Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений листовых конструкций

Контроль, сварных соединений листовых конструкций производится наклонными ПЭП прямым или прямым и однократно отраженным лучом с одной поверхности изделия. Каждый шов контролируется с двух боковых сторон.

Так же как и при контроле труб, особенности акустического тракта и, следовательно, параметры контроля и возможности идентификации сигналов прежде всего определяются толщиной сварного соединения.

Ультразвуковой контроль стыковых соединений листовых конструкций с толщиной шва 3,5..15 мм.

Для сварных швов листовых конструкций, выполненных односторонней электродуговой сваркой или в среде защитных газов, так же как и для трубопроводов, характерно наличие непроваров, провисаний металла и смещения кромок. В ряде случаев по существующим техническим условиям непровар определенной высоты допускается. Эхо-метод позволяет определять высоту непровара по экспериментально полученным кривым.

Для УЗ-контроля сварных швов малых толщин наиболее эффективны РС-ПЭП с большими углами в призме (53...55°) и малой стрелой. Рабочая частота 4...5 МГц.

Важной проблемой при контроле односторонних швов является отстройка от ложных сигналов.При падении УЗ-волны на провисание возникают как волны, отраженные в точке, удовлетворяющей условию нормального падения луча на поверхность провисания, так и волны, расходящиеся от изломов поверхности. Это обусловливает появление на экране дефектоскопа ложных эхо-сигналов от этих дефектов при контроле прямым лучом, совпадающих по времени с эхо-сигналами, отраженными от надкорневых дефектов, обнаруженных однократно отраженным лучом. Так как эффективный диаметр УЗ-луча соизмерим с толщиной стенки, то отражатель не удается идентифицировать по местоположению ПЭП относительно валика усиления шва.

При таком прозвучивании на дефект, лежащий в плоскости акустической системы, волны падают под углом, близким к 3-му критическому, и возникают дифрагированные волны, принимаемые обоими ПЭП. Эквивалентная площадь торцов трещин в швах толщиной 10 мм составляет 1,8...2,5 мм2, что позволяет уверенно их выявлять. По соотношению амплитуд сигналов к одному и другому ПЭП можно судить о типе дефекта: плоскостной или объемный.

Двусторонние швы с гладкими и пологими валиками усиле-ния можно контролировать при многократном отражении УЗ-луча, что в известной степени упрощает методику контроля. В этом случае распространение УЗ-луча в листе носит уже волноводный характер, что способствует выявлению непроваров.

Ультразвуковой контроль стыковых соединений листовых конструкций с толщиной шва 16...40 мм.

В швах, выполненных односторонней сваркой, также велико влияние ложных сигналов от провисания в корне.

Если технология сварки такова, что провисания не образуются или они очень малы, то контроль производится одним ПЭП прямым и однократно отраженным лучом за один прием. Наиболее эффективно здесь применение стандартного ПЭП b=50°, f =2,5 МГц. Если же ложные сигналы от провисаний велики, то для повышения помехоустойчивости контроль целесообразно проводить раздельно в корневой и остальной частях шва. При этом верхнюю часть шва предпочтительнее контролировать преобразователями b = 40°.

Односторонняя сварка без подварки листовых конструкций имеет весьма неудовлетворительное качество. При ней в корне шва образуются провисания и мениски значительной величины (3...5 мм). Контроль корневой зоны таких швов возможен только после удаления всех неровностей шлифмашинкой.

Односторонний непровар характеризуется появлением одиночного отраженного сигнала с координатами, соответствующими расположению его по одной из границ линий сплавления с различной условной высотой. Со стороны наплавленного металла (положение А преобразователя на рис. 2.) непровар характеризуется значительными неровностями, что способствует формированию эхо-сигнала большой амплитуды. При прозвучивании со стороны основного металла (положение В) механически обработанная и несплавившаяся кромка листа почти зеркально отражает ультразвук. Эхо-сигнал может появиться лишь от отдельных оплавленных неровных участков. Односторонний непровар вблизи одной из поверхностей изделия наиболее уверенно выявляется при контроле с противоположной стороны изделия (положение С). В этом случае амплитуда сигнала и его пробег на экране больше, т.к. имеет место угловой эффект.

Для исключения неоправданной браковки необходимо использовать количественные информативные признаки. Однако существенно может помочь оператору в правильной дешифровке качества шва знание качественных информативных признаков.

Рис. 2. Выявление дефектов типа непроваров и трещин:а - от одностороннего непровара; б - от двустороннего непровара; в - от трещины и непровара

На практике при контроле толстостенных трубопроводов или сосудов часто возникает одна неприятная проблема. Обнаружили дефект (трещину), вскрыли, заварили, термообработали. Проводится повторный контроль, и обнаруживаются недопустимые дефекты, при первичном контроле не выявленные.

При добросовестном контроле причина этого явления только одна. В каждом шве есть небольшие трещины с малым раскрытием, которые не обнаруживаются при заданных параметрах прозвучивания. Но в процессе заварки и термообработки ремонтного участка происходит неравномерный нагрев шва, создаются ло-кально напряженные зоны и попавшие в эти зоны микротрещины вследствие этого раскрываются и увеличиваются в размере. Прогноз этого явления невозможен. Выход один. После обнаружения недопустимого дефекта объяснить сварщикам и прочим заинтересованным лицам ситуацию, с которой они могут столкнуться. И предложить проконтролировать еще раз весь шов на повышенной (скажем на б... 9 дБ) чувствительности относительно штатной по НТД и за один раз отремонтировать все дефектные участки, обнаруженные при штатном и новом уровне чувствительности, а затем проконтролировать на штатном уровне чувствительности.