рентгенография, магнитная дефектоскопия, вихретоковый контроль и т.д. Большое распространение, однако, получила и ультразвуковая дефектоскопия. В чем ее особенности? Каковы преимущества? В каких областях она используется наиболее активно?
Понятие
УЗК – метод неразрушающего контроля. Он строится на акустических волнах высокой частоты, доходящей до 20 мегагерц, отличающихся выраженной проникающей способностью. Они распространяются в структуре исследуемого материала, будь то металл, композит или полимер, отражаются или рассеиваются при взаимодействии с внутренними дефектами. Характер изменения нормального распространения позволяет определить характер, выраженность, форму и расположение повреждения.
Что можно обнаружить?
Ультразвук зарекомендовал себя как эффективное средство фиксации следующих дефектов:
- Непровары. Области сварного шва, где уровень сцепления недостаточен. Их наличие указывает на недостаточную прочность соединения. Высока вероятность разрушения не только от динамических, но даже от статических нагрузок небольшой выраженности.
- Трещины. Продольные, поперечные, диагональные. Для трещин характерна максимальная отражающая способность, благодаря которой они хорошо заметны на графиках.
- Поры. Присутствуют как в цельнометаллических структурах, так и в сварных швах. В последних образуются из-за несоблюдении технологии, неравномерном остывании металла.
- Шлаки, вкрапления посторонних веществ. Делают структуру неоднородной, хрупкой, уязвимой для механических воздействий.
- Расслоения. Металлическая структура расслаивается из-за естественного старения, нарушения правил производства, чрезмерного термического воздействия, неправильного химического состава.
Области применения
Ультразвуковой контроль – универсальная технология, сочетающая точность, простоту, мобильность. Это делает ее востребованной в различных производственных отраслях. Например, в металлургической промышленности она позволяет уверенно фиксировать детали, изготовленных по технологии литья, штамповки или сборки с использованием сварки или механического крепежа. УЗК фиксирует дефекты, связанные с нарушением сборочной технологии, чрезмерным термическим воздействием.
Машиностроение
Применение УЗК не ограничивается только металлургией. Он позволяет обнаружить дефекты в различных структурах и конструкциях, в частности:
- Корпуса судов, самолетов, вагонов и других транспортных единиц, вплоть до наиболее ответственных, подверженных максимальным нагрузкам.
- Силовые, энергетические установки, независимо от мощности и класса.
- Кузовные элементы автомобилей.
- Детали, использующиеся при сборке станков, подъемных и других ответственных устройств, находящихся под большой механической нагрузкой.
Металлопрокат
Вне зависимости от специфики, холодный, горячий, листовой, трубный.
Нефтепереработка
На предприятиях, специализирующихся на переработке углеводородного сырья, УЗК используется, в первую очередь, для обнаружения дефектов трубопроводов, резервуаров и других систем. Их разгерметизация чревата крайне серьезными последствиями, экологическими и материальными. Состояние – требует постоянного контроля.
Похожим образом УЗК применяется и на предприятиях энергетической отрасли, электростанциях, в крупных котельных и тепловых пунктах. Метод позволяет точно определить, в каком состоянии находятся турбины, теплообменники, котельные установки и другие критически важные элементы энергетического контура.
Строительство и транспорт
Данные сферы не связаны напрямую с промышленным производством, однако, в них УЗК также востребован. Дефектоскопы помогают обнаружить дефекты в несущих конструкциях, опорах мостов, ЛЭП, инженерных, жилых, коммерческих и других объектов.
Пример использования в транспортной сфере – исследование рельсов, железнодорожных путей, даже небольшие повреждения которых могут привести к катастрофам.
Преимущества и недостатки
Главная причина востребованности ультразвукового контроля – его многочисленные достоинства, особенности, недоступные альтернативным технологиям. Наиболее значимые – выглядят следующим образом:
- Неразрушающий характер. Повреждения объекта в процессе обследование, изменения его физических, эксплуатационных и других характеристик на 100% исключены.
- Высокий уровень чувствительности. Ультразвуковой импульс уверенно фиксирует даже небольшие внутренние повреждения, диаметр, ширина, толщина которых измеряются долями миллиметра.
- Мобильность. Компактные дефектоскопы адаптированы к работе в полевых условиях, подходят для обследования металлоконструкций, расположенных под открытым небом. Они применяются, как правило, в строительстве, нефтепереработке, на транспорте. На производственных предприятиях чаще используются стационарные аналоги.
- Безопасность. Этот момент выгодно отличает ультразвук от рентгенографии. Последняя требует ограничения доступа в зону контроля, использования персоналом средств индивидуальной защиты. Ультразвук угрозы для здоровья не представляет.
- Скорость. Исследования занимают минимум времени. Собранные данные могут быть оперативно и точно истолкованы, использованы при подготовке отчетных документов, рекомендаций по устранению обнаруженных повреждений.
- Доступность. Ультразвуковые дефектоскопы дешевле рентгеновских аппаратов, вдобавок их применение не требует расходников, пленки или цифровых датчиков. Наладку высокоточного УЗК могут позволить себе даже небольшие частные организации.
- Сохранение работоспособности системы. Это важно для энергетики, нефтепереработки и других подобных отраслей. Не обязательно временно выводить трубопровод или котел из эксплуатации. Точные результаты можно получить даже при исследованиях в процессе его функционирования.
Ограничения
Современные дефектоскопы позволяют проводить УЗК даже при отсутствии двустороннего доступа к детали. Излучатель и приемник в таком случае располагаются на одной поверхности. Главное – грамотно расположить, точно позиционировать их, чтобы добиться четкого приема отраженного, рассеянного импульса.
Однако, в некоторых случаях, применение УЗК ограничено или невозможно. Например, он плохо совместим с материалами, отличающимися крупнозернистой структурой. Она рассеивает луч, не позволяет получить убедительные сведения о внутренних дефектах. К ним относятся аустенитные стали, некоторые композиты.
Второй момент – сложность подготовки. Контактная поверхность должна быть идеально чистой. Недопустимо присутствие коррозии, окислов, механических или химических загрязнений. Все они препятствуют нормальному распространению прямой и отраженной волны.
Компенсировать не слишком выраженные, но стойкие загрязнения, устранение которых невозможно, удается специальными составами, повышающими проводимость. Их основа – глицерин, минеральные, синтетические масла и другие компоненты с высокой вязкостью, исключающие растекание.
Подведение итогов
Обследование продукции промышленного производства, листового, трубного металлопроката, инженерных систем, обеспечивающих корректную работу таких организаций – не просто требование государственных стандартов. Контроль позволяет исключить выпуск брака, сводит к минимуму опасность аварий и других ситуаций, провоцирующих материальный, экологический ущерб.
Практика показывает, что УЗК – один из лучших методов. Он прост в применении, отличается высоким уровнем точности, безопасен для оборудования и специалистов.