Ультразвуковой контроль (УК)



Сегодня в любой промышленной сфере используется сварка, этот способ соединения является универсальным. Больше половины всех металлических конструкций крепятся друг к другу при помощи сварки. При этом от качества сварки зависит надежность и прочность конструкций и машин или какого-либо иного оборудования. Проверка качества сворного шва осуществляется различными методами, однако наибольшую точность дает ультразвуковой контроль сварных соединений (УЗК). Такой метод проверки сварных соединений стал активно применяться в прошлом веке, он делает возможным определить даже самые незаметные недостатки, любые дефекты сварочного шва, например скрытые. В этой статье мы рассмотрим все особенности, достоинства, недоставки и виды ультразвукового контроля.

Область применения

Такая методика проверки качества сварных соединений как ультразвуковой контроль применим для всех сфер промышленности. Осуществлять проверку качества с применением УЗК целесообразно при толщинах сварного шва от 4 миллиметров. Данной методикой чаще всего пользуются нефтегазовые компании для проверки нефтепроводов и газопроводов на дефекты 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 швов это единственный вариант контроля качества.

Почему этот метод так востребован?

Как определяется, качественно ли соединена деталь, надежны ли сварные швы? Решение можно принять только при исследовании трех важнейших параметров, это: амплитуда, условные размеры и координаты. Именно ультразвуковой контроль дает наиболее плодотворные результаты, и позволяет получить изображения с четкими данными по вышеперечисленным параметрам. Метод с применением ультразвуковых колебаний имеет очень высокую чувствительность, что позволяет получить более чем достоверные показания. При помощи ультразвуковых волн можно обнаружить даже мельчайшие дефекты, при этом стоимость этого исследования может быть на порядок меньше чем обследование при помощи радиографического контроля. По статистике сегодня как минимум 70% всех обследования на дефекты осуществляется именно ультразвуковым контролем.

Какие бывают ультразвуковые преобразователи?

Для проведения исследования необходимы ультразвуковые преобразователи, эти устройства служат как для создания возбуждений, так и для приема колебаний ультраволн. Все имеющиеся сегодня на рынке устройства классифицируются по нескольким позициям:

  • ● По ширинам полос рабочих частот (узкополосные – длина полосы не меньше одной октавы, широкополосный с шириной полосы больше одной октавы).
  • ● Варианту контакта с обследуемым материалом. Контакт может быть как перпендикулярным, так и под углом.
  • ● По возможности подсоединения пьезоэлементов в электрическую схему самого устройства, и последующим перемещении электродов относительно пьезоэлемента.
  • ● По ориентации акустики относительно поверхности обследуемого предмета.

Какой именно преобразователь выбрать зависит от характеристик исследуемого материала и его параметров, для предметов со сварными швами под острыми углами будут использоваться одни устройства, а для изделий с большими радиусами из чугуна будут использоваться совершенно другие преобразователи.

Достоинства и недостатки УЗК

Ультразвуковой контроль сварных швов позволяет обследовать сварные соединения любых типов, а также склейку и пайку. Метод дефектоскопии с использованием УЗК позволяет выявить:

  • ● Отложения шлакового характера.
  • ● Поры в воздушные пустоты.
  • ● Изменение геометрии соединений (искривление, сгибы и так далее).
  • ● Неоднородную структуру места сварки.
  • ● Неоднородные вкрапления химического характера и расслоение в направленном металле шва.

Таким образом, метод ультразвуковой дефектоскопии позволяет выявить практически все дефекты, которые могут оказать существенное влияние на прочность шва. К неоспоримым достоинствам УЗК также можно отнести: высокую скорость проведения исследования, низкую себестоимость (особенно в сравнении с рентгенодефектоскопией или радиодефектоскопией), приличную мобильность и возможность осуществлять контроль при любых типах сварки и спайки.

Несмотря на все достоинства, которые имеет ультразвуковой метод контроля, у него есть и отрицательные стороны. Так, например, перед тем как начать обследование нужно очень тщательно подготовить поверхность предмета для прохождения ультразвука по металлу. Подготовительные мероприятия состоят из следующих этапов:

  • ● На поверхности шва создается шероховатость 5-го класса, полосы шероховатости должны быть перпендикулярны шву.
  • ● Далее на участок контакта дефектоскопа с поверхностью наносится контактная масса (жидкое вещество), это может быть масло ил обычная вода. Качество полученных данных во многом зависит от плотности соприкасаемых поверхностей (дефектоскопа и изделия), чем больше воздуха между элементами, тем ниже будет точность данных. По этой причине, для максимизации показателей в местах с сильным наклоном используется не вода или масло, а особые клейстеры, которые хорошо держаться и почти не стекают.

Только при соблюдении всех этапов подготовки поверхности можно добиться точных показателей. Однако особенности подготовительных работ не являются существенным недостатком ультразвукового контроля, отрицательные моменты следующие:

  • ● Достаточно сложно установить точные данные при сварке сталей различных видов, из-за неоднородности составов металлов.
  • ● Сложно обследовать сварные швы металлов с крупной структурой, таких как чугун. При толщине таких металлов в 6 см и более происходит серьезное затухание и рассеивание ультразвуковых колебаний.
  • ● Не обойтись без особых пьезоэлектрических преобразователей.
  • ● Бывает достаточно сложно установить точные размеры дефектов из-за расположения и физических характеристик шва, формы самих дефектов.

Это основные недостатки, как видите достоинств больше и они гораздо существеннее, именно поэтому данный метод на сегодняшний день самый востребованный.

Какие характеристики дефектов фиксирует УЗК

В технологических сферах все регламентируется нормативной документацией (ГоСТ, СП, ТУ и так далее), ультразвуковой контроль сварных швов не исключение. Все обнаруживаемые при помощи данного метода дефекты оцениваются по таким параметрам как: количество дефектов на определенном отрезке сварного шва, какое расстояние между дефектами, каковы размеры дефектов, какая эквивалентная площадь у дефекта и так далее. В случая соответствия обнаруженных дефектов нормативам деталь считается качественной и принимается.

Виды УЗК

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

  1. 1. Дельта метод УЗК. При таком варианте обследования излучение ультразвуковых волн осуществляется внутрь сварного соединения. При этом волны делятся на несколько подкатегорий: поперечные и 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.
  2. 2. Обследование теневым способом. При таком варианте диагностики необходимо использовать 2 прибора, которые устанавливаются на разные стороны исследуемого шва. Первое устройство излучает волны, второе их принимает. Устройства крепятся перпендикулярно поверхность исследуемого сварного шва. Во время излучения ультразвуковая волна проходит через всю структуру шва и поступает на приемник, полученные данные обрабатываются, в результате проявившиеся глухие зоны являются дефектами.
  3. 3. Эхо-импульсный вариант проверки. Тут используется только один дефектоскоп, суть заключается в отражении дефектных зон. То есть, в местах прохождения ультразвука напрямую в сварном шве нет дефектов, а при отражении волны на конкретном участке определяется дефект.
  4. 4. Эхо-зеркальный метод практически идентичен эхо-импульсному, существенное отличие заключается только в отражателе. Для проведения обследования устройство устанавливают под углом 90 градусов, в тех местах, где волны направленные к шву проходят напрямую, дефектов нет, там же где они возвращаются на отражатель, имеется дефект. Этот метод является оптимальным при обследовании не вертикальные трещины.
  5. 5. 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 нехарактерных зон происходит фиксация дефекта, эти нестандартные зоны помечают как дефект.

Из всех вышеперечисленных методов наибольшей популярностью пользуются второй и третий, так как они не требуют слишком тщательной подготовки и достаточно просты.

Как эксплуатировать дефектоскоп и проводить оценку полученных результатов

Перед тем как использовать дефектоскоп, необходимо его настроить. Суть настройки заключается в установлении уровня браковочной чувствительности, так дифференцируются эхосигналы по их величине, данных параметр должен соответствовать стандарту образца предприятия (СОП) занимающегося ультразвуковой дефектоскопией сварных швов. После того как оборудование настроено и установлено начинается процесс исследования, по результатам которого сравниваются параметры полученного сигнала от дефекта с браковочным. Если этот параметр превышает браковочный, то зафиксированный участок будет дефектным, вследствие чего шов бракуется, а деталь отправляют на доработку.

Обычно на доработку уходят детали с трещинами, с неполным плавлением, непроваром, высокой пористостью, большим количеством шлаковых включений.

Результат оценивается путем сравнения эталонной детали с проверяемой. Как уже писалось выше, оценка осуществляется путем сравнения трех показателей: амплитуды звуковой волны, формы дефекта и его параметров, условной протяженности. Полученные параметры сравниваются с эталоном, если они соответствуют эталонной детали, то продукция проходит проверку и ее можно использовать, в противном случае она бракуется.

Наши преимущества
Наша миссия

Мы сделаем все, что необходимо для исследованич и удовлетворения любой спецификации ваших обьектов.

Гарантии качества

Наша опытная и надежная команда стремится предоставить качественную услугу вовремя и по конкурентоспособной цене.

Наш подход

Наши клиенты всегда могут расчитывать на предельное внимание к деталям и упреждающее решение проблем.