Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений листовых конструкций
Сварные соединения листовых конструкций контролируются с помощью наклонных ПЭП прямым либо прямым и один раз отраженным лучом с одной поверхности объекта. Контроль каждого из швов осуществляется с двух боковых сторон.
Точно также как и во время контроля труб, особенности акустического тракта и, соответственно, нюансы контроля и возможности идентификации сигналов в первую очередь зависят от толщины сварного соединения.
Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений листовых конструкций с толщиной шва от 3,5 до 15 мм.
Сварные швы листовых конструкций, так же как и трубопроводов, выполненные односторонней электродуговой сваркой либо в среде защитных газов, отличаются наличием непроваров, провисанием металла и смещением кромок. В некоторых случаях технические условия допускают наличие непровара определенной высоты. С помощью эхо-метода можно измерять высоту непровара по экспериментально полученным кривым.
Для выполнения УЗ-контроля сварных соединений малых толщин самыми эффективными являются РС-ПЭП с большими углами в призме (от 53 до 55°) и малой стрелой. Диапазон рабочей частоты — от 4 до 5 МГц.
Отстройка от ложных сигналов — это серьезная проблема в процессе контроля односторонних швов. Во время падения УЗ-волны на провисание появляются как волны, отраженные в точке, соответствующей условию нормального падения луча на поверхность провисания, так и волны, которые расходятся от изломов поверхности. Из-за этого на экране дефектоскопа появляются ложные эхо-сигналы от данных дефектов во время контроля прямым лучом, совпадающие по времени с эхо-сигналами, которые были отражены от надкорневых дефектов, выявленных однократно отраженным лучом. Поскольку эффективный диаметр УЗ-луча соизмерим с толщиной стенки, то отражатель нельзя идентифицировать по местонахождению ПЭП относительно валика усиления шва.
Во время такого прозвучивания на дефект, находящийся в плоскости акустической системы, волны падают под углом, очень близким к 3-му критическому, и появляются дифрагированные волны, которые принимаются обоими ПЭП. Величина эквивалентной площади торцов трещин в швах толщиной 10 мм составляет от 1,8 до 2,5 мм2, что дает возможность без проблем их обнаруживать. Соотношение амплитуд сигналов к одному и другому ПЭП укажет на тип дефекта: объемный или плоскостной.
Контроль двусторонних швов с пологими и гладкими валиками усиления можно осуществлять при многократном отражении УЗ-луча, что значительно упрощает методику контроля. В данном случае распространение УЗ-луча в листе носит уже волноводный характер, что помогает выявить непровары.
Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений листовых конструкций с толщиной шва от 16 до 40 мм.
В швах, полученных с помощью односторонней сварки, также ощущается влияние ложных сигналов от провисания в корне.
В тех случаях, когда технология сварки такая, что провисания не возникают либо они слишком незначительны, то контроль осуществляется одним ПЭП прямым и один раз отраженным лучом за один прием. Лучше всего здесь использовать стандартный ПЭП b=50°, f =2,5 МГц. В тех случаях, когда ложные сигналы от провисаний значительны, с целью повышения помехоустойчивости контроль лучше выполнять раздельно в корневой и остальной частях шва. В таком случае верхнюю часть шва рекомендуется контролировать преобразователями b = 40°.
Качество односторонней сварки без подварки листовых конструкций является очень низким. При этом в корне шва возникают провисания и мениски большой величины (от 3 до 5 мм). Контроль корневой зоны данных швов можно выполнять только после того, как с помощью шлифмашинки будут удалены все неровности.
Рис. 1. Устройство для контроля дельта-методом:1- наклонный ПЭП; 2 - ограничитель; 3 - кронштейн; 4 - приемник продольных волн, 5 - магнитное кольцо.
Для одностороннего непровара характерно появление одиночного отраженного сигнала с координатами, которые соответствуют его расположению по одной из границ линий сплавления с разной условной высотой. Со стороны наплавленного металла (положение А преобразователя на рис. 2.) непровар отличается существенными неровностями. Это способствует образованию эхо-сигнала большой амплитуды. Во время прозвучивания со стороны основного металла (положение В) обработанная механически и несплавившаяся кромка листа практически зеркально отражает ультразвук. Эхо-сигнал может возникнуть только от некоторых оплавленных неровных участков. Односторонний непровар рядом с одной из поверхностей объекта лучше всего обнаруживается в процессе контроля с противоположной стороны объекта (положение С). В таком случае амплитуда сигнала и его пробег на экране увеличится по причине углового эффекта.
Чтобы исключить неоправданную браковку, следует использовать количественные информативные особенности. Но правильно дешифровать качество шва оператору поможет знание качественных информативных особенностей.
Рис. 2. Выявление дефектов типа непроваров и трещин:а - от одностороннего непровара; б - от двустороннего непровара; в - от трещины и непровара
На практике во время контроля толстостенных трубопроводов либо сосудов нередко появляется одна неприятная проблема. Нашли дефект (трещину), вскрыли, заварили, выполнили термообработку. А после проведения повторного контроля обнаруживаются недопустимые дефекты, которые не были выявлены при первичном контроле.
При качественном контроле причина данного явления только одна. В любом шве имеются незначительные трещины с малым раскрытием, которые не выявляются при установленных параметрах прозвучивания. Но во время заварки и термообработки определенного участка происходит неравномерный нагрев шва, появляются локально напряженные зоны. Попавшие в такие зоны микротрещины вследствие нагрева раскрываются и растут. Спрогнозировать это явление невозможно. Остается один выход. После выявления недопустимого дефекта сообщить сварщикам и другим заинтересованным лицам о проблеме, с которой они могут столкнуться. И предложить протестировать еще раз весь шов на повышенной чувствительности относительно штатной по НТД и за один раз выполнить ремонт всех дефектных участков, обнаруженных при штатном и повышенном уровне чувствительности, а после этого протестировать на штатном уровне чувствительности.
