Методы обнаружения внутренних дефектов

Для обнаружения внутренних дефектов сварного соединения – пор, трещин, непровара, вольфрамовых и шлаковых включений и др. (рис. 2.5) – используются различные виды неразрушающего контроля, основанные на известных физических явлениях, из которых в строительстве наиболее часто применяют радиографический контроль (рентгено- и гаммаграфирование), ультразвуковая и магнитная дефектоскопия. Все эти, так называемые физические, методы различны по чувствительности к форме, положению в шве и размерам дефектов; по виду документального подтверждения наличия или отсутствия дефекта, а также по мобильности, трудоемкости и стоимости выполнения операций контроля.

	1 – источник электромагнитного излучения; 2 – контролируемое сварное соединение; 3 – дефект (пора); 4 – изменение интенсивности излучения; 5 – кассета с фотопластиной (пленкой)
	1 – рентгеновская трубка; 2 - контролируемое сварное соединение; 3 – кассета; 4 – фотопленка или другой запоминающий изображение слой; 5 – экраны

Рис. 2.6. Принципиальные схемы радиационной дефектоскопии

а – принцип радиографического контроля;
б – схема рентгеновского просвечивания сварного соединения

1) Радиографический контроль (или радиационная дефектоскопия) (ДСТУ EN 12517-2002) основан на использовании ионизирующего излучения для получения изображения внутренней структуры сварного соединения (рис. 2.6, а). Интенсивность излучения, прошедшего сквозь контролируемое изделие, меняется в зависимости от плотности материала и толщины изделия. При просвечивании в качестве детектора для фиксации лучей к обратной стороне изделия прикладывают чувствительные фотопластину, фотобумагу или селеновую пластину.

Применяют радиационную дефектоскопию для выявления в сварных соединениях внутренних дефектов: трещин, непроваров, пор, усадочных раковин, шлаковых, оксидных, вольфрамовых и других включений.

Один из недостатков этого метода – ненадежное выявление микротрещин, некоторых видов пор, непроваров и включений.

Рентгенографический метод контроля сварных соединений (ГОСТ 7512-82) – один из наиболее совершенных для контроля – позволяет контролировать сталь толщиной до 100 мм. Принципиальная схема представлена на рис. 2.6, б: рентгеновские лучи из рентгенаппарата, проходя через сварное соединение, воздействует на фотопластину, размещенную в кассете. Для контроля качества сварных швов принимают стационарные рентгенаппараты и (реже) переносные. Типы отечественных аппаратов: РУП, РАП, МИРА, ПИР и др.; зарубежных: Макротанк, Суперлилипут, Эреско, Изовольт и др.

Исследования проводят операторы, имеющие соответствующую лицензию.

Гамма-дефектоскопия (ГОСТ 23055-78*). Для контроля сварных соединений в труднодоступных местах, в условиях монтажной площадки, при отсутствии источников электропитания применяют гамма-дефектоскопию с использованием излучения γ-лучей искусственными радиоизотопами: кобальт-60, цезий-137; селен-75, иридий-192, тулий-170. Источник излучения выбирают в зависимости от толщины и плотности материала, возможной, технологии контроля. Например, для стали толщиной до 15 мм используют тулий-170; при толщине металла 30-60 и более – кобальт-60.

Принципиальная схема испытаний с использованием γ-излучения даны на рис. 2.7.

	1 – свинцовый защитный кожух; 2 – ампула с радиоактивным веществом; 3 – исследуемое сварное соединение; 4 – кассета; 5 – фотопленка или запоминающий изображение слой; 6 – экраны
1 – источник излучения; 2 – кассета с пленкой

Рис. 2.7. Просвечивание γ-лучами сварных соединений

а – принципиальная схема; б – контроль стыковых соединений; в, г, д – контроль нахлесточных, угловых и тавровых соединений; е – контроль стыковых соединений труб

В настоящее время используют гамма-аппараты: «Гаммарид», РИД, «Магистраль» и др.

2) Ультразвуковой метод контроля качества сварных соединений (ГОСТ 14782-86) основан на отражении направленного пучка высокочастотных звуковых колебаний (0,8-2,5 МГц) от металла сварного шва и существующих в нем дефектов в виде несплошностей. Получают ультрозвуковые волны с помощью пьезоэлектрических пластин из кварца или титанита бария, которые устанавливают в держателе-щупе. Отраженные колебания улавливаются искателем, преобразуются в электрические импульсы, передаются на усилитель и далее на индикатор (рис. 2.8).

1 – дефект - трещина; 2 – усилитель отраженных сигналов; 3 – высокочастотный генератор электрических импульсов; 4 – щуп с пьезодатчиком; 5 – направление введенного
и отраженного ультразвуковых сигналов; 6 – электронно-лучевая трубка

Рис. 2.8. Схема ультразвукового контроля качества сварных соединений

а – принцип эхоимпульсного метода; б – общий вид дефектоскопа;
в – сигналы на экране электронно-лучевой трубки

Для обеспечения акустического контакта пьезоискателя поверхность металла в месте контроля укрывают слоем масел, технического вазелина или гелей. Граничная чувствительность при толщине металла: до 10 мм – 0,2-2,5 мм²; с 10 до 50 мм – 2-7 мм²; с 50 до 150 мм – 3,5-15 мм².

Метод весьма мобилен, надежность зависит от квалификации оператора.

Применяют дефектоскопы: УДМ-1, УДМ-3, ДУК-13-ИМ, ДУК-66П и др.

3) Магнитографический контроль (ГОСТ25225-82) базируется на выявлении полей рассеивания, образующихся в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий, которые фиксируются на эластичной магнитной ленте, плотно прижимаемой к поверхности металла (рис. 2.9).Этим методом выявляют: поверхностные микротрещины, непровары, поры и шлаковые включения глубиной до 2-7% на металле толщиной 4-12 мм и внутренние дефекты.

1 – сварное соединение; 2 – дефект; 3 – магнитный поток; 4 – электромагнит;
5 – магнитная лента; 6 – опорные диамагнитные ролики; 7 – катушки; 8 – магнитный искатель; 9 – усилитель; 10 – дефектоскоп; 11 – импульс при отсутствии дефекта; 12 – импульс при наличии трещины, непровара; 13 – импульс при наличии шлакового и газового включений.

Рис. 2.9. Магнитографический контроль качества сварных соединений

а – схема распределения магнитного потока в сварном соединении;
б – схема намагничивания и записи магнитного поля на магнитную ленту;
в – схема воспроизведения записи на экране дефектоскопа; г – характер импульсов на экране

Применяют для контроля сварных соединений дефектоскопы типов: МДУ-1, МДУ-24, МД-11 и др.