ТУЗК1 / технология 2008-2

н

н

з.

ю

Рис. 5.9. Наиболее широко применяемые схемы прозвучивания сварных соединений:

а, б - тавровых; в – угловых; г, д, е, ж – приварки штуцеров (патрубков); з – нахлесточных.

к - конструктивные ограничители. Буквами обозначены следующие типы ПЭП: П - прямой, Н – наклонный, Г - головных волн.

- наклонный ПЭП перемещается от наблюдателя;

•- наклонный ПЭП перемещается на наблюдателя

5.4. Наплавки

Перлитные наплавки на кромках контролируют в зависимости от толщины основного металла по схемам рис. 8.34. Применяют PC ПЭП и наклонный или преобразователь головных волн (Г). Наклонный преобразователь Н1 применяют, если позволяет кривизна поверхности. Преобразователь головных волн можно применять при толщинах наплавки до 15 мм, если позволяет кривизна поверхности. Преобразователь H2 применяют при достаточной ширине кромки (обычно > 50 мм). Угол ввода наклонного ПЭП находится в диапазоне (65±5)°. Перлитные наплавки на других поверхностях изделий контролируют по схеме рис. 8.34, б.

Рис. 8.34. Схемы контроля перлитной наплавки на кромке: а - толщина кромки Н 20 мм; б - Н > 20 мм

При контроле аустенитных наплавок на кромках обычно ограничиваются поиском несплошностей только в зоне сплавления наплавки с основным металлом. Контроль производят PC ПЭП по поверхности наплавки. Если такой контроль невозможен, наплавку контролируют наклонным ПЭП со стороны основного металла, обеспечивая угол падения УЗ луча на границу сплавления (0 ± 2, 5)°.

Рис. 5.10. Схема прозвучивания зоны сплавления антикоррозионной наплавки

с основным металлом: а - при наличии доступа со стороны основного металла;

б - при отсутствии доступа со стороны основного металла

Антикоррозионную наплавку также контролируют для выявления несплошностей по границе сплавления наплавки с основным металлом. В качестве основного применяют прямой ПЭП со стороны основного металла (рис. 5.10, а). Если доступ со стороны основного металла отсутствует, контроль

выполняют PC ПЭП по поверхности наплавки. В соответствии с требованиями отечественных нормативных документов, в частности, "Правил контроля сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок", в качестве эталонного отражателя при контроле антикоррозионной наплавки применяют плоскодонный дисковый отражатель. При использовании такого отражателя результаты контроля прямым и PC ПЭП, как правило, не являются идентичными: эквивалентная площадь дефекта PC ПЭП оценивается в 3 - 4 раза меньше, чем прямым ПЭП. Это обусловлено различной формой эталонного отражателя и большинства реальных дефектов. Поэтому при такой системе эталонирования прямой ПЭП и является основным. За рубежом в качестве эталонного используют цилиндрический отражатель, который в большей мере соответствует реальным дефектам зоны сплавления.

В случае невозможности обеспечить падение УЗ луча перпендикулярно границе сплавления прямым или PC ПЭП, должна быть исследована возможность проведения такого контроля наклонным ПЭП.

Преобразователь головных волн (ПГВ) применяют для обнаружения трещин, перпендикулярных границе сплавления, как в самой наплавке, так и в основном металле под наплавкой. Контроль обычно выполняют в двух направлениях, совпадающих с направлением валиков или лент наплавки

(рис. 8.36).

Рис. 5.11. Схема контроля ленточной наплавки головными волнами

Контроль антикоррозионной наплавки головными волнами имеет пониженную помехозащищенность по сравнению с прямым или PC ПЭП. Это связано с тем, что отражателем в наплавке может быть не только фактическая несплошность, но и граница крупного аустенитного зерна. Наибольшая вероятность действительного обнаружения трещины имеется в том случае, когда отражатель обнаруживают с двух сторон (при развороте ПЭП на 180°) и не обнаруживают при расположении ПЭП перпендикулярно валику или ленте наплавки. Наличие действительного дефекта целесообразно подтвердить прямым PC ПЭП на высокой чувствительности. В силу указанных технических трудностей контроль антикоррозионной наплавки головными волнами производят обычно в следующих случаях:

- при отработке новых технологических процессов выполнения наплав-

ки;

- в случае возможных нарушений технологического процесса наплавки и термообработки;

- на наиболее ответственных участках изделий.

Трещины с вертикальной ориентацией, идущие от зоны сплавления в основной металл изделий толщиной до 100 мм, могут быть выявлены также методом «корневой тандем» (рис. 8.37). Для этого используют наклонный РС ПЭП, в котором излучающий и приемный пьезоэлементы расположены таким образом, чтобы обеспечить прием максимума энергии, отраженной от трещины, расположенной над наплавкой. УЗ контроль этим методом проводят со стороны основного металла.

ПЭП «корневой тандем»

Основной металл трещина

наплавка

Рис. 5.12. Схема выявления поднаплавочной трещины методом «корневой тандем»

6. Подготовка к контролю

Можно назвать три основных этапа подготовки к контролю: 1.Разработка технологической карты контроля. 2.Проверка и настройка средств контроля.

3. Подготовка рабочего места и изделия к контролю.

Средства контроля - дефектоскопы, преобразователи и стандартные образцы - должны быть аттестованы и калиброваны в соответствии с требованиями стандартов. Непосредственно перед проведением контроля проверяют параметры наклонных ПЭП (точку выхода, стрелу, угол ввода) и дефектоскоп настраивают по параметрам, указанным в технологической карте контроля.

На рабочем месте должен быть обеспечен удобный и безопасный доступ к контролируемому участку. При необходимости сооружают подставки, настилы. Если существует такая возможность, целесообразно организовать постоянный участок контроля. На участке должно быть предусмотрено:

-подводка необходимого и безопасного электропитания; -подводка горячей и холодной воды;

-шкафы для хранения стандартных образцов, приспособлений, контактной жидкости, обтирочного материала;

-стеллаж для хранения стандартных образцов предприятия;

-рабочий стол для проведения проверки параметров и настройки дефектоскопа;

-столы, кантователи, подставки для контролируемых изделий; -экологически чистый сбор отработанной контактной жидкости; -регулируемое (можно дискретно) освещение.

-температура на участке контроля и контролируемого изделия должна быть в пределах от +5 С до +40 С. При более низкой температуре необходимо предусмотреть местный подогрев.

Участок должен быть расположен в таком месте цеха, где осуществляют минимум перемещений грузов с помощью крана. Вблизи рабочего места дефектоскописта (на расстоянии менее 10 м) не должны производится сварка и зачистка, в противном случае источники яркого света и пыли должны быть надежно экранированы. Следует помнить, что всякие помехи, создающие неудобства или отвлекающие дефектоскописта, могут повлиять на качество проведения УЗ контроля.

Поверхности изделий, по которым необходимо перемещать преобразователи, должны быть освобождены от грязи, накипи, отслаивающейся окалины. Для этой цели поверхность либо промывают растворителем, либо зачищают шлифовальной машинкой, либо производится ее станочная обработка. Высота неровностей, которые имеются на данной поверхности, характеризуется шероховатостью.

Под шероховатостью поверхности понимают совокупность неров-

ностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине l.

Шероховатость механически обработанной поверхности оценивают параметрами Rz или Ra.

Среднее арифметическое отклонения профиля Ra – это среднее

арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины l.

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz – это сумма сред-

них арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших минимумов и пяти наибольших максимумов профиля в пределах базовой длины (рис. 8.39).

Численное значение базовой длины l изменяется в зависимости от значения параметра Rz от 2,5 мм (при Rz = 40 мкм – 80 мкм) до 8 мм (при Rz =

160 мкм – 320 мкм).

(8.21)

Рис. 6.1. К понятию шероховатости поверхности по параметру Rz

В соответствии с требованиями нормативных документов шероховатость контактной поверхности под УЗ контроль изделий энергомашиностроения должна быть, как правило, Rz 10 мкм по ГОСТ 2789 для поковок и Rz 40 мкм для сварных соединений. На поковках ответственного назначения иногда назначают более жесткие требования к качеству поверхности – до Ra 2,5 мкм. Следует заметить, что в литературе оптимальной считают шероховатость Rz = (20 – 40) мкм, поскольку при Rz < 20 мкм (Rа < 3,2 мкм) ослабляются фрикционные свойства поверхности, контактная жидкость выдавливается из под преобразователя, затрудняется процесс перемещения преобразователя по поверхности. Говорят, что преобразователь «залипает». Для поковок ставят также требования к донным поверхностям, параллельным или концентричным поверхностям ввода: они должны иметь параметр шероховатости Rz 40 мкм. Обработку поверхности листового проката предпринимают в случае невозможности реализации заданной чувствительности контроля из-за неудовлетворительного качества поверхности.

Требования по допустимой волнистости поверхности контроля могут быть заданы несколькими способами. При подготовке поверхности поковок и листового проката обычно требуют, чтобы местные неровности (выступы и впадины) были плавно разогнаны с уклоном не более 1:50. Для сварных соединений волнистость определяют как отношение максимальной стрелы прогиба к длине базового участка, на котором оценивают волнистость (рис. 8.40). Как правило, это отношение должно быть не более 0,015. При длине базового участка 30 мм, что примерно соответствует длине контактной поверхности среднего по размерам наклонного ПЭП, максимальная стрела прогиба составляет 0,45 мм, то есть примерно 0,5 мм. Увеличивать длину базового участка недопустимо, так как дальнейшее увеличение зазора между контактной поверхностью ПЭП и поверхностью изделия повлечет за собой нарушение акустического контакта. В зарубежных стандартах требование волнистости задают расстоянием между любой точкой контактной поверхности ПЭП и поверхностью изделия. Обычно требуют, чтобы это расстояние нигде не превосходило 0,5 мм.

Длина базового участка

Контактная поверхность

Максимальная стрела прогиба

Рис. 6.2. К оценке волнистости контактной поверхности сварных соединений

Поверхность околошовной зоны сварных соединений должна быть зачищена на ширину, достаточную для прозвучивания всего объема наплавленного металла и зоны термического влияния по заданной схеме. Ширина зоны зачистки легко определяется из простейших геометрических соотношений. Так, для стыкового сварного шва, контролируемого по схеме рис. 8.31, г, ширина В зоны зачистки составляет:

где b1, мм - расстояние от центра шва до границы зоны термического влияния, измеренное у поверхности;

b2, мм - расстояние от точки выхода до задней грани ПЭП. Подготовленные поверхности должны быть размечены на участки. Для

контроля листов, поковок, антикоррозионных наплавок рекомендуют разметку на квадратные участки со сторонами не более 500 мм. Цилиндрические изделия целесообразно размечать по окружности на участки с использованием часовой системы, а вдоль оси – также на участки длиной не более 500 мм. Сварные соединения, которые подвергаются радиографическому контролю, должны иметь общую разметку, длина участка при этом обычно равна длине пленки. Если сварной шов не просвечивают, то его размечают на участки длиной не более 300 мм или используют часовую систему.

Размеченные участки должны иметь нумерацию. Разметка должна иметь привязку начала отсчета и быть воспроизводимой. Сведения о разметке целесообразно внести в производственно-техническую документацию и в карту контроля.

Необходимость разметки обусловлена тремя факторами:

-возможность воспроизведения результатов УЗ контроля в любой момент времени как при изготовлении, так и при эксплуатации изделий;

-возможность составления однозначного и понятного эскиза расположения обнаруженных несплошностей;

-повышение надежности контроля за счет дисциплинирования дефектоскописта и исключения неконтролируемых участков.

Довольно часто дефектоскопистам задают вопрос о возможности кон-

троля по необработанной (" черной ") поверхности. Здесь необходимо иметь

ввиду следующее:

-понятие "необработанная поверхность" не является определенным, поскольку не содержит количественных характеристик неровностей поверхности, вида и толщины загрязняющего слоя. Поэтому, ставя вопрос о возможности контроля по необработанной поверхности, необходимо дать ее подробную характеристику;

-даже на грубых кованых поверхностях всегда существуют участки, где можно в той или иной мере ввести ультразвук, а, следовательно, получить некоторую информацию о качестве материала под этим участком. Таким образом, может существовать возможность неполного контроля или контроля по точкам;

-состояние поверхности заготовок неразрывно связано с размерами минимально фиксируемого дефекта, то есть, с максимальной предельной чувствительностью: чем меньше размер дефекта, подлежащего выявлению в соответствии с нормативными требованиями, тем жестче требования к состоянию поверхности под УЗ контроль;

-средства контроля не решают любую задачу контроля по необработанной поверхности, однако, правильное сочетание типа дефектоскопа, преобразователя, контактной среды, безусловно, позволяют оптимизировать процесс контроля;

-наклонные преобразователи гораздо чувствительнее к рельефу поверхности, чем прямые, поэтому обычно схема прозвучивания с необработанной поверхностью включает только прямые ПЭП. В частности, наиболее эффективным является применение прямого преобразователя с мягким протектором.

Таблица 6.1 К оценке возможностей УЗ дефектоскопии по необработанной по-

верхности