К неразрушающим физическим методам относят­ся: радиационный (радиографический) контроль про­свечиванием швов; ультразвуковой контроль (УЗД); магнитный и электромагнитный контроль.

Радиационный (радиографический) контроль ос­нован на использовании рентгеновских или гамма (у)-излучений. Эти ионизирующие электромагнит­ные излучения распространяются волнообразно, так

же, как световые и радиоволны. Они отличаются чрезвычайно малой длиной волны, которая в миллио­ны раз меньше длины световых волн и вместе с тем обладает высокой энергией, значительно большей энергии видимого света. Эти излучения могут прони­кать через материалы с разной интенсивностью для различных материалов, зависящей от толщины ме­талла и энергии излучения. Эти свойства использу­ются в дефектоскопии для выявления дефектов в сварных швах. С одной стороны шва устанавлива­ют источник излучения, а с другой — детектор, фик­сирующий сведения о его сплошности или наличии дефектов. Детектором служит электронно-оптиче­ский преобразователь, рентгеновская пленка, фото­бумага и т. п. При отсутствии дефектов излучение будет поглощаться сплошным металлом и выпуклый шов будет фиксироваться в виде более светлой, чем основной металл, полосы. Дефекты — непровары, по­ры, шлаковые включения, подрезы, раскрытые тре­щины не будут поглощать излучения так интенсивно, как металл, поэтому на экране преобразователя, на пленке или фотобумаге они будут фиксироваться более темными пятнами и полосами на фоне светлого шва.

Для радиационной дефектоскопии используют рент­геновские аппараты и гамма-источники. В рентгенов­ских аппаратах основным рабочим элементом явля­ется рентгеновская трубка (рис. 24.5). Оиа состоит из стеклянного баллона, из которого почти полностью удален воздух, и впаянных в баллон катода и анода. Катод состоит из вольфрамовой спирали, при нагре­вании которой до высокой температуры источником тока он испускает электроны. Анод изготовлен в ви­де пластины из вольфрама и молибдена, расположен­ной под углом. Электроны катода с большой энер­гией ударяются о металл пластины и, отражаясь от нее, тормозятся, создавая так называемое тормозное рентгеновское излучение — Я-лучи. В строительстве используется несколько типов рентгеновских аппара­тов, выпускаемых промышленностью.

Более широко в условиях строительных площадок и в полевых условиях применяют дефектоскопию сварных швов при помощи у-излучений, источниками которых служат радиоактивные у-изотопы, заключен-

Рис. 24.5. Схема рентгеновского просвечивания

Техника и технология контроля качества сварных швов/ — рентгеновская трубка; 2 — сварное соединение; 3 — кассе­та; 4 — фотобумага; 5 — усили­вающий экран; 6 — дефектометр

Рис. 24.6. Схема просвечивания 7-лучами

а —лросзсчнваиие двух участ­ков; "б — направленное просве­чивание одного шва; / — транс­портный контейнер, 2 — источ­ник; 3 — сварное соединение; 4 — кассета с фотобумагой

Техника и технология контроля качества сварных швов

 

 

ные в небольшие металлические ампулы. Изотопами называют разновидности одного и того же элемента, отличающиеся массой атома. Важной характеристи­кой у-изотопов, излучающих у-лучи вследствие рас­пада вещества, является период полураспада, кото­рым определяется активность изотопа. Используются большей частью аппараты Магистраль-1 и Гамма — рид-21 с цезием-137 (период полураспада 30 лет), которые обеспечивают длительную работу аппаратов без замены источника, у-аппараты бывают универ­сальные со шланговой подачей источника к просве­чиваемому соединению (Гаммарид-21) и затворного типа (Магистраль-1), в которых действует затвор, открывающий источник направленно на шов. Откоы-

тие затвора или шланговая подача производится ди­станционно, чтобы избежать облучения дефектоско — писта (рис. 24.6). Для предохранения окружающих от у-излучений у-источники в дефектоскопах заключены в защитные оболочки из свинца или других сплавов.

Дефектоскопы затворного типа с направленным излучением применяют на сюрительно-монтажных площадках в случаях, когда универсальные невоз­можно использовать из-за ограниченного размера радиационно-защитных зон. Как рентгеновские, так и у-лучи опасны для человека, поэтому все работы с этими источниками должны вестись с соблюдением санитарных правил, не допускающих облучения ра­ботающих.

Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД) основана на использовании ультразвуковых колебаний (УЗК), которые представляют собой колебания упругой сре­ды со сверхвысокими частотами (более 20 кГц), не воспринимаемыми человеческим ухом. Ультразвуко­вые волны могут проникать в металл на большую глубину и отражаться от неметаллических включений и других дефектов. Для контроля применяют коле­бания с частотой 0,5—10 МГц. Введение этих коле­баний осуществляют пьезоэлементами (пьезопреоб­разователями), которые состоят из пьезопластин толщиной, равной половине длины волны, излучаемой УЗК. Пьезоэлектрические материалы обладают спо­собностью преобразовывать действие электрического поля в механические деформации и наоборот — дей­ствие механических деформаций в электрические за­ряды. Пластины изготовляют из пьезоэлектрической керамики или кварца и наклеивают на призмы из оргстекла, полистирола, капрона и других материа — алов, которые поглощают ультразвук и обеспечивают высокое затухание колебаний, что позволяет полу­чать короткие зондирующие импульсы. Для приложе­ния и съема электрического поля на противополож­ных поверхностях пластины нанесены серебряные элек­троды. Пьезопреобразователь обладает свойством излучать УЗК в металл через контактирующую смаз­ку (глицерин, солидол и т. п.) синхронно с приложен­ным высокочастотным током и воспринимать отра — раженные от дефектных мест обратные УЗК, преоб­разуя их в электрические импульсы, фиксируемые

Техника и технология контроля качества сварных швов

Рис. 24.8. Магнитная дефектоскопія

а — образование потока магнитного рассеивания около дефекта; б —маг­нитографический метод дефектоскопии; / — сварное соединение; 2 — об­катка шва, покрытого ферромагнитной лентой, движущимся магнитом; <? —обнаружение дефектов при пропускании ленты через магнитографи­ческий дефектоскоп с электронно-лучевой трубкой

электронно-лучевой трубкой. Чаще всего применяют наклонный преобразователь, работающий по совме­щенной схеме и служащий одновременно излучателем и приемником УЗК. Применяется также раздельно — совмещенный преобразователь, в котором одна пьезо­пластина служит излучателем УЗК, а другая прием­ником. Примерная технология контроля приведена на рис. 24.7. Контроль, как правило, проводят с од­ной стороны соединения (для толщины до 50 мм), но с обеих сторон шва, как показано на рисунке. В на­стоящее время УЗК применяют все более широко для проверки качества стыковых и угловых швов и даже стыков арматурной стали. Иногда для большей надежности сомнительные места просвечивают.

Магнитные методы дефектоскопии основаны на выявлении потока магнитного рассевания Фх (рис. 24.8, а), возникающего в дефектных местах при па — магничивании потоком Ф контролируемого сварного соединения. Намагничивание выполняют стационар­ным или перемещающимся магнитом. Для выявления дефекта магнитно-порошковым методом на поверх­ность намагниченного сварного соединения наносят ферромагнитный порошок (сухой или в смеси с керо­сином, масла или мыльным раствором), под действи­ем Фі частицы порошка скапливаются в местах де­фектов.

Более совершенным является магнитографический метод, при котором на сварной шов накладывают ферромагнитную ленту (рис. 24.8,6), после чего об­катывают шов движущимся электромагнитом. В ре­зультате на ленте фиксируются имеющиеся дефекты шва, которые обнаруживаются при пропускании ее через магнитографический дефектоскоп с электрон­но-лучевой трубкой.

Магнитные методы контроля возможны только для ферромагнитных сталей.

Капиллярная дефектоскопия применяется для об­наружения поверхностных дефектов (поверхностных трещин, включений и т. п.) и контроля непроницае­мости сварных соединений, т. е. их способности не пропускать воду или другие жидкости в конструкци­ях резервуаров, баков, эксплуатируемых наливом жидкости Для выявления поверхностных дефектов хорошо очищенное сварное соединение покрывают контрастными индикаторными жидкостями — пене­трантами. В состав жидкости может входить люмине — сцирующее или цветное красящее вещество. Обладая капиллярной активностью, т. е. способностью втяги­ваться в мельчайшие сквозные или открытые с одной стороны отверстия, пенетрант проникает в поверх­ностные дефекты и остается в них после удаления пе­нетранта с поверхности соединения. Дефект легко обнаруживается ярким свечением люминесцирующе — го пенетранта при ультрафиолетовом облучении или по окраске дефекта красящим пенетрантом. Приме­няют и другие способы обнаружения и регистрации дефектов. Для контроля непроницаемости резервуа­ров, баков и других подобных конструкций широко применяют «керосиновую пробу», для чего наносят меловую обмазку с одной стороны сарочного ^соеди­нения, а с другой смачивают его проникающей жид-

Техника и технология контроля качества сварных швов

костью, обычно керосином, обладающим высокой капиллярной активностью. После выдержки не ме­нее 4 ч при положительной и 8 ч при отрицательной температуре окр}жающего воздуха обнаруживают сквозные дефекты по появлению бурых пятен на ме­ловой смазке. Керосиновая проба высокочувстви­тельна, ею выявляются дефекты диаметром 0,05 мм и более. В зимнее время для большей эффективности проникновения керосина предварительно прогревают швы для удаления из дефектов замерзшей влаги либо обдувают смазанные керосином швы теплым возду­хом под давлением 0,3—0,4 МПа.

Пузырьковый метод дефектоскопии основан на вы­явлении несплошностей шва по появлению позырьков газа. Его применяют двумя способами — вакуумным и пневматическим.

Вакуумную дефектоскопию широко применяют для контроля непроницаемости сварных швов, до­ступных только с одной стороны, например плоских днищ вертикальных и траншейных резервуаров. Для контроля накладывают на шов переносную или пере­движную вакуум-камеру, обрамленную губчатой ре­зиной и хорошо присасывающуюся к поверхности соединения (рис. 24.9). Швы перед проверкой смазы­вают пенообразующей жидкостью. После включения вакуум-насоса и достижения разрежения в камере по вакуумметру 0,02—0,1 МПа через верхнее стекло ка­меры наблюдают за появлением пузырьков воздуха и фиксируют дефекты. Затем камеру передвигают для контроля следующего участка.

Пневматический метод пузырьковой дефектоско­пии применяют для контроля герметичности, т. е. спо­собности сосудов не пропускать находящиеся в них газы. Испытываемую конструкцию наполняют сжа­тым воздухом либо обдувают швы струей сжатого воздуха. С обратной стороны смазывают швы пено­образующей жидкостью, и по появлению пузырьков воздуха судят о наличии дефектов. Ввиду опасности пневматического испытания (возможности разрыва конструкции давлением Еоздуха) его производят но специально разработанному проекту, предусматри­вающему меры безопасности.

Испытание наливом или давлением воды обычно проводят как заключительный этап контроля качест­ва резервуара или другой подобной конструкции. В процессе испытания обнаружвают дефекты швов по их отпотеванию с внешней стороны.

Химические методы контроля основаны на исполь­зовании химических реакций для обнаружения дефек­тов. В конструкцию, заполненную под давлением воз­духом, добавляют аммиак или другие реагенты. Ин­дикатор наносят на швы в виде пасты или бумажной ленты, пропитанной фенолфталеином. В местах сквозных дефектов на ленте или пасте образуются фиолетовые пятна. Могут быть использованы и дру­гие смеси (5 %-ный раствор азотно-кислой ртути и др. ).

Механические испытания при неразрушающем контроле проводятся у контрольных соединений, сва­риваемых одновременно с изделием, если это требо­вание предусмотрено проектом. При разрушающем контроле контрольные соединения вырезают непо­средственно из конструкции, что также должно быть предусмотрено проектом.

Размер образцов и методы их испытания должны соответствовать требованиям ГОСТ 6996—66 С

Металлографические исследования макрошлифов на торцах швов сварных соединений или контроль­ных образцов проводят в соответствии с 1 ОСТ 10243—75*, если такой вид испытания предусмат — рен проектом.