Разрушающие методы. По воздействию на материал или изделие методы испыта­ний группируют по двум классам: методы разрушающего контроля (РК) и методы

неразрушающего контроля (НРК).

Разрушающие испытания про­водят обычно на образцах-свидете — лях, на моделях и реже на самих изделиях (на «штатных» стыках). Образцы-свидетели сваривают из того же материала и по той же тех­нологии, что и сварные соединения изделий. РК-испытания, как пра­вило, позволяют получить число­вые данные, прямо характеризу­ющие прочность, качество или на­дежность соединений. Если сварка образцов проведена в лабораторных условиях, то эти испытания отра­жают качество образцов, выпол­ненных без производственных де­фектов. Согласно ГОСТ 6996—66 механические испытания соедине­ний и металла шва проводят на растяжение, изгиб, сплющивание и т. п. По характеру нагрузки различают статические, динамиче­ские и усталостные испытания.

Классификация и применение неразрушающих HP-методов. При HP-испытаниях, осуществляемых обычно на самих изделиях, оценивают те или иные физические свойства, лишь косвенно характеризующие качество, прочность или надежность соединения. Эти свойства связаны с наличием дефектов и их влиянием на передачу энергии или движение вещества в материале изделий.

Общая схема HP-контроля (рис. 10) включает: объект контроля О; излу­чающий И и приемный П преобразователи, через которые сигналы от излуча­теля СИ и от приемника СП поступают на индикаторное устройство ИУ. С инди­катора ИУ снимают данные для принятия решения Р о дефектности или качестве объекта.

Согласно ГОСТ 18353—73 методы HP-контроля в зависимости от характера физических полей или движущихся масс, взаимодействующих с контролируемым объектом, подразделяют на десять основных видов: акустический, капиллярный, магнитный, оптический, радиационный, радиоволновый, тепловой, течеисканием, электрический, электромагнитный (вихревыми токами). Далее все виды контроля классифицируют по следующим четырем признакам:

а — по характеру взаимодействия физических полей или веществ с кон­тролируемым объектом, например методы прошедшего и отраженного излуче­ния — для акустического, оптического, радиационного, радиовол нового и теп­лового видов; индукционный метод — для магнитного вида контроля и т. п.;

б — по первичным информативным параметрам; например амплитудный и фазовый — для акустического и электромагнитного видов, цветной и люми­несцентный — для капиллярного вида и контроля течеисканием и т. п.;

в — по способам индикации первичной информации, например пьезоэлек­трический, индукционный и т. и.;

г — по способам представления окончательной информации, например визуальный, графический, звуковой, световой, метрический и др.

Из перечисленных десяти видов контроля для сварных соединений доста­точно широко применяют только пять: радиационный, акустический (ультразву­ковой), магнитный, капиллярный и течеисканием — Указанные методы дефектоско­пии можно разделить на две группы по термодинамическому признаку (табл 3): 1,2, 3 — методы, связанные с использованием передачи энергии; 4 и 5 — методы, использующие движение веществ — пенетрантов («проникающих» жидкостей или газов). Тенденция развития HP-методов контроля передачей энергии такова, что на первое место взамен радиационных постепенно приходят УЗ-методы.

Отдельные группы составляют методы контроля параметров процесса сварки и методы безобразцовых испытаний механических свойств сварных соединений. При выделении этих групп имелось в виду, что контроль параметров технологи­ческого процесса, так же как и HP-методы дефектоскопии, позволяет косвенно оценить качество сварных соединений. Безобразцовые испытания, например периодические проверки сварных стыков на действующих энергоблоках ТЭЦ и атомных станций, сопровождаются небольшими нарушениями целостности ма­териала, но не изделия в целом [2].

Эффективность HP-методов контроля определяют с учетом ряда характе­ристик, главные из которых технологические, экономические и квалиметрические.

Технологические характеристики — это техническая применимость, условия и широта использования метода, производительность, чувствительность к выяв­лению критических и малозначительных дефектов, безопасность применения и т. п. Основные экономические характеристики — это абсолютные и относитель­ные (по отношению к стоимости изделия) затраты на контроль, а также экономи­ческий эффект, полученный путем уменьшения доли брака и вероятности отка­зов (аварий), т. е. увеличения надежности изделий.

Квалиметрические характеристики контроля связаны с вероятностными показателями метода (см. гл. 18), это достоверность и воспроизводимость резуль­татов контроля, выявляемость и распознаваемость дефектов и т. п.

Эффективность контроля

о ДП

где Д и П — достоверность и производительность метода аз — затраты на контроль.

Вместо достоверности Д контроля можно использовать (если он известен) показатель Н увеличения надежности изделия в результате введения операции контроля.

При условии выполнения указанного выше минимума технологических тре­бований основным показателем эффективности контроля должна служить его достоверность; но она пока еще не вошла в нормативные документы и ниже даны в основном качественные сведения о применимости и чувствительности НР-ме — тодов (табл. 4).

Под предельной чувствительностью метода следует понимать наименьшее зна­чение характеристического размера эталонной модели дефекта, уверенно (с за­данной вероятностью), обнаруживаемого при контроле. Эталонной моделью при УЗ-контроле служит плоскодонный отражатель, а характеристическим размером — его площадь. При радиографии эталонная модель — это канавка или проволочка дефектометра, а характеристический размер — их глубина или толщина соответственно. Наряду с предельной чувствительностью для всех ме­тодов контроля применимо понятие реальной и условной чувствительности.

Реальная чувствительность характеризует наименьшие размеры реального дефекта, обнаруживаемого в контролируемом сварном соединении. Определяется

Контроль конструктивных и технологических факторов’

на основании сравнения результатов дефектоскопии и вскрытия реальных соеди­нений с дефектами.

Условная чувствительность характеризует наименьшие размеры уверенно обнаруживаемой условной модели дефекта, выполненной в эталонном образце. Условную чувствительность определяют только при ультразвуковом контроле, где она введена в связи с трудностью выполнения эталонных плоскодонных от­верстий, а также в связи с тем, что часть серийно выпускаемой аппаратуры не имеет устройств (аттенюаторов) для измерения амплитуд эхо сигналов от дефектов.

В ряде случаев HP-контроля целесообразно различать три (или более) уровня чувствительности, например поисковый, контрольный и браковочный. Поисковый уровень чувствительности должен быть несколько выше контроль­ного, а контрольный — браковочного, причем не всегда следует стремиться к вы­сокой браковочной чувствительности контроля — это связано, как правило, с возрастанием уровня помех и перебраковкой изделий.

В то же время для обеспечения требуемой чувствительности важно, чтобы сварное соединение было спроектировано «дефектоскопичным», т. е. пригодным для контролирования. В понятие дефектоскопичности (по аналогии с технологич­ностью) входит: доступность соединения для контроля, качество поверхности, учет влияния структуры металла, возможность выявления характерных дефек­тов и т. п. Самые чувствительные приборы и современная техника дефектоско­пии бесполезны, если их нельзя рационально использовать из-за специфических недостатков конструкции стыка или несовершенства сварочной технологии. Например, слишком большое усиление, бугристость или чешуйчатость шва сводят на нет или ограничивают возможности магнитографии. Брызги в зоне шва при сварке в среде углекислого газа или слишком узкая околошовная зона не дают возможности применять ультразвуковой контроль и т. п.