Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов


Методы неразрушающего контроля для диагностики сварных швов

Методы неразрушающего контроля

Кандидаты и доктора технических наук из Томского политехнического университета (ТПИ) и ФГБУН института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук в Томске провели научное исследование, чтобы ответить на вопрос – какие методы неразрушающего контроля наиболее эффективны для контроля целостности сварных швов. Специалисты компании ПЕРГАМ приняли участие в исследовании и предоставили учёным профессиональный тепловизор с высоким разрешением.

Совместно изучили возможности различных методов неразрушающей дефектоскопии для швов, полученных методом сварки трением с перемешиванием (СТП) на алюминиевых сплавах. Метод сварки трением не предполагает плавления металла в зоне сварки и поэтому имеет свои типы дефектов. В связи с этим применяли такие методы неразрушающего контроля, как ультразвуковая ФАР-дефектоскопия, вихретоковый метод и тепловизионный контроль в ходе сварки, а также металлографические исследования полученных структур. В результате были получены данные о типах дефектов и местах их залегания, которые выявляются отдельными методами. Обследовали дефекты типа стыковой линии, возникающие при сварке трением с перемешиванием. Сравнили результаты по применяемым методам, подтвердили вывод о необходимости использования комплексного подхода к дефектоскопии СТП-соединений.

Сварка трением с перемешиванием к содержанию

Метод сварки трением с перемешиванием (СТП) широко используется сегодня для сварки алюминиевых сплавов в мировой практике, о чем говорит большое число публикаций в иностранных журналах. СТП характеризуется тем, что формирование и заполнение шва происходят при температуре металла ниже температуры плавления. Во многом процесс пластификации и пластического течения деформированного и пластифицированного материала при сварке трением схож с процессами структурообразования при трении в пластичных металлах. В связи с этим рассуждения и оценки, сделанные при исследовании процессов трения, справедливы и для сварки трением с перемешиванием. В частности, это касается механизмов формирования дефектов, которые отличаются от дефектов, получаемых при сварке традиционными методами, предусматривающими плавление металла в сварочной ванне.

В технической литературе давно и подробно исследованы типы дефектов и условия их возникновения в сварных соединениях, полученных СТП. Уменьшить вероятность, а в идеале и полностью исключить появление дефектов можно за счет подбора оптимальных параметров процесса: скорости поступательного движения инструмента вдоль шва, частоты его вращения, силы прижатия инструмента к заготовкам. Важным условием получения бездефектного шва является подготовленность кромок — отсутствие оксидных пленок и зазора между заготовками в стыке при сварке, а также небольшая степень изношенности инструмента. При правильном подборе параметров сварки и соблюдении указанных выше условий СТП гарантирует требуемую прочность соединения и отсутствие дефектов, обнаруживаемых известными методами неразрушающего контроля.

Но методы неразрушающего контроля имеют определенные ограничения. Для СТП-соединений одними из наиболее опасных и трудновыявляемых методами неразрушающего контроля дефектов являются дефекты типа стыковых линий. Они могут служить местами зарождения и распространения трещин при нагрузке, они существенно снижают прочность сварного соединения. Появление дефектов стыковых линий может быть обусловлено недостаточным перемешиванием материала в шве вследствие изношенности инструмента либо интенсивным налипанием на инструмент металла при сварке. Часто такие дефекты декорированы фрагментами оксидных пленок, перенесенных в шов с кромок свариваемых деталей, и хорошо видны на поперечном сечении шва. Однако при надлежащей обработке кромок перед сваркой заметить эти дефекты трудно даже при металлографическом анализе поперечного сечения шва. В настоящий момент возможности методов неразрушающего контроля в отношении стыковых линий не до конца ясны. Именно по этой причине мы решили изучить возможности методов неразрушающего контроля для диагностики сварных швов, полученных методом СТП.

Методы СТП в промышленном производстве

В последнее время СТП начинает находить применение и в России. Пионером использования СТП в серийном промышленном производстве ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель». На предприятии методом СТП изготавливают из алюминиевого сплава автомобильные цистерны-полуприцепы различного назначения.

В связи с широким внедрением СТП для изготовления ответственных изделий, в том числе корпусных деталей ракетно-космической техники, все большее внимание уделяется развитию неразрушающих методов контроля для диагностики сварных швов. Методы неразрушающего контроля, применяемые для СТП-соединений, включают традиционные способы, такие как радиография, ультразвуковой и вихретоковый способы, применяется термография, пенетрометрия. Перечисленные методы контроля по отдельности позволяют определять наличие дефекта с различной степенью достоверности и поэтому могут применяться с надежностью в отношении дефектов определенного типа и размера.

Методы неразрушающего контроля для поиска дефектов сварных швов

  • Радиография дает возможность прямого наблюдения дефектов, но чем больше толщина свариваемого металла, тем меньше возможности метода в отношении мелких дефектов;
  • Ультразвуковой метод с применением фазированных антенных решеток обладает хорошей разрешающей способностью по глубине, но также имеет ограничения при выявлении дефектов малого размера;
  • Вихретоковый метод позволяет надежно находить дефекты в тонком поверхностном слое, что особенно важно при определении дефектов типа трещин.

Применение всех этих методов стандартизовано в наибольшей степени в приложении к методам сварки плавлением и в меньшей степени к методам сварки трением. Использование термографии в качестве метода контроля швов в основном ограничивается методами активного контроля с помощью контролируемого нагрева соединения. При этом они не имеют преимущества перед радиографией или ультразвуковой дефектоскопией. Преимуществом данного метода может быть использование для мониторинга поверхности шва непосредственно в процессе сварки.

Обзор литературы по типам и размерам дефектов, формируемых при сварке трением с перемешиванием, показывает, что к ним можно отнести поры малого размера, дефекты в виде строчек оксидов и стыковых линий («kissing bonds», «Lazy S» и т.д.), червоточин или каналов («wormholes», «channels»), которые располагаются на стороне набегания («advancing side»). При соответствующей обработке и подгонке кромок свариваемых изделий из алюминиевых сплавов можно значительно уменьшить вероятность появления протяженных линейных дефектов типа стыковых линий при сварке в оптимальном режиме. Однако любое отклонение от режима либо неточность примыкания кромок ведет к образованию дефектов. В связи с этим существует необходимость использования нескольких дополняющих друг друга методов контроля, особенно при производстве ответственных соединений.

Целью данной работы является оценка и сравнение возможностей современных методов неразрушающего контроля сварных соединений для дефектоскопии СТП-швов.

Зачем это нужно?

Это необходимо для достоверного обнаружения, точной идентификации и определения размеров дефектов в реальном изделии по материалам неразрушающего контроля. В данной работе сделана попытка сравнительного анализа данных, полученных методами неразрушающего контроля – тепловизионным, ультразвуковым и вихретоковым, с результатами разрушающего контроля – металлографического анализа.

Сварное соединение и методика исследований к содержанию

Объектом исследований являлось сварное соединение двух пластин из термически неупрочняемого деформируемого сплава АМг5М в отожженном состоянии, выполненное сваркой трением с перемешиванием (рис. 1). Стыковые сварные пробы из листовых полуфабрикатов изготовляли на станции автоматической сварки листов из алюминиевых сплавов ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель». Толщина свариваемых пластин s составляла 5 мм, ширина образца w после сварки ≈185 мм, ширина сварного шва Lw = 19 мм. Длина сварных соединений, полученных при разных режимах сварки, в среднем составляла ≈500 мм.

За счет отклонения от штатного режима сварки путем изменения таких параметров сварочного процесса, как величина силы прижатия инструмента, частота вращения и скорость подачи инструмента, были получены образцы сварных соединений, содержащих различные дефекты. Некоторые из этих дефектов можно было наблюдать визуально на поверхности шва, а другие были скрытыми. Кромки листов также не обрабатывали перед сваркой для получения максимального числа дефектов.

Термография

Для теплового мониторинга в процессе сварки использовали тепловизор FLIR А655sc. Контроль выполняли в режиме видеосъемки. Размер кадра составлял 640×480 пикселей, частота 60 кадров/с. Тепловизор монтировали непосредственно на движущемся шпиндельном узле, в котором был установлен сварочный инструмент, на расстоянии около 30 см от образца, поле зрения составляло ≈15 см. Таким образом, зона теплового контроля оставалась неподвижной относительно сварочного инструмента и перемещалась по поверхности исследуемого образца со скоростью подачи. После записи данных проводили их обработку и строили термограмму процесса сварки. Термограмма позволяет сравнить между собой различные участки шва при одинаковых условиях остывания после прохождения сварочного инструмента и выявить возможные температурные аномалии.

Ультразвуковой (УЗ) контроль

УЗК контроль проводили с использованием дефектоскопа с фазированной решеткой HARFANG VEO 16:128. Применяли метод секторного сканирования с пьезоэлектрическим преобразователем (ПЭП) на фазированной антенной решетке, на призме с углом 36°, с угловым разрешением 0,2°. Углы ввода составляли от 45 до 65°, частота ПЭП – 10 МГц, опорное усиление 65 дБ. В качестве иммерсионной жидкости использовали водопроводную воду.

Призму размещали на корневой стороне перпендикулярно шву на расстоянии 11 мм от его оси. При сканировании призма перемещалась электроприводом с постоянной скоростью ≈2 мм/с вдоль шва от его начала до конца. Призма прижималась к поверхности силой 10 Н. Секторные сканы (S-сканы) поперечного сечения шва записывались с шагом 0,2 мм и строилась полная УЗ-дефектограмма сварного соединения.

Вихретоковый контроль

Для вихретокового контроля применяли дефектоскоп Ectane. Напряжение на вихретоковом преобразователе составляло 4 В, частота 50 кГц. Использовали вихретоковый преобразователь, состоящий из 32 катушек с шириной рабочей части 50 мм. Вихретоковый преобразователь помещался на корневую сторону перпендикулярно шву так, чтобы его середина совпадала с осью шва. При сканировании он нагружался силой 10 Н и перемещался вдоль шва от начала до конца вручную со скоростью около 10 мм/с. Сканы записывались с пространственным шагом 0,1 мм и строились Axial- и Trans-сканы для всего шва.

Металлографический анализ

В качестве разрушающего метода контроля для выявления типа, положения и размеров обнаруженных дефектов применяли металлографический анализ. Образцы для анализа вырезали из сварного шва (рис. 2, а). Затем изготавливали шлифы поперечного сечения шва (рис. 2, б), а также планарного сечения – плоскости, параллельной лицевой стороне образца (рис. 2, в). Фотографировали шлифы на металлографическом инвертированном микроскопе МЕТАМ ЛВ-31 с помощью цифровой фотокамеры с разрешением 4 Мп. Для получения детализированной макроскопической картины сварного шва его фотографировали по частям с 50-кратным увеличением, затем «сшивали» отдельные цифровые фотографии в единое изображение. В связи с этим на изображениях сварного шва могут проявляться небольшие периодические неоднородности по яркости.

Результаты исследования сварных швов неразрушающими методами к содержанию

При тепловом контроле на термограммах некоторых образцов были обнаружены аномалии температурного поля в виде темной полосы по оси сварного шва (рис. 3, б). Визуальный контроль показал, что никаких изменений на поверхности шва не наблюдается (рис. 3, а).

Ультразвуковая дефектоскопия показала, что в данном образце присутствует большое количество дефектов (рис. 3, в). Максимальное количество и интенсивность дефектов наблюдается в области начала темной полосы на термограмме (см. рис. 3, б).

Ультразвуковая дефектограмма, приведенная на рис. 3, в, представляет собой прозрачный вид сверху – на нем отображены все дефекты независимо от того, на какой глубине в образце они находятся. Анализ данного скана показал, что все обнаруженные дефекты расположены в виде цепочки на одной линии, на одинаковой глубине, на набегающей стороне шва (по общепринятой терминологии advancing side, далее AS), на расстоянии 2…3 мм от его оси.

Металлографическое исследование

Для идентификации обнаруженного дефекта был приготовлен шлиф по сечению, показанному на рис. 3. На рис. 4, а и б приведены изображение дефекта на УЗ-S-скане и фотографии поперечного сечения шлифа соответственно. Хорошо видно, что положение дефектной зоны на УЗ-скане (рис. 4, а) точно совпадает с расположением зоны, содержащей дефекты в виде пор на металлографическом шлифе. Дефектная зона расположена на глубине от 1 до 2,5 мм.

Для того чтобы получить более ясное пространственное представление о дефекте, был выполнен послойный металлографический анализ, который показал, что дефект расположен в ядре шва, справа по ходу движения инструмента (AS), на границе с основным материалом. Он представляет собой квазипериодическую пористую структуру (рис. 4, в), период которой совпадает с периодом чешуйчатости на лицевой стороне шва (рис. 3, а).

Свищ сварного шва

По общепринятой терминологии такие дефекты можно отнести к типу worm-hole. Поры в таком дефекте сварного шва ориентированы вдоль линий пластического течения материала и представляют собой микрообъемы неправильной формы, одна из границ которых имеет форму кругового сегмента (см. рис. 4, в). Рассмотрение поперечного сечения шва показывает, что форма сечения пор близка к равноосной (см. рис. 4, б). Размер пористой области может изменяться, но ее правая граница всегда находится на стыке шва и основного материала (см. рис. 4, в). Причина формирования дефекта связана с особенностями течения пластифицированного и модифицированного трением металла вблизи границы с неподвижным металлом основы.

В одном из образцов перед сваркой для внесения дополнительных дефектов в шов на стыке пластин было просверлено пять отверстий диаметром 5 мм и глубиной 3 мм с одинаковым интервалом. Визуальный контроль и термограмма сварки (рис. 5, а) показывают, что наличие отверстий привело к появлению непроваров на лицевой стороне шва с тем же интервалом. Места внешних непроваров однозначно идентифицируются на термограмме в виде более ярких участков по отношению к окружающим областям.

Помимо этого на термограмме видна температурная аномалия в виде темной полосы, которая начинается приблизительно с середины образца. УЗ-дефектограмма кроме внешних непроваров также показала наличие большого количества внутренних дефектов (рис. 5, б) на месте темной полосы.

Для приготовления металлографического шлифа была выбрана область, внешний вид которой не проявляет никаких признаков наличия дефекта (рис. 5, в). Ультразвуковой S-скан и результаты металлографических исследований данного образца приведены на рис. 6. В данном случае УЗ-дефектограмма показана не для всего образца, а только для слоя, прилегающего к лицевой стороне толщиной 1,5 мм (показан на рис. 6, а).

Здесь также наблюдается совпадение положения дефектной зоны на УЗ-S-скане (рис. 6, а) с реальным положением дефекта на металлографическом шлифе (рис. 6, б).

Анализ шлифа показывает, что по центру шва вблизи лицевой поверхности располагается дефект с поперечным размером 2…3 мм и глубиной около 2 мм (см. рис. 6, а). Он представляет собой несимметричное относительно центра шва скопление пор различной формы и размеров (см. рис. 6, б).

На шлифе, параллельном поверхности образца, выполненном на глубине 1 мм, проявляется структура дефекта, представляющая собой набор круговых сегментов, период которых совпадает с периодом чешуйчатости (рис. 6, в). Структура хорошо видна в правой части дефекта и практически не различима в левой. Кроме того, слева от описанного основного дефекта на расстоянии около 500 мкм располагается цепочка вытянутых пор, которая тянется вдоль линии сварного шва. Также обращает на себя внимание явное проявление другого дефекта – линии стыка или «Lazy S», находящейся еще левее, на расстоянии 200…300 мкм от цепочки пор (увеличенное изображение на рис. 6, в).

По сути описанный дефект является заглаженным сверху плечами сварочного инструмента непроваром лицевой стороны шва. Об этом свидетельствует его структура, напоминающая структуру горной породы, каковая наблюдается внутри видимых непроваров. Несмотря на то что такой дефект располагается очень близко к лицевой поверхности шва (минимальную глубину залегания по рис. 6, б можно оценить примерно в 100 мкм), его невозможно обнаружить методами визуального контроля.

Еще одним интересным фактом, требующим дальнейшего анализа, является то, что на УЗ-дефектограмме (см. рис. 6, а) проявление сплошного непровара под лицевой стороной шва практически совпадает с проявлением края шва.

Для проверки влияния механической обработки СТП-соединения на возможное появление новых дефектов была проведена фрезеровка группы образцов с лицевой стороны сварного шва до толщины 2,5 мм. После фрезеровки в некоторых образцах УЗ-дефектоскопия зафиксировала несплошность вблизи корневой стороны практически по всей длине сварного шва. Для проверки наличия выхода несплошности на поверхность была проведена вихретоковая дефектоскопия корневой стороны образцов.

Ультразвуковая и вихретоковая дефектоскопия сварного шва

Результаты УЗ- и вихретоковой дефектоскопии для одного из образцов приведены на рис. 7. По сравнению с данными контроля до фрезеровки значительно увеличилась длина участков несплошности по корню шва, обнаруженных УЗ-дефектоскопией, и существенно возросла амплитуда отраженного акустического сигнала. Кроме того, вихретоковой дефектоскопией, проведенной до фрезеровки, несплошностей в корне шва обнаружено не было.

При сравнении результатов двух видов контроля обращает на себя внимание то, что соответствие между дефектами, обнаруженными УЗ- (рис. 7, а) и вихретоковым (рис. 7, б) методами, наблюдается только на отдельных участках шва. На одних участках больше дефектов найдено УЗ-дефектоскопией, на других – вихретоковой. Кроме того, вихретоковым методом не обнаруживается цепочка дефектов на расстоянии 2…3 мм от осевой линии шва, которая хорошо видна на УЗ-дефектограмме (см. рис. 7, а).

Для идентификации обнаруженных дефектов был сделан металлографический шлиф по сечению, показанному на рис. 7. Сечение выбрано так, чтобы на него попали и несплошность корня, и один из цепочки дефектов, параллельной оси шва.

Положение дефектов на УЗ-S-скане (рис. 8, а), как и в рассмотренных случаях, точно совпадает с их реальным положением (рис. 8, б). Металлография показала, что дефекты соответствуют трещинам, начинающимся с корневой стороны шва. Дефект на оси шва (рис. 8, в) представляет собой отражение от трещины с небольшим раскрытием, распространяющейся вдоль линии стыка пластин – дефекта типа «Lazy S». Другой дефект соответствует более короткой трещине, расположенной правее, практически на краю корневой стороны сварного шва (рис. 8, г).

Так как кромки шва перед сваркой специально не приготавливались, то дефекты линии стыка «Lazy S» присутствовали во всех образцах, но были обнаружены только в данном случае, когда по дефекту распространилась трещина.

Полученные данные показывают, что наиболее надежным методом, использованным в работе для обнаружения дефектов тех типов (за исключением линии стыка), которые присутствовали в исследуемых образцах, является ультразвуковой метод неразрушающего контроля с применением фазированной антенной решетки. Он позволил обнаружить поры размером около 200 мкм и трещины с небольшим раскрытием. Применение фазированной решетки позволяет непосредственно видеть место расположения дефекта на предварительно заданной маске сварного шва и судить о его размере по амплитуде отраженного сигнала.

Результаты тепловизионного контроля свидетельствуют о хороших перспективах его применения в качестве первичного метода обнаружения критических дефектов в процессе мониторинга процесса СТП. Он дает возможность однозначно идентифицировать непровар по лицевой стороне шва. Также с помощью тепловизора можно обнаружить непровар под поверхностью материала по наличию темной полосы на термограмме. В то же время такая же темная полоса наблюдалась и в другом образце, в котором присутствовали дефекты типа worm-hole. Только по наличию температурной аномалии в виде темной полосы нельзя однозначно судить о наличии дефекта того или иного типа. Для более точной идентификации дефектов сварного шва необходимо увеличение разрешающей способности тепловизионной съемки, а также дальнейшее совершенствование процесса обработки данных.

По сравнению с описанными методами вихретоковый контроль позволяет обнаруживать дефекты только на поверхности и в непосредственной близости от нее. В случае фрезерованного образца проявление дефекта в виде продольной трещины по корню шва на вихретоковом скане не совпадает с УЗ-дефектограммой. С учетом потенциально высокой чувствительности вихретокового метода в данном случае, возможно, имели место неоптимальные калибровка дефектоскопа и подбор параметров сканирования. Чтобы гарантированно получить точные данные при использовании вихретокового метода контроля, рекомендуем использовать современные цифровые вихретоковые дефектоскопы. 

В целом полученные в совместном исследовании результаты показывают, что представленный комплексный подход может быть рекомендован для повышения достоверности обнаружения дефектов, получаемых при сварке трением с перемешиванием. Сравнительный анализ результатов дефектоскопии, полученных разными методами неразрушающего контроля, может помочь в выборе наиболее подходящего метода для выявления дефектов конкретного типа.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (договор № 02.G25.31.0063) в рамках реализации Постановления Правительства РФ № 218.

Библиографический список
  • Mishra R. S., Mahoney M. Friction stir welding and processing. ASM International, 2007. 360 p.
  • Friction stir welding: From basics to applications / еd. by D. Lohwasser and Zh. Chen Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC, 2010. 432 р.
  • Бакшаев В. А., Васильев П. А. Сварка трением с перемешиванием в производстве крупногабаритных изделий из алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 2014. № 1. С. 75 – 79.
  • Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. Т. 3 / под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 2006. 864 с.
  • Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. Т. 2. Кн. 1, 2 / под ред. В. В. Клюева. М.: Машинострое- ние, 2006. 688 с.
  • Вавилов В. П. Инфракрасная термография и те- пловой контроль. 2-е изд., доп. М.: ИД «Спектр», 2013. 544 с.
  • Rubtsov V. E., Tarasov S. Yu., Kolubaev A. V. One-dimensional model of inhomogeneous shear in sliding // Phys. Mesomech. 2012. V. 15. N 5–6. Р. 337 – 341.

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов

Дефектоскопы применяются для мониторинга и определения дефектов, которые могут появляться как в изделиях, содержащих металл, так и в изделиях из других материалов. Причем такие приборы пользуются высоким спросом, так как способны выявлять скрытые дефекты, которые могут находиться даже под защитным покрытием.

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов широко применяется в машиностроении, строительном секторе, а также энергетике, на транспорте и в различных видах промышленности. В НИИ подобное оборудование позволяет изучать свойства различных твердых тел. Дефектоскопы могут быть разной формы и использоваться как для контроля за качеством в обычных условиях, так и при высокой температуре исследуемого объекта. Существуют также передвижные дефектоскопы.

Ультразвуковой дефектоскоп

Принцип работы

Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений может применяться к различным материалам и проводится неразрушающим методом. Принцип работы приборов следующий – распространение акустических волн приводит частицы в движение. При этом, существует два вида таких колебаний – продольные и поперечные. Оба этих вида применяется в работе дефектоскопов. Что касается скорости распространения волн, она зависит от свойств материала.

Прибор отправляет импульс пьезоэлектрическому элементу. Импульс отражается от дефекта или противоположной поверхности. Затем он попадает на другой пьезоэлемент и отправляется на вход прибора. Затем информация после обработки сигнала подается на экран.

 

Контроль с помощью наклонных преобразователей

Метод прямого луча достаточно эффективен при выявлении дефектов. Однако при работе со сварными швами и соединениями, такой подход может быть малоэффективным, поскольку в шве сплошные элементы почти никогда не расположены параллельно поверхности. Такие соединения имеют целую комбинацию различных геометрий, что не позволяет получать качественный результат исследования при работе с прямыми лучами. Соответственно, наиболее оптимальным вариантом является использования дефектоскопа с непрямыми лучами.

Для преломления используется специальная призма, на которую подается импульс от пьезоэлемента. Такой способ является одним из самых эффективных методов выявления дефектов. При прохождении через материал, ультразвук имеет вполне предсказуемое поведение при встрече с дефектами и различными поверхностями.

 

 

С помощью такого метода, можно выявлять различные виды дефектов, в том числе:

  1. Царапины.
  2. Сколы.
  3. Коррозия.
  4. Расслоения.
  5. Сварные швы низкого качества.
  6. Износ материала.
  7. И так далее.

Основными производителями оборудования, представленного на отечественном рынке, являются российские компании. Все приборы отличаются друг от друга функционалом и различными характеристиками. Поэтому перед приобретением необходимо тщательно изучить заявленные ТТХ и соотнести их с теми требованиями, которые будут предъявляться вами в процессе работы с прибором.

Ультразвуковой неразрушающий контроль металлоконструкций – дефектоскопия и толщинометрия сварных соединений

Лаборатория неразрушающего контроля СК «Олимп» проводит ультразвуковую толщинометрию и дефектоскопию сварных швов, околошовной зоны, основного металла. Услуга предоставляется в Москве и на всей территории России.

Выезд специалистов НК на объект возможен на следующий день после получения заявки. Испытания и измерения проводят сотрудники, аттестованные на II и III уровень квалификации.

Заключениям о соответствии объекта проверки требованиям технической документации, выданным ЛНК компании СК «Олимп», доверяет Ростехнадзор и другие контролирующие ведомства.

Узнать стоимость услуги - отправить заявку


Лаборатория аттестована на проведение ультразвукового контроля, следующих объектов:

  • строительных конструкций;
  • трубопроводов;
  • оборудования опасных производств;
  • объектов котлонадзора;
  • систем газоснабжения;
  • оборудования нефтегазовой промышленности;
  • подъемных сооружений.

Физическая природа ультразвукового контроля

Ультразвуковые волны, используемые в дефектоскопии и толщинометрии, представляют собой упругие колебания, возбуждаемые в материале объекта, при этом частицы объекта не перемещаются вдоль направления движения волн – каждая частица, совершив колебательное движение относительно своей первоначальной ориентации, снова занимает первоначальное положение, а колебательное движение совершает следующая за ней частица. В зависимости от скорости распространения импульса выявляется тот или иной дефект.

В металлах возбуждаются волны пяти типов поверхностные, растяжения, изгиба, продольные и поперечные. Для обнаружения дефектов с помощью специальных излучателей применяют теневой (используется только при наличии двустороннего доступа к объекту контроля), резонансный и эхо-метод.

Ультразвуковой метод контроля наряду с рентгеновским, предназначен для определения местоположения и характера внутренних дефектов. В отличие от РК, где требуется наличие объемного оборудования и получение результатов гарантировано через достаточно длительное время, ультразвуковой метод более мобилен, оперативен, безопасен для здоровья и ниже по стоимости. Весь комплект оборудования может поместиться в небольшую сумку. Для его проведения потребуется ультразвуковой дефектоскоп, смазка (гель для УЗК, солидол, технический вазелин, моторное или техническое масло) датчик (ПЭП) с кабелем. Как правило специалисты прибывают на объект уже с настроенными параметрами в дефектоскопе и наличие настроечных образцов на объекте не так обязательно. Обследуя объект контроля, дефектоскопист видит картину на экране прибора в режиме онлайн, поэтому результаты контроля специалист может сообщить вам сразу.

УЗК проводят при шероховатости поверхности не более Rz 40. Поверхность должна быть зачищена от грязи, выли, ржавчины, окалин, застывших брызг металла, забоин и других неровностей. Подготовка к контролю, настройка дефектоскопа, порядок проведения ультразвукового контроля регламентруется ГОСТ Р 55724-2013. Ультразвуковая дефектоскопия широко применима во всей линейке объектов контроля по ПБ 03-440-02. Ультразвуковой метод можно применять при контроле сварных швов на резервуарах, металлических и полиэтиленовых трубопроводах, металлических конструкциях, а также полуфабрикатах, поковках, отливках и пр.

Наиболее распространенным и востребованным является эхо-импульсный метод, при котором обнаруживают более 90% дефектов. Отличительной особенностью метода является то, что при контроле изделий регистрируются и анализируются практически все сигналы, приходящие из изделия после излучения зондирующих колебаний.

Среди дефектов, плохо поддающихся обнаружению при проведении ультразвукового контроля, можно отнести поры малых размеров. За счет сферической формы заметная часть лучей рассеивается при обнаружении волны препятствия и, собственно, не происходит «эха».

Ультразвуковая дефектоскопия позволяет решить следующие практические задачи:

  • Установить качество неразъемных соединений (стыковых, угловых, тавровых сварных швов) – выявить наличие пор, раковин, кратеров, прожогов, непроваров, шлаковых включений, трещин и иных дефектов.
  • Проверить сплошность (расслоение) основного металла в околошовной зоне.

Выявленные поверхностные и подповерхностные дефекты классифицируются на допустимые, недопустимые и возможно допустимые.

Ультразвуковую дефектоскопию сочетают с методами рентгено- и гаммографировании для контроля сварных швов, если необходимо:

  • Уточнить размеры и характер выявленных ультразвуком дефектов.
  • Повысить надежность и объективность контроля путем выборочного просвечивания участков, в которых по данным ультразвуковой дефектоскопии отсутствуют недопустимые дефекты.

Ультразвуковая толщинометрия дает возможность:

  • Определить фактическую толщину металла объектов с односторонним доступом, например: ёмкостей, каркасов, магистральных труб, баллонов, днищ морских/речных судов.
  • Измерить толщину гальванических, лакокрасочных, керамических и других изоляционных, немагнитных, неэлектропроводящих металлических либо неметаллических покрытий.

По результатам проведения ультразвукового неразрушающего контроля оформляется технический отчет, включающий в себя:

  • Заключение о соответствии объекта проверки требованиям технической документации.
  • Копию свидетельства об аттестации лаборатории неразрушающего контроля.
  • Копию свидетельства об аттестации дефектоскописта.
  • Копию свидетельства о поверке прибора (дефектоскопа).
  • Технологические карты (по требованию заказчика).
Цена ультразвукового контроля определяется с учетом следующих факторов:
  • применяемого метода контроля;
  • стоимости расходных материалов;
  • параметров участка контроля;
  • количества обследуемых неразъемных соединений (сварных швов) – учитывается при проведении дефектоскопии;
  • времени, необходимого для проведения УЗК;
  • количества специалистов НК, привлекаемых к выполнению работ.
Цель проведения неразрушающего контроля ультразвуковым методом:
  • Установить соответствие объекта обследования требованиям нормативно-технической документации.
  • Дать качественную и количественную оценку поверхностных/подповерхностных дефектов, определив степень их потенциальной опасности.
  • Повысить уровень безопасности эксплуатации оборудования на промышленных объектах, отнесенных к категории особо опасных.
  • Обеспечить безопасную эксплуатацию ответственных трубопроводов и предотвратить вероятные аварии.
  • Своевременно выявить недопустимые дефекты конструкций на различных стадиях строительства зданий и сооружений.

Проведение неразрушающего контроля исключительно на стадии ввода объекта в эксплуатацию с высокой долей вероятности может привести к дополнительным повышенным расходам на устранение опасных дефектов, а полное игнорирование НК – к авариям и даже катастрофам техногенного характера.

Передвижная лаборатория неразрушающего контроля «СК «ОЛИМП» – это:
  • Гарантия точности результатов ультразвуковой дефектоскопии и толщинометрии.
  • Полный комплект поверенного оборудования, сертифицированных материалов, калиброванных контрольных образцов необходимых для выполнения всех измерений и испытаний методами неразрушающего контроля с помощью ультразвука в рамках области аттестации лаборатории. Средства измерения внесены в государственный реестр.
  • Наработанный годами опыт решения нестандартных задач неразрушающего контроля.
  • Компетентный персонал – сотрудники аттестованы на II и III уровень квалификации, стаж специалистов НК более 10 лет.
  • Обширная база постоянных клиентов, каждому из которых предоставляется скидка при следующем обращении или заказе других услуг компании.

Ультразвуковая дефектоскопия | это... Что такое Ультразвуковая дефектоскопия?

Ультразвукова́я дефектоскопи́я — метод основанный С.Я. Соколовым, позволяющий осуществлять поиск дефектов в материале изделия путём излучения и принятия ультразвуковых колебаний, отраженных от внутренних несплошностей (дефектов), и дальнейшего анализа их амплитуды, времени прихода, формы и других характеристик с помощью специального оборудования — ультразвукового дефектоскопа. Является одним из самых распространенных методов неразрушающего контроля.

Принцип работы

Звуковые волны не изменяют траектории движения в однородном материале. Отражение акустических волн происходит от раздела сред с различными удельными акустическими сопротивлениями. Чем больше различаются акустические сопротивления, тем большая часть звуковых волн отражается от границы раздела сред. Так как включения в металле часто содержат воздух, имеющий на несколько порядков большее удельное акустическое сопротивление, чем сам металл, то отражение будет практически полное.

Разрешающая способность акустического исследования определяется длиной используемой звуковой волны. Это ограничение накладывается тем фактом, что при размере препятствия меньше четверти длины волны, волна от него практически не отражается. Это определяет использование высокочастотных колебаний — ультразвука. С другой стороны, при повышении частоты колебаний быстро растет их затухание, что ограничивает доступную глубину контроля. Для контроля металла наиболее часто используются частоты от 0.5 до 10 МГц.

Возбуждение и прием ультразвука

Существует несколько методов возбуждения ультразвуковых волн в исследуемом объекте. Наиболее распространенным является использование пьезоэлектрического эффекта. В этом случае излучение ультразвука производится с помощью преобразователя, который преобразует электрические колебания в акустические с помощью обратного пьезоэлектрического эффекта. Отраженные сигналы попавшие на пьезопластину из-за прямого пьезоэлектрического эффекта преобразуются в электрические, которые и регистрируются измерительными цепями.

Также используются электромагнитно-акустический (ЭМА) метод, основанный на приложении сильных переменных магнитных полей к металлу. КПД этого метода гораздо ниже, чем у пьезоэлектрического, но зато может работать через воздушный зазор и не предъявляет особых требований к качеству поверхности.

Классификация методов исследования

Существующие акустические методы неразрушающего контроля подразделяют на две большие группы - активные и пассивные.

Активные

Активные методы контроля подразумевают под собой излучение и приём акустических волн.

Отражения
Эхо-импульсный метод контроля сварного соединения без дефекта (сверху) и с дефектом (снизу). В правой части изображения представлен экран дефектоскопа с изображённым на нём зондирующим импульсом (сверху) и импульсом от дефекта (снизу).
  • Эхо-метод или эхо-импульсный метод — наиболее распространенный: преобразователь генерирует колебания (т.е. выступает в роли генератора) и он же принимает отражённые от дефектов эхо-сигналы (приёмник). Данный способ получил широкое распространение за счёт своей простоты, т.к. для проведения контроля требуется только один преобразователь, следовательно при ручном контроле отсутствует необходимость в специальный приспособлениях для его фиксации (как, например, в дифракционно-временном методе) и совмещении акустических осей при использовании двух преобразователей. Кроме того, это один из немногих методов ультразвуковой дефектоскопии, позволяющий достаточно точно определить координаты дефекта, такие как глубину залегания и положение в исследуемом объекте (относительно преобразователя).
  • Зеркальный или Эхо-зеркальный метод — используются два преобразователя с одной стороны детали: сгенерированные колебания отражаются от дефекта в сторону приемника. На практике используется для поиска дефектов расположенных перпендикулярно поверхности контроля, например трещин.
  • Дифракционно-временной метод — используется два преобразователя с одной стороны детали, расположенные друг напротив друга. Если дефект имеет острые кромки (как, например, трещины) то колебания дифрагируют на концах дефекта и отражаются во все стороны, в том числе и в сторону приёмника. Дефектоскоп регистрирует время прихода обоих импульсов при их достаточной амплитуде. На экране дефектоскопа одновременно отображаются оба сигнала от верхней и от нижней границ дефекта, тем самым можно достаточно точно определить условную высоту дефекта. Способ достаточно универсален, позволяет производить ультразвуковой контроль на швах любой сложности, но требует специального оборудования для фиксации преобразователей, а также дефектоскоп, способный работать в таком режиме. Кроме того, дифрагированные сигналы достаточно слабые.
  • Дельта-метод — разновидность зеркального метода — отличаются механизм отражения волны от дефекта и способ принятия. На практике не используется.
Ревербационный метод контроля двухслойной конструкции.
  • Ревербационный метод - основан на постепенном затухании сигнала в объекте контроля. При контроле двухслойной конструкции, в случае качественного соединения слоёв, часть энергии из первого слоя будет уходить во второй, поэтому ревербация будет меньше. В обратном случае будут наблюдаться многократные отражения от первого слоя, так называемый лес. Метод используется для контроля сцепления различных видов наплавок, например баббитовой наплавки с чугунным основанием. Основным недостатком данного метода является регистрация дефектоскопом эхо-сигналов от границы соединения двух слоёв. Причиной этих эхо-сигналов является разница скоростей упругих колебаний в материалах соединения и их различное удельное акустическое сопротивление. Например на границе баббит-сталь возникает постоянный эхо-сигнал даже в местах качественного сцепления. В силу конструкционных особенностей некоторых изделий, контроль качества соединения материалов ревербационным методом может быть невозможен именно из-за наличия на экране дефектоскопа эхо-сигналов от границы соединения.
  • Акустическая микроскопия благодаря повышенной частоте ввода ультразвукового пучка и применению его фокусировки, позволяет обнаруживать дефекты, размеры которых не превышают десятых долей миллиметра.
  • Когерентный метод - помимо двух основных параметров эхо-сигнала, таких как амплитуда и время прихода, используется дополнительно фаза эхо-сигнала. Использование когерентного метода, а точнее нескольких идентичных преобразователей, работающих синфазно, позволяет получить изображение дефекта, близкое к реальному. При использовании специальных преобразователей, таких как преобразователь бегущей волны или его современный аналог - преобразователь с фазированной решёткой, метод позволяет значительно уменьшить время, затрачиваемое на контроль изделия.
Прохождения

Методы прохождения подразумевают под собой наблюдение за изменением параметров ультразвуковых колебаний, прошедших через объект контроля, так называемых сквозных колебаний. Изначально для контроля применялось непрерывное излучение, а изменение его амплитуды сквозных колебаний расценивалось как наличие дефекта в контролируемом объекте, так называемой звуковой тени. Отсюда появилось название теневой метод. Со временем непрерывное излучение сменилось импульсным, а к фиксируемым параметрам помимо амплитуды добавились также фаза, спектр и время прихода импульса и появились другие методы прохождения. Термин теневой потерял свой первоначальный смысл и стал означать один из методов прохождения. В англоязычной литературе метод прохождения называется through transmission technique или through transmission method, что полностью соответствует его российскому названию. Термин теневой в англоязычной литературе не применяется.

  • Теневой — используются два преобразователя, которые находятся по две стороны от исследуемой детали на одной акустической оси. В данном случае один из преобразователей генерирует колебания (генератор), а второй принимает их (приёмник). Признаком наличия дефекта будет являться значительное уменьшение амплитуды принятого сигнала, или его пропадание (дефект создает акустическую тень).
  • Зеркально-теневой — используется для контроля деталей с двумя параллельными сторонами, развитие теневого метода: анализируются отражения от противоположной грани детали. Признаком дефекта, как и при теневом методе, будет считаться пропадание отраженных колебаний. Основное достоинство этого метода в отличие от теневого заключается в доступе к детали с одной стороны.
Вертикально ориентированная трещина, выявляемая зеркальным методом.
  • Временной теневой основан на запаздывании импульса во времени, затраченного на огибание дефекта. Используется для контроля бетона или огнеупорного кирпича.
  • Метод многократной тени аналогичен теневому, с тем исключением, что ультразвуковая волна несколько раз проходит через параллельные поверхности изделия.
  • При эхо-сквозном методе используют два преобразователя, расположенные по разные стороны объекта контроля друг напротив друга. В случае отсутствия дефекта, на экране дефектоскопа наблюдают сквозной сигнал и сигнал, двукратно отражённый от стенок объекта контроля. При наличии полупрозрачного дефекта, также наблюдают отражённые сквозные сигналы от дефекта.
Эхо-сквозной метод контроля. При отсутствии дефекта на экране дефектоскопа наблюдаются только 1 и 2 импульсы. При наличии полупрозрачного дефекта, дополнительно 3 и 4-й. На рисунке для наглядности отражения ультразвуковых волн, неверно показаны направления их распространения. Ультразвуковые волны распространяются вдоль акустической оси передатчика (верхнего преобразователя).
  • Ревербационно-сквозной метод включает в себя элементы ревербационного метода и метода многократной тени. На небольшом расстоянии друг от друга, как правило с одной стороны изделия, устанавливают два преобразователя - передатчик и приёмник. Ультразвуковые волны, посылаемые в объект контроля после многократных отражений, в конечном счете попадают на приёмник. Отсутствие дефекта позволяет наблюдать стабильные отраженные сигналы. При наличии дефекта изменяется распространение ультразвуковых волн - изменяется амплитуда и спектр принятых импульсов. Метод применяется для контроля многослойных конструкций и полимерных композитных материалов.
  • Велосиметрический метод основан на регистрации изменения скорости упругих волн в зоне дефекта. Применяется для контроля многослойных конструкций и для изделий из полимерных композиционных материалов.
Собственных колебаний
Вынужденных колебаний
  • Интегральный
  • Локальный
  • Акустико-топографический
Свободных колебаний
  • Интегральный
  • Локальный
Импендансные
  • Изгибных волн
  • Продольных волн
  • Контактного импенданса

Пассивные

Пассивные методы контроля заключаются в приёме волн, источником которых является сам объект контроля.

Современные дефектоскопы точно замеряют время, прошедшее от момента излучения до приёма эхо-сигнала, тем самым измеряя расстояние до отражателя. Это позволяет добиться высокого лучевого разрешения исследования. Компьютеризированные системы позволяют провести анализ большого числа импульсов и получить трёхмерную визуализацию отражателей в металле.

Преимущества

Ультразвуковой контроль изделий в ГДР, 1977 год

Ультразвуковое исследование не разрушает и не повреждает исследуемый образец, что является его главным преимуществом. Возможно проводить контроль изделий из разнообразных материалов, как металлов, так и неметаллов. Кроме того можно выделить высокую скорость исследования при низкой стоимости и опасности для человека (по сравнению с рентгеновской дефектоскопией) и высокую мобильность ультразвукового дефектоскопа.

Недостатки

Использование пъезоэлектрических преобразователей требует подготовки поверхности для ввода ультразвука в металл, в частности создания шероховатости поверхности не ниже класса 5, в случае со сварными соединениям ещё и направления шероховатости (перпендикулярно шву). Ввиду большого акустического сопротивления воздуха, малейший воздушный зазор может стать неодолимой преградой для ультразвуковых колебаний. Для устранения воздушного зазора, на контролируемый участок изделия предварительно наносят контактные жидкости, такие как вода, масло, клейстер. При контроле вертикальных или сильно наклоненных поверхностей необходимо применять густые контактные жидкости с целью предотвращения их быстрого стекания.

Для контроля изделий с внешним диаметром менее 200мм, необходимо использовать преобразователи, с радиусом кривизны подошвы R, равным 0,9-1,1R радиуса контролируемого объекта, так называемые притертые преобразователи, которые в таком виде непригодны для контроля изделий с плоскими поверхностями. Например для контроля цилиндрической поковки, необходимо производить перемещение преобразователя в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что подразумевает под собой использование двух притёртых преобразователей - по одному для каждого из направлений.

Как правило ультразвуковая дефектоскопия не может дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта, лишь о его отражательной способности в направлении приемника. Эти величины коррелируют, но не для всех типов дефектов. Кроме того, некоторые дефекты практически невозможно выявить ультразвуковым методом в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля.

Практически невозможно производить достоверный ультразвуковой контроль металлов с крупнозернистой структурой, таких как чугун или аустенитный сварной шов (толщиной свыше 60 мм)[1][2] из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука. Кроме того, затруднителен контроль малых деталей или деталей со сложной формой.

Применение

Ультразвуковой дефектоскоп для контроля железнодорожных рельс

Применяется для поиска дефектов материала (поры, волосовины, различные включения, неоднородная структура и пр.) и контроля качества проведения работ — сварка, пайка, склейка и пр. Ультразвуковой контроль является обязательной процедурой при изготовлении и эксплуатации многих ответственных изделий, таких как части авиационных двигателей, трубопроводы атомных реакторов или железнодорожные рельсы.

Ультразвуковой контроль сварных швов

Сварные швы являются самой массовой областью применения ультразвуковой дефектоскопии. Это достигается за счёт мобильности ультразвуковой установки, высокой производительности контроля, высокой точности, высокой чувствительности к любым внутренним (объёмным - поры, металлические и неметаллические включения; плоскостным - непровары, трещины), а также внешним, т.е. поверхностным дефектам сварных швов (подрезы, обнижения валика усиления и т.п.).

Многие ведомственные документы подразумевают обязательный ультразвуковой контроль сварных швов, либо альтернативный выбор ультразвукового или радиационного контроля, либо контроль обоими методами.

Основным документом в России по ультразвуковому контролю сварных швов является ГОСТ 14782-86, в котором рассмотрены в полном объёме методы контроля стыковых, тавровых, нахлесточных и угловых сварных швов, выполненных различными способами сварки. Также в нём подробно описаны стандартные образцы (эталоны) СО-1, СО-2 (СО-2А), СО-3 и СО-4 и стандартные образцы предприятия, необходимые для настройки дефектоскопа, а также их параметры для их изготовления.

Объёмы контроля и нормы оценки качества сварного соединения устанавливаются различными нормативными документами в соответствии с требованиями прочности к конкретной сварной конструкции. На предприятиях, изготавливающих особо ответственные изделия, а также различными надзорными органами могут выпускаться собственные методические материалы для оценки качества сварных швов. Примером может служить РД РОСЭК-001-96, разработанный Ростехнадзором для оценки качества сварных соединений для грузоподъёмных машин.

Литература и нормативно-техническая документация

Литература

  • Клюев В.В. Неразрушающий контроль. Том 3.: Справочник. В 7-и книгах / Под ред. Клюева В.В. — М. Машиностроение 2004
  • Гурвич А. К., Ермолов И. Н. Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов — Киев: Техшка, 1972
  • Выборнов Б. И. Ультразвуковая дефектоскопия - М.: Металлургия, 1985

Нормативно-техническая документация

  • ГОСТ 14782-86 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.
  • ГОСТ 24507-80 Контроль неразрушающий. Поковки из черных и цветных металлов. Методы ультразвуковой дефектоскопии.
  • ГОСТ 22727-88 Прокат листовой. Методы ультразвукового контроля.
  • ГОСТ 21120-75 Прутки и заготовки круглого и прямоугольного сечения. Методы ультразвуковой дефектоскопии.
  • РД РОСЭК-001-96 Машины грузоподъемные. Конструкции металлические. Контроль ультразвуковой. Основные положения.
  • ОП 501 ЦД-97 Энергетическое оборудование. Сосуды давления. Трубопроводы пара, воды.
  • ПНАЭ Г-7-010-89 Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля.
  • ПНАЭ Г-10-032-92 Правила контроля сварных соединений элементов локализующих систем безопасности атомных станций.
  • ПНАЭ Г-7-032-91 Унифицированные методики контроля основных материалов полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Ультразвуковой контроль. Часть IV. Контроль сварных соединений из сталей аустенитного класса.

См. также

Примечания

  1. ПНАЭ Г-7-032-91 Ультразвуковой контроль. Часть IV. Контроль сварных соединений из сталей аустенитного класса. П.1.4.
  2. Клюев В.В. Неразрушающий контроль. Том 3. П.5.1.3.1.

Ультразвуковой контроль сварных соединений | КазЭкспертПром

С первой трети ХХ в. специалистам удалось разработать методы эхолокации и теперь ультразвуковая дефектоскопия применяется для обнаружения дефектов сварных швов. Она помогает выявлять нарушения химического состава наплавки, замечать появление оксидных соединений, обнаруживать наличие шлаков или определять надежность их слоев. По своей точности метод вполне сопоставим с радиолокацией или рентгенографией, так как используемая им аппаратура фиксирует мельчайшие изъяны целостности стыка.

Поэтому он является наиболее доступным и результативным поточным способом. Но сфера использования ультразвуковой дефектоскопии сводятся к геометрическим параметрам заготовки, которая исследует сварные швы трубопроводов высокого давления.

Сущность понятия

Ультразвуковой контроль сварных швов базируется на физических основах волновой системы, которая отталкивается от стыка различных сред. Никакого вреда организму человека этот метод диагностики не приносит.

Диапазон данного вида неразрушающего контроля составляет от 20 кГц до 500 МГц. Направленные от источника однородные сигналы двигаются с равномерным ускорением. При изменении среды происходит их преломление или отражение. Продольные волны обладают скоростью почти вдвое большей, чем поперечные.

Тонкость настройки оборудования связана с ее конструктивными особенностями. Посредством ультразвукового контроля сварных швов определяются включения, зерна, лакуны, примеси, раковины, которые уменьшают прочность соединения.

Достоинства и минусы дефектоскопии

Преимущества такого метода заключаются в:

  • безопасности для человека;
  • высокой надежность диагностики с выявлением большинства изъянов;
  • мониторинге качества сварных швов, когда не нужно отделять кусок металлоконструкции для лаборатории;
  • оперативности при определении состояния стыка, ускоряющей результат;
  • универсальности;

Недостатками метода становятся ограничения использования и потребность в подготовке профессионалов.

Ультразвуковая волна быстро затухает при контакте со структурами крупнозернистого характера. Поэтому здесь следует применять преобразователи с особым радиусом кривизны.

Типы и способы контроля

Для осуществления УЗД соединений применяют техники прямого луча, а также двукратного, многократного или однократного отражения.

Вектор сигнала выбирают, используя нормаль, где угроза дефектов велика. Наиболее распространенными видами измерений являются:

  • эхо-импульсная диагностика, когда устройство формирует волну и настраивается на ее отклик. Если он улавливается, то в материале имеется разделение сред;
  • эхо-зеркальный контроль посредством генерирующей волны датчика и улавливающего ее приемника. Ось соединения находится под углом к устройству. Приемник находит дефекты, фиксируя УЗ-сигналы;
  • теневой способ, когда волны расходятся по поверхности соединения. Если сигнал отражается и улавливается приемником, находящимся за сварным швом, то возникает тень;
  • зеркально-теневой действует с помощью комплекта датчиков, улавливающих сигналы колебаний. Чистая волна означает, что стык безупречен;
  • дельта направляет определенную волну, отражение которой обнаруживает дефекты соединения. При необходимости высокоточных результатов прибегают к тонкой настройке.

В практической деятельности ультразвуковая дефектоскопия находит изъяны сварки посредством теневых и эхо-импульсных методов. Способ неразрушающего контроля помогает отыскивать поврежденную часть, которая грозит разгерметизацией сварного соединения.

Так осуществляют профилактику аварий, особенно на трубопроводах с повышенными требованиями прочности.

Методика осуществления и сфера использования

Ультразвуковой контроль сварных швов применяется при мониторинге легированной и углеродистой стали, стыков сварки цветного металла и чугунных изделий.

Контрольные устройства обнаруживают:

  • изменение геометрии в отдельных местах;
  • наличие посторонних включений и другие нарушения структуры;
  • необработанные участки;
  • созданную газом из атмосферы пористость;
  • обвисание диффузности при разломе;
  • различные расслоения;
  • ржавчину внутри застывшего расплава;
  • сквозные изъяны швов;
  • складчатость из-за наплава и др.

УЗК позволяет отслеживать следующие виды соединений конструкций:

  • кольцевые, трубные или фланцевые;
  • любые сложные варианты;
  • поперечные и продольные, испытывающие повышенное давление или нагрузки;
  • тавровые.

Когда звуковой сигнал проходит сквозь решетку из металла, то он рассеивается, создавая сложности при использовании техники.

Геометрические ограничения:

Контролируемые заготовки не должны быть толще 50-80 см или тоньше 8-10 мм;

расстояние до исследуемого объекта должно составлять по меньшей мере 3 мм, максимально – 10 м.

УЗД великолепно проявила себя в производстве автомобилей, строительной области и на заводах, оснащенных трубопроводами повышенного давления.

ультразвуковой контроль сварных швов узк контроль узк сварных швов дефектоскопия ультразвуковой неразрушающий контроль ультразвуковой контроль сварных соединений оказание услуги по ультразвуковой дефектоскопии сварочных проверка сварных швов ультразвуком контроль стыковых сварных соединений ультразвуковая дефектоскопия металлов ультразвуковой контроль качества сварных соединений

Ультразвуковая дефектоскопия металлов (ультразвуковой контроль качества сварных соединений)  — метод, предложенный С. Я. Соколовым в 1928 году и основанный на исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 0,5 — 25 МГц в контролируемых изделиях с помощью специального оборудования — ультразвукового дефектоскопа. Является одним из самых распространенных методов неразрушающего контроля.

Принцип работы
Звуковые волны не изменяют траектории движения в однородном материале. Отражение акустических волн происходит от раздела сред с различными удельными акустическими сопротивлениями. Чем больше различаются акустические сопротивления, тем большая часть звуковых волн отражается от границы раздела сред. Так как включения в металле обычно содержат газ (смесь газов) возникающих вследствие процесса сварки, литья и т. п. И не успевают выйти наружу при затвердевании металла, смесь газов имеет на пять порядков меньшее удельное акустическое сопротивление, чем сам металл, то отражение будет практически полное.

Разрешающая способность акустического исследования, то есть способность выявлять мелкие дефекты раздельно друг от друга, определяется длиной звуковой волны, которая в свою очередь зависит от частоты ввода акустических колебаний. Чем больше частота, тем меньше длина волны. Эффект возникает из-за того, что при размере препятствия меньше четверти длины волны, отражения колебаний практически не происходит, а доминирует их дифракция. Поэтому, как правило, частоту ультразвука стремятся повышать. С другой стороны, при повышении частоты колебаний быстро растет их затухание, что сокращает возможную область контроля. Практическим компромиссом стали частоты в диапазоне от 0,5 до 10 МГц.

Преимущества
Ультразвуковой неразрушающий контроль (контроль стыковых сварных соединений) не разрушает и не повреждает исследуемый образец, что является его главным преимуществом. Возможно проводить контроль изделий из разнообразных материалов, как металлов, так и неметаллов. Кроме того можно выделить высокую скорость исследования при низкой стоимости и опасности для человека (по сравнению с рентгеновской дефектоскопией) и высокую мобильность ультразвукового дефектоскопа.

Недостатки
Использование пьезоэлектрических преобразователей требует подготовки поверхности для ввода ультразвука в металл, в частности создания шероховатости поверхности не ниже класса 5, в случае со сварными соединениям ещё и направления шероховатости (перпендикулярно шву). Ввиду большого акустического сопротивления воздуха, малейший воздушный зазор может стать неодолимой преградой для ультразвуковых колебаний. Для устранения воздушного зазора, на контролируемый участок изделия предварительно наносят контактные жидкости, такие как вода, масло, клейстер. При контроле вертикальных или сильно наклоненных поверхностей необходимо применять густые контактные жидкости с целью предотвращения их быстрого стекания.

Ультразвуковой контроль качества сварных соединений изделий с внешним диаметром менее 200 мм, необходимо использовать преобразователи, с радиусом кривизны подошвы R, равным 0,9−1,1R радиуса контролируемого объекта, так называемые притертые преобразователи, которые в таком виде непригодны для контроля изделий с плоскими поверхностями. Например для контроля цилиндрической поковки, необходимо производить перемещение преобразователя в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что подразумевает под собой использование двух притёртых преобразователей — по одному для каждого из направлений.

Как правило ультразвуковая дефектоскопия металлов не может дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта, лишь о его отражательной способности в направлении приемника. Эти величины коррелируют, но не для всех типов дефектов. Кроме того, некоторые дефекты практически невозможно выявить ультразвуковым методом в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля.

Практически невозможно производить достоверный ультразвуковой контроль металлов с крупнозернистой структурой, таких как чугун или аустенитный сварной шов (толщиной свыше 60 мм) из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука. Кроме того, затруднителен контроль малых деталей или деталей со сложной формой. Также затруднен ультразвуковой контроль сварных соединений из разнородных сталей (например аустенитных сталей с перлитными сталями) ввиду крайней неоднородности металла сварного шва и основного металла.

Ультразвуковой контроль сварных швов (узк сварных швов)
Сварные швы являются самой массовой областью применения ультразвуковой дефектоскопии. Это достигается за счёт мобильности ультразвуковой установки, высокой производительности контроля, высокой точности, высокой чувствительности к любым внутренним (объёмным — поры, металлические и неметаллические включения; плоскостным — непровары, трещины), а также внешним, то есть поверхностным дефектам сварных швов (подрезы, обнижения валика усиления и т. п.).

Многие ведомственные документы подразумевают обязательный ультразвуковой контроль сварных швов (контроль стыковых сварных соединений), либо альтернативный выбор ультразвукового или радиационного контроля, либо контроль обоими методами.

Основным документом в России по ультразвуковому контролю сварных швов является ГОСТ 14782−86, в котором рассмотрены в полном объёме методы контроля стыковых, тавровых, нахлесточных и угловых сварных швов, выполненных различными способами сварки. Также в нём подробно описаны стандартные образцы (эталоны) СО-1,СО-2(СО-2А),СО-3и СО-4 и стандартные образцы предприятия, необходимые для настройки дефектоскопа, а также их параметры для их изготовления.

Объёмы контроля и нормы оценки качества сварного соединения (проверка сварных швов ультразвуком) устанавливаются различными нормативными документами в соответствии с требованиями прочности к конкретной сварной конструкции. На предприятиях, изготавливающих особо ответственные изделия, а также различными надзорными органами могут выпускаться собственные методические материалы для оценки качества сварных швов. Примером может служить РД РОСЭК-001−96, разработанный Ростехнадзором для оценки качества сварных соединений для грузоподъёмных машин.

Ультразвуковой контроль сварных соединений и швов трубопроводов в Екатеринбурге

Для проверки качества изделия без нарушения структуры материала, из которого оно изготовлено, применяют неразрушающий ультразвуковой контроль. В основе метода УЗК лежит применение ультразвуковых волн, которые проникают в материал проверяемого изделия и отражаются от границ нарушения его целостности при наличии дефектов. Ультразвуковой неразрушающий контроль безопасен для проверяемых материалов. Ультразвуковые дефектоскопы позволяют контролировать качество изделий, выполненных из металла, пластмассы, керамики и композитных материалов.


Контроль качества изделий посредством ультразвуковых дефектоскопов применяется в металлургии, судостроении, машиностроении, энергетике и многих других отраслях. УЗК необходим при строительстве железных дорог, газопроводов, объектов химической промышленности.

Для повышения качества строительства и обеспечения необходимого уровня надежности металлических конструкций применяют ультразвуковой контроль сварных соединений. Используя данный метод, проверяют стыковые, нахлесточные, угловые и тавровые соединения, металлических частей конструкций, выполненные различными способами сварки.

В большинстве случаев УЗК сварных швов практически невозможно заменить другими видами контроля качества. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет заранее спрогнозировать и предотвратить аварийные ситуации, связанные с непредвиденными неисправностями механизмов, нефтепроводов, газопроводов, сосудов и агрегатов, постоянно находящихся под давлением. УЗК подвергаются участки железнодорожные пути, стальные сооружения и конструкции, детали летательных аппаратов, паровые котлы, газовые баллоны, листовой прокат и многие другие виды продукции.

Работы, связанные с ультразвуковой диагностикой материалов выполняют операторы дефектоскописты.  Они проверяют конструкции технологического оборудования на наличие дефектов, выполняют ультразвуковой контроль трубопроводов, проводят работы связанные с толщинометрией резервуаров, трубопроводов, элементов и узлов различных конструкций. Метод отличается оперативностью при испытаниях и подходит для контроля качества большинства типов соединений выполненных сваркой.

С помощью ультразвукового метода контроля качества можно выявить следующие дефектные области:

  • Область неоднородной плотности материала
  • Область, в которой материал имеет неоднородную структуру
  • Область, пораженную коррозией
  • Область с несоответствием химического состава
  • Область с несоответствием размеров

При помощи ультразвуковой дефектоскопии можно проверить характеристики твердых образцов, а также контролировать состояние:

  • Сварных, паянных и клееных соединений
  • Заготовок и готовых деталей
  • Деталей установок во время их эксплуатации
  • Технологических трубопроводов и аппаратов в нефтегазовой и химической отраслях
  • Конструкций в строительной отрасли
  • Энергетических установок

Работы, связанные с УЗК могут проводиться как в лабораторных, так и в полевых условиях. Объективность полученных результатов существенно зависит от квалификации, теоретической подготовки и практического опыта оператора дефектоскописта. Чтобы повысить объективность информации о качестве изделия и обеспечить оперативность получения новых данных на многих предприятиях внедряют автоматизацию ультразвукового контроля. Что, в свою очередь, положительно влияет на рост производительности труда.

Метод УЗК способствует выявлению в структуре материала трещин, пор, царапин и других дефектов. Ультразвуковые исследования позволяют определить параметры объекта, от которых зависит уровень надежности его эксплуатации. Чаще всего ультразвуковому контролю подвергают сварные швы и участки конструкции, при наличии дефектов в которых может выйти из строя весь объект.

Износ материалов деталей, а также скрытые дефекты производства со временем могут набрать критическое напряжение. В результате может выйти из строя ответственная конструкция, что приведет к созданию аварийной ситуации с разрушительными последствиями. Ультразвуковые исследования позволяют заблаговременно выявить слабые места конструкций, не подвергая их механическим воздействиям и не разрушая материал из которого они изготовлены.

Ультразвуковая дефектоскопия применяется для исследования состояния конструкций, чтобы определить качество швов, соединяющих элементы. Метод отличается оперативностью выполнения замеров. Современные приборы для ультразвуковых исследований производят измерения, используя сочетание различных измерительных способов:

  • Измерения дельта-методом
  • Измерения с использованием зеркального метода
  • Зеркально теневой метод
  • Теневой метод
  • Эхо-метод

Критическая усталость металла способствует постепенному образованию трещин. Однако явное проявление дефекта приводит к поломке. При помощи ультразвукового контроля процессы разрушения можно выявить еще в самом начале их формирования. Во многих случаях ультразвуковые исследования позволяют определить предрасположенность элемента к появлению критического дефекта еще до начала его образования.

Образовавшийся в сварном шве, при сварке стыка воздушный пузырек, с течением времени может вырасти в большую проблему. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет обнаружить скрытую разность в плотности материала, которая означает наличие дефекта. Ультразвуковая дефектоскопия обязательна для проверки качества колесных пар, а также трамвайных и железнодорожных путей при эксплуатации трамваев и железнодорожного транспорта.

В настоящее время ультразвуковой контроль в Екатеринбурге чаще всего применяют производители элементов и конструкций, необходимых для обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, а также для безопасной эксплуатации объектов на предприятиях. Ультразвуковая дефектоскопия основана на свойстве полнотелых материалов отзываться вибрациями на воздействие ультразвука, при наличии в них полостей, коррозии, растрескиваний и других дефектов. В нашей компании вы можете заказать весь спектр услуг, связанный с ультразвуковым контролем в Екатеринбурге. Квалификация наших сотрудников и новейшее высококачественное оборудование, позволяют получать объективные и точные результаты.

Лаборатория компании оснащена современными ультразвуковыми дефектоскопами и толщинометрами, позволяющими проводить ультразвуковой контроль швов и толщинометрию деталей конструкций из различных материалов. Элементная база приборов обеспечивает высокую помехоустойчивость. Все приборы оснащены функцией записи полученных результатов, которые потом можно распечатать на бумажные носители. Параллельно с дефектоскопией проводится и визуально измерительный контроль.

Ультразвуковой контроль сварных швов, УЗ - Школа сварки Вроцлав 9000 1

Курс по ультразвуковому контролю сварных швов УТ1, УТ2

Ультразвуковой контроль основан на способности высокочастотных колебаний (примерно 20 000 Гц) распространяться по металлу и отражаться от поверхностных царапин, пустот и других дефектов. Искусственно генерируемая направленная диагностическая волна входит в испытуемый материал и в случае дефекта отклоняется от своего нормального распространения.Характер дефекта можно распознать по графическим и параметрическим показаниям.

Следующие дефекты сварных швов могут быть обнаружены ультразвуковым контролем УЗК:

  • трещины в зоне сварки;
  • пор;
  • отсутствие сплавления в сварных соединениях;
  • расслоение металла шва;
  • несплошности и неполные стыки сварных соединений;
  • незакрепленный металл в нижней зоне шва;
  • участков, пораженных коррозией;
  • участков с несоответствием по химическому составу;
  • областей искаженного геометрического размера.

Обучение ультразвуковому контролю UT

Обучение ультразвуковому контролю может начать любой человек, отвечающий следующим требованиям:

  • завершено 18 лет,
  • имеет минимальное профессиональное образование,
  • имеет медицинскую справку об отсутствии противопоказаний к проведению визуальных осмотров.

Продолжительность обучения:

Обучение персонала ультразвуковому контролю проводится по следующему графику:

  • I класс UT1 - 72 часа лекций, демонстраций и упражнений,
  • II класс УТ2 - 80 часов лекций, демонстраций и упражнений,
  • УТ I и II разрядов (1+2) - 144 часа лекций, демонстраций и упражнений,

Обучение персонала в области УЗИ проводится еженедельно, в выходные или в вечернее время.

Даты занятий полностью адаптированы к потребностям наших клиентов.

Учебные занятия разделены на тематические блоки, которые проводятся в объеме 8 часов/учебный день.

Объем квалификаций после экзаменационного курса UT:

В соответствии с требованиями стандарта PN EN 9712 по квалификации и аттестации персонала НК в области компетенции, определенной сертификатом , персонал 1 разряда квалификации может быть уполномочен работодателем на выполнение следующих работ в соответствии с инструкциями по неразрушающему контролю:

  • установка аппаратуры неразрушающего контроля;
  • проведение исследований;
  • запись результатов испытаний и классификация результатов на основе письменных критериев;
  • Отчет о результатах тестирования
  • .

Квалифицированный персонал уровня 1 не может нести ответственность за выбор используемого метода или методики испытаний, а также за интерпретацию результатов испытаний.

В рамках компетенции, указанной в сертификате, персонал 2 уровня может быть уполномочен работодателем:

  • для выбора метода испытаний для используемого метода испытаний;
  • для определения ограничений на использование метода испытаний;
  • перенос норм, стандартов, спецификаций и процедур неразрушающего контроля на реальные условия работы,
  • настройка и проверка настроек оборудования;
  • проведение и контроль испытаний;
  • интерпретация и оценка результатов в соответствии с применимыми нормами, стандартами, правилами или спецификациями;
  • для выполнения и надзора за всеми обязанностями персонала от 2.квалификационная степень или ниже;
  • для руководства персоналом с квалификационным уровнем 2 или ниже;
  • отчет о результатах неразрушающего контроля.

Учебные пособия:

Мы подготовили профессиональное оборудование для обучения участников: ультразвуковые дефектоскопы, эндоскопы, камеру и доступ ко всем необходимым стандартам.

Наши лекционные залы просторны и имеют достаточное освещение, обеспечивающее комфортную работу.

Окончание обучения:

По окончании обучения по НК участники получают сертификаты, подтверждающие полученные знания и навыки. Положительный результат прохождения обучения является основанием для получения дальнейших квалификационных уровней и дает возможность сдать квалификационные экзамены на 1-й, 2-й или 3-й уровень квалификации НК по EN ISO 9712 - в зависимости от выбранного варианта обучения. Экспертизу и сертификацию проводит независимый орган по сертификации персонала неразрушающего контроля.

Экзамен:

Процесс квалификации персонала завершается сертификацией в соответствии с EN ISO 9712:2012.

Экзамены проходят в наших учебных центрах во Вроцлаве.

Предэкзаменационная производственная практика:

Перед сдачей квалификационного экзамена кандидат должен продемонстрировать наличие у него минимального стажа производственной практики (в соответствии с PN-EN ISO 9712:2012).

Таблица 1 – Минимальная производственная практика для сдачи квалификационного экзамена

Метод неразрушающего контроля

Минимальное время в днях

Класс 1

2 класс

Прямой 2 класс

ВТ

90 164 3

90 164 7

90 164 9 900 005
90 164 МТ

90 164 3

90 164 7

90 164 9 900 005

ПТ

90 164 3

90 164 7

90 164 9 900 005

УТ

90 164 7

90 164 19 900 005 90 164 26

90 164 РТ

90 164 7

90 164 19 900 005 90 164 26

90 164 РТ.ФИ

-

-

90 164 13 900 005

Минимальная производственная стажировка, необходимая для подачи заявки на сертификацию (после успешной сдачи экзамена)

Таблица 3 – Минимальная отраслевая практика (нумерация таблиц согласно EN ISO 9712: 2012)

Метод неразрушающего контроля

Стажировка (месяцев и )

Класс 1

2 класс

Прямой 2 класс

AT, ET, LT, RT, UT, TT

90 164 3

90 164 9 900 005 90 164 12

МТ, ПТ, СТ, ВТ

90 164 1

90 164 3

90 164 4

a Основой стажировки является 40 часов / рабочая неделя или установленная законом неделя.Если человек работает более 40 ч/неделю, он может быть аттестован по общему количеству часов, но должен предоставить доказательства такой практики.

Если кандидат является безработным или самозанятым, заявление об образовании, обучении и опыте работы должно быть заверено как минимум одной независимой стороной, чтобы орган по сертификации мог его принять.

В случае самозанятых лиц или если компания не имеет соответствующего квалифицированного персонала, необходимо предоставить справку о лице, руководившем кандидатом, с указанием периода такой стажировки и объема задач, выполняемых кандидатом.

Если у вас нет описанного выше опыта, свяжитесь с нами лично.

ТРЕНИРОВОЧНЫЕ ТРЕНИРОВКИ!

Их можно найти во вкладке «Даты курсов».

Ультразвуковой контроль сварных швов – что это такое и когда применяется?

Ультразвуковой контроль сварных швов основан на принципе распространения и отражения высокочастотных звуковых волн. Его можно использовать для обнаружения/оценки дефектов, измерения размеров, характеристики материала и многого другого.Тестирование проводится с помощью ультразвукового приемника и передатчика.

Ультразвуковые волны проходят через тестируемый материал. Звук распространяется через элемент и отражается от жесткой поверхности, расположенной на противоположном конце передатчика. Измеряется время, необходимое для передачи и приема звуковых волн. Разница во времени на разных участках компонента может быть использована для выявления дефектов материала. При наличии дефектов или изменении свойств материала эти отражения будут регистрировать другую плотность и скорость звука.Наиболее распространенным методом теста UT является импульсное эхо.

Различные типы режимов ультразвукового контроля могут использоваться для выявления различных дефектов, полостей, износа материала и т. д. Механические компоненты, работающие с высокими нагрузками, регулярно проверяются с помощью ультразвуковых испытаний.

Одной из наиболее полезных функций ультразвукового контроля является возможность определения точного местоположения несплошностей в сварном шве.Этот метод испытаний требует высокого уровня подготовки и компетентности оператора и зависит от разработки и применения соответствующих процедур испытаний. Этот метод контроля можно использовать для черных и цветных металлов, он часто подходит для контроля более толстых участков, доступных только с одной стороны, и часто позволяет обнаруживать более тонкие линии или более выраженные дефекты, которые не так легко обнаружить на рентгенограммах. .

.

Ультразвуковой контроль | LBNiW - Эксперты по неразрушающему контролю сварных швов

Ультразвуковой контроль (УЗК)

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуковой контроль, или ультразвуковая дефектоскопия, использует энергию высокочастотных звуковых волн для обнаружения внутренних несплошностей материала, измерения толщины материала, которые на основании положений соответствующих стандартов и справочных стандартов используются для принятия или отклонения испытуемого элемента. Благодаря использованию обычных головок для поперечных и продольных волн и оборудования для визуализации и анализа амплитуды эха, так называемогоКомпоненты A-scan тестируются в соответствии с действующими стандартами и/или требованиями заказчика.

Методы ультразвукового контроля (УЗК), используемые в LBNiW, дают немедленные результаты и чувствительны к обнаружению несплошностей во всем объеме объекта контроля, как поверхностном, так и подповерхностном, и могут использоваться при доступе только к одной поверхности элемента. Наши высококвалифицированные специалисты могут обеспечить точные показания несплошностей, таких как их размер, форма и положение.

Ультразвуковой контроль мы используем в основном для контроля качества сварных соединений с целью проверки их соответствия требованиям стандартов при монтаже трубопроводов, котлов, сосудов под давлением, резервуаров и металлоконструкций в широком понимании. Методы ультразвукового контроля LBNiW также полезны для обнаружения расслоений и включений в прокатных материалах, а также для обнаружения несплошностей в отливках, поковках и для ультразвукового измерения толщины (UTT).

Наше портативное оборудование гарантирует быстрые и высокоточные результаты испытаний. Это также позволяет вам записывать показания разрыва для последующего просмотра. У нас есть широкий выбор датчиков с частотами от 1 МГц до 5 МГц, различных диаметров и угловых конфигураций.

Ультразвуковой контроль стыковых швов из углеродистой стали толщиной 2-8 мм по нестандартной методике контроля IBUS-TD-07

Существующие стандарты, относящиеся к обычному ультразвуковому контролю сварных швов, обычно ограничивают сферу их применения толщиной стали более или равной 8 мм.В большинстве случаев это ограничение связано с тем, что с тонкими материалами невозможно использовать стандартные ультразвуковые головки, которые при этом имеют низкое отношение сигнал/шум, и поэтому амплитуду эхо-сигнала сложно анализировать.

LBNiW предлагает ультразвуковой контроль стыковых сварных швов из углеродистой стали толщиной менее 8 мм с использованием специальной процедуры контроля IBUS-TD-07. Эта процедура имеет долгую историю использования в польской энергетической промышленности, где она оказалась эффективным методом ультразвуковой дефектоскопии.Методика ИБУС-ТД-07 аттестована и одобрена УДТ - Управлением технического надзора по контролю за объектами, подлежащими техническому надзору со стороны УДТ.

Процедура IBUS-TD-07 использует специальные тандемные угловые срезные головки с радиальными клиньями, охватывающие трубы диаметром от Ø28 до Ø114, при использовании для проверки сварных швов труб. Эти специализированные преобразователи обеспечивают отличное соотношение сигнал/шум в тонких материалах и, следовательно, лучшую обнаруживаемость дефектов.Процедура определяет методологию калибровки прибора, требующую использования пользовательских калибровочных блоков, и то, как должны выполняться тесты для получения согласованных и надежных результатов.

LBNiW чаще всего использует процедуру IBUS-TD-07 вместо радиографии для контроля сварных соединений труб котла, но этот метод также применим для контроля листового металла. Поскольку ультразвуковой контроль сварных швов толщиной менее 8 мм выходит за рамки общепринятых стандартов, ЛБНиВ проводит ультразвуковой контроль в соответствии с IBUS-TD-07 только при наличии четкого согласования с заказчиком.

Ультразвуковая толщиномер

Ультразвуковое измерение толщины — это широко используемый метод неразрушающего контроля, который требует доступа только к одной стороне тестируемой детали. Это быстрая, надежная и универсальная техника. Ультразвуковые толщиномеры работают на основе точных измерений времени прохождения ультразвуковых волн через материал с момента их введения в образец зондом до их возвращения после отражения от задней стенки элемента.

LBNiW предлагает измерения толщины в полевых условиях для анализа коррозионных процессов в работающем оборудовании, таком как котлы, технологические трубопроводы, сосуды под давлением или резервуары для хранения.Мы используем передовые ультразвуковые толщиномеры, оснащенные по последнему слову техники, что позволяет нам измерять толщину стального и неметаллического слоя без необходимости удаления лакокрасочного покрытия с контролируемых поверхностей. Эти усовершенствованные измерители имеют встроенную возможность записи тысяч измерений, которые затем передаются в программное обеспечение ПК для всестороннего анализа и мгновенного отчета.

Наш хорошо обученный персонал позаботится о том, чтобы испытание было точным и проведенным в соответствии со спецификацией.Все наши специалисты УТ имеют квалификацию 2 уровня, подтвержденную сертификатами в соответствии с ISO 9712 (EN473). У них есть хорошо зарекомендовавшие себя знания и опыт, как в методе исследования, так и в специфике различных отраслей, в которых они работают. Они следуют строгим процедурам тестирования, которые включены в нашу всеобъемлющую систему управления качеством. Наши инспекторы также хорошо разбираются в отраслевых стандартах, которые определяют порядок проведения проверок и учитывают конкретные обстоятельства.Специалисты LBNiW используют современное и должным образом откалиброванное оборудование, гарантирующее точные и стабильные результаты.

Преимущества ультразвукового контроля

  • Обнаруживает поверхностные и подповерхностные дефекты
  • Особенно полезен для обнаружения плоских несплошностей внутри материала
  • .
  • Высокая проникающая способность для обнаружения дефектов глубоко в материале
  • В эхо-методе требуется только односторонний доступ к тестируемой поверхности
  • Результаты доступны немедленно
  • Высокая точность оценки размера, формы и положения несплошностей
  • Нет риска для безопасности окружающих и опасности для здоровья, как в случае с рентгенографией
  • Приборы легкие, портативные и питаются от батареек

Ограничения ультразвукового контроля

  • Навыки и подготовка специалиста по ультразвуковому контролю шире и намного сложнее, чем другие методы
  • Шероховатые поверхности, сложные геометрические формы, мелкие детали или очень тонкие материалы трудно тестировать
  • Линейные разрывы, ориентированные параллельно акустическому лучу, обычно не обнаруживаются
  • Крупнозернистые материалы, т.е.чугун трудно тестировать из-за низкой звукопроницаемости и высокого уровня шума
  • Для обеспечения передачи звуковой энергии требуется использование связующего агента
  • Эталонные стандарты необходимы как для калибровки оборудования, так и для определения характеристик дефектов
  • Перед испытанием поверхность должна быть подготовлена ​​путем очистки/шлифовки для удаления ржавчины, окалины, отслоившейся краски и т. д.
.

Неразрушающий контроль стальных материалов и их соединений.

Неразрушающий контроль стальных материалов и их соединений.

Неразрушающий контроль применяется для выявления несплошностей материалов, оценки свойств (пригодности) материалов для использования и производства без изменения их функциональных свойств. Неразрушающий контроль может проводиться на различных стадиях производственного процесса, от контроля исходных материалов через межоперационный контроль до контроля готового продукта, а также в процессе эксплуатации.Испытания можно проводить на промышленных предприятиях, в производственных цехах и в полевых условиях.

  • Ультразвуковой контроль
  • Рентгенологическое исследование
  • Магнитные испытания
  • Пенетрантные испытания
  • Визуальный осмотр
  • Измерение твердости
  • Измерение содержания феррита

Исследование UT

Метод УЗК рекомендуется для контроля материалов толщиной от 6 мм до очень толстых и стыковых сварных швов.Ультразвуковой контроль позволяет выявить наиболее опасные внутренние дефекты в материалах (трещины, надрывы) и сварных швах (прихваты, трещины, непровары). материалов и сварных швов из углеродистой стали с помощью одного из новейших методов ультразвукового контроля, такого как измерения, - метода TOFD. Благодаря компьютерной регистрации данных измерений метод TOFD обеспечивает полное документирование результатов испытаний и возможность их анализа и проверки в любое время.Проведенные сравнительные исследования свидетельствуют о том, что частота выявления дефектов выше, чем в случае стандартных ультразвуковых и рентгенографических методов. При простой геометрической форме скорость контроля намного выше, чем при ручном ультразвуковом контроле. Благодаря своим многочисленным преимуществам метод TOFD все чаще используется в качестве основного метода неразрушающего контроля сварных швов в нефтеперерабатывающей и атомной энергетике.

Ультразвуковым методом мы проводим следующие виды испытаний:

  • Ультразвуковой контроль сварных швов
  • Ультразвуковой контроль сварных швов толщиной от 2 до 8 мм.
  • Ультразвуковой контроль металлургических материалов (листов, труб, поковок, стальных отливок)
  • Измерение толщины материалов, доступных с одной стороны, таких как трубы, резервуары, цистерны, дымоходы.
  • Измерение толщины стальных материалов с антикоррозионным покрытием.
  • Измерение толщины внутреннего оксида труб

Исследования РТ

Рентгеновское и гамма-излучение применяют для контроля материалов, изделий и сварных соединений из стали, алюминия, меди, титана и их сплавов.Оба типа излучения представляют собой коротковолновое электромагнитное излучение, которое ведет себя как видимый свет, который распространяется прямолинейно с одинаковой скоростью, но не отражается и не преломляется. Они обладают способностью вызывать ионизацию и проникновение сквозь вещество. Ионизирующее излучение вредно для живых организмов и позволяет обнаруживать внутреннюю и поверхностную несовместимости. Результатом исследования является изображение переэкспонированного объекта или обнаруженной несплошности в виде рентгенографической пленки или в цифровом виде.

В нашей компании мы используем аналоговую рентгенографию, для которой мы используем:

  • Рентгеновская трубка для контроля стальных элементов толщиной до 40 мм
  • источники гамма-излучения, селена SE и иридия Ir, с помощью которых мы можем тестировать стальные элементы толщиной до 80 мм

Мы разрабатываем пластины в автоматических процессорах, что значительно упрощает и сокращает время от рентгена до получения результатов от тестируемых элементов.

Лаборатория уполномочена Президентом Национального агентства по атомной энергии на проведение полевых испытаний.У нас также есть возможность проявить и оценить пленки, сделанные на территории заказчика.

ИСПЫТАНИЯ MT

Магнитопорошковый метод применяется для выявления наиболее опасных поверхностных и подповерхностных несплошностей, таких как: трещины и прихваты в сварных швах, а также трещины, наплывы, прокатка, надрывы материалов. Элементы из ферромагнитных материалов можно испытывать методом магнитных частиц. Испытания можно проводить на окрашенных предметах, но покрытие не должно быть толстым, чтобы под ним можно было обнаружить дефекты.м Магнитные испытания проводим по методике:

  • сухой - порошок наносится в виде присыпки (горячие испытания)
  • влажный - порошок наносится в виде цветной или флуоресцентной суспензии

ИССЛЕДОВАНИЯ PT

Капиллярный контроль используется для обнаружения несплошностей (дефектов) в материале или сварном соединении, открытых на поверхности. Этот метод широко используется в авиации, автомобилестроении, машиностроении, строительстве и т.д.Пенетрантные испытания ограничены пористыми или гигроскопичными материалами, мы можем обнаружить несплошности в таких материалах, как агломераты, легированные и нелегированные стали, алюминий, все виды керамики и т. д. Пенетранты могут быть цветными или флуоресцентными. Препараты для пенетранта должны быть совместимы между собой, т.е. мы не используем, например, флуоресцентный пенетрант с проявителем, предназначенным для цветного пенетранта. Также нельзя смешивать препараты разных производителей.

ИСПЫТАНИЯ VT

Визуальный осмотр (внешний осмотр) – метод неразрушающего контроля, предназначенный для выявления дефектов изделий, таких как:

  • дефекты формы;
  • размерных вариаций;
  • неправильная установка;
  • дефекты поверхности (трещины, поры, подрезы, прилипание и т. д.)
  • эксплуатационные повреждения (коррозия, усталостная эрозия, протечки и др.)

Визуальный контроль является простейшим методом проверки и обязателен для всех типов сварных конструкций. Их проводят перед началом других испытаний, а также во время работы различных устройств. Условия испытаний должны быть подходящими и отвечать установленным требованиям. При визуальном контроле можно обнаружить несоответствия на поверхности контролируемого элемента, несоответствие формы и размеров сварного шва и т. д. Визуальный контроль также проводится на отремонтированных сварных соединениях.Соединения могут быть полностью или частично отремонтированы, и каждое отремонтированное соединение должно подвергаться визуальному осмотру с использованием тех же критериев оценки и с использованием того же испытательного оборудования, что и для готовых сварных соединений. В случае разногласий или невозможности оценки следует использовать другие методы испытаний.

ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФЕРРИТА

Применение кислотоупорных сталей, особенно кислотоупорных плакированных, создает ряд технологических и металлургических проблем.При сварке однородной кислотоупорной стали с чисто аустенитной структурой с плакированной сталью, подложка которой имеет феррито-перлитную структуру, кислотоупорный металл шва с аустенитной структурой смешивают с низкоуглеродистой связкой с феррито-перлитной структурой . Применяемая технология и выбор сварочных материалов должны обеспечивать такое соединение, при котором в шве содержание феррита составляет 2-8 % при ручной сварке и до 10 % при автоматической сварке.Для измерения процентного содержания феррита используется ферритометр, который откалиброван по нормам, предусмотренным производителем прибора.

Контроль содержания феррита чаще всего проводят на сварных соединениях сталей с аустенитной микроструктурой и на сталях, плакированных наплавкой, подложка которых имеет феррито-перлитную микроструктуру и аустенитное покрытие. автоматический. Соответствующее содержание феррита в металле после сварки предотвращает возможность образования горячих трещин (из-за гораздо лучшей растворимости примесей в феррите, чем в аустените).

ТЕСТ НА ТВЕРДОСТЬ

Измерения твердости в основном используются в металлургии, поэтому большинство методов измерения были разработаны для металлов. Однако некоторые из них также применимы для изучения керамики и полимеров.
Обычно мы проводим испытания на твердость двумя методами:

  • с использованием статического метода
  • динамическим методом
Статический метод.

В этом методе твердость материала определяется в зависимости от величины силы, воздействующей на индентор, и величины остаточной деформации, вызванной этой силой.
Наиболее распространенными статическими методами являются:

Бринелл, Роквелл и Виккерс. Динамический метод.

В этом методе измерение твердости основано на ударном воздействии индентора на испытуемую поверхность.

Существует два основных метода измерения твердости. Метод Шора, заключающийся в измерении высоты отражения от свободно падающего с определенной высоты испытуемого материала стальной гири массой 2,626 г, заканчивающейся твердым индентором.Чаще всего используется для измерения твердости резины и метод измерения молотком Полди.

В нашей компании мы проводим измерения твердости как статическим, так и динамическим методом.

.

публикаций по неразрушающему контролю.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ РАДИОГРАФИИ


СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ РАДИОГРАФИИ


СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ РАДИОГРАФИИ


Семинар - Ультразвуковой контроль материалов, Закопане 2000


1.Введение

Основные проблемы рентгенографических исследований вытекают из:

  1. о вредности ионизирующего излучения,
  2. довольно трудоемко и дорого и сложно автоматизировать,
  3. система визуализации результатов испытаний пленки,
  4. необходимость доступа к обеим сторонам тестируемого объекта.

Общими для всех неразрушающих методов проблемами являются чувствительность и надежность испытаний, вероятность обнаружения дефектов и неопределенность, связанная с их измерениями.

Принимая во внимание современные проблемы радиографии, обсуждаются следующие темы: гарантии, источники и детекторы, радиографическое моделирование и анализ неопределенности радиографических измерений.

2. Безопасность

Хотя рентгенография является одним из старейших методов неразрушающего контроля и имеет высокий уровень общественного признания для атомной науки, прежде всего благодаря широкому использованию в медицинской диагностике, проблемы радиационной защиты все больше ограничивают ее применение в промышленности.

Наличие вредных излучений вызывает:

  1. увеличение стоимости самих исследований (необходимость выделения и контроля зон ограниченного присутствия персонала, устройство экранов, необходимость применения особых административных процедур, связанных с использованием источников излучения и др.),
  2. потерь в результате сбоев и даже необходимости управления перерывами в работе производственных, эксплуатационных и ремонтных бригад испытанных объектов.Часто рентгенографические исследования можно проводить только ночью.

Из различных других областей известно, что снижение угроз и нарушений окружающей среды наиболее эффективно в источнике этих угроз (например, загрязнение, шум). Это относится и к радиации.

Разработка гибких, сильно ослабляющих пластических материалов корпуса с наполнителем в виде зерен, а фактически вольфрамовой пыли, значительно упрощает формирование чехлов в непосредственной близости от источника излучения - рабочего контейнера (рентгеновской трубки).То, что раньше делалось со свинцовыми листами, теперь стало намного проще, потому что намного проще резать и сгибать «кусочки» нового укрывного материала толщиной в несколько или десятки миллиметров, а также намного легче формировать укрытия без нежелательных пробелы. Даже удлинительный кабель источника излучения можно обернуть слоем гибкого защитного материала, который легко крепится к шлангу с помощью липкой ленты.

Фактор ослабления материала, состоящего из чрезвычайно тонкой дисперсии тяжелого абсорбента в легкой матрице, лучше, чем это было бы результатом только поверхностной плотности оболочки.Несмотря на некоторую информацию, полученную в ходе контактов со специалистами из Украины и Великобритании, и публикации [1,2], автору не удалось найти достоверного описания механизма взаимодействия рентгеновских и гамма-фотонов с этим типом материала, данных о активная толщина и коэффициент усиления (нарастание) и коэффициент линейного ослабления (m) как функция лучистой энергии. Отсутствуют сравнительные данные по массе щитков из композита «Гаммаблок», запатентованного в Великобритании, по сравнению с традиционными материалами (Pb, U, W).

Гибкие, высокоэффективные экраны в сочетании с источниками с энергией ниже 192 Ir позволяют уменьшить радиус зоны ограничения пребывания (7,5 мЗв/ч) до 2-3 метров и таким образом получить значительную экономию при строительстве и ремонт утолщенных промышленных установок, таких как энергетические, нефтехимические и морские платформы. По мнению авторов этих работ, рентгенографию можно проводить практически без помех для смежных монтажных и ремонтных работ, особенно при работе коллимированного луча без выброса источника из рабочего контейнера.По данным SafeRad Ltd из Великобритании, полуабсорбирующий слой этого материала для источников составляет 175 Se 6 мм (для Pb 2,2 мм). Стандартные листы поставляются размерами 350 х 750 мм и толщиной 8 и 16 мм.

Эффективные экраны источника излучения также изготавливаются из тщательно подогнанной свинцовой арматуры [3], но вес таких экранов, по-видимому, больше, чем экранов из гибких материалов.Однако в обоих случаях теперь предлагаются «безопасные» рентгенографические исследования с гарантией того, что радиус контролируемой зоны не превышает нескольких метров. Достижения в области защиты от радиации позволяют решать фундаментальную проблему рентгенографических исследований — опасность радиации для окружающей среды.

Рис. 1. Защитная система для радиографического контроля труб («LORA» - RTD Нидерланды)

3.Источники излучения 900 14

75 Se, после нескольких лет раскрутки, не обошлось без резкого обсуждения температуры плавления и кипения селена, этот источник кажется преемником широко используемого 192 Ir, по крайней мере, в диапазоне 5-20 мм диапазон толщины из-за:

  1. меньшая энергия излучения, чем у иридия, и, следовательно, лучшая пригодность для испытаний стали в диапазоне 5-20 мм, охватывающей подавляющее большинство сварных изделий (трубопроводы, резервуары, корабли, металлоконструкции и т.п.),
  2. гораздо более длительный период полураспада, чем у иридия (120 дней, практически одна замена источника в год).

Рис. 2. Области применения 75 Se для центрирования труб на участке RX - через две стенки

Современные проблемы, связанные с использованием источников 75 Se, заключаются в еще ограниченном предложении этих источников и их относительно высокой цене, а также в задержках с внесением селена в некоторые важные нормативы и технические условия.

Распространение селена стало возможным после того, как ядерные установки в бывшем Советском Союзе (центрифуги по обогащению селена, высокомощные реакторы) были предоставлены немецким и другим компаниям, что привело к предложению высокообогащенных источников и удельной активности в десятки терабеккерелей. на грамм (3,7 ТБк от 3x3 мм).

Растущее в последнее время число поставщиков источников селена может снизить их цены, чего очень ожидают рентгенологи [4].

В стране источники селена начинают использовать в энергетике и для механизированного управления трубопроводами самоходными гусеницами. В диапазоне толщин около 10 мм качество рентгенограмм явно лучше, чем у иридиевых. Внедрение 75 Se в промышленность значительно упростило его включение в европейский стандарт PN-EN 1435.

Польский дистрибьютор источников селена и соответствующего оборудования очень помогает в переносе этого нового исследовательского метода на внутренний рынок.В настоящее время мы не можем ожидать внутреннего продукта этих источников, так как потенциал ядерного центра в Сверке (источники 169 Yb, 90 057 153 Gd и 90 057 192 Ir), который раньше был значительным в Европа явно ослабла.

Gadolin 153, когда-то интенсивно продвигаемый институтом в Сверке, начинает появляться в портативных, легких системах для рентгенографических исследований в реальном времени, например, коррозии изолированных трубопроводов с использованием метода касания.Благодаря низкому энергопотреблению 153 Gd и тщательно изготовленным крышкам устройство управляется вручную; опасная зона незначительна.

Здесь стоит напомнить, что уже 25 лет назад автор демонстрировал испытанные трубы с использованием источника 169 Yb, сохраняя при этом радиус контролируемой зоны около 3 м.

Миниатюрные низкоэнергетические рентгеновские аппараты на 50-70 кэВ взаимозаменяемы с источниками 169 Yb, 75 Se, т.е.в радиоскопах с ручным управлением, не представляющих угрозы для окружающей среды.

Рис. 3. Портативный рентгеноскоп с миниатюрной рентгеновской трубкой (RTD - Нидерланды)

Импульсные рентгеновские аппараты все легче и легче, питаются от аккумуляторов, генераторов внутреннего сгорания или от сети, они испускают излучение высокой интенсивности в виде коротких «вспышек» рентгеновских лучей.Они используются, в частности, в рентгенографических сканерах для осмотра трубопроводов изнутри. Они выдерживают высокие температуры трубопроводов, построенных в пустыне и в тропиках.

Миниатюрные линейные ускорители для высокоэнергетической радиографии, выше 1 МэВ, благодаря высокой радиационной эффективности позволяют проводить диагностические исследования даже в среде с высоким гамма-фоном (атомные электростанции), так как обеспечивают достаточно высокое отношение сигнал-к-излучению. - коэффициент шума.

Источниками исследований в реальном времени раньше были исключительно рентгеновские лучи из-за ограниченных возможностей датчиков изображения. В настоящее время в результате развития источников низкоэнергетических изотопов и совершенствования преобразователей и цифровой обработки изображений цифровые гамма-системы ( 153 Gd, 169 Yb, 75 Se, 192 Ir) строят все чаще и чаще и с применением высокоэнергетических генераторов рентгеновских лучей

Рассеянное, комптоновское и когерентное излучение, несмотря на многие преимущества, такие как возможность построения систем односторонней комптоновской радиографии (источник и детектор на одной стороне контролируемого объекта) и различение материалов с близким коэффициентом ослабления излучения (m), используется относительно редко, и развитие в этой области ограничивается специальными приложениями, такими как, например,испытания легких сплавов и пластмасс, обнаружение наркотиков и взрывчатых веществ, измерение толщины стенок методом рассеяния, измерение напряжений рентгеновским излучением (на поверхности) и нейтронным излучением (на поперечном сечении образца).

Космическое излучение после изучения применения для радиографии пирамид и подземных сооружений (метро Токио) в настоящее время не является предметом систематических радиографических исследований.

Аннигиляционное излучение позволяет получать многообещающие результаты в исследованиях ползучести материалов, но представляется маргинальной областью в современной проблеме радиационных исследований.

Позитронное излучение, позволяющее получить высокую контрастность и чувствительность рентгенографических исследований в определенных слоях исследуемого материала, в современных публикациях в области рентгенографии не фигурирует. В любом случае, источники позитронного излучения есть только в специализированных центрах.

Источники для микрорентгенографии в виде малофокусных рентгеновских аппаратов, несмотря на бурное развитие приложений микрорентгенографии, по-прежнему дороги и все чаще используются в цифровых рентгенографических системах реального времени (например,для контроля лопаток энергетических и аэрокосмических турбин, а также в электронной, военной и космической промышленности).

Источники нейтронов в виде электронных нейтронных генераторов, оснащенных системами торможения и коллимации пучка тепловых нейтронов, стали относительно легко доступными, что означает, что нейтронография в промышленных масштабах в настоящее время не ограничивается использованием станций, установленных на ядерных реакторах, а передвижных нейтронографических станций. приборы, применяемые в промышленности, используются в ракетной технике (тестирование твердого топлива), в авиационной коррозионной диагностике, диагностике содержимого и деградации контейнеров с радиоактивными отходами (нейтронная томография) и других.Изотопные источники нейтронов, из которых только 90 057 252,9 058 Cf имеют достаточно высокую эффективность для радиографических исследований, из-за их очень высокой стоимости применяются лишь изредка.

Газовые источники гамма-излучения (например, 85 Kr, CH 3 Br 82 ) до сих пор используются для испытаний на проникновение радиоизлучения и утечки. Однако из-за низкого уровня общественного признания приложений с открытым исходным кодом этот вопрос касается только специальных приложений.Однако следует подчеркнуть, что при локализации сложных утечек и сверхчувствительных пентестах эти источники позволяют получать результаты, трудно достижимые другими методами неразрушающего контроля.

Источники x B (клатрат), также на основе газа 85 Kr, несмотря на многообещающие результаты методологических исследований и первых применений, не представляются предметом современных исследований или промышленного интереса.

Поверхностные источники, используемые для цифровой «обратной рентгенографии» (большой источник — малый детектор, отсекающий рассеянное излучение), несмотря на многообещающие результаты в виде практически полного устранения комптоновского излучения, до сих пор остаются на периферии радиографических вопросов.

Авторадиографо-метрические источники. Это сами тестовые объекты, активируемые в реакторах и с помощью ускорителей (синхротроны) или с радиоактивными, природными (руды, минералы) или искусственными примесями (имплантаты).Это могут быть, например, образцы для сегрегационных и диффузионных испытаний, старые изображения, активированные в реакторе (для проверки подделок) и другие. Помимо разработки методики тонкослойной активации для трибологических испытаний и контроля коррозии и износа деталей машин и промышленных установок, этот вопрос не может быть включен в русло рентгенографических исследований.

Некоторые виды авторадиографических источников представляют собой пленки из диспрозия, индия, золота или гадолиния, используемые в качестве преобразователей в нейтронографии.Проблема заключается в доступности этих материалов, но нет сообщений об эффективных и легкодоступных материалах преобразователя.

Низкоэнергетические изотопные источники - так здесь называются изотопные источники с энергией ниже 100 кэВ - т.е. 170 Tm (тул-170), 125 I, 241 Am (америк-241). Тюль используется давно, но низкая удельная активность и эффективность этих источников не позволяют прогнозировать бурное развитие использования тюля.Америка, произведенная из продуктов деления, является очень хорошим радиографическим источником для стали толщиной 0,2 - 2 мм, но также "страдает" малой удельной активностью. Йод, при очень малых габаритах, применялся для проверки тонких металлических и пластмассовых изделий с затрудненным доступом к тесту, при этом активная часть источника находилась на конце провода, вводимого в труднодоступные места. Однако сообщений о более широком применении этого источника нет.

4.

детекторов

Рентгенографические пленки предлагаются во все более широком ассортименте, предназначенном для использования с традиционными металлическими, фторметаллическими покрытиями и в новых системах проявления пленки-покрытия. Рентгеновские пленки уже достигли очень высокого разрешения, и здесь нет существенного прогресса. Значительное повышение эффективности рентгенографического процесса на пленке достигнуто за счет механизированной обработки (проявки) пленок.Хотя обычно это связано с повышением температуры проявления, что способствует развитию зерен эмульсии и ухудшению разрешения, больше нет никаких ограничений в использовании автоматического проявления, как это было в прошлом в атомной промышленности.

Следует упомянуть мембранную томографию, которая очень полезна в условиях полевых исследований. Рентгенограммы одного и того же объекта (сварных швов) делают в разных геометрических системах и цифровой результат контроля получают путем компьютерной реконструкции выявленных на рентгенограмме дефектов.В полевых условиях делается несколько рентгенограмм в строго определенных геометрических условиях, остальное делается в лаборатории.

Отслаивающиеся эмульсии в течение многих лет использовались в авторадиографии, а в последнее время — в исследованиях пенетрантов. В случае последнего существенным преимуществом этого детектора является простота повышения чувствительности пенетрантных тестов за счет увеличения времени экспозиции эмульсии, т.е. время пребывания эмульсии на тест-объекте (т.е.турбинная лопатка, прецизионное литье и т. д.). Эффект аналогичного характера возникает при использовании в качестве детектора обычных мембран.

Детекторы для моментальной рентгенографии. Рентгенография на бумаге не снискала большой популярности, хотя автор по собственному опыту считает эту методику очень полезной. Трудно объяснить, почему использование радиографической бумаги на самом деле ограничивается обучением сварщиков, за исключением, может быть, одного (в любом случае положительного) теста, проведенного несколько лет назад в Gaz de France.

Материалы, подвергающиеся термообработке или проявляемые в контакте с воздухом, также не стали предметом серьезных сравнительных и валидационных работ.

Селеновые, фосфорные и кремниевые пластины - цифровая рентгенография. В современной рентгенографии на первый план выходит цифровая обработка изображений, получаемых в режиме реального времени. Причины очевидны: цифровая технология реального времени позволяет решить две основные проблемы рентгенографии, упомянутые в начале, — ускорить и автоматизировать процесс обследования и избежать дорогостоящей пленки в качестве детектора.Это также позволяет обрабатывать электронные рентгенографические изображения и, таким образом, увеличивать обнаружение дефектов и снижать неопределенность рентгенографических измерений и компьютерного архивирования результатов испытаний. Однако необходимо помнить, что лучшие системы цифровой рентгеноскопии приближаются (по некоторым данным, даже превосходят) к стандартной пленочной рентгенографии. Рентгенографические тесты с повышенной чувствительностью на мелкозернистых мембранах по-прежнему имеют еще более высокое разрешение и выявляемость деталей.

Рис. 4. Сравнение обнаружительной способности, полученной на пленочной и цифровой рентгенографии в системе ADR - DPS AGFA

Цифровая радиоскопия разработана на основе микросцинтилляционных детекторов с фотодиодами и детекторными пластинами из аморфных (аморфных) материалов. В первом случае фотоны рентгеновского или гамма-излучения преобразуются в световые импульсы (сцинтилляции), а затем преобразуются в электрические импульсы, усиливаются и обрабатываются в цифровое изображение.Отдельные пиксели такого изображения соответствуют одному микродетектору с фотодиодом. Размеры этих детекторов обычно порядка 0,1 мм. Они выполнены в виде линейных или поверхностных извещателей. В последнем случае нет необходимости преобразовывать ионизирующее излучение в свет. Фотоны создают электрические сигналы, которые улавливаются транзисторной схемой. Ниже приведено описание обеих систем цифровой рентгеноскопии, взятое из литературы.

В первой из описанных систем [5] использовался линейный детектор с высоким разрешением, равным 50 мм, и 2048 пикселей на строку.Источником излучения является рентгеновский аппарат на 225 кВ, который вращается вместе с детектором вокруг трубы и записывает изображение сварного шва линия за линией. Каждая зона (линия) тестируется с источником, перпендикулярным детектору; таким образом, нет косой проекции, как при рентгенографии на пленке. Пучок излучения и детектор плотно коллимированы/экранированы, что снижает влияние паразитного излучения. Эта система, по словам ее авторов, позволяла добиться качества изображения, близкого к пленочному.Также использовалось сканирование под разными углами (например, параллельно стенке канавки), что значительно увеличивало POD плоских несплошностей, таких как трещины и прилипание (непровар). Использование алгоритмов «томосинтеза» и «плоскостной томографии» значительно обогатило возможности интерпретации изображений.

Рис. 5. Радиоскопические системы для контроля кольцевых сварных швов труб: (а) система для контроля через две стенки (под водой) с плоским детектором, (б) система для контроля через одну стенку (рентгеновская источник в центре трубы) ) с плоским детектором, (c) испытательная система с двойными стенками с линейным детектором

Вторая система [6] была названа «прямой» радиографией, в которой используется детектор в виде слоя аморфного селена, преобразующего Х фотонов в электрические заряды, которые могут быть собраны и зарегистрированы транзисторной системой в виде тонкого слоя селена. аморфный кремний.Название «прямая» рентгенография связано с тем, что этап преобразования рентгеновских лучей в свет, а затем в электрический сигнал опущен. За счет обхода непрямого преобразования света были достигнуты очень высокая, пленочная передаточная функция модуляции и контрастная чувствительность. Слой аморфного селена размером 14 "х17" (примерно 355 х 430 мм) содержит 7,9 млн пикселей размером 139 микрон. Приведены характеристики качества «прямого» изображения и сравнение с «непрямыми» детекторами и рентгенографической пленкой.Новый детектор позволяет добиться качества изображения, сравнимого с пленкой, с которой он намного быстрее.

В обоих случаях изображения записываются на CD-ROM и, таким образом, могут быть легко заархивированы, распечатаны на принтерах с высоким разрешением и отправлены в электронном виде.

5. Моделирование - виртуальная рентгенография

Говоря о виртуальной рентгенографии, автор имел в виду все виды компьютерного моделирования и симуляции рентгенографического процесса или его компонентов, используемые при разработке и апробации технологий и систем рентгенографических исследований.Хорошие симуляционные программы позволяют сократить цикл методического исследования и значительно снизить его стоимость. Они являются отличным инструментом для обучения персонала.

Программное обеспечение SINDBAD [7] моделирует весь рентгенографический процесс. Он используется при проектировании систем неразрушающего контроля и при оценке обнаружения определенных неоднородностей. Принимая во внимание, что разрешающая способность рентгенографического метода является основным фактором в оценке обнаружения дефектов, был разработан модуль, имитирующий размытие изображения на основе передаточной функции модуляции (MFL).Система моделирования состояла из моделей MFL, разработанных для отдельных элементов рентгенографической системы, таких как источник и детектор рентгеновского излучения. Синтетическое рентгенографическое изображение получают с помощью свертки функций MFL. Программу валидировали путем прогнозирования результатов испытаний простых объектов и сравнения с результатами реальных испытаний. Корреляция была удовлетворительной.

Программное обеспечение под названием «Moderato», моделирующее весь рентгенографический процесс, было разработано для французского консорциума EDF [8] для объективного подтверждения правильности и эффективности периодических радиографических испытаний целостности трубопроводов атомных электростанций, проводимых с 192 Ir и 90 057. 60 Ко.Неровности литых отводов и сварных швов описываются в САПР, детектором является пленка с армирующими покрытиями. Вычислительная модель является микроскопической и основана на симуляции Монте-Карло, поэтому она по очереди анализирует поведение каждого фотона. Во время оценки можно наблюдать размытие изображения в результате рассеяния фотонов в тестируемом объекте, затем измеряемое на тестовых рентгенограммах. Полученные компьютерные изображения корректны и используются для дальнейшей обработки результатов испытаний и трехмерной 3D-реконструкции.

Определение максимального размера контрольной зоны в объектах сложной формы (например, отливках) при сохранении приемлемого уровня обнаружения на концах зоны является предметом моделирования программного обеспечения, позволяющего прогнозировать вероятность обнаружения конкретных несплошностей в соответствующее место объекта испытаний [9]. Соответствующие алгоритмы позволяют создать трехмерную зернистую структуру и разместить в ней в нужном месте дефекты определенного размера и морфологии.Для каждого разрыва создается изображение и определяется его контраст. Сложные, реальные формы тестируемых объектов (слепков) затрудняют использование симуляций из-за ограниченности памяти компьютеров, как оперативной, так и видеокарты. По этой причине была разработана процедура, позволяющая уплотнять сетку зерен только в выбранных зонах моделируемого объекта. Программа генерирует трехмерную карту POD для одного или нескольких направлений исследований.

6.Погрешность рентгенографических измерений 900 14

Информация о вероятности обнаружения несплошности (POD) и связанной с ней достоверности рентгенографического контроля (PW) довольно сильно различается в зависимости от типа несплошности и других факторов, учитываемых при определении этих значений. Рентгенографические POD и PW обычно выше, чем у других РУЧНЫХ НК, и ниже, чем при механизированном ультразвуковом контроле.POD и надежность рентгенологических исследований обычно оцениваются в 0,6-0,7 (POD) и 0,55-0,6 (PW) соответственно.

Руководство ISO [10] дает следующее определение термина «неопределенность»: параметр, сопровождающий результат измерения, характеризующий распределение значений, которые можно обоснованно отнести к измеряемой физической величине.

  1. Этим параметром может быть, например, стандартное отклонение (или его заданное кратное) или доверительный уровень, соответствующий половине ширины определенного прогона (интервала).
  2. Неопределенность измерения обычно имеет много компонентов. Некоторые из этих составляющих можно оценить по статистическому распределению ряда результатов измерений и определить по экспериментальному стандартному отклонению. Другие компоненты, которые также могут быть определены по стандартному отклонению, оцениваются на основе вероятностных распределений, которые, как предполагается, получены на основе опыта или другой информации.
  3. Предполагается, что результат измерения является наилучшей формой оценки измеренного значения и что все составляющие неопределенности, в том числе возникающие из-за систематических явлений, связанных с поправочными и эталонными эталонами, влияют на распределение (разброс) результатов испытаний.

Неопределенность результатов измерений является неотъемлемым элементом каждого процесса измерения. Руководство ISO 25 (1990 г.), стандарты ISO для испытательных лабораторий и калибровки, содержит требования к определению степени неопределенности каждого измерения, чтобы предоставить дополнительную информацию об измеряемой величине и качестве измерения.

Хотя методы расчета неопределенности количественных измерений, таких как длина, температура и другие измерения, хорошо изучены, они не включают оценку результатов испытаний, таких как радиографический и другой неразрушающий контроль.

В процессе оценки качества продукции по рентгенограммам нет необходимости проводить измерения только в случае недопустимых по ее характеру признаков (например, трещина, незакрепленная часть или недостающая часть). В остальных случаях измерения производятся в следующем диапазоне:

  • определение типа разрыва и его формы (например, определение того, является ли мочевой пузырь продолговатым или узловатым),
  • местоположений (измерения кинопроекции, особенно в 3D-рентгенографии),
  • раздач (индикация расстояний между собой),
  • размеры (замер ширины и длины показаний, глубина показаний),
  • выраженность (суммирование геометрических размеров показаний, сравнение с эталонным полем или сегментом).
  • 90 253

    Несоответствия, как с точки зрения их наличия, так и размеров, оцениваются, чтобы решить, принять или отклонить продукт. Следовательно, следует определить неопределенность измерения несплошности.

    Некоторые контрольные параметры особенно важны при измерении дефектов (например, характеристики аппарата, интенсивность освещения экрана негатоскопа, тип мембраны, энергия излучения и т. д.)). Они являются причиной неопределенности измерений, а, следовательно, и неопределенности решения о принятии или отклонении продукта.

    Измерение представляет собой оценку фактической и неизвестной несплошности, поэтому, если неопределенность измерения не указана, лицо, принимающее решение, не будет знать, насколько близка оценка к реальному размеру несплошности.

    Качество рентгенограммы, как описано в радиографических стандартах, выражается в виде чувствительности теста, t.j) наименьший обнаруживаемый дефект определенной формы, такой как отверстие или проволока стандарта радиографического качества изображения (IQI). Должны быть сделаны соответствующие показания IQI (обнаруживаемость стержней или отверстий в эталоне) как доказательство достаточного качества изображения, но это не соответствует необходимости судить о фактических размерах аномалии.

    Руководство ISO-25 (1990) требует, чтобы испытательные и калибровочные лаборатории сообщали о своих результатах вместе со значением неопределенности измерений.Некоторые пионерские исследования в этой области были проведены в области измерения неопределенности в ультразвуковых [11] и рентгенографических [12] тестах.

    В результате этого исследования были разработаны формулы для расчета общей стандартной неопределенности. Каждый тестовый параметр анализировался отдельно, а затем рассматривался вместе. Некоторые из этих параметров были проанализированы экспериментально, другие основаны на теории.

    Не вдаваясь в подробности рассматриваемой работы, ниже приведен пример расчета неопределенности для следующих параметров испытаний:

    • Измеренное значение: 5 мм
    • Метод измерения: линейка (линейка)
    • Энергия излучения: 200 кВ
    • Плотность пленки D: 2,0
    • Яркость экрана негатоскопа: 60.000 люкс
    • Фокусное расстояние: 4 мм
    • Расстояние источник-пленка: 200 мм
    • Дефект расстояния - пленка: 20 мм
    • Тип мембраны: Agfa Gevaert D7
    • Контрастная чувствительность: 0,005 D
    • Окружающее освещение: 10 люкс
    • Обратное рассеяние: 50 мм бетона за пределами образца
    • 90 253

      Результаты расчета:

      • Расчетная систематическая погрешность ES = 0,94 мм
      • Расчетная случайная ошибка Eg = 0,497 мм
      • 90 253

        Наилучшая оценка (с поправкой на увеличение):

        90 242
      • между 4,06 и 1,038 (96%, 30 df) где: df-коэффициент разнообразия (co.разнообразие)
      • 90 253

        Многолетний опыт автора показывает, что трудно проводить рентгенографические измерения с точностью выше 0,5 мм. Приведенные здесь результаты анализа неопределенностей, по-видимому, подтверждают эти практические наблюдения.

        Рис. 6. Источники погрешности рентгенографии


        Литература

        [1] Российско-украинская публикация об особых свойствах пластмасс с наполнителями, обнаруженных при исследовании многослойных авиационных баков, ICNDT, Сан-Паулу

        [2] Malcom Wass - Экраны Gamma Blok - новая возможность эффективной радиологической защиты, Национальная конференция по радиографическим исследованиям, Попов, 1999

        [3] Материалы RTD, Нидерланды

        [4] М.Добровольски - Радиографические свойства источника Se-75, Национальная конференция по радиографическим исследованиям, Попов, 1999,

        .

        [5] U. Ewert, B. Redmer, J. Muller - Механизированный контроль сварных швов для обнаружения плоских дефектов и измерения глубины с помощью томосинтеза и планартомографии, Review of Progress in Quantitative NDE, июль 1999 г.

        [6] П.К.Солтани, Д.А.Высневски - Прямая радиография с аморфным селеном для промышленной визуализации, Обзор прогресса в количественном неразрушающем контроле, июль 1999 г., Канада

        [7] A Koenig et al.- Моделирование рентгенограмм с использованием системы MTF, Review of Progress in Quantitative NDE, июль 1999 г., Канада

        .

        [8] Й. Чен, Дж. Грей - Разработка алгоритма построения сетки POD для рентгеновского излучения с использованием рентгеновского излучения, радиографического моделирования, Обзор прогресса в количественном неразрушающем контроле, июль 1999 г., Канада

        [9] ISO/IEC/OIML/BIPM, ISBN 92-67-10188-9, «Руководство по выражению неопределенности в измерениях», 1993 (E)

        [10] р.К. Чепмен, «Руководящий документ CEGB по оценке погрешностей измерения дефектов при ультразвуковом НК сварных швов», Надежность в НК, Труды НК 88, 27-я ежегодная Британская конференция по НК, Великобритания, 1988 г.

        [11] Y. Shoef, G.Shoef - Неопределенность в рентгенографии, Insight, Oct. 1997

        .

        GAMMA MONTEX - Сварочная лаборатория

        Сварочная лаборатория "GAMMA-MONTEX Sp. Z o. O. " создана в 1992 году на базе государственного предприятия. Он был основан группой специалистов в области неразрушающего и разрушающего контроля.

        Лаборатория сварки "GAMMA-MONTEX" Sp.Z o.O. Предлагает комплексный неразрушающий и разрушающий контроль.

        • Неразрушающий контроль (рентгенографический, ультразвуковой, проникающий, магнитопорошковый, визуальный, толщинометрический, твердостный, коррозионных потерь и расслоения, измерения овализации и утонения, химический состав, металлографические аналоги, измерение содержания дельта-феррита),
        • разрушающие испытания (испытания материалов и сварных соединений на растяжение, изгиб и разрыв, измерение твердости, металлографические испытания, ударная вязкость),
        • квалификация технологии сварки поPN-EN ISO 15614 (включая WPQR),
        • испытание контрольных соединений к экзамену сварщиков в соответствии с ПН-ЕН ИСО 9606, ПН-ЕН 287,
        • технический надзор за неразрушающим контролем, выполняемым заказчиками (личные удостоверения 3-го уровня),
        • надзор за морскими сооружениями,
        • разработка процедур испытаний, планов испытаний, pWPS, WPS, WPQR и подготовка интерпретаций стандартов и правил,
        • консультации в области сварочных знаний - EWE, IWE

        Мы проводим испытания в соответствии с директивами PN-EN ISO, ASME, DNV, AD 2000 MERKBLAT

        Лаборатория тесно сотрудничает с инспекторами UDT и TÜV, а также с Институтом сварки в Гливицах.Лаборатория соответствует критериям стандарта PN EN ISO/IEC 17025. Система менеджмента распространяется на работы, выполняемые как на постоянном месте, так и вне его.

        Имеем Свидетельство о признании, выданное Управлением технического надзора II степени.

        Персонал имеет сертификаты 2 и 3 степени по ПН-ЕН ИСО 9712 и сертификаты РТ, УТ, МТ, ПТ по ASME-SNT-TC-1A.

        У нас есть мобильная лаборатория неразрушающего контроля, которая выполняет исследовательские услуги с оценкой и документированием на объекте заказчика.

        .

        Сварка в 3D

        Методы ультразвукового контроля с фазированной решеткой для контроля сварных швов на трубах толщиной менее 8 мм

        Мариуш Божек
        Славомир Вилиньски 9000 6 ПГЕ Гиек С.А. Филиал Белхатувская электростанция
        9000 3

        Каковы преимущества использования многопреобразовательных преобразователей при ультразвуковом контроле сварных швов на трубах толщиной менее 8 мм? Во-первых, они позволяют оценить размер обнаруженного дефекта и его ориентацию менее затратным по времени и более удобным для оператора способом.Очень важной особенностью этого метода является возможность сохранять в цифровом виде все изображения данного сварного шва и, следовательно, визуализировать обнаруженные признаки в трех измерениях.

        Наряду с растущими потребностями энергетики, связанными с модернизацией и обновлением напорной части котлов, что приводит к оптимизации рабочих параметров агрегатов (особенно температур и давлений) и получению высоких эксплуатационных показателей, необходимо использовать современные аустенитные стальные материалы.В этот момент появляется новая сварочная задача и проверка вновь выполненных сварных швов. Наряду с повышением качества этих работ необходимо развивать и совершенствовать методы исследований, направленные на сокращение сроков исследований и повышение их качества.
        Представленные и избранные возможности представленной методики исследования подкреплены практическими примерами и их использование дает большие возможности применения в энергетике. Новые возможности метода ультразвукового контроля с применением мозаичных преобразователей значительно расширяют недоступные ранее возможности ультразвукового контроля с одиночными преобразователями.

        Исследовательская цель 9000 6 Для выполнения требований Директивы по оборудованию, работающему под давлением 97/23/ЕС, и обеспечения высокой эксплуатационной готовности силовых агрегатов необходимо выполнение качественных сварочных работ, подтвержденных неразрушающим контролем. В таком случае, как модернизация силового агрегата, одним из важнейших процессов реализации является замена всех поверхностей нагрева котла. Это влечет за собой необходимость проверки очень большого количества сварных швов, т.н. тонкостенные (толщиной 5-8 мм), на ограниченное время и без необходимости остановки работы на участке испытаний.В таком случае важно исключить рентгенографические исследования и в то же время обеспечить максимальное качество (достоверность) результатов испытаний. Метод радиографического контроля сварных швов с применением изотопных дефектоскопов по методике на один эллипс, рекомендованный действующими нормами, весьма трудоемок и не гарантирует наивысшего качества (достоверности) результатов контроля. Более того, отсутствие полноценной радиологической защиты на полигоне из-за продолжающейся эксплуатации станции связано с ограничениями по времени на монтажные работы.Оправдание таких ожиданий ставит дополнительные задачи, заключающиеся в замене рентгенографического метода ультразвуковыми тестами с использованием многопреобразовательных головок «фазированной решетки». Такие возможности предоставляет основная спецификация гармонизированного стандарта PN-EN 12952-6, пункт. 9.4.2.1 под.12 - «применение ультразвукового контроля до толщины менее 8 мм возможно при соблюдении следующих требований:

        • наличие письменной процедуры испытаний, основанной на проверенной деятельности производителя,
        • , чтобы гарантировать, что безопасность устройства не ухудшится при использовании.

        Появление новой аустенитной стали Х8ХН19-11 (347ХФГ) и рекомендуемая регистрация изображения контролируемого элемента способствовали проведению испытаний с применением многопреобразовательных головок с применением сканера «Кобра».

        Испытательные характеристики 9000 6 Как следует из названия, этот метод основан на использовании ультразвуковых многопреобразовательных (мозаичных) головок. Эти головки отличаются от стандартных ультразвуковых головок тем, что состоят из множества отдельных преобразователей (10, 16, 32, 64, 128 элементов), каждый из которых может независимо генерировать и принимать ультразвуковую волну.С помощью этого решения можно формировать луч путем электронной задержки активации отдельных пьезоэлектрических элементов головки. Он состоит в том, чтобы сфокусировать этот луч на определенной глубине и наклонить его под определенным углом. Ультразвуковой метод мозаичных головок позволяет работать в двух режимах сканирования, секторальном в заданном диапазоне углов и линейном в заданном угле. Для сбора сигналов с голов используется разветвленная система, позволяющая получать результаты испытаний в виде одновременной визуализации типа А, В, С, S, благодаря чему появляется возможность точно и быстро анализировать эти результаты.При использовании мультигруппы (системы из нескольких головок) возможно объединение однотипных изображений для нескольких разных головок.
        Энкодер необходим для получения изображения длины сварного шва. Он позволяет сканировать всю проверяемую поверхность с сохранением реальных размеров. Такое изображение может быть увековечено в цифровом виде с возможностью последующего восстановления (архивирования).
        На практике тестирование с использованием системы «ФАР» заключается в выборе оператором необходимых параметров, таких как: угловой диапазон луча, тип сканирования (напр.линейный или секторный), глубина фокусировки луча, тип и толщина испытуемого материала, параметры, относящиеся к головке и клину, значения, относящиеся к положению испытуемого элемента по отношению к головной системе. После ввода этих значений мы можем перейти к калибровке системы. Другие операции, такие как расчет времени задержки выхода ультразвукового луча от отдельных преобразователей, выполняются системой за нас.

        Использование техники для квалификации метода исследования
        При контроле сварных швов на трубах толщиной 5-8 мм использовали две 16-элементные головки типа 3.5CCEV35 и сменными профилированными клиньями, позволяющими получить оптимальную высоту оптического фокуса, что позволяет контролировать тонкие сварные швы за один прием. Эти головки настроены таким образом, что исследуемый сварной шов сканируется с обеих сторон за один шаг сканирования.

        РИС. 1
        Пример настройки головки ФАР по отношению к испытанному сварному шву

        Использование данного типа головок позволяет контролировать сварные швы труб на элементах котлов из аустенитной стали Х8ХН1911 (347ХФГ), а также ферритной и мартенситной стали 13ХМ4-5, 10ХМ9-10, Х20ХМФ121.

        Помимо испытательных головок, вся испытательная система включает:

        • Дефектоскоп OmniScan MX,
        • Сканер "Кобра",
        • энкодер
        • ,
        • система водяного соединения,
        • Компьютер
        • с программным обеспечением "TomoView" и "ESbeamTool".
        РИС. 2
        Набор для тестирования PA
        РИС.3
        Сканер Cobra с прикрепленными головками

        Дефектоскоп OmniScan MX представляет собой центральный блок, который собирает импульсы от мозаичных головок и преобразует их в различные типы изображений. Сканер «Кобра» с размещенными в нем головками позволяет сканировать трубы в диапазоне диаметров от 30 мм до 116 мм. Адаптация к соответствующему диаметру испытуемого элемента может быть достигнута за счет соответствующей конфигурации его элементов. Сканер «Кобра» отличается малыми габаритами, что позволяет проводить осмотр сварных швов в условиях ограниченного доступа (расстояние от препятствий может быть мин.13 мм). Дополнительно он оснащен пружинами, обеспечивающими равномерное давление головок на испытуемую трубу, что позволяет получать повторяющиеся ультразвуковые сигналы в пределах всей трубы. Энкодер измеряет расстояние перемещения головок по окружности трубы, благодаря чему можно получить изображение типа В и точно определить местонахождение обнаруженного несоответствия. Система водяной муфты состоит из насоса для постоянной подачи связующей среды, резервуара со связующим и системы шлангов, соединяющих резервуар с головками.

        Перед началом испытаний спланируйте расположение головок в сканере. Для этого необходимо составить план тестирования в программе "ESBeamTool".

        РИС. 4
        Образец плана исследования, выполненный в программе "ESBeamTool"

        После сканирования изображения исследуемого стыка можно провести первичный анализ на дефектоскопе OmniScan MX. Точную оценку и возможную размерность обнаруженных признаков следует выполнять с помощью программного обеспечения «TomoView».

        Реализация целей исследования связана с соответствующей квалификацией персонала и исследовательской лаборатории. С этой целью в Лаборатории испытаний материалов PGE GiEK S.A. Подразделение Белхатовской электростанции начата процедура аттестации метода испытаний. На первом этапе были разработаны инструкции по испытаниям, а методика практически проверена и апробирована на контрольных и контрольных патрубках, а также трубах поверхностей нагрева внутри котла. Он заключался в проверке около 600 сварных швов сканером «Кобра» и проверке рентгенографическим, ультразвуковым и макроскопическим методами (сварные швы с отрицательными результатами в основном проверялись макроскопическим методом).Этот процесс завершился положительной оценкой руководства LBM PGE GiEK S.A. Белхатувская электростанция.

        Следующим шагом было предоставление следующей информации:

        • Описание системы тестирования,
        • сфера применения метода,
        • цель процедуры квалификации,
        • ход процедуры,
        • квалификация персонала,
        • техническое обоснование процедуры.

        На следующем этапе «Программы квалификации методов исследования» были протестированы тестовые заготовки, подготовленные инспекторами CLDT в Познани.Результат нашего исследования был оценен положительно.
        Кульминацией нашей работы стала подготовка отчета о процессе квалификации, протоколов испытаний и актуализация Инструкции по испытаниям № ЛБМ 2-07.06.00. Собранная документация была передана в CLDT в Познани. В августе 2012 г. нами получена информация об успешном прохождении процедуры расширения объема испытаний и нового «Объема методов испытаний» к удостоверению субподрядчика УДТ № ») в соответствии с Инструкцией № ЛБМ-2-07 .06.00, выпуск 2.09 от 24.07.2012

        Преимущества методики
        Ультразвуковой контроль с применением многопреобразовательных преобразователей — современный метод, характеризующийся высокой эффективностью, надежностью испытаний и возможностью контроля качества проводимых испытаний. Использование мозаичных головок позволяет формировать направление ультразвукового луча, значительно повышая возможности обнаружения. Несомненным преимуществом, повышающим выявляемость дефектов, является возможность наблюдения за контролируемым элементом по изображениям типов А, В, S и С.Традиционный метод ультразвукового контроля с одним датчиком-преобразователем позволяет наблюдать только изображение типа А. Это преимущество метода мозаичного датчика перед традиционным ультразвуковым методом позволяет оценить размер обнаруженного дефекта и его ориентацию за меньшее время. -потребляющий и удобный для оператора способ. Возможность визуализации размеров и формы обнаруженного дефекта позволяет отслеживать изменение его геометрии также в зависимости от времени и условий эксплуатации.
        Очень важной особенностью метода испытаний с головками с несколькими преобразователями является возможность цифровой записи всех изображений данного сварного шва.Это позволяет использовать профессиональное программное обеспечение для анализа этого типа исследований и удобного архивирования. Полезной функцией этой программы является возможность визуализировать обнаруженные признаки таким образом, чтобы представить реальную форму дефекта и его расположение в проверяемом элементе. Благодаря этому каждый может увидеть трехмерное изображение, понятное даже людям, не имеющим прямого отношения к данной методике исследования.
        Этот метод в большинстве случаев может с успехом заменить радиографические испытания даже на аустенитных сталях.Продемонстрированный процесс валидации этих двух методов показывает большую достоверность и качество тестов при использовании многопреобразовательных датчиков (особенно опасные плоские несовместимости). Дополнительным преимуществом является сокращение рабочего времени и устранение ограничений, связанных с радиационной защитой.

        Документация показаний
        При обследовании сварных швов методом мозаичных головок был обнаружен ряд дефектов сварки, что сделало процесс проверки более интересным и показало все возможности используемой методики «Фазированная решетка».Среди обнаруженных признаков были отобраны несколько, показывающие разный характер их возникновения и локализации. На прилагаемых рисунках сравнения методов исследования видно, что обнаруженные дефекты очень хорошо представлены на изображениях, полученных методом мозаичных головок. Их визуализация позволяет точно определить положение, форму и размер. С помощью этого метода очень хорошо обнаруживаются как объемные, так и плоские несоответствия. Для представления изображений использовалось программное обеспечение «TomoView».Его использование позволило объединить изображения с двух головок в одну визуализацию, показывающую изображение всего контролируемого сварного шва.

        90 146 90 150
        РИС. 5
        Изображение несоответствия в корне сварного шва, проверка с помощью PA, RT и макроскопических методов
        РИС. 6
        Изображение несоответствия сварного шва (газовая камера), проверка методами PA, RT и VT

        Рис.7
        Изображение несоответствия в сварном шве (газовая камера), проверка методами РА, РТ и макроскопическими методами


        ***


        Применение методики ультразвукового контроля с применением многопреобразовательных головок и сканера «Кобра» сварных швов на трубах толщиной менее 8 мм позволяет:

        • улучшение процесса исследования и сокращение его продолжительности,
        • повышение достоверности обнаружения критических несовместимостей в сварных швах, т. е. трещин, прилипания и непровара,
        • визуализация формы и расположения обнаруженных несоответствий,
        • Испытание сварных швов труб из аустенитной стали,
        • выполнение испытаний без существенных ограничений, связанных с радиологической защитой, по сравнению с радиографическими испытаниями,
        • запись результатов испытаний и возможность их оценки с помощью специализированного программного обеспечения.

        Литература

        1. Щенсны Р., Гурняк В., Стемпински И.: Использование современных методов ультразвукового контроля при модернизации энергоблоков в PGE GiEK S.A. Филиал Белхатувской электростанции, XIV Информационно-обучающий симпозиум, Устронь 2012.
        2. Пособие №ЛБМ-2-07.01.00 изд. 2.09 от 21 ноября 2011 года.
        3. Отчет № 008-С-2012 о квалификации метода исследования от 15.02.2012.
        4. Olympus NDT: достижения в области применения ультразвуковых технологий с фазированными решетками, 2007 г.
        5. Olympus NDT: Введение в применение ультразвуковой технологии с фазированной решеткой: R/D Tech Guideline, 2004.
        6. Olympus NDT: тестирование фазированных решеток: базовая теория для промышленных приложений, 2010 г.
        7. Левинска-Ромицка А.: Неразрушающий контроль. Основы дефектоскопии, Научно-техническое издательство, Варшава 2001.
        8. Азар Л., Ши Ю., Вух С.К.: Поведение при фокусировке луча линейных фазированных решеток, NDT & E International 33, 2000.
        9. Bredif P., Poidevin C., Dupond O.: Метод фазированной решетки для определения характеристик трещин, ECNDT 2006.


        Авторы: Мариуш Божек, Славомир Вилиньски, PGE GiEK S.A. Филиал Белхатувская электростанция 9000 3

        Другие статьи можно найти в журнале "Energetyka Cieplna i Zawodowa" № 6/2013

        заказать подписку в электронной или печатной версии

        Как заказать подписку на печатный/электронный журнал

        .

        тестов UT 9000 1
        PN-EN ISO 5817

        Сварка

        Соединения сварные из стали, никеля, титана и их сплавов (кроме сварных пучков)

        Уровни качества дефектов

        PN-EN ISO 10042

        Сварка

        Соединения алюминия и его сплавов дуговой сваркой

        Уровни качества дефектов

        PN-EN ISO 11666

        Неразрушающий контроль сварных швов

        Ультразвуковой контроль сварных швов

        Уровни приемлемости (ориг.)

        PN-EN ISO 17640

        Неразрушающий контроль сварных швов

        Ультразвуковой контроль сварных соединений (ориг.)

        PN-EN 12223

        Неразрушающий контроль

        Ультразвуковой контроль

        Описание эталонного образца № 1

        PN-EN ISO 7963

        Неразрушающий контроль

        Ультразвуковой контроль

        Технические условия на поверку блока №2

        Б

        С

        Д

        не менее В

        не менее А

        не рекомендуется проводить испытания

        2

        3

        не рекомендуется проводить испытания

        Длина волны - 2 ÷ 5 МГц

        Типы ультразвуковых волн:

        • продольные - частицы среды колеблются в направлении распространения волны,

        • поперечный - частицы среды колеблются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны,

        • поверхность - частицы среды колеблются как в направлении своего распространения, так и в перпендикулярном направлении,

        • пластина - разбросанная по элементам, ограниченным параллельными поверхностями, толщиной, сравнимой с длиной волны,

        • Лав - поперечные волны, распространяющиеся в тонких слоях материала на подложке из другого материала,

        • подповерхностный - получается подбором угла падения продольной волны на твердую поверхность таким образом, чтобы угол преломления волны был 90 90 153 на 90 154.Волны нечувствительны к неровностям поверхности и позволяют обнаруживать несплошности материала на глубине нескольких миллиметров ниже исследуемой поверхности.

        Ультразвуковые волны генерируются в преобразователях ультразвуковых головок, в которых используются следующие явления:

        • пьезоэлектрический - наиболее эффективно работает на резонансной частоте. В случае пластины с параллельными стенками резонанс возникает при толщине пластины, кратной половине длины волны.Чем тоньше преобразователь, тем выше его собственная частота и тем короче создаваемая длина волны. Наиболее часто используемые материалы с пьезоэлектрическими свойствами:

        (а) природные кристаллы (кварц, турмалин, соль Сеньета),

        (б) искусственные кристаллы (сульфат лития, метанобат свинца),

        (в) поликристаллическая керамика (титанат бария, титанат свинца, цирконат свинца, цирконат титанат свинца),

        (d) некоторые пластмассы.

        • магнитострикционная - заключается в изменении размеров материала под действием магнитного поля. Такие свойства проявляют некоторые металлы, например никель, кобальт, их сплавы и ферромагнитные материалы. Различают линейную магнитострикцию, возникающую, когда деформация не сопровождается изменением объема, и объемную магнитострикцию, возникающую, когда превращение связано с изменением объема. Явление не зависит от направления магнитного поля. Волны, создаваемые этим методом, имеют частоту, в два раза превышающую частоту изменений магнитного поля.Прием ультразвуковых волн происходит за счет магнитоупругого явления, заключающегося в изменении магнитоупругих параметров под действием упругих волн

        • электромагнитное взаимодействие вихревых токов - создаваемое в электромагнитно-акустических преобразователях, состоящих из катушки, вызывающей вихревые токи в металлическом предмете, и магнита, генерирующего магнитное поле. Взаимодействие вихревых токов с магнитным полем вызывает механические напряжения во внешнем слое материала, в результате чего генерируются ультразвуковые волны той же частоты, что и частота изменения тока в катушке, генерирующей вихревые токи.Недостатком этого преобразователя является низкий КПД преобразования электрического сигнала в ультразвуковой.

        • лазерный луч - генерирующий пучок когерентного света очень высокой интенсивности. Высокоэнергетический импульс лазерного излучения, направленный на поверхность металла, вызывает его очень быстрый нагрев. При повышении температуры происходит изменение объема. Поскольку площадь нагрева по отношению к общему объему материала очень мала, материал быстро возвращается в исходное состояние.Циклические изменения температуры нагретой точки вызывают изменение объема и могут стать источником ультразвуковых волн.

        Луч ультразвуковой волны состоит из области, в которой изменяется значение звукового давления. Длина этой области измеряется от поверхности датчика до последнего максимума давления. Эта область называется , поле близко к .

        Зона луча вне ближнего поля называется дальнего поля и располагается на расстоянии не менее 3 длин ближнего поля от преобразователя.

        Ультразвуковые волны подчиняются законам волнового движения. На границе «твердое-газовое» вещество (например, трещины, пузыри, расслоение, слипание, дефекты плавления) или «твердое-твердое» (например, шлаки, металлические и неметаллические включения) могут возникать следующие явления:

        • отражения волн - когда среды характеризуются разным сопротивлением акустическим волнам. Угол отражения равен углу падения для того же типа волн,

        • преломление волн - возникает только при попадании на границы сред под определенным углом и обусловлено разницей скоростей распространения волн в соседних средах,

        • волновое преобразование - связанное с формированием луча типа волны, отличного от падающей волны.Сопровождается косым падением волн,

        • рассеяние волны - явление, имеющее место при падении волны на неровную границу среды. Это сопровождается падением волновой энергии на препятствиях много меньше длины волны,

        • отклонение волны (дифракция) - состоит в отклонении луча волны от препятствий, значительно меньших длины волны.

        Соединительные средства способствуют устранению воздушного зазора, который действует как акустический барьер, в результате чего волны практически полностью отражаются от границы раздела «голова-воздух».Для ультразвукового контроля используются следующие аппреты:

        • вода - общедоступная, вызывает коррозию, перед использованием должна "отстояться" для устранения содержащихся в ней пузырьков воздуха,

        • масла (смазки) - очень хорошее связующее вещество, но его не разрешается использовать перед покраской контрольной поверхности и сваркой,

        • краска или клей для обоев - особенно удобен при осмотре отвесных поверхностей, легко удаляется при высыхании, вызывает коррозию, иногда интенсивную.

        Методы ультразвукового контроля:

        • теневой метод - называется методом передачи, он заключается в использовании двух головок с одинаковыми параметрами, одна из которых является передатчиком, а другая - приемником. Если головки расположены друг напротив друга, сигнал, вносимый в материал передающей головкой, должен достигать приемной головки. Во время теневого теста мы можем встретить следующие возможности:

        а) при отсутствии несплошностей (несовместимостей) материала между головками вся ультразвуковая волна, отправленная из передающей головки, достигает приемной головки.

        б) Если в материале между головками имеется несплошность материала, меньшая ширины ультразвукового луча, которая перекрывает (отражает) часть волнового пучка, то часть волны, посылаемой излучающей головкой, достигает приемной головки принимаемый сигнал слабее и ниже, чем сигнал, полученный для материала без несплошностей.

        c) Если между испытуемым материалом и каким-либо из датчиков нет связи или в материале между датчиками имеется разрыв, превышающий ширину ультразвукового луча, то волна, посылаемая контрольными головками, не достигает приемной голова.

        В дополнение к базовому варианту теневого метода, при котором две прямые головки находятся по обеим сторонам материала, можно использовать две угловые головки, расположенные на одной стороне материала.

        При теневом методе невозможно получить фактическое изображение рассогласования из-за рассеяния луча

        • эхо-метод - используется одна головка, которая первоначально действует как передатчик импульсов, а затем "переключается" на приемник.Сигнал, посылаемый головкой материалу, отражается от несплошности или противоположной поверхности и возвращается к головке. По высоте эха несоответствия на экране дефектоскопа можно определить его примерный размер. Граница, наименьшая степень несоответствия, которую можно обнаружить с помощью ультразвуковых волн, зависит от длины волны, то есть от частоты вибрации датчика головы. Если размер несплошности меньше половины длины волны, то ультразвуковая волна «обходит» несплошность практически без отражения и лишь незначительно рассеивается.

        Обнаружение несплошностей также зависит от их расстояния от головы. Это явление является результатом характеристик ультразвукового луча в материале и затухания. В ближней зоне вблизи головы наблюдаются локальные минимумы и максимумы звукового давления волны. Далее, в дальней зоне волновой пучок расходится и волновое давление уменьшается с увеличением расстояния. С учетом влияния затухания волн в материале оказывается, что несплошности, расположенные слишком далеко или слишком близко от головы, обнаружить невозможно.

        Еще одним фактором, влияющим на обнаружение несоответствия при ультразвуковом контроле, является способность несоответствия отражать ультразвуковую волну. Эта способность зависит от формы невязки, шероховатости ее поверхности и угла падения волнового луча на ее поверхность. Форма разрыва может вызвать фокусировку или рассеяние луча и, таким образом, усиление или ослабление отраженного эха, достигающего головы. Высокая шероховатость несовместимости вызывает рассеяние луча, но велика вероятность того, что, несмотря на неблагоприятное расположение отражающей поверхности по отношению к волне, часть отраженного сигнала достигнет головы.

        Поверхность с малой шероховатостью будет хорошо отражать падающий пучок волн, но при неблагоприятном, наклонном положении поверхности по отношению к лучу отраженное от поверхности эхо может не достичь приемника.

        • резонансный метод - используется для измерений и заключается в наведении в материале стоячей волны, резонирующей с длиной волны. Это имеет место, когда выполняется условие, что толщина материала кратна длине волны.В резонансном методе обычно передается непрерывная волна.

        • Метод TOFD — использует явление дифракции ультразвуковых волн для обнаружения и оценки несоответствия. Для контроля используются две наклонные головки для продольных волн, расположенные по обеим сторонам сварного шва за пределами ЗТВ, причем одна головка работает как передающее устройство, а другая - как приемное. Ультразвуковая волна посылается из передающей головки. Который в своем поперечном сечении перекрывает всю контролируемую зону (шов и ЗТВ). Сигнал из контролируемой зоны поступает на приемную головку.В ходе испытания регистрируются импульсы ультразвуковых волн, рассеянных по краям несоответствия

        Преимуществами метода TOFD являются: лучшее выявление несоответствий по сравнению с классическими ультразвуковым и радиологическим методами, высокая скорость контроля до 5 м/с, снижение требований к обучению персонала и снижение затрат на контроль. Основным недостатком метода этого метода является низкая разрешающая способность в недрах по сравнению с высокой разрешающей способностью в глубине материала и определением типов несоответствий.

        Методика испытаний

        Перед проведением ультразвукового контроля сварных соединений оператор должен иметь информацию о:

        90 128 90 129

        марка стали,

      • подготовка и размеры шва, процедура сварки,

      • способ проведения возможного ремонта или термической обработки соединения,

      • 90 129

        критерии приемки,

      • процедуры корректирующих действий в случае неприемлемых показаний.

      Все соединения, прошедшие ультразвуковой контроль, должны быть предварительно проверены визуально по всей длине соединения.

      Ультразвуковой контроль можно разделить на несколько этапов:

      1. Основные виды деятельности, направленные на обнаружение, локализацию и определение размеров характерных несоответствий.

      2. Дополнительные мероприятия, направленные на локализацию и определение характерных размеров ранее невыявленных плоских дефектов (трещин и прихватов), расположенных перпендикулярно и наклонно к стыку.

      3. Дополнительные действия для предоставления максимально возможной дополнительной информации о несоответствиях, обнаруженных и локализованных на двух предыдущих шагах.

      В зависимости от требуемой точности испытания делятся на категории

      А - упрощенные испытания,

      B - полное исследование,

      C - тесты повышенной точности.

      Испытания можно проводить с одной, двумя и четырьмя зонами перемещения и с одним или двумя направлениями излучения ультразвуковой волны.В зависимости от категории испытаний дополнительные испытания либо включаются, либо исключаются.

      Испытание угловых швов пока не является в полной мере надежным из-за отсутствия подходящих головок, как нормальных, так и конических, для точного определения линии сплавления. Следовательно, трудно обнаружить такие серьезные несоответствия, как непровар или прилипание.

      Классификация несоответствий проводится по т.н. нормальный участок, т.е. в том месте, где связь наиболее неполноценна.Нормальная длина секции зависит от толщины шва:

      • 100 мм для швов толщиной до 10 мм,

      • 10xg для швов толщиной 10 ÷ 30 мм,

      • 300 мм для швов толщиной более 30 мм.


      Поисковик

      Связанные страницы:
      УЗ-испытания аустенитных сварных швов Неизвестно
      УЗ-2 Общий экзамен - сектор 6, УЗ-испытания
      УЗ-2 Специализированный экзамен - сектор 6, УЗ-испытания ИССЛЕДОВАНИЯ Методы изучения причин проблем
      Ортопедическое обследование (2)
      Лабораторные исследования 6
      Визуализирующие исследования печени
      Обсервационные проспективные (когортные) исследования
      исследования 3
      Изучение корреляции переменных
      исследование по физиотерапии
      Лекция VI ИССЛЕДОВАНИЯ
      Эмпирические исследование ERF
      05 Исследование диагностид 5649 ppt
      Исследование черепных нервов

      еще похожие страницы

      .

      Смотрите также