Способы испытания сварных швов

Контроль сварных швов условно можно разделить на 2 этапа – до проведения сварочных работ (предупреждающий образование дефектов) и в процессе эксплуатации металлоконструкций (выявляющий уже имеющиеся дефекты).

Попробуем рассмотреть более детально каждый из этих этапов.

Контроль, предупреждающий образование дефектов сварки.

В нем учитываются и контролируются следующие параметры:

Подготовка сварки, контролируются:

• Состояние и свойства рабочей поверхности
• Сварочное оборудование и расходные материалы (электроды, флюсы, присадки и пр.)
• Квалификация специалистов
• Качество и свойства свариваемых и сварочных материалов
• Порядок наложения швов и дальнейшая зачистка швов

Все сварочные работы регламентируются НД. Сборку под сварку и разделку швов осуществляют по стандартам и техническим условиям.

После проведения всех работ и начала использования металлоконструкций появляется необходимость в выявлении дефектов, возникающих в процессе эксплуатации.

И тут мы переходим к тому, каким образом стоит контролировать и выявлять имеющиеся дефекты.

Способы контроля качества сварных швов и соединений

Самый простой, наименее затратный, но при этом позволяющий обнаружить только самые значительные дефекты способ – внешний. Внешний контроль швов включает в себя не только визуальный осмотр, но также обмер сварных швов, замеры кромок и прочие процедуры.

Внешний осмотр и обмеры швов — наиболее простые и широко распространенные способы контроля их качества. Они являются первыми контрольными операциями по приемке готового сварного узла или изделия. Этим видам контроля подвергают все швы независимо от того, как они будут испытаны в дальнейшем.

Внешним осмотром швов выявляют наружные дефекты: непровары, наплывы, подрезы, наружные трещины и поры, смещение свариваемых кромок деталей и т.п. Визуальный осмотр производят как невооруженным глазом, так и с применением лупы с увеличением до 10 раз.

Всякий контроль сварных соединений начинается с внешнего осмотра, с помощью которого можно выявить не только наружные дефекты, но и некоторые внутренние. Например, разная высота и ширина шва и неравномерность складок свидетельствуют о частых обрывах дуги, следствием которых являются непровары.

Перед осмотром швы тщательного очищаются от шлака, окалины и брызг металла. Более тщательная очистка в виде обработки шва (промывкой спиртом и травлением 10%-ным раствором азотной кислоты) придает шву матовую поверхность, на которой легче заметить мелкие трещины и поры.

Обмеры швов позволяют судить о качестве сварного соединения: недостаточное сечение шва уменьшает его прочность, слишком большое — увеличивает внутренние напряжения и деформации. Размеры сечения готового шва проверяют по его параметрам в зависимости от типа соединения. У стыкового шва проверяют его ширину, высоту, размер выпуклости со стороны корня шва, в угловом — измеряют катет. Замеренные параметры должны соответствовать ТУ или ГОСТам. Размеры швов контролируют обычно измерительными инструментами или специальными шаблонами.

Внешний осмотр и обмеры сварных швов не дают возможности окончательно судить о качестве сварки. Они устанавливают только внешние дефекты шва и позволяют определить их сомнительные участки, которые могут быть проверены более достоверными способами.

После проведения визуального контроля швы могут контролироваться металлографическими исследованиями, химическим анализом, механическими испытаниями, просвечиванием рентгеновскими и гамма-лучами, магнитными методами и с помощью ультразвука.

Металлографические исследования (разрушающий контроль)

Заключаются в следующем: высверливается отверстие, проходящее через шов и основной металл. Поверхность отверстия протравливают 10%-ным водным раствором двойной соли хлорной меди и аммония в течение 1-3 мин. Осадок меди удаляют водой. Протравленную поверхность осматривают невооруженным глазом или с помощью лупы. При этом выявляют качество провара и наличие внутренних дефектов. Для ответственных сварных конструкций производят более полные металлографические исследования макро — и микрошлифов из специально сваренных контрольных пластин или из пластин, вырезанных из сварных соединений.

Химическим анализом определяют состав основного и наплавленного металлов и электродов, а также их соответствие установленным техническим условиям на изготовление сварного изделия. Методы отбора проб для химического и спектрального анализов описаны в ГОСТ 7122—81.

Механические испытания проводят либо на специально сваренных контрольных образцах, либо на образцах, вырезанных из сварного соединения. С их помощью определяют предел прочности на растяжение, ударную вязкость, твердость и угол загиба.

После того как визуальный осмотр завершен, следует его просвечивание. Эта процедура требует использования рентгена или гамма-лучей.
При проверке рентгеном аппарат устанавливают с внутренней стороны металлоконструкции. С помощью рентгена можно увидеть места, где сварочное оборудование оказало недостаточное воздействие – на пленке они будут отмечены пятнами более темных оттенков, чем основной цвет соединений. С помощью рентгена можно увидеть места, где сварочное оборудование оказало недостаточное воздействие – на пленке они будут отмечены пятнами более темных оттенков, чем основной цвет соединений. С помощью подобного метода происходит выявление трещин в металлоконструкции, непроваров, шлаковых включений и других деформаций, незаметных при внешнем осмотре.

Рентгенографическим способом можно контролировать металлические соединения толщиной не более 6 см.

Контроль непроницаемости сварных швов и соединений

Сварные швы и соединения ряда изделий и сооружений должны отвечать требованиям непроницаемости (герметичности) для различных жидкостей и газов. Учитывая это, во многих сварных конструкциях (емкости, трубопроводы, химическая аппаратура и т.д.) сварные швы подвергают контролю на непроницаемость. Этот вид контроля производится после окончания монтажа или изготовления конструкции. Дефекты, выявленные внешним осмотром, устраняются до начала испытаний. Непроницаемость сварных швов контролируют следующими методами: капиллярным (керосином), химическим (аммиаком), пузырьковым (воздушным или гидравлическим давлением), вакуумированием или газоэлектрическими течеискателями.

Контроль керосином основан на физическом явлении капиллярности, которое заключается в способности керосина подниматься по капиллярным ходам — сквозным порам и трещинам. В процессе испытания сварные швы покрываются водным раствором мела с той стороны, которая более доступна для осмотра и выявления дефектов. После высушивания окрашенной поверхности с обратной стороны шов обильно смачивают керосином. Неплотности швов выявляют по наличию на меловом покрытии следов проникшего керосина. Появление отдельных пятен указывает на поры и свищи, полос — сквозных трещин и непроваров в шве. Благодаря высокой проникающей способности керосина обнаруживаются дефекты с поперечным размером 0,1 мм и менее.

Контроль аммиаком основан на изменении окраски некоторых индикаторов (раствор фенолфталеина, азотнокислой ртути) под воздействием щелочей. В качестве контролирующего реагента применяется газ аммиак. При испытании на одну сторону шва укладывают бумажную ленту, смоченную 5%-ным раствором индикатора, а с другой стороны шов обрабатывают смесью аммиака с воздухом. Аммиак, проникая через неплотности сварного шва, окрашивает индикатор в местах залегания дефектов.

Контроль воздушным давлением (сжатым воздухом или другими газами) подвергают сосуды и трубопроводы, работающие под давлением, а также резервуары, цистерны и т.п. Это испытание проводят с целью проверки общей герметичности сварного изделия. Малогабаритные изделия полностью погружают в ванну с водой, после чего в него подают сжатый воздух под давлением, на 10 — 20% превышающим рабочее. Крупногабаритные конструкции после подачи внутреннего давления по сварным швам покрывают пенным индикатором (обычно раствор мыла). О наличии неплотностей в швах судят по появлению пузырьков воздуха. При испытании сжатым воздухом (газами) следует соблюдать правила безопасности.

Контроль гидравлическим давлением применяют при проверке прочности и плотности различных сосудов, котлов, паро-, водо- и газопроводов и других сварных конструкций, работающих под избыточным давлением. Перед испытанием сварное изделие полностью герметизируют водонепроницаемыми заглушками. Швы с наружной поверхности тщательно просушивают обдувом воздухом. Затем изделие заполняют водой под избыточным давлением, в 1,5 — 2 раза превышающим рабочее, и выдерживают в течение заданного времени. Дефектные места определяют по проявлению течи, капель или увлажнению поверхности швов.

Магнитографический способ проверки качества необходим, чтобы обнаружить поле рассеивания, образующееся там, где есть дефекты. Способ заключается в намагничивании поверхности детали, после чего область полей появляется сверху магнитной ленты, которую прижимают на поверхность швов. Весь процесс проверки металлоконструкции фиксируется с помощью дефектоскопа, а после информация считывается и, таким образом, устанавливается, есть ли на швах дефекты. Подобный метод позволяет выявлять наличие трещин, пор, непроваров, шлаковых включений и других дефектов, возникающих в процессе сварки. Также с помощью магнитографического метода можно определить наличие на поверхности швов поперечных трещин, широких непроваров или округлых пор, однако с поиском дефектов подобного рода данный метод справляется несколько хуже. Использовать его можно только для металлических заготовок, толщина которых не превышает 1.2 см. Ультразвуковой способ проверки качества часто используется для оценки на соответствие ГОСТ стали и изделий из цветного металла.

Ультразвуковой способ заключается в направлении звукового колебаний на поверхность металла и последующего отражения, чтобы выявить возможные дефекты. Для получения ультразвуковой волны используют несколько пьезоэлектрических кварцевых пластин, которые фиксируются в щупе. После колебания ультразвуковой волны, которые отражаются от металла, улавливаются специальным устройством – искателем, который преобразует ультразвуковой луч в заряженный электричеством импульс, переходящий к усилителю, а затем воспроизводящийся с помощью индикатора. Для того чтобы ультразвуковой способ был эффективен, перед тем, как ультразвуковой луч направляют на металл, его поверхность предварительно покрывают автолом или компрессорным маслом.

Химический метод контроля на соответствие ГОСТ заключается в обработке поверхности швов фенолфталеиновым раствором, перед этим поверхность необходимо тщательно зачистить, удалив все шлаки и загрязнения. После нанесения раствора место обработки накрывается тканью, которая пропитывается азотнокислым серебром (раствор 5%). Этот метод позволяет выявить наличие локальных течей: на этих местах серебро приобретет серебристо-черный вид, а фенолфталеин – красный.

Для того чтобы определить, насколько плотность сварного шва соответствует ГОСТ, применяют метод пробы керосином. Благодаря ему можно найти самые маленькие дефекты, размер которых может быть около 0.1 мм. Для выявления дефектов качества швы покрываются каолином или мелом с одной стороны, и смачивается керосином с другой. При наличии проницания в шве, на поверхности каолина или мела появятся жирные пятна желтого цвета. Появляются они не сразу, поэтому проверка на ГОСТ этим методом проводится не менее 4 часов.

Основан на капиллярной активности жидкостей — их способности втягиваться, проникать в мельчайшие каналы (капилляры), имеющиеся на поверхности материалов, в том числе поры и трещины сварных швов. Чем выше смачиваемость жидкости и чем меньше радиус капилляра, тем больше глубина и скорость проникновения жидкости. С помощью капиллярного контроля можно контролировать материалы любого вида и формы — ферромагнитные и неферромагнитные, цветные и черные металлы и их сплавы, керамику, пластмассы, стекло. В основном, капиллярный метод применяют для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом поверхностных дефектов с открытой полостью. Однако с помощью некоторых материалов (керосина, например) можно с успехом обнаруживать и сквозные дефекты.

[Контроль качества сварных швов] – необходимая процедура для определения качества металлоконструкции.

Если шов недостаточно плотный, с нарушенной герметичностью и другими деформациями – все это неминуемо скажется на сроке эксплуатации металлоконструкции.

Особенно быстро это произойдет в случае, если металлоконструкция будет находиться под постоянным давлением.

Для контроля качества и проверки соответствия швов ГОСТ существуют специальные процедуры, виды которых (ультразвуковой, визуальных и т.д.) будут подробно освещены в статье.

Назначение процедуры и метод визуального осмотра

Перед проверкой металлоконструкции на соответствие требованиям ГОСТ, сначала обязательно требуется проверить, насколько качественно сделаны швы – на этом этапе выявляются все внешние и внутренние недостатки швов, а также исправляются, если это возможно.

Тщательному контролю подвергается каждое готовое изделие перед тем, как его допустят к эксплуатации.

Первый и самый простой уровень контроля качества: визуальный осмотр.

Визуальный осмотр металлоконстуркции позволяет выявить внешние и самые явные деформации швов, такие, как трещины, непровары и прочие недостатки.

Большинство подобных деформаций позволяет определить обычный визуальный осмотр металлоконструкции без использования дополнительного оборудования, однако, в некоторых случаях практикуется применение специальных устройств.

Виды контроля сварных швов делятся на разрушающие и неразрушающие.

Первый вид контроля подразумевает только визуальный осмотр, все остальные, более сложные техники проверки относятся ко второму типу.

Второй вид контроля может быть капиллярным, ультразвуковым, радиационным, магнитным и проверкой на проницаемость.

При любом неразрушающем способе проверки внешний вид металлоконструкции не деформируется, что делает его более удобным и востребованным, чем разрушающий способ.

Разрушающий – визуальный – способ контроля используется только в том случае, если сварная деталь сварена постоянным типом сварки без изменения условий.

Методы контроля сварных швов также бывают разные. При проведении контроля по ГОСТ поочередно проводятся разные виды процедур, выявляющих качество сварного шва.

Процедуры делят на химические, механические, физические, а также визуальный и ультразвуковой осмотр.

Наиболее бюджетным является визуальный осмотр, поскольку он не требует никаких финансовых затрат.

Однако он используется не в целях экономии, а ввиду необходимости, поскольку позволяет выявить самые значительные нарушения швов.

Визуальный осмотр необходим для совершенно всех видов металлических соединений, независимо от того, какие методы контроля последуют за ним.

Часто визуальный осмотр по ГОСТ проводят без применения всяких вспомогательных устройств, однако в некоторых случаях для того, чтобы проверка была более точной, используют лупу, которая способна увеличить осматриваемое пространство швов в 10 раз.

В этом случае можно заметить даже самые мелкие непровары, подрезы, наплывы и другие дефекты.

Внешний контроль швов включает не только непосредственно визуальный осмотр, но также обмер сварных швов, замеры кромок и прочие процедуры.

Если изделия для металлоконструкций, которые подвергаются контролю, выпущены массовым тиражом, то в этом случае для их создания используют специальный шаблон, позволяющий соблюдать точные и одинаковые замеры всех параметров сварных швов.

Если визуальный просмотр прошел успешно, то за ним следует физический осмотр, на котором выявляется качество шовного соединения и другие характеристики.

Цель подобного контроля в том, чтобы убедиться, что по своим характеристикам сварные швы полностью соответствуют ГОСТ.

Проверка физическими и химическими методами производится с подключением специального оборудования, например, электромагнитного сердечника, а также других устройств.

Главная цель проведения любого типа контрольной проверки – выявить не только непосредственное состояние швов, но также проверить, насколько качественно сама металлическая деталь, и не было ли нарушений во время сварочных работ.

В зависимости от типа металла, характеристики швов будут несколько отличаться между собой, однако все они должны соответствовать ГОСТу-6996-66, в котором отмечены все надлежащие к выполнению виды контрольных работ.

Другие методы контроля

Контроль качества сварных соединений трубопроводов и других металлоконструкций производится разными методами, однако все они необходимы для установления того, насколько выпускаемая продукция соответствует ГОСТ.

После того как визуальный осмотр завершен, следует его просвечивание. Эта процедура требует использования рентгена или гамма-лучей.

При проверке рентгеном аппарат устанавливают с внутренней стороны металлоконструкции.

С помощью рентгена можно увидеть места, где сварочное оборудование оказало недостаточное воздействие – на пленке они будут отмечены пятнами более темных оттенков, чем основной цвет соединений.

С помощью подобного метода происходит выявление трещин в металлоконструкции, непроваров, шлаковых включений и других деформаций, незаметных при внешнем осмотре.

С помощью просвечивания можно оценить металлические соединения толщиной не более 6 см, при обнаружении дефектов просвечивается в два раза больше стыков.

Магнитографический способ проверки качества необходим, чтобы обнаружить поле рассеивания, образующееся там, где есть дефекты.

Способ заключается в намагничивании поверхности детали, после чего область полей появляется сверху магнитной ленты, которую прижимают на поверхность швов.

Весь процесс проверки металлоконструкции фиксируется с помощью дефектоскопа, а после информация считывается и, таким образом, устанавливается, есть ли на швах дефекты.

Подобный метод позволяет выявлять наличие трещин, пор, непроваров, шлаковых включений и других дефектов, возникающих в процессе сварки.

Также с помощью магнитографического метода можно определить наличие на поверхности швов поперечных трещин, широких непроваров или округлых пор, однако с поиском дефектов подобного рода данный метод справляется несколько хуже.

Использовать его можно только для металлических заготовок, толщина которых не превышает 1.2 см.

Ультразвуковой способ проверки качества часто используется для оценки на соответствие ГОСТ стали и изделий из цветного металла.

Ультразвуковой способ заключается в направлении звукового колебаний на поверхность металла и последующего отражения, чтобы выявить возможные дефекты.

Для получения ультразвуковой волны используют несколько пьезоэлектрических кварцевых пластин, которые фиксируются в щупе.

После колебания ультразвуковой волны, которые отражаются от металла, улавливаются специальным устройством – искателем, который преобразует ультразвуковой луч в заряженный электричеством импульс, переходящий к усилителю, а затем воспроизводящийся с помощью индикатора.

Для того чтобы ультразвуковой способ был эффективен, перед тем, как ультразвуковой луч направляют на металл, его поверхность предварительно покрывают автолом или компрессорным маслом.

Вскрытие швов – более радикальный метод проверки, когда вероятность дефектов достаточно высока, но при этом ни ультразвуковой, ни другие методы не могут ее выявить.

Швы вскрываются специальным устройством только в том участке, где высока вероятность наличия дефекта.

Вскрытие происходит путем просверливания углубления, диаметр которого должен несколько превышать размер шва, а затем поверхность подвергается шлифовке и обрабатывается разведенной азотной кислотой.

Этот метод заметно деформирует металлическую заготовку, и после него граница прохождения швов проступает очень явно, поэтому без надобности этот способ контроля не используют.

Химический метод контроля на соответствие ГОСТ заключается в обработке поверхности швов фенолфталеиновым раствором, перед этим поверхность необходимо тщательно зачистить, удалив все шлаки и загрязнения.

После нанесения раствора место обработки накрывается тканью, которая пропитывается азотнокислым серебром (раствор 5%).

Этот метод позволяет выявить наличие локальных течей: на этих местах серебро приобретет серебристо-черный вид, а фенолфталеин – красный.

Для того чтобы определить, насколько плотность сварного шва соответствует ГОСТ, применяют метод пробы керосином.

Благодаря ему можно найти самые маленькие дефекты, размер которых может быть около 0.1 мм.

Для выявления дефектов качества швы покрываются каолином или мелом с одной стороны, и смачивается керосином с другой.

При наличии проницания в шве, на поверхности каолина или мела появятся жирные пятна желтого цвета.

Появляются они не сразу, поэтому проверка на ГОСТ этим методом проводится не менее 4 часов.

Методы контроля плотности сварных швов. Испытаниям на плотность подвергают емкости для горючего, масла, воды, трубопроводы, газгольдеры, паровые котлы и др. Существует несколько методов контроля плотности сварных швов. Методы испытаний на непроницаемость и герметичность корпусов металлических судов регламентированы ГОСТ 3285—77, метод испытания металлических труб гидравлическим давлением — ГОСТ 3845—75. Нормы и правила гидравлических и воздушных испытаний машин, механизмов, паровых котлов, сосудов и аппаратов судов указаны в ГОСТ 22161-76.

Гидравлическое испытание. При этом методе испытания в сосуде после наполнения его водой или другой жидкостью с помощью насоса или гидравлического пресса создают избыточное давление. Давление при испытании обычно в 1,1. 1,5 раза больше рабочего. Давление определяют по проверенному и опломбированному манометру. Испытываемый сосуд под давлением выдерживают в течение 5. 10 мин. За это время швы осматривают на отсутствие подтекания, капель и отпотеваний.

Испытания наливом воды выполняют для открытых сосудов, резервуаров для хранения нефти, газгольдеров. Время выдержки емкости, заполненной водой, до начала осмотра от 1. 2 ч и более.

Подтекание воды обнаруживают по струйкам и отпотеванию, а также по снижению уровня воды.

При испытании струей воды швы обливают из рукава. Неплотности определяют по появлению капель, струй или намокания швов с обратной стороны. Гидравлические испытания проводят для проверки не только плотности, но и прочности сварных швов.

Пневматическое испытание. При пневматическом испытании сжатый газ (воздух, азот, инертные газы) или пар подают в испытываемый сосуд. Сосуды небольшого объема погружают в ванну с водой, где по выходящим через неплотности в швах пузырькам газа обнаруживают дефектные места. Более крупные сварные резервуары и трубопроводы испытывают путем смазывания сварных швов пенным раствором.

Наличие дефектов при испытании сосудов и трубопроводов определяют по падению давления при выдержке 10. 100 ч. Испытательное давление 1. 1,2 рабочего. Крупногабаритные изделия можно также испытывать струей сжатого воздуха, подаваемого под давлением не менее 400 кПа перпендикулярно шву при расстоянии от конца рукава до поверхности шва не более 30 мм. Неплотности шва определяют по пузырькам в пенном растворе, покрывающем обратную сторону шва.

При испытании под давлением не допускаются обстукивания сварных швов и исправление дефектов.

Вакуум-испытание. Участок шва, проверяемый на плотность, смачивают водным раствором мыла. На шов устанавливают вакуум-камеру, представляющую собой коробку с открытым дном и прозрачной верхней крышкой. По контуру открытого дна вакуум-камера имеет резиновое уплотнение. Из камеры выкачивают воздух до разрежения, обеспечивающего перепад давлений

6. 7 кПа. По вспениванию мыльного раствора, которое наблюдают через крышку, обнаруживают расположение дефектов. Если испытания проводят при отрицательных температурах, в состав эмульсии добавляют 100. 300 г хлористого калия или хлористого натрия. Этот метод нашел применение при контроле стыковых швов днищ резервуаров, облицовок, когда швы недоступны с двух сторон, а также нахлесточных и угловых соединений.

Испытание керосином. Этот метод испытания основан на явлении капиллярности. Такими капиллярными трубками являются сквозные поры и трещины в металле сварного шва. При этом испытании одну сторону стыкового шва покрывают водным раствором мела (350. 450 г мела или каолина на 1 л воды), после высыхания раствора другую сторону смачивают керосином. О наличии дефектов свидетельствуют пятна керосина на покрытой мелом поверхности. Для лучшего обнаружения дефектов применяют окрашенный керосин (2,5. 3 г краски на 1 л керосина). Длительность испытания при положительных температурах 3. 6 ч, при отрицательных — 24 ч и более. Эффективность контроля можно повысить, продувая швы сжатым воздухом под давлением 300. 350 кПа со стороны нанесения керосина, создавая перепад давлений со стороны мелового покрытия, придавая шву вибрацию, а также подогревая соединение до температуры 60. 70 °С.

Контроль возможен при двустороннем доступе к сварным соединениям.

Испытание аммиаком. Сущность этого метода заключается в том, что испытываемые швы покрывают бумажной лентой или марлей, которая пропитана 5%-ным водным раствором азотнокислой ртути или фенолфталеином. В изделие нагнетают воздух до определенного давления и одновременно подают некоторое количество газа (аммиака). Проходя через поры шва, аммиак оставляет на бумаге черные (бумага пропитана раствором азотнокислой ртути) или красные (фенолфталеиновая бумага) пятна.

Испытания с помощью течеискателей. При этом методе испытания применяют гелиевые или галоидные течеискатели. При применении гелиевых течеискателей внутри испытываемого сосуда создают разрежение, а снаружи сварные швы обдувают смесью воздуха с гелием.

В случае использования галоидных течеискателей внутри испытываемого сосуда создают избыточное давление и вводят небольшое количество галоидного газа. Гелий или галоидный газ проникают через неплотности шва и улавливаются специальной аппаратурой. По наличию газа определяют неплотность шва.

Этот метод обладает высокой чувствительностью, и его применяют для контроля ответственных сварных изделий. Для контроля соединений конструкций в атомной энергетике, например, применяют гелиевые течеискатели ПТИ-6, ПТИ-7. Значительно меньшую чувствительность имеют галоидные течеискатели ГТИ-2, ГТИ-3 и ВАГТИ-4.

Цветная дефектоскопия. При этом методе на контролируемую поверхность наносят слой окрашенной жидкости. После выдержки в течение нескольких минут поверхность промывают и протирают, затем покрывают ее тонким слоем проявителя, например каолина. После просушки проявителя выделившаяся из дефектов красящая жидкость окрашивает проявитель в яркий цвет. Краски можно наносить кистью или с помощью аэрозольного баллончика.

Радиографический метод контроля. Рентгеновское и гамма-просвечивание представляет собой разновидность электромагнитных излучений весьма высокой частоты — от 0,5 ? 10 й до 6 • 10 19 Гц. Применение рентгеновских и гамма-лучей для просвечивания материалов основано на их свойстве проникать через непрозрачные тела, воздействовать на фотоматериалы, вызывать люминесценцию некоторых химических соединений, а также изменять электрическую проводимость ряда полупроводниковых материалов.

В условиях строительно-монтажной площадки используют главным образом радиографический метод регистрации дефектов, при котором дефекты шва изображаются на рентгеновской пленке. При этом методе изображение можно получить и на полупроводниковой селеновой пластине с последующим переносом его на писчую бумагу (электрорентгенографический метод регистрации), а также на фотобумаге.

Для контроля сварных соединений в строительстве получили распространение рентгеновские аппараты. Для применения в монтажных условиях удобны портативные импульсные рентгеновские аппараты и переносные гамма-дефектоскопы.

Гамма-излучение, действуя на пленку так же, как и рентгеновское, фиксирует на ней дефекты сварки. Чувствительность гамма-контроля ниже чувствительности рентгеновских снимков; например, на гамма-снимках при просвечивании стали толщиной

10. 15 мм кобальтом-60 выявляют дефекты глубиной 0,5. 0,7 мм, тогда как на рентгеновских снимках видны дефекты глубиной 0,1. 0,2 мм. Чувствительность гамма-снимков, полученных с помощью радиоактивных изотопов — тулия-170, иридия-192 и других, приближается к чувствительности рентгеновских.

Гамма-излучение вредно для здоровья человека, поэтому ампулы с радиоактивным веществом помещают в специальные аппараты — гамма-установки, имеющие дистанционное управление.

Рис. 4.4. Схемы (1—8) просвечивания различных сварных соединений

На рис. 4.4 приведены схемы просвечивания различных сварных соединений.

Ультразвуковой метод контроля. Метод ультразвуковой дефектоскопии основан на способности высокочастотных колебаний (с частотой 20 000 Гц) прямолинейно распространяться в металле и отражаться от границы раздела сред, имеющих разные акустические свойства. Отраженные ультразвуковые колебания имеют ту же скорость, что и прямые, это свойство имеет основное значение в ультразвуковой дефектоскопии.

Узкие направленные пучки ультразвуковых колебаний для целей дефектоскопии получают с помощью пьезоэлектрических пластин кварца или титаната бария (пьезодатчики). Эти кристаллы, помещенные в электрическое поле, дают обратный пьезоэлектрический эффект, т. е. преобразуют электрические колебания в механические. Таким образом, пьезокристаллы под действием переменного тока высокой частоты (0,8. 2,5 МГц) создают направленный пучок ультразвуковых волн в контролируемую деталь.

Ультразвуковые колебания вводят в контролируемое изделие через слой жидкости (минерального масла), необходимый для обеспечения акустического контакта искателя с металлом проверяемого соединения. Поверхность, по которой перемещается искатель (щуп), должна быть зачищена до металлического блеска. Применяют искатели, рассчитанные на частоту 0,6. 10 МГц.

Дефектоскопию швов сварных соединений выполняют эхоимпульсным, теневым или эхотеневым методами. Наиболее распространен эхоимпульсный метод, при котором в шов посылают кратковременные импульсы ультразвуковых колебаний, а в паузах между ними отраженные от дефектов колебания поступают на приемный пьезоэлемент.

Дефектоскоп настраивают на заданную чувствительность с помощью специальных эталонных образцов.

Основные измеряемые характеристики дефектов при заданной чувствительности дефектоскопа: амплитуда эхосигнала, условная протяженность дефекта, условное наименьшее расстояние между дефектами, а также число дефектов на определенной длине шва и расположение их по длине, высоте и ширине шва.

Чувствительность дефектоскопов позволяет выявить дефекты площадью 2 мм 2 и более. Наиболее эффективно контроль выполняют при толщине металла более 15 мм; при толщине металла

4. 15 мм контроль этим методом возможен, но требует весьма высокой квалификации дефектоскописта (оператора).

Швы сварных соединений лучше проверять в нижнем положении. Для контроля швов на вертикальных стенках и в потолочном положении необходимо применять более вязкую контактную жидкость. Скорость ручного ультразвукового контроля обычно составляет 0,5. 1,66 мм/с (2. 6 и/ч).

Магнитографический метод контроля. Сущность метода состоит в фиксации на магнитной ленте полей рассеяния, возникающих над дефектными участками шва при его намагничивании, с последующим воспроизведением этих полей с помощью магнитографической аппаратуры.

Магнитографический метод можно применять для контроля сварных соединений листовых конструкций и трубопроводов из ферромагнитных материалов при толщине основного металла до 16 мм.

Поля рассеяния от дефектов записывают в процессе импульсного намагничивания сварного соединения, на которое наложена магнитная лента. Используют магнитные ленты И2607-35 и И2607-70.

Магнитное поле при наличии дефектов распределяется по поверхности детали по-разному, и соответственно ферромагнитные частицы на ленте намагнитятся в различной степени. Затем ферромагнитную ленту снимают с контролируемого изделия и протягивают через воспроизводящее устройство, состоящее из механизма протяжки и осциллографа с усилителем электрических импульсов.

Магнитографическому контролю могут подвергаться сварные соединения с небольшой чешуйчатостью при высоте валика усиления шва не более 3. 4 мм. Этим методом можно выявить макротрещины, непровары глубиной 4. 5 % толщины контролируемого металла, шлаковые включения и газовые поры. Импульсное устройство ИНУ-1 позволяет намагничивать протяженный участок прямолинейного шва (600. 700 мм) или весь кольцевой шов трубы.

Для контроля сварных соединений применяют магнитографические дефектоскопы МД-9, МД-11, МГК, МДУ-1, МДУ-2, воспроизводящее устройство УВ-30Г.

Магнитопорошковый метод дефектоскопии. Сварной шов стального или чугунного изделия покрывают смесью из масла и магнитного железного порошка (размер частиц 5. 10 мкм). Изделие намагничивают пропусканием тока через обмотку, состоящую из нескольких витков, намотанных вокруг изделия. Под действием магнитного поля, обтекающего дефект, частицы железного порошка гуще располагаются вокруг дефектов. Этим методом выявляют поверхностные дефекты глубиной до 5. 6 мм. Разрешающая способность порошковой дефектоскопии весьма низкая по сравнению с другими методами контроля, поэтому метод эффективен в основном для контроля гладких, чистых, блестящих поверхностей. Магнитопорошковым методом можно проверять качество деталей, изготовленных только из ферромагнитных сплавов.