Неразрушающий контроль сварных соединений

Неразрушающий контроль сварных соединений - очень важная процедура в таких отраслях, как строительство и эксплуатация трубо- и газопроводов. Качество сварных швов, при помощи которых трубы соединяют в трубопроводы, может оказать существенное влияние на продолжительность и безопасность эксплуатации всей магистрали.

Наиболее распространенными дефектами сварного соединения являются:

• Наплыв. Возникают при попадании расплава на пришовную зону, когда расплавленный металл натекает на основной, но не образует с ним гомогенного соединения. Могут быть в виде отдельных капель, а могут иметь продолговатую структуру. Сопровождаются неравномерным, некачественным проваром металла шва, а также приводят к появлению трещин. Устраняются срезанием с проверкой наличия непровара в этом месте.
• Подрез. Канавки в металле на границе сварного шва, в месте перехода "основной металл-сварной шов". Подрезы уменьшают сечение шва, что в дальнейшем приводит к появлению избыточных напряжений и способно привести к появлению внешних и внутренних трещин. Чаще всего этот дефект образуется в горизонтальных швах. Устраняют его наплавкой тонкого шва по линии подреза.
• Прожог. Сквозное проплавление и вытекание металла из сварочной ванны через сквозное отверстие в шве. Причинами появления таких дефектов служат - низкая скорость сварки, увеличенный зазор между торцами труб при их сваривании и превышение силы сварочного тока. Исправляют дефект зачисткой и последующей заваркой.
• Непровар. Непровары - это локальные несплавления наплавленного металла с основным, или слоев шва между собой. К этому дефекту относят и незаполнение сечения шва. Непровары существенно снижают прочность шва и могут явиться причиной разрушения конструкции. Дефект возникает из-за заниженного сварочного тока, неправильной подготовки кромок, излишне высокой скорости сварки, наличия на кромках свариваемых деталей посторонних веществ (окалины, ржавчины, шлака) и загрязнений. При исправлении нужно вырезать зонунепровара и заварить её.
• Кратер. Это дефекты в виде углубления, возникающего в результате обрыва сварочной дуги. Кратеры снижают прочность шва из-за уменьшения его сечения. В них могут находиться усадочные рыхлости, способствующие образованию трещин. Кратеры надлежит вырезать до основного металла и заварить.
• Инородные включения. Включения могут состоять из различных веществ - шлака, вольфрама, окислов металлов и пр. Шлаковые включения образуются тогда, когда шлак не успевает всплыть на поверхность металла и остается внутри него. Это происходит при неправильном режиме сварки (завышенной скорости, например), плохой зачистке свариваемого металла или предыдущего слоя при многослойной сварке.Вольфрамовые включения возникают при сварке вольфрамовым электродом, окисные - из-за плохой растворимости окислов и чрезмерно быстрого охлаждения.Все виды включений уменьшают сечение шва и образуют очаг концентрации напряжения, снижая тем самым прочность соединения. Дефект устраняют вырезкой и завариванием.
• Пористость. Полости, заполненные газами, возникающие из-за интенсивного газообразования внутри металла, при котором газовые пузырьки остаются в металле после его затвердевания. Размеры пор могут быть микроскопическими или достигать нескольких миллиметров. Нередко возникает целое скопление пор в сочетании со свищами и раковинами.
• Перегрев и пережог металла. Пережог и перегрев возникают из-за чрезмерно большого сварочного тока или малой скорости сварки. При перегреве размеры зерен металла в шве и околошовной зоне увеличиваются, в результате чего снижаются прочностные характеристики сварного соединения, главным образом - ударная вязкость. Перегрев устраняется термической обработкой изделия. Пережог представляет собой более опасный дефект, чем перегрев. Пережженный металл становится хрупким из-за наличия окисленных зерен, обладающих малым взаимным сцеплением. Причины пережога те же самые, что и перегрева, а кроме этого еще и недостаточная защита расплавленного металла от азота и кислорода воздуха. Пережженный металл необходимо полностью вырезать и заварить это место заново.
• Свищ. Воронкообразное углубление в сварочном шве, развивающееся из раковины или большой поры. Причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку. Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.
• Поверхностное окисление. Окалина или пленка оксидов на поверхности сварного соединения. Поверхностное окисление зависит от плохой защиты сварочной ванны, качества подготовки свариваемых кромок, неправильной регулировки подачи защитного газа, его составом, большим вылетом электрода.
• Трещины. Трещины можно отнести к наиболее опасным видам дефектов. Они могут появиться в любой точке сварочной зоны (включая пришовную область металла) и иметь любое направление (продольное и поперечное). По своим размерам они подразделяются на микротрещины и трещины. Такой дефект вызывается как неправильными условиями кристаллизации расплава, так и превышением концентрации углерода, серы и фосфора в сварочной ванне. Трещины заметно влияют на все основные параметры сварных соединений трубопроводов.

Методы неразрушающего контроля сварных соединений

Учитывая такое разнообразие дефектов, возникающих при сварке, способы контроля тоже могут существенно различаться.

Все сварные дефекты глобально можно разделить на внешние и внутренние, и если для контроля внешних дефектов чаще всего достаточно использования ВИК (визуально-измерительного контроля), то внутренние дефекты можно контролировать радиографическим или ультразвуковыми методами.

• 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.
• 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".
  Перейти к выбору приборов для радиографического контроля
• Данный метод относится к акустическому виду неразрушающего контроля (ГОСТ 55724-2013 "Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые"), 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 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.
  Перейти к выбору приборов для ультразвуковой дефектоскопии
• Капиллярный контроль. Капиллярный контроль сварных соединений применяется для выявления наружных (поверхностных и сквозных) дефектов в сварных швах и прилегаюших зонах термического влияния.
  Такой способ проверки позволяет выявлять такие дефекты, как горячие и холодные трешины в сварных швах, непровары, поры, раковины и некоторые другие.

Перейти к выбору приборов для капиллярного контроля