1672

единения и скапливаются в виде валиков над дефектами [3, 4]. Формы этих скоплений соответствуют очертаниям выявляемых дефектов.

Данный метод контроля отличается высокой чувствительностью при выявлении тонких и мелких трещин, простотой и оперативностью выполнения, а также наглядностью результатов. Этот метод широко применяют для контроля продольных сварных швов конструкций, изготовленных из магнитных материалов. Например, для выявления трещин и узких (стянутых) непроваров в стыковых швах трубопроводов, сваренных дуговыми способами. Для повышения чувствительности метода выпуклости швов перед испытанием целесообразно удалить.

янный илибАпеременный) существенно не влияет на обнаружение поверхностных дефектов. Однако можно отметить некоторое преимуще-

Частицы ферромагнитного порошка должны иметь диаметр 5…10

мкм, а для выявления глу око залегающих дефектов они должны быть

более крупными. Род используемого для намагничивания тока (посто-

ство применения постоянного тока, обусловленное тем, что постоянный ток создает магнитное поле, глубоко проникающее в металл. Вместе с тем сварные соединения из металла толщиной 20 мм не следует намаг-

плоскостные дефекты (трещины, непровары и несплавления), наибольший размер которых ориентирован под прямым или близким к нему углом относительно направления магнитного потока. Дефекты округлой формы (поры, шлаковые включения и раковины) не могут создавать достаточного потока рассеяния и, как правило, при контроле этим методом обнаруживаются плохо [3, 4].

Практикой установлено, что магнитопорошковым методом выявляются поверхностные и подповерхностные (на глубине не более 2 мм) трещины с раскрытием от 0,001 мм, глубиной (высотой дефекта) от 0,05 мм и длиной не менее 0,5 мм.

31

Если на поверхности контролируемого сварного соединения имеются резкие переходы (например, усиление валика шва, грубая чешуйчатость, подрезы) или крупные микронеровности, то магнитный порошок интенсивнее скапливается не над дефектами, а в местах переходов и углублений. Следовательно, при контроле сварных швов с усилением или грубой чешуйчатостью нельзя однозначно судить о наличии внут-

Сренних дефектов.

Магнитный контроль можно производить в приложенном магнитном поле ли при остаточной намагниченности. Контроль в приложенном магн тном поле производится в тех случаях, когда деталь выполне-

чиваютна из магн томягкого материала. Для выполнения контроля при оста-

точной намагн ченности сварное соединение предварительно намагни- , а после снят я намагничивающего поля на его поверхность наносят магн тную суспензию или порошок. Поскольку такой контроль возможен только при достаточно большой остаточной намагниченности сварного соед нен я, его применяют для проверки деталей из магни-

тотвердых матер алов.

два или несколькоАмагнитных полей.

ложенном магнитном поле, так и при остаточной намагниченности.

При ком инированном намагничивании одновременно применяют

Циркулярное намагничивание используют для выявления продольных дефектов типа трещин, непроваров и вытянутых шлаковых включений. Его выполняют посредством пропускания тока по контролируемой детали или через проводник, помещенный в имеющееся в ней

речное и нормальное. При продольном полюсном намагничивании направление магнитного поля совпадает с осью сварного шва. Продольное намагничивание осуществляют с помощью электромагнитов, постоянных магнитов или соленоидов.

Дефектоскопы, предназначенные для магнитопорошкового метода контроля, включают в себя источники тока, устройства для подвода тока к детали, для полюсного намагничивания (соленоиды, электромагниты), для нанесения на контролируемую деталь порошка или суспензии, а также измерители тока (или напряженности поля). В дефектоскопах наиболее часто используют циркулярное намагничивание, пропуская переменный ток по детали (или через стержень), и продольное полюс-

32

ное намагничивание постоянным током. Для магнитопорошкового контроля обычно используют дефектоскопы трех видов: стационарные универсальные, передвижные и переносные специализированные.

уть магнитографического контроля (рис. 5.2) заключается в намагничивании контролируемого участка сварного шва и околошовной зоны с одновременной записью магнитного поля на магнитную пленку

Си последующим считывании полученной информации с помощью специального устройства магнитографического дефектоскопа [3].

и

бАР с. 5.2. Схема магнитографического контроля:

1 – намагничивающее устройство; 2 – магнитная пленка; 3 – дефект; 4 – сварной шов

Магнитографический метод в основном применяют для контроля стыковых швов, выполненных сваркой плавлением (преимущественно швов магистральных трубопроводовД). Этим методом можно контролировать сварные узлы и конструкции толщиной до 25 мм.

Практикой установлено, что магнитографическим методом уверенно выявляются внутренние плоскостные дефекты, вертикальный размер которых составляет 8…10% от толщины сварного шва. При снятом усилении шва максимальная чувствительностьИконтроля к указанным дефектам достигает 5%.

При магнитографическом контроле сварные узлы и конструкции намагничивают с помощью специальных электромагнитов, реже применяют циркулярное намагничивание. Для обнаружения внутренних дефектов намагничивание производят постоянным током, а для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов – переменным.

Вихретоковая дефектоскопия. Физическую сущность этого метода можно пояснить следующим образом [3]. Если установить рядом две катушки индуктивности (например, трансформаторы без сердечника) и по одной из них, например, катушке I (рис. 5.3), пропускать ток, то при изменении силы тока в этой катушке или при изменении взаимного рас-

33

положения катушек I и II в катушке II будет наводится электродвижущая сила.

В процессе выполнения данного метода контроля функцию катушки II выполняет сварной узел, в котором наводятся вихревые точки Iв (рис. 5.4). Вихревые токи протекают в поверхностном слое сварного узла со стороны источника поля. Плотность и распределение вихревых токов в сварном узле зависят от его геометрических и электромагнит-

регистрации изменения поля вихревых токов, наводимых в сварном узле

следующие

Вихретоковая дефектоскопия, применяемая для контроля точечной сварки алюминиевых сплавов, пока не нашла широкого применения при контроле сварных швов, так как электропроводность отдельных зон

34

шва и околошовной зоны значительно изменяется, что создает сильные помехи при выявлении дефектов сварки.

лируемое сварное соединение; I1 – ток в полезадающей катушке; U2 – напряжение в измерительной катушке

Вихретоковые методы контроля подразделяются в основном в соответствии с полезадающими системами. Полезадающие системы различают проходные (в которых катушка с током охватывает детали) и накладные (в которых катушку с током устанавливают на деталь торцом). Измерительные катушки (датчики) могут выполнятся отдельно от полезадающих (генераторных) и обычно располагаются вблизи поверхности контролируемого сварного соединения. Схема регистрации параметров электромагнитного поля приведена на рис. 5.6.

35

36

6. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭХО-МЕТОДОМ

Методы ультразвуковой дефектоскопии основаны на исследовании распространения упругих колебаний частотой 0,50…25 МГц в ма-

териале сварного соединения.

Сродными, они на более широко используются при дефектоскопии материалов для о наружения внутренних дефектов [3, 4]. В продольной

Упругие колебания характеризуются следующими параметрами: частотой, длиной волны и скоростью. В твердых телах могут образовываться продольные, поперечные, поверхностные и нормальные колеба-

ния (волны).

Прираспространении в однородном твердом теле интенсивность

Продольные поперечные волны являются объемными и одно-

волне част цы среды коле лются вдоль направления ее распространения, а в поперечной – перпендикулярно направлению ее распространения.

ПрибАультразвуковом контроле (УЗК) сварного соединения 4 (рис. 6.1) преобразователь 1 излучает акустическую волну. От встреченного на пути препятствия в виде дефекта 2 акустическая волна частично отражается и регистрируется преобразователемД1, а частично (зеркально от дефекта) принимается преобразователем-приемником 3. Ослабленная акустическая волна фиксируется преобразователем-приемником 5.

ультразвуковой волны падает из-за явления затухания, вызванного по-

И

Рис. 6.1. Схема ультразвукового контроля сварного соединения: 1 – преобразователь-излучатель; 2 – дефект;

3 и 5 – преобразователи-приемники;

4 – сварное соединение

37

Для контроля сварных соединений наиболее широко применяются два метода обнаружения дефектов: теневой и эхо-метод (рис. 6.2).

Теневой метод применяется только при наличии двухстороннего доступа к контролируемой детали. Признаком наличия дефекта при теневом методе контроля является резкое уменьшение амплитуды или полное исчезновение отраженного сигнала.

Эхо-метод выполняется либо двумя преобразователями, один из которых является излучателем, а второй приемником, либо одним искателем, работающ м в импульсном режиме и излучающим короткий зонд рующ й мпульс, а во время паузы принимающий отраженный

. Последн й вариант эхо-метода называется эхо-методом с со-

о наружения дефектов сварных соединений:

1 – преобразователь-излучатель; 2 – дефект; 3 – приемник; 4 – излучатель-искатель; И – вводимый сигнал; П – сигнал отДдефекта; t – период распространения сигнала

При эхо-методе акустический преобразователь генерирует короткий ультразвуковой импульс, отражающийся от дефекта, а затем принимающийся этим преобразователем. Признаком наличия дефекта в сварном соединении при использовании эхоИ-метода является увеличение амплитуды эхо-сигнала, пропорциональное площади отражателя.

Основные измеряемые характеристики дефекта. Наиболее про-

стой измеряемой характеристикой дефекта является амплитуда эхосигнала. Однако эта характеристика не позволяет однозначно определить размеры дефекты, так как зависит от характера его поверхности (зеркальная или шероховатая), а также от ее ориентации по отношению к направлению распространения луча и формы (плоская или округлая).

Несмотря на указанную неоднозначность, разделение дефектов на допустимые и недопустимые производят по амплитуде эхо-сигнала. Для этого сравнивают амплитуды эхо-сигналов от реального дефекта в сварном соединении и от дефекта в тест-образце сварного соединения, принятого за эталонный и имеющего искусственные отражатели (угловые

38

или сегментные, с внутренней отражающей плоскостью, цилиндрической поверхностью, боковым или плоскодонным отверстием). Тестобразцы изготавливают из металла, по акустическим свойствам соответствующего металлу контролируемого шва. В табл. 6.1 приведены акустические характеристики некоторых металлов.

определяетбАГОСТ 14782 – 86. Если эхо-сигнал от реального дефекта больше, чем от искусственного, принятого за эталонный по инструкции, то деталь бракуется.

Форму, размеры и глу ину залегания искусственных отражателей

Координаты дефекта можно определять с помощью специальной шкалы на дефектоскопе, специальной приставки к нему или расчетом

(рис. 6.3). Д И

Рис. 6.3. Схемы определения координат дефекта при контроле сварного соединения прямым (а) и наклонным (б) искателями:

Н – глубина залегания дефекта; L – расстояние от искателя до дефекта; r – полярная координата расположения дефекта; α – угол между нормалью к поверхности детали и нормалью к поверхности дефекта

39

40