Ултразвукова проверка на заварени съединения, методи и технология за контрол

На практика няма индустрия, където не се извършва заваряване. Преобладаващото мнозинство от метални конструкции се сглобяват и свързват чрез заваръчни шевове. Разбира се, качеството на такава работа в бъдеще зависи не само от надеждността на построени сгради, съоръжения, машини или всяка единица, но и безопасността на хората, които са по някакъв начин си взаимодействат с тези конструкции. Следователно, за да се гарантира адекватно ниво на изпълнение на тези операции се прилагат ултразвукови заварки, чрез което може да се открие наличието или отсъствието на различни дефекти в кръстовището на метални изделия. За този усъвършенстван метод на контрол и ще бъдат обсъдени в нашата статия.

История на събитието

Ултразвуковото откриване на дефекти като такова е разработено през 30-те години на миналия век. Първото наистина работещо устройство обаче се роди едва през 1945 г. благодарение на компанията Sperry Products. През следващите две десетилетия най-новата технология за управление е получила световно признание, броят на производителите на такова оборудване се е увеличил драстично.

Ултразвуков детектор за дефекти, чиято цена за днес започва от 100 000 -130000 000 рубли, първоначално базирана на вакуумна тръба. Такива устройства бяха тромави и тежки. Те работят изключително от източници на променлив ток. Но през 60-те, с появата на полупроводникови схеми недостатък намаляла значително по размер и са били в състояние да се движат по батерии, които в крайна сметка могат да използват устройството дори и в тази област.

Влез в цифровата реалност

В ранните етапи описаните устройства използват аналогова обработка на сигнали, които, подобно на много други подобни устройства, са склонни да се движат по време на калибрирането. Но вече през 1984 г. компанията Panametrics даде старт в живота е първият портативен цифров детектор недостатък наречен ЕПОХА 2002 г. Оттогава, цифрови единици са станали изключително надеждна техника, в идеалния случай осигурява необходимата стабилност на калибриране и измерване. Ултразвуковият дефектен детектор, чиято цена директно зависи от неговите технически характеристики и марка на производителя, също е получила функцията за записване на данни и възможността за предаване на показанията на персонален компютър.

В съвременните условия, все повече и повече системи са от интерес за фазирана решетка, която използва сложни технологични многоелементни пиезоелектрическите елементи генериране на насочени лъчи и създава напречно изображение, подобно на ехография изображения.

Обхват на приложение

Ултразвуковият метод за контрол се прилага във всяка посока на индустрията. Неговото приложение показва, че може да се използва еднакво ефективно за тестване на почти всички видове заварени съединения в конструкцията, които имат заварена дебелина на основния метал повече от 4 милиметра. В допълнение, методът се използва активно за тестване на свързването на ставите на газопроводи и нефтопроводи, различни хидравлични и водоснабдителни системи. И в такива случаи, като контрол на шевове с голяма дебелина, произтичащи от електрозавалване, улавянето на ултразвук е единственият приемлив метод за контрол.

Окончателното решение дали даден обработван детайл или заваръчен шев е подходящ за работа се взема въз основа на три основни показателя (критерии) - амплитуда, координати, условни размери.

По принцип, ултразвуковото изпитване е именно методът, който е най-плодотворен от гледна точка на образуването на образ в процеса на изучаване на шева (детайли).

Причини от значение

Описаният метод за управление чрез ултразвук е добре това, че има много по-висока чувствителност и точност на отчитане по време на откриване на дефекти, като например пукнатини, ниска цена и висока безопасност по време на употреба в сравнение с конвенционалните методи радиографски мониторинг. Към днешна дата ултразвуковата проверка на заварени съединения се използва в 70-80% от случаите на инспекции.

Ултразвукови преобразуватели

Без използването на тези устройства неразрушителното ултразвуково изпитване е просто немислимо. Устройствата служат за формиране на възбуждане, както и за приемане на трептения на ултразвук.

Агрегатите са различни и подлежат на класификация чрез:

• Методът за осъществяване на контакт с продукта, предмет на разследването.
• Методът за свързване на пиезоелементите към електрическата верига на самия детектор на недостатъци и изместването на електрода спрямо пиезоелектричния елемент.
• Ориентациите са акустични по отношение на повърхността.
• Броят на пиезоелементите (един, два, много елемента).
• Ширината на честотната лента на работните честоти (теснолентова лента - по-малко от една октава, широколентова честотна лента надхвърля една октава).

Измерени характеристики на дефектите

В света на технологиите и индустрията, GOST управлява всичко. Ултразвуков контрол (GOST 14782-86) по този въпрос също не е изключение. Стандартът регламентира, че дефектите се измерват чрез следните параметри:

• Еквивалентна площ на дефекта.
• Амплитудата на ехо сигнала, която се определя, като се вземе предвид разстоянието до дефекта.
• Координатите на дефекта в точката на заваряване.
• До условните размери.
• Определеното разстояние между дефектите.
• Броят на дефектите по избраната дължина на заварката или съединението.

Работа на детектора за недостатъци

Неразрушаващото изпитване, което е с ултразвук, има своя собствена техника на употреба, според която основният измерен параметър е амплитудата на ехото, получена директно от дефекта. За да се диференцират ехото от величината на амплитудата, така нареченото ниво на отхвърляне на чувствителността е фиксирано. Той, от своя страна, се конфигурира чрез стандартна примерна организация (SOP).

Началото на работа на дефектоскопа се придружава от настройката му. За това се настройва чувствителността на отхвърляне. След това, по време на проведените ултразвукови тестове, полученото ехо се сравнява от открития дефект с фиксираното ниво на отхвърляне. В случай, че измерената амплитуда превиши нивото на отхвърляне, специалистите решат, че такъв дефект е неприемлив. Тогава шевът или продуктът се отхвърля и се изпраща за ревизия.

Най-често срещаните дефекти на заварените повърхности са: непроникване, непълна пропускливост, крекинг, порьозност, шлаковите примеси. Това са тези аномалии, които ефективно откриват откриването на проби, използвайки ултразвук.

Възможности за изследване с ултразвук

С течение на времето процесът на валидиране е получил няколко валидни метода за изследване на заваръчните съединения. Ултразвуковото управление осигурява доста голям брой възможности за акустично изследване на въпросните метални конструкции, но най-популярните са:

• Ехо метод.
• Сянка.
• Метод на огледалото-сянка.
• Echo огледало.
• Делта метод.

Метод номер едно

Най-често в промишлеността и железопътния транспорт се използва методът на ехо-пулса. Благодарение на него се диагностицира повече от 90% от всички дефекти, което е възможно благодарение на регистрирането и анализа на почти всички сигнали, отразени от повърхността на дефекта.

Сам по себе си, този метод се основава на звука на метален продукт чрез импулси на ултразвукови вибрации, последвани от тяхното записване.

Предимствата на метода са:

- възможността за едностранен достъп до продукта;

- по-скоро висока чувствителност към вътрешни дефекти;

- Най-висока точност при определяне на координатите на открития дефект.

Има обаче недостатъци, включително:

- ниска устойчивост на смущения от повърхностни отражатели;

- силна зависимост на амплитудата на сигнала от местоположението на дефекта.

Описаната дефектоскопия предполага изпращането на ултразвуков импулс към продукта. Приемането на сигнала за реакция възниква или от него, или от втори търсещ. По този начин сигналът може да бъде отразен както директно от дефекти, така и от противоположна повърхност на детайл, продукт (шев).

Метод на сянка

Тя се основава на подробен анализ на амплитудата на ултразвукови вибрации, предавани от емитера до приемника. Ако този индикатор намалява, това означава дефект. В този случай, колкото по-голям е дебелият дефект, толкова по-малка е амплитудата на сигнала, получен от приемника. За да получи надеждна информация, излъчвателят и приемникът трябва да бъдат разположени коаксиално върху противоположните страни на изследваните обекти. Недостатъците на тази технология могат да се считат за ниска чувствителност в сравнение с метода на ехото и трудността да се ориентират PET (пиезоелектричните преобразуватели) спрямо централните греди на посоката на посоката. Съществуват обаче предимства, които включват висока устойчивост на смущения, малка зависимост на амплитудата на сигнала от местоположението на дефекта и отсъствие на мъртва зона.

Метод на огледалото-сянка

Този ултразвуков контрол на качеството най-често се използва за управление на заварени съединения на армировъчни пръти. Основният признак, че дефектът се открива, е отслабването на амплитудата на сигнала, което се отразява от противоположната повърхност (най-често се нарича дъно). Основното предимство на метода е ясното откриване на различни дефекти, чието изместване е коренът на шева. Също така, методът се характеризира с възможност за едностранчив достъп до шева или частта.

Ехо огледален метод

Най-ефективният начин за откриване на вертикално разположени дефекти. Проверката се извършва с помощта на две PETs, които се движат по повърхността близо до шева от едната страна. В същото време тяхното движение се прави по такъв начин, че да се фиксира сигнал от един ПЕТ, излъчван от друг PEP и отразен два пъти от съществуващия дефект.

Основното предимство на метода е, че то може да се използва за оценка на формата на дефектите, които надвишават 3 mm и които се отклоняват повече от 10 градуса във вертикалната равнина. Най-важното е да използвате PEP със същата чувствителност. Тази версия на ултразвуковото изпитване се използва активно за тестване на дебели стени и техните заваръчни шевове.

Делта метод

Тази ултразвукова проверка на заварките използва ултразвукова енергия, повторно излъчена от дефект. Напречната вълна, който попада върху дефекта, се отразява частично в огледално изображение, частично се трансформира в надлъжна, а също така излъчва отново дифракционна вълна. В резултат на това се улавят необходимите PEP вълни. Недостатъкът на метода може да се разглежда като прочистване на шева, с доста висока сложност при дешифриране на получените сигнали по време на управлението на заварени фуги с дебелина до 15 милиметра.

Предимства на ултразвука и финост на приложението му

високочестотни заварки изследвания със звук - е, всъщност, безразрушителен контрол, тъй като този метод не е в състояние да причиняват никаква вреда на изпитваните обекти продукт, но доста точно открива наличието на дефекти. Също така, особено внимание заслужава ниската цена на текущата работа и тяхната висока скорост на изпълнение. Също така е важно методът да е абсолютно безопасен за човешкото здраве. Всички изследвания на метали и заварки на базата на ултразвук се провеждат в диапазона от 0,5 MHz до 10 MHz. В някои случаи е възможно да се работи с ултразвукови вълни с честота 20 MHz.

Анализ ултразвуково заваряване трябва задължително да бъде придружено от цял ​​набор от подготвителни мерки, като например почистване или повърхността на тест заварка на, приложими за контролирано част от специфичните контакт течности (гелове специални цели, глицерин, машинно масло). Всичко това се прави, за да се гарантира правилното стабилна акустичен контакт, който в крайна сметка осигурява желаното изображение на устройството.

Неспособност за използване и недостатъци

Ултразвуково изследване е абсолютно непрактично да се използва за проверка на заваряване метални съединения, които имат груба структура (например, чугун или аустенитна заварка с дебелина по-голяма от 60 mm). И всичко това, защото в такива случаи има доста силна дисперсия и затихване на ултразвук.

Също така не е възможно да се характеризира недвусмислено напълно открития дефект (включване на волфрам, включване на шлака и т.н.).