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.

ultrazvukovoj-kontrol-stykovykh-svarnykh-soedinenij-listovykh-konstruktsij-1

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.

ultrazvukovoj-kontrol-stykovykh-svarnykh-soedinenij-listovykh-konstruktsij-2

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.

Conact Us