Неразрушающий контроль трубопроводов и сварных соединений: виды, этапы контроля- Обзор +Видео

Преимущества и недостатки метода

Визуальный и измерительный контроль сварных соединений — простой способом контроля, который не требует особых знаний, умений и оборудования. К его основным преимуществам относится:

наиболее дешевый метод, поэтому его проведение не влияет на конечную стоимость конструкции;
отсутствие необходимости использования узкоспециализированные реактивы и другие расходные материалы;
высокая точность и возможность определить практически любые бракованные соединения;
не требуются специальные навыки, достаточно основных знаний о сварных швах;
максимально высокая скорость оценки;
визуальный контроль сварных соединений выполняется перед любым другим методом контроля или самостоятельно.

Несмотря на явные преимущества применения, данные методы имеет и ряд недостатков. Основным из них является возможность найти только наружные дефекты. При этом внутренние дефекты могут оказаться скрытыми и со временем станут причиной разрушения соединения. Кроме того, результаты контроля фиксируются вручную, что может вызвать сложности в том случае, если необходимо предоставить отчет о качестве.

Порядка выполнения проверки

ВИК контроль сварных соединений включает в себя такие этапы проведения процедуры:

Подготовка. Включает в себя удаление шлака, брызг металла и зачистку поверхности. Правильная и тщательная подготовка сварного соединения позволяет выявить даже мелкие дефекты.
Визуальный осмотр. Для начала шов осматривается невооруженным взглядом. Данный этап проверки дает возможность определить только явные дефекты.
Использование инструментов. Основной этап проверки качества сварных соединений. В него может быть включена просветка сварных соединений, измерение высоты и ширины шва, определение угла и сквозных дефектов.
Заключение. Завершающим этапом является составление акта, который может свидетельствовать о высоком качестве и надежности швов или о наличие дефектов. Если сварное соединение имеет много дефектов и является недостаточно качественным, эта информация вместе с перечнем дефектов заносится в акт.

ВИК сварка позволяет определить качество швов и минимизировать риск их повреждения в дальнейшем.

Ударное воздействие на поверхность объекта

Данный метод подразумевает оценка энергии ударного импульса, при контакте с поверхностью бетонного изделия. При нанесении удара приборы позволяют оценить, какой является прочность объекта. Спрос на этот метод очень велик, поскольку он не требует больших затрат времени и может быть использован в различных условиях. Необходимое для исследования оборудование отличается небольшими размерами. Так что его легко можно доставить на место осуществления испытаний.

Другим методом, подразумевающим воздействие на поверхность бетона, является пластическая деформация. На поверхность оказывается статическое вдавливание, после чего исследуются последствия этого воздействия. Для этого применяются различные инструменты, например, штангенциркуль. Прочность бетона зависит от размера размеры отпечатка на его поверхности.

Плюсы и минусы диагностики ультразвуком

Главным достоинством метода является то, что он относится к неразрушающему контролю. Исследуемый объект не выводится из эксплуатации, не подвергается разборке, взятию образцов, не требует других дорогостоящих действий.

Другие преимущества УЗД:

Метод доступен для работы с металлическими материалами и неметаллами.
Точность в определении положения дефекта и оценке его размера и формы.
Высокая скорость исследования.
Низкая цена работ.
Безопасность для здоровья (меньший вред в сравнении с работой рентгена).
Мобильность, т.е. работа в полевых условиях.

Ультразвуковая дефектоскопия позволяет предотвратить возможные разрушения.

Недостатки диагностики ультразвуком:

Нужна предварительная подготовка поверхности.
Не поддаются проверке грубые материалы, детали неправильной формы, слишком маленькие или тонкие.
Невозможна работа с чугуном и крупнозернистыми материалами (из-за высокого уровня шума и низкого уровня звука).
УЗД может не определить повреждения, ориентированные параллельно звуковому лучу.

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.

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.

Видео:

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.

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.

Виды повреждений и дефектов

Можно выделить основные формы дефектов сварных зон: наплыв массы, подрез, неравномерный провар, трещины и поры (как внешние, так и внутренние), инородные включения.

Дефекты принято подразделять и по причине их возникновения. Выделяется две основные группы: дефекты, возникшие из-за металлургических особенностей и термического воздействия, и дефекты, появившиеся из-за человеческого фактора, нарушения режимов сварки. К первым можно отнести в кристаллической структуре – трещины (холодные и горячие) в сварном шве и пришовном участке, поры, шлак, структурные изменения в металле. Из второй группы особо выделяются такие дефекты, как ненормированные размеры шва, неравномерный провар, подрезы, прожоги, наплывы, кратеры, незаполненные металлом и некоторые другие.

Схема подготовки кромок труб под сварку.

Нарушения размеров шва могут повлиять на надежность трубопроводов, поэтому если такие отклонения больше нормируемых стандартами, то их принято считать дефектами. Такие дефекты косвенно указывают на наличие внутренних дефектов сварного шва. Основные дефекты этого типа: резкая неравномерность ширины и высоты шва по его длине, крутой переход от пришовной зоны к сварному шву, заметная бугристость наплавленного металла, большие седловины и перетяжки.

Как проверяют проницаемость?

Когда сваривают ёмкости, трубопроводы и так далее, необходимостью становится именно оценка того, какой является герметичность. Такой контроль качества так же проводится с использованием различных методов и инструментов:

Испытания по гидравлике и пневматике.
Пузырьковым методом.
Течеиспускание.

И так далее. Пневматические испытания – это когда внутрь трубопровода запускают воду или газ в больших количествах. Пенообразующий состав наносят на поверхность снаружи. Если появляются пенистые пузырьки – значит, герметичность была нарушена.

Видео

ERW-pipe welding machine for field application — Оборудование для сварки и неразрушающего контроля.

Дефекты, которые могут быть выявлены

Осмотр швов невооруженным взглядом уже дает возможность выявить ряд существенных дефектов сварных соединений:

чешуйчатость сварного соединения;
неравномерная высота ширины и высоты шва;
наличие наплывов;
усиление или ослабление соединения в определенных участках;
трещины различного происхождения;
прожоги;
подрезы.

При дополнительном использовании различных инструментов можно обнаружить и другие дефекты:

глубокие поры, которые влияют на эксплуатационные характеристики шва;
непровары;
коррозийные повреждения;
расслоение;
дефекты краски или полимерного покрытия;
осевые смещения шва или наличие изломов;
волосовины;
риски повреждений;
открытые раковины.

Выполнение внешнего осмотра шва производится еще в процессе выполнения сварного соединения, а также в процессе его зачистки. Визуально-измерительный контроль сварных соединений является одним из наиболее простых и эффективных способов проверки их качества. Он рекомендуется при сварке труб, строительстве и во многих отраслях промышленности.

Данные проверки требуются для акта о вводе в эксплуатацию, завершении строительства и другой технической документации. Использование данного метода гарантирует высокое качество соединений с минимальными затратами по времени, трудоресурсов, а также без применения специальных реактивов или дорогого оборудования.

Магнитная дефектоскопия сварных соединений

Суть метода магнитной дефектоскопии состоит в возбуждении неоднородного магнитного поля, проходящего через сварное соединение с образованием рассеянных магнитных потоков на участках, содержащих сварные дефекты.

Существует несколько методов магнитного контроля: магнитопорошковая дефектоскопия, магнитографический контроль и индукционный контроль. Магнитопорошковая дефектоскопия — самый простой из них, но и достоверность контроля у этого метода ниже, чем у других.

При магнитопорошковой дефектоскопии проверяемое соединение намагничивается, на его поверхность наносится магнитный порошок (железная окалина или мелкие железные опилки) или суспензия и через соединение пропускают магнитное поле. Магнитный порошок или суспензия, под действием магнитного поля, распределиться равномерно. Но в местах расположения дефектов будут наблюдаться скопления магнитного порошка (суспензии).

При магнитографическом контроле магнитное поле, пропускаемое через сварное соединение, записывают на магнитную плёнку. Для этого магнитную плёнку накладывают на соединение, во время прохождения по нему магнитного поля. Далее, с помощью магнитографических дефектоскопов с плёнки считываю записанную информацию, и преобразуют её в звук, или в изображение на мониторе дефектоскопа. Кроме этих методов, существует индукционный метод магнитной дефектоскопии.

Более подробную информацию об этих методах контроля можно узнать на странице: «Магнитные методы контроля сварных швов. Магнитная дефектоскопия сварки».

Возможности метода по выявлению дефектов

Визуальному контролю подвергаются сварные швы:

при выполнении наплавочных работ на этапе “приема – сдачи” обязательно заключается акт визуального осмотра;
при контроле многослойного сварного соединения (послойный контроль);
при итоговом осмотре мест касания сварочной дугой поверхности основного материала.
при сборке деталей из сборочных единиц под сварку;
при автоматическом изготовлении сварных деталей и технической оценки качества материала согласно техническому процессу;
по истечении установленного срока эксплуатации сварных швов.

Визуальный контроль сварных швов требует обязательного измерения и исключения следующих дефектов:

поверхностных трещин;
видимых грубых дефектов;
плохого качества зачистки металла в зонах приварки ( особенно технологических креплений),

а так же контроля и подтверждения наличия:

клеймения (маркировки) шва и верность ее производства;
ширины и высоты шва, выпуклости и вогнутости шва;
верных размеров катетов углового шва.

Дефекты, поддающиеся выявлению

При осмотре сварных швов не вооруженным глазом можно дать оценку:

неравномерности высоты и ширины швов;
чрезмерной чешуйчатости;
наплывов;
подрезов;
чрезмерному усилению или ослаблению швов;
не заваренным кратерам;
прожогам;
параметрам катетов углового шва.

Лупы и микроскопы позволяют обнаруживать:

трещины различного происхождения;
поверхностные коррозионные повреждения;
забоины;
открытые раковины;
поры;
непровары;
волосовины;
расслоения;
надиры;
риски;
осевые смещения и изломы;
дефекты лакокрасочных, полимерных и гальванических защитных покрытий швов.

Методы неразрушающего контроля качества сварных соединений

Визуальный контроль и измерения

Визуально-оптический контроль – это один из методов неразрушающего контроля оптического вида. Он основан на получении первичной информации об объекте при визуальном наблюдении или с помощью оптических приборов. Это органолептический контроль, т.е. воспринимаемый органами чувств (органами зрения) ГОСТ 23479-79 “Контроль неразрушающий. Методы оптического вида” устанавливает требования к методам контроля оптического вида. Визуальный метод контроля позволяет обнаруживать несплошности, отклонения размера и формы от заданных более 0,1 мм при использовании приборов с увеличением до 10х. Визуальный контроль, как правило, производится невооруженным глазом или с использованием увеличительных луп 2х до 7х. В сомнительных случаях и при техдиагностировании допускается увеличение до 20х.

Визуальный контроль выполняется до проведения других методов контроля. Дефекты, обнаруженные при визуальном контроле, должны быть исправлены до проведения контроля другими методами.

Радиографический контроль

Радиационный вид неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 18353-79 делится на методы: радиографический, радиоскопический, радиометрический. Радиографический метод контроля основан на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок. Требования к радиографическому контролю регламентированы ГОСТ 7512-82 “Контроль неразрушающий. Сварные соединения. Радиографический метод”.

Схема просвечивания рентгеновскими лучами:
1 – рентгеновская трубка; 2 – кассета; 3 – фотопленка; 4 – экраны.

Метод ультразвуковой дефектоскопии

Данный метод относится к акустическому виду неразрушающего контроля (ГОСТ 3242-79), применяется при толщине металла шва не менее 4 мм. Он основан на использовании ультразвуковых волн, представляющих собой упругие колебания материальной среды с частотой выше 0,5-0,25 МГц (выше той, которую способны воспринимать слуховые органы человека). В этом методе контроля (ГОСТ 14782-86) используется способность ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своем пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т. д.), они отражаются от границы раздела металл–дефект и могут быть зафиксированы при помощи специального ультразвукового дефектоскопа.

Магнитные методы контроля

Магнитные методы контроля основаны на принципе использования магнитного рассеяния, возникающего над дефектом при намагничивании контролируемого изделия. Например, если сварной шов не имеет дефектов, то магнитные силовые линии по сечению шва распределяются равномерно. При наличии дефекта в шве вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта магнитный силовой поток будет огибать дефект, создавая магнитные потоки рассеяния.

Прохождение магнитного силового потока по сварочному шву:
а – без дефекта; б – с дефектом

В соответствии с ГОСТ 18353-79 в зависимости от способа регистрации потоков рассеяния различают три магнитных метода контроля: магнитопорошковый, индукционный, магнитографический. Наиболее распространен магнитопорошковый метод или магнитопорошковая дефектоскопия (МПД).

Вихретоковый контроль

Методы вихретокового контроля основаны на регистрации изменения электромагнитного поля вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. Вихревые токи – это замкнутые токи, индуктированные в проводящей среде изменяющимся магнитным полем. Если через катушку пропускать ток определенной частоты, то магнитное поле этой катушки меняет свой знак с той же частотой. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его геометрических, электромагнитных параметров и от взаимного расположения измерительного вихретокового преобразователя (ВТП) и объекта. В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки (одну или несколько). Синусоидальный или импульсный ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки (трансформаторный вихретоковый метод) или ее сопротивление (параметрический вихретоковый метод) получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него.

Магнитные методы

Основаны на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта. Применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях и полуфабрикатах различной формы, изготовленных из ферромагнитных материалов. К ним относятся магнитно-порошковый, магнитно-графический, феррозондовый, магнитно-индукционный и другие методы.

Магнитные поля рассеяния над дефектами регистрируются в магнитно-порошковом методе с помощью ферромагнитного порошка или суспензии, в магнитно-графическом — с помощью ферромагнитной ленты и в феррозондовом — с помощью чувствительных к магнитным полям феррозондов.

Магнитно-порошковый метод нашел широкое применение на заводах промышленности, ремонтных предприятиях и эксплуатирующих подразделениях. С его помощью надежно выявляют поверхностные трещины, микротрещины, волосовины, флокены и другие дефекты.

Магнитно-графический метод наибольшее применение получил для контроля сварных соединений. Он позволяет выявлять трещины, непровары, шлаковые и газовые включения и другие дефекты в стыковых сварных швах.

Феррозондовый метод применяют для обнаружения тех же дефектов, что и магнитно-порошковым методом, а также дефектов, расположенных на глубине до 20 мм. С его помощью измеряют толщину листов и стенок сосудов при двухстороннем доступе.

Принцип дефектоскопии

Диагностика сварных соединений включает разные методы исследований, основанных на физических свойствах металлов, структурных превращениях на границе фазового перехода. На исследуемые участки воздействуют радиоволнами, ультразвуком, магнитным электростатическим полем, красителями. Разнородные структуры по-разному воспринимают воздействие. Принципы выявления дефектов подбирают под металл. К примеру, немагнитящиеся легированные стали, цветные металлы нельзя проверить в магнитном поле. Эхолокация неэффективна для крупнозернистых структур. Дефектоскопией сварных соединений называют комплекс методов контроля качества визуально или с использованием специальной аппаратуры для выявления дефекта. Принцип дефектоскопов, методика диагностики утверждаются стандартами. По результатам дефектоскопии определяется прочность (эксплуатационная надежность) сварных швов после завершения работы.

Капиллярный

Относится к методам неразрушающего контроля и основан на капиллярном проникновении индикаторной жидкости в капилляры поверхностного слоя материала контрольного объекта с целью ее выявления.

Цель:

обнаружение поверхностных и сквозных дефектов;
определение протяженности трещин, расположения дефектов, ориентации по поверхности образца.

Капиллярный способ позволяет контролировать изделия любой формы и размера из металлов и их сплавов, пластмасс, керамики, стекла. Различают:

основные способы контроля, основанные на использовании капиллярных явлений;
комбинированные, включающие сочетание нескольких методов неразрушающего контроля, различных по их физической сущности, один из которых – капиллярный.

Используемое оборудование:

дефектоскоп капиллярный;
прибор контроля;
вспомогательные средства;
дефектоскопический ультрафиолетовый облучатель;
дефектоскопические материалы.

Перед проведением исследования проводится предварительная очистка поверхностей и полостей контрольного образца.

Проверка швов на герметичность

Метод применяется для сварных изделий, предназначенных для хранения и транспортировки жидкостей и газов. Способы проверки:

аммиаком;
керосином;
пневматические и гидравлические испытания;
вакуумирование.

Явление капиллярности (поднятие жидкости при определенных условиях по капиллярным трубкам) лежит в основе испытания керосином. Под капиллярными трубками в сварных швах подразумеваются поры и трещины. Наличие дефектов определяется по желтым пятнам, проявляющимся на меловом или каолиновом покрытии сварного шва.

Пневматические испытания

Этим способом проверяются трубопроводы и емкости, работающие под давлением.

Для герметизации малогабаритных сосудов используют заглушки. В сосуд под давлением, на 10-20% превышающим рабочее, подается инертный газ или азот. Сосуд погружается в емкость с водой. Дефектные места обнаруживаются по выходящим пузырькам воздуха.

Крупногабаритные сосуды герметизируют и наполняют газом повышенного давления. На сварные швы наносят мыльный раствор. Появление на поверхности шва пузырьков указывает на наличие дефектов.

Гидравлические исследования

Применяется для проверки на прочность и плотность сварных швов в водопроводах, газопроводах, котлах и сварных изделиях, работающих под давлением.

Перед испытанием контрольную емкость герметизируют заглушкой и заполняют с помощью насоса водой под избыточным контрольным давлением, превышающим рабочие цифры в полтора-два раза. В течение периода, заданного техническими условиями, делается выдержка, затем давление снижается до рабочего. Околошовная зона (15-20 мм от шва) простукивается специальным молотком.

Участки с обнаруженной течью помечаются и завариваются после слива воды. Проводится повторный контроль.

Вакуумирование используется при невозможности пневматического или гидравлического контроля. Суть метода – создание вакуума и обнаружение проникания воздуха через дефекты. Для контроля применяется вакуумная камера. Проверяемый участок образца смазывается мыльным раствором. В неплотностях сварного соединения образуются мыльные пузырьки.

Это интересно: Недорогой сварочный инверторный аппарат Ресанта САИ 250: разбираемся по пунктам

Неразрушающий контроль трубопроводов и сварных соединений: методы контроля- Обзор +Видео