Основные методы контроля качества сварки

Для получения качественных сварных соединений на всех этапах их изготовления используются разнообразные методы контроля, обеспечивающие выявление дефектов и их предупреждение. Качество сварных швов определяют по ряду показателей, таких как структура металла шва и околошовной зоны, число дефектов, число и характер исправлений, прочность, пластичность, коррозионная стойкость, вероятность безотказной работы за заданное время и т.д.

Неразрушающие методы контроля

1 Визуально-оптический метод контроля

1.1 Принципы визуально-оптического метода контроля

Визуально-оптический метод неразрушающего контроля основан на визуальном осмотре объектов контроля невооруженным глазом или при помощи оптических средств (лупа, микроскоп, эндоскоп, бороскоп и т.п.), а также на анализе результатов взаимодействия оптического излучения с объектом контроля. По характеру взаимодействия различают методы прошедшего, отражённого, рассеянного и индуцированного (люминесценция и флуоресценция) излучения.

Анализируемыми (информационными) параметрами при визуально-оптическом методе являются пространственно-временные распределения амплитуды, частоты, фазы, поляризации и когерентности (согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении (временной и пространственной)) оптического излучения. При этом могут быть выявлены такие дефекты как, пустоты (нарушения сплошности), расслоения, поры, трещины, инородные включения, внутренние напряжения, изменения физико-химических свойств и структуры материалов, отклонение от заданной геометрической формы.

1.2 Оборудование для визуально-оптического метода контроля

При визуально-оптическом методе контроля для осмотра поверхности объекта контроля в увеличенном масштабе применяются лупы (в т.ч. измерительные) и микроскопы. Микроскопы, как правило, в зависимости от модификации, имеют увеличение от 4 до 1500 крат и при этом могут иметь измерительные функции. Отдельно следует выделить металлографические микроскопы, применяемые в одноименном методе - металлографии. Такие микроскопы позволяют исследовать  макро- и микроструктуру металла с целью выявления структурных аномалий, включений, межкристаллитной коррозии и т.д. Для осмотра внутренних полостей объектов при затрудненном прямом доступе используются гибкие эндоскопы, жесткие эндоскопы (бороскопы) и видеоскопы. Такие приборы имеют различный диаметр и длину рабочей части, иметь артикуляцию дистальной части и возможность записи фото или видео изображения контролируемой поверхности.

По виду регистрации дефекта различают три группы оптических приборов: детекторные, визуальные и комбинированные. У визуальных приборов - глаз является приемником (лупы, микроскопы, эндоскопы, приборы измерения линейных и угловых размеров и др.). У детекторных приборов приемниками служат фотоэмульсии, люминесцентные вещества, электронные приборы и т. п. Комбинированные приборы используются для обзора визуального и с помощью детектора.

2 Радиационная дефектоскопия

Выявление внутренних дефектов при просвечивании основано на способности рентгеновского и гамма-излучений неодинаково проникать через разные материалы и поглощаться в них в зависимости от толщины, рода материалов и энергии излучения. Для выявления дефектов в сварочных швах, с одной стороны изделия устанавливают источник излучения (рентгеновскую трубку или радиоактивный изотоп), с другой стороны – детектор, регистрирующий информацию о дефекте (рис. 1). В качестве детектора может быть использованы: рентгеновская пленка, электронно-оптический преобразователь, ксерорадиографическая пластина, фотобумага и т.д.

Рисунок 1 - Схема просвечивания сварного соединения

Излучение от источника 1, пройдя через сварное соединение 2, которое имеет внутренний дефект 3, в дефектном и бездефектном месте будет поглощаться по-разному и будет приходить на детектор 4 с разной интенсивностью. Интенсивность излучения при прохождении сквозь дефектные места, заполненные воздухом, газом или неметаллическими включениями, ослабляется меньше, чем в сплошном металле. Разность интенсивности излучения будет зарегистрирована детектором. В дефектном месте, где интенсивность I излучения наибольшая (рисунок 1), пленка чернеет сильнее.

Применение рентгеновских пленок, лежит в основе радиографического метода дефектоскопии, который занимает наибольший объем из всех известных методов радиационного контроля. Но не всегда и не при всех условиях на пленке могут быть найденные 100 % дефектов, которые находятся внутри контролируемого объекта. Существует определенный минимальный дефект, который характеризует предельную чувствительность метода. Дефекты, которые имеют прямолинейные грани, ориентированные параллельно направлению распространения излучения, обнаруживаются значительно лучше вследствие большой резкости изображения их границ, чем дефекты цилиндрической (шлаковые включения) или шариковой (поры) или другой формы. С недостаточной достоверностью (~35-40%) выявляются такие дефекты, как трещины, непровары, несплавления кромок, из-за малой разности в плотности потемнения пленки в дефектном и бездефектном местах. Наилучшая выявляемость наблюдается при прохождении излучения вдоль плоскостных дефектов (под углом 0°). Для получения и использования рентгеновского метода и гамма-излучений применяют разную радиационную технику: рентгеновские аппараты, гамма-аппараты, линейные ускорители и бетатроны.

Недостатком метода является то, что рассеянное излучение в зависимости от энергии первичного излучения изменяет качество снимка, снижает контрастность и четкость изображения, а, следовательно, и чувствительность самого метода. Вследствие этого явления дефекты малого размера тяжело различить и часто они могут быть не выявлены совсем.