37. Основные способы прозвучивания сварных соединений и последо­вательность технологических операций.

Для контроля обычно применяют прозвучивание эхо-методом: только прямым лучом, прямым и однократно отраженным лучом, многократно отраженным лучом, по слоям (по совмещенной схеме включения в дефек­тоскоп); а также эхо-зеркальным, зеркально-теневым методами и дельта-методом.

38. Контроль стыковых сварных соединений листовых конструкций.

Контроль сварных соединений листовых конструкций производится наклонными ПЭП прямым или прямым и однократно отраженным лучом с одной или двух поверхностей изделия. Каждый шов контролируется с двух боковых сторон.

Так же как и при контроле труб, особенности акустического тракта и, следовательно, параметры контроля, методы настройки и возможности идентификации сигналов прежде всего определяются толщиной сварного соединения.

Оптимальные параметры наклонных ПЭП для контроля заданной тол­щины шва могут быть определены из графиков.

Швы толщиной 3,5-15 мм. Для сварных швов листовых конструкций, выполненных односторонней электродуговой сваркой или в среде защит­ных газов, так же как и для трубопроводов, характерно наличие непроваров, провисаний металла и смещения кромок.

В ряде случаев по существующим по существующимовиям непровар оп­ределенной высоты допускается. Эхо-метод позволяет определять высоту непровара по экспериментально полученным кривым.

Для УЗ контроля сварных швов малых толщин наиболее эффективны РС ПЭП с большими углами ввода (а = 70-72°) и малой стрелой. Рабочая частота 4-5 МГц. Прозвучивание производится с одной поверхности.

Важной проблемой при контроле односторонних швов является от­стройка от ложных сигналов.

При падении УЗ волны на провисание возникают как волны, отра­женные в точке, удовлетворяющей условию нормального падения луча на поверхность провисания, так и волны, расходящиеся от изломов по­верхности. Это обусловливает появление на экране дефектоскопа ложных эхо-сигналов от этих дефектов при контроле прямым лучом, совпадающих по времени с эхо-сигналами, отраженными от надкорневых дефектов, обна­руженных однократно отраженным лучом. Так как эффективный диаметр УЗ луча соизмерим с толщиной стенки, то отражатель не удастся иденти­фицировать по местоположению ПЭП относительно валика усиления шва.

Для повышения помехоустойчивости контроля швов с провисанием и контроля пересечений швов эффективно прозвучивание акустической системой, состоящей из двух жесткосвязанных наклонных PC ПЭП, ось которой ориентирована перпендикулярно оси шва. Углы схождения ПЭП 105⁰ и ввода 65⁰. При таком прозвучивании на дефект, лежащий в плоскости акустической системы, волны падают под углом, близким к третьему критическому, и возникают дифрагированные волны, принимаемые обоими ПЭП. Эквивалентная пло­щадь торцов трещин в швах толщиной 10 мм составляет 1,8-2,5 мм², что поз­воляет уверенно их выявлять. По соотношению амплитуд сигналов к одному и другому ПЭП можно судить о характере дефекта: плоскостной или объемный.

Двусторонние швы с гладкими и пологими валиками усиления можно контролировать при многократном отражении УЗ луча, что в известной степени упрощает методику контроля. В этом случае распространение УЗ луча в листе носит уже полноводный характер, что способствует выявле­нию непроваров.

Швы толщиной 16-40 мм. В швах, выполненных односторонней сваркой, также велико влияние ложных сигналов от провисания в корне.

Если технология сварки такова, что провисания не образуются или они очень малы, то контроль производится одним ПЭП прямым и однократно отраженным лучом за один прием с одной поверхности. Наиболее эффективно здесь применение стандартного ПЭП = 60-70° f = 2,5-4,0 МГц. Если же ложные сигналы от провисания велики, то для повышения помехоустойчивости контроль целесообразно проводить раздельно в корневой и остальной частях шва. При этом верхнюю часть шва предпочтительнее контролировать ПЭП с = 45-50°.

Односторонняя сварка без подварки листовых конструкций имеет весьма неудовлетворительное качество. При ней в корне шва образуются провисания и мениски значительной величины (3-5 мм). Контроль корневой зоны таких швов возможен только после удаления всех неровностей шлифмашинкой.

Швы толщиной 41-120 мм. Эти швы выполняются двусторонней сваркой или односторонней сваркой с подваркой корня. Обычно контролируются двумя наклонными ПЭП: корневая часть с = 45-50° и верхняя часть с = 60-70° на частоту 1,8 и 2,5 МГц только прямыми лучами. Швы сосудов толщиной более 60 мм обычно контролируют с двух поверхностей. Помимо наклонных эти швы также контролируются прямым ПЭП, если в технологии предусмотрено удаление усиления шва, или головными волнами при наличии усиления.

Контроль через антикоррозионную наплавку, если она имеется, не допускается. Особенно важное требование при контроле толстостенных швов - проведение сдаточного контроля только после термообработки. Статистика показывает, что в этих швах 20-25 % плоскостных дефектов (из них трещин 5-7 %). В ряде сталей, особенно если соединения выполнены электрошлаковой сваркой, по границе сплавления появляются мелкие поперечные трещины. В этом случае должен быть предусмотрен контроль на эти трещины.

Наиболее опасные дефекты - стянутые непровары в корне шва и трещины, ориентированные преимущественно в вертикальной плоскости. Такие дефекты, расположенные в сечении шва, плохо выявляются при кон­троле одним ПЭП. В этом случае рекомендуется завышать чувс­твительность. Но наиболее эффективно применение эхо-зеркального или дельта-метода. Например, ЭЗ методом можно определить отклонение ориентации дефекта от вертикальной плоскости на угол . Для повышения точности измерений целесообразно в приемном ПЭП использовать широко направленную апер­туру, пьезопластину малой ширины или выпукло-вогнутую.

Если ориентация дефекта в вертикальной плоскости совпадает с углом разделки кромок, то этот дефект можно считать несплавлением (непрова­ром) по кромке и оценивать его с менее жестких позиций.

Для исключения неоправ­данной браковки необходимо использовать количественные информативные признаки, в час­тности, коэффициент формы К_ф. Однако существенно поможет помочь оператору в правильной дешифровке качества шва знание качественных информативных признаков.

О дносторонний непровар характеризуется появлением одиночного отра­женного сигнала с координатами, соответствующими расположению его по одной из границ линий сплавления с различной услов­ной высотой. Со стороны наплав­ленного металла (положение А преобразователя на рисунке 2.3) непровар характеризуется значительными неровностями, что способствует формированию эхо-сигнала большой амплитуды. При прозвучивании со стороны основного металла (положение Б) механически обработанная и несплавившаяся кромка листа почти зеркально отражает ультразвук. Эхо-сигнал может появиться лишь от отде­льных оплавленных неровных участков. Односторонний непровар одной из поверхностей изделия наиболее уверенно выявляется при контроле с про­тивоположной стороны изделия (положение С). В этом случае амплитуда сигнала и его пробег на экране больше, т.к. имеет место угловой эффект.

а – от одностороннего непровара, б – от двустороннего непровара, в – от трещины

и непровара

Рисунок 2.3 — Выявление дефектов типа непровар и трещина

Двусторонний непровар характеризуется тем, что в положении А преоб­разователя на экране дефектоскопа могут появляться одновременно два сигнала, соответствующие отражению ультразвука от его границ по обеим кромкам сварного шва. В положении В ПЭП ультразвук отражается только от ближней кромки сварного шва, т.к. условия выявления дефекта обычные для одностороннего пепровара.

Несплавление отличается от непровара тем, что поверхность основного металла расплавляется, но не сплавляется с наплавленным металлом. Вы­явленные несплавления характеризуются теми же признаками, что и непровар. В некоторых случаях несплавление можно отличить от непровара, т.к. от него возникает эхо-сигнал значительной амплитуды при контроле со стороны наплавленного и основного металла, поскольку обе поверхности несплавления являются неровными.

В отличие от непровара и несплавления, трещины обычно располагают­ся в средней зоне наплавленного металла шва. Эта характерная особенность трещин, особенно в электрошлаковых швах, в известной мере позволяет идентифицировать характер дефекта путем определения координат. Одна­ко наиболее эффективно здесь измерение коэффициента формы К_ф.

Для шлаковых включений характерно, что амплитуда эхо-сигнала от них приблизительно одинакова при прозвучивании под различными углами. Они имеют широкую индикатрису обратного рассеяния в горизон­тальной плоскости, а К_ф > 1. Скопление мелких шлаков и пористые зоны характеризуются появлением серии эхо-сигналов небольшой амплитуды.

Иногда, казалось бы принципиально невыявляемый непровар, удается обнаружить использовав зеркальное отражение от конструктивных эле­ментов.

На практике при контроле толстостенных трубопроводов или сосудов часто возникает одна неприятная проблема: обнаружили дефект (трещи­ну), вскрыли, заварили, термообработали; проводится повторный конт­роль, и обнаружили недопустимые дефекты, при первичном контроле не выявленные.

При добросовестном контроле причина этого явления только одна. В каждом шве есть небольшие трещины с малым раскрытием, которые не обнаруживаются при заданных параметрах прозвучивания. Но в процессе заварки и термообработки ремонтного участка происходит неравномерный нагрев шва, создаются локально напряженные зоны и попавшие в эти зоны микротрещины вследствие этого раскрываются и увеличиваются в разме­ре. Прогноз этого явления невозможен. Выход один. После обнаружения недопустимого дефекта объяснить сварщикам и прочим заинтересован­ным лицам ситуацию, с которой они могут столкнуться. И предложить проконтролировать еще раз весь шов на повышенной (скажем на 6-9 дБ) чувствительности относительно штатной по ПТД и за один раз отремонти­ровать все дефектные участки, обнаруженные при штатном и новом уровне чувствительности, а затем проконтролировать на штатном уровне чувстви­тельности.