Сварка Справочник

Дефекты сварных швов и контроль качества сварных соединений

Дефекты в сварных швах (ГОСТ 30242-97) приводят к уменьшению прочности и снижению эксплуатационной надежности сварных конструкций. Дефекты могут быть наружные, которые можно выявить при внешнем осмотре и обмере сварных швов, и внутренние, скрытые, обнаруживаемые только с помощью специальных приборов и методов.

К наружным дефектам относят несоответствие шва требуемым геометрическим размерам, подрезы, наплывы, трещины, поры (свищи), шлак на шве, неравномерную чешуйчатость, незаплавленные кратеры, видимые непровары, брызги металла. К внутренним дефектам относят поры, трещины, непровары, шлаковые и вольфрамовые включения, прожоги и др. Причинами возникновения дефектов могут быть вредные примеси выше нормы в основном металле и в компонентах покрытия электродов, флюсе, нарушение режима сварки, технологии и порядка наложения швов, увеличение длины дуги, сварка непросушенного и грязного металла, наличие влаги в сварочных материалах и др. Степень допустимости тех или иных дефектов в сварном изделии регламентируется техническими условиями на его изготовление, а для изделий общестроительного назначения — соответствующими нормами.

1. Допустимые размеры дефектов в металлоконструкциях общестроительного назначения

Несущие и ограждающие конструкции (СНиП 03.01-87). В конструкциях не допускаются:

  • трещины всех видов и размеров, подрезы глубиной более 5 % толщины свариваемого металла или более 1 мм;
  • непровары в корне шва, превышающие по высоте 5 % толщины металла или более 2 мм в соединениях, доступных для сварки с двух сторон, и в соединениях на подкладках; длина — не более удвоенной длины оценочного участка l;
  • непровары в корне шва в соединениях, доступных для сварки с одной стороны, и в соединениях без подкладок, превышающие по высоте 15 % толщины свариваемого металла, или более 3 мм;
  • удлиненные и сферические дефекты: одиночные высотой более значений h, образующие цепочку и скопление высотой более 0,5 h, и длиной более длины оценочного участка l; удлиненные — протяженностью более отношения S/h (табл. 1);
  • непровары, цепочки и скопления пор, соседние по длине шва (при расстоянии между близлежащими концами менее 200 мм);
  • суммарная площадь дефектов в продольном сечении шва на оценочном участке, превышающем значения S.

При оценке за высоту дефектов h необходимо принимать следующие размеры их изображений на радиограммах: для сферических пор и включений — диаметр, для удлиненных — ширину.

Таблица 1. Допустимые размеры одиночных дефектов при наименьшей толщине элементов, мм

Толщина металла, мм h, мм S, мм2 l, мм
≥ 4…8 0,8…1,2 3…6 15…20
> 8…12 1,6…2,0 8…10 20…25
>12…16 2,4…2,8 12…14 25
> 16…20 3,2…3,6 16…18 25

Припроведенииультразвуковогоконтроля, исходяизвозможностейаппаратуры, следует руководствоваться данными, приведенными в табл. 2.

Таблица 2. Допустимые дефекты сварных соединений при ультразвуковом контроле при наименьшей толщине элементов, мм

Толщина металла, мм S, мм2 S1, мм2 n l, мм
> 6…10 5 7 1 20
> 10…20 5 7 2 25
> 20…30 5 7 3 30

Примечание. S и S1 — фиксируемая эквивалентная площадь одиночного дефекта, соответственно наименьшая поисковая и допустимая оценочная; п — допустимое число одиночных дефектов на оценочном участке длиной l.

Газораспределительные системы (СНиП 42-01-2002). В сварных швах газопроводов не допускаются:

  • непровары по разделке шва;
  • непровары в корне шва глубиной более 10 % толщины стенки трубы, а также при суммарной длине непровара в корне шва более 1/4 периметра шва независимо от глубины;
  • поры и другие включения размерами, превышающими допустимые значения дефектов в плане, установленные для класса 6 по ГОСТ 23055-78, на любом участке радиограммы длиной 100 мм и глубиной, превышающей 10 % толщины стенки трубы.

Если длина дефектной части шва, выполненного электродуговой сваркой, составляет менее 25% длины периметра стыка, допускается его исправление. В противном случае, а также в швах, выполненных газовой сваркой, исправления не допускаются.

Повторный ремонт и исправление дефектов подчеканкой запрещаются.

Магистральные трубопроводы (СНиП III-42-80). В магистральных газо- и нефтепроводах не допускаются:

  • непровары в корне шва, цепочки, скопления пор, удлиненные поры, шлаки глубиной более 10 % толщины металла длиной более 1/6 периметра стыка (цепочки и скопления длиной более 30 мм на 500 мм шва);
  • непровары в стыках трубопроводов, образующиеся при внутренней подварке;
  • сферические поры глубиной более 20 % толщины металла при расстоянии более чем три толщины металла и соответственно 15 % при расстоянии, превышающем две толщины. Размер пор не должен превышать 2,7 мм;
  • непровар и шлаковое включение длиной более 50 мм на 350 мм шва и глубиной, превышающей 10 % толщины, и более 1 мм.

Тепловые сети (СНиП 05.03-85). В трубопроводах теплоснабжения, не подведомственных Госгортехнадзору, не допускаются:

  • непровары, вогнутость и превышение проплава в корне шва, выполненного электродуговой сваркой без подкладного кольца, высота (глубина) которых превышает 10 % номинальной толщины стенки, а общая длина превышает 1/3 внутреннего периметра соединения;
  • поры и включения, размеры которых на любые 100 мм шва превышают максимально допустимые по ГОСТ 23055-78 для 7-го класса сварных соединений.

Эти же требования относятся к наружным сетям водоснабжения и канализации (СНиП 05.04-85). На трубопроводах тепловых сетей, подведомственных Госгортехнадзору, не допускаются поры и включения, размеры которых превышают указанные в табл. 3.

Технологические трубопроводы (СНиП 05.05-84).

Качество сварных соединений оценивают общим баллом по результатам неразрушающего контроля (табл. 4 и 5). Сварные соединения бракуют, если их общий балл равен двум или больше чем 2 для трубопроводов высокого давления, 3 — для трубопроводов I—II категорий; 5 — для трубопроводов III категории; 6 — для трубопроводов IV категории. Сварные соединения, оцененные указанным или большим баллом, подлежат исправлению, после чего дополнительному контролю подвергают удвоенное количество стыков, выполненных сварщиком, допустившим брак. Сварные соединения

Таблица 3. Допускаемые поры и включения на трубопроводах тепловых сетей

Номинальная толщина стенки, мм Поры и включения, мм
отдельные скопления цепочки Общая длина на любые 100 мм
Ширина (диаметр) Длина Ширина (диаметр) Длина Ширина (диаметр) Длина
< 2 0,5 2 0,8 2 0,5 3 4
> 2…3 0,6 2,5 1 2,5 0,6 4 6
> 3 … 5 0,8 3,5 1,2 3,5 0,8 5 10
> 5…8 1,2 4 2 4 1,2 6 15
> 8…11 1,5 5 2,5 5 1,5 8 20
> 11…14 2 5 3 5 2 8 20
> 14…20 2,5 6 4 6 2,5 9 25

Таблица 4. Оценка качества сварных швов технологических трубопроводов в зависимости от дефектов

Оценка, балл Дефект
Высота (глубина), % номинальной толщины стенки Общая длина по периметру трубы
0 Непровар отсутствует

Вогнутость корня шва до 10%, но не более 1,5 мм

Превышение проплава корня шва до 10%, но не более 3 мм

До 1/8 периметра

То же

1 Непровар по оси шва

до 10%, но не более 2 мм

до 5%, но не более 1 мм

До 1/4 периметра

До 1/2 периметра

2 до 10%, но не более 3 мм

до 10%, но не более 2 мм

до 5%, но не более 1 мм

До 1/4 периметра

До 1/2 периметра

Не ограничивается

6 Трещины

Несплавления между основным металлом и швом и между отдельным валиками шва

Непровары по оси шва более 20% и более 3 мм

Не зависит от длины

Примечание. Величина вогнутости корня и превышение проплава для трубопроводов I—IV категорий не нормируется.

трубопроводов III—IV категорий, оцененные соответственно общими баллами 4 и 5, исправлению не подлежат, но дополнительному контролю подвергают удвоенное количество стыков, выполненных сварщиком. Если при дополнительном контроле хотя бы один стык будет забракован (а для трубопроводов III и IV категорий оценен соответственно баллами 4 и 5), контролю подвергают 100 % стыков, выполненных сварщиком. Если при этом будет забракован хотя бы один стык, сварщика отстраняют от сварочных работ на трубопроводах.

Таблица 5. Допускаемые размеры включений в технологических трубопроводах

Оценка, балл Толщина стенки, мм Включения (поры) Скопления Общая длина, мм,

на любом участке

шва длиной 100 мм

Ширина (диаметр), мм Толщина, мм Длина, мм
1 < 3 0,5 1 2 3
> 3 до 5 0,6 1,2 2,5 4
> 5…8 0,8 1,5 3 5
> 8…11 1 2 4 6
> 11…14 1,2 2,5 5 8
> 14…20 1,5 3 6 10
> 20…26 2 4 8 12
> 26…31 2,5 5 10 15
> 34 3 6 10 20
2 < 3 0,6 2 3 6
> 3 до 5 0,8 2,5 4 8
> 5… 8 1 3 5 10
> 8…11 1,2 3,5 6 12
> 11…14 1,5 5 8 15
> 14…20 2 6 10 20
> 20…26 2,5 8 12 25
> 26…34 2,5 8 12 30
> 34…45 3 10 15 30
> 45 3,5 12 15 40
3 < 3 0,8 3 6 8
> 3 до 5 1 4 6 10
> 5… 8 1,2 5 7 12
> 8…11 1,5 6 9 15
> 11…14 2 8 12 20
> 14…20 2,5 10 15 25
> 20…26 3 12 20 30
> 26…34 3,5 12 20 35
> 34…45 4 15 25 40
> 45 4,5 15 30 45
6 Независимо от толщины Включения (поры) и скопления, размер которых

или общая протяженность превышают значения,

установленные для балла 3

Примечания. 1. При отсутствии включений участок сварного шва оценивают баллом 1.

  1. Число отдельных включений, длина которых меньше длины, указанной в таблице, не должно превышать 10 шт. — для балла 1; 12 шт — для балла 2 и 15 шт — для балла 3 на любом участке длиной 100 мм.
  2. Для сварных соединений протяженностью менее 100 мм нормы таблицы по общей длине включений должны быть пропорционально уменьшены.
  3. Оценка участков на стыках трубопроводов высокого давления, в которых обнаружены скопления включений, должна быть увеличена на один балл.
  4. Оценка участков, в которых обнаружены цепочки включений, должна быть увеличена на один балл.

Исправлению путем местной выборки и последующей переварки подлежат участки сварного шва, если размеры выборки не превышают допускаемых (табл. 6). При превышении допускаемых размеров, а также в швах, выполненных газовой сваркой, стык должен быть удален, а на его место вварена «катушка».

Таблица 6. Допустимые размеры выборок после удаления дефектных участков шва

Глубина выборки, % номинальной толщины стенки труб Общая протяженность, % номинального наружного периметра соединения
Для трубопроводов высокого давления (pу=10…100 МПа)
< 15 Не нормируется
> 15…30 < 35
> 30…50 ≤ 20
> 50 ≤ 15
Для трубопроводов I—IV категорий
< 25 Не нормируется
> 25…50 < 50
> 50 < 25

2. Методы контроля качества сварных соединений и применяемое оборудование

Внешний осмотр (ГОСТ 3242-79). Служит для определения наружных дефектов в сварных швах. Проводится невооруженным глазом или с помощью лупы 10-кратного увеличения. Перед осмотром сварной шов и прилегающую к нему поверхность металла очищают от шлака, брызг и загрязнений на расстоянии 20 мм от сварного шва. Стыки паропроводов из аустенитных сталей проходят механическую и химическую обработку. Размеры сварного шва и дефектных участков определяют измерительным инструментом и специальными шаблонами. Границы трещин выявляют путем засверливания, подрубки металла зубилом, шлифовки дефектного участка и последующего травления. При нагреве металла до вишнево-красного цвета трещины обнаруживаются в виде темных зигзагообразных линий. В случаях, когда необходима термическая обработка сварных стыков, внешний осмотр и измерения следует проводить до и после термообработки.

Люминесцентная и цветная дефектоскопия (ГОСТ 18442-80). В полость дефекта вводят флюоресцирующий раствор или ярко-красную проникающую жидкость (краску Судан-III), которые затем удаляют с поверхности. При люминесцентной дефектоскопии под действием УФ-излучения происходит видимое свечение раствора, адсорбированного из полости дефекта; при цветной — дефекты выявляют белой проявляющейся краской (на белом фоне появляется красный рисунок, соответствующий форме дефекта). С помощью этих методов обнаруживают поверхностные дефекты, главным образом, трещины в различных сварных соединениях, в том числе из немагнитных сталей, цветных металлов и сплавов. Для цветной дефектоскопии используют готовые комплекты (ДАК-2Ц).

Испытание на твердость (ГОСТ 22761-77). Применяют для проверки качества термической обработки сварных соединений трубопроводов высокого давления из углеродистых (С) и хромо-марганцовистых (ХГ) сталей, а также трубопроводов из легированных сталей перлитного и мартенситноферритного классов (ХМ и ХФ).

Твердость измеряют на двух участках по окружности стыка на трубах с наружным диаметром более 100 мм и на одном участке при наружном диаметре трубы до 100 мм. При автоматической сварке и общей термической обработке допускается измерение на одном участке независимо от наружного диаметра. Измеряют в пяти точках: по центру шва, на расстоянии 1…2 мм от границы сплавления в сторону основного металла и на расстоянии 10…20 мм от границы сплавления — на основном металле. Испытанию подвергают 15 % общего количества сваренных каждым сварщиком в течение 1 месяца не менее двух однотипных стыков на сталях групп С и ХГ, и 100 % стыков на сталях групп ХМ и ХФ.

По результатам измерения твердости качество сварки считается неудовлетворительным, если снижение твердости наплавленного металла превышает 25 НВ по сравнению с нижним значением твердости основного металла; твердость наплавленного металла превышает 20 НВ по сравнению с верхним значением твердости основного металла; разность в твердости основного металла и зоны термического влияния превышает 50 НВ на сталях группы С и ХГ и 75 НВ на сталях групп ХМ и ХФ.

При разности в твердости, превышающей допустимую величину твердости, стыки повторно термически обрабатывают. При разности в твердости, превышающей допустимую твердость на сталях групп С и ХГ, твердость замеряют на 100 % стыков. В случае необходимости проводят термическую обработку независимо от толщины стенки. При разности в твердости, превышающей допустимую твердость после повторной термической обработки, делают стилоскопирование наплавленного металла всех однотипных производственных стыков, сваренных данным сварщиком во время последней контрольной проверки. При несоответствии химического состава наплавленного металла заданному стыки бракуют окончательно.

В полевых условиях применяют переносные твердомеры типа ТПП-10, ТПК-1, ТШП-4 и ТШП-0,75. Для приближенного определения твердости по Бринеллю (НВ) служат приборы с произвольной энергией удара, называемые твердомерами Польди—Хютте. Динамическое нагружение стального шарового индентора осуществляют посредством удара по бойку (штоку) ручным молотком. При ударе индентор одновременно внедряется в эталон и изделие. Твердость находят путем сравнения отпечатков.

Стилоскопирование наплавленного металла. Стилоскопирование, или экспресс-анализ химического состава наплавленного металла, проводят в целях установления соответствия марок использованных сварочных материалов требованиям технических условий и производственных инструкций на сварку. Стилоскопированию на выявление основных легирующих элементов подвергают наплавленный металл шва в случае, если соответствие использованных и назначенных проектом сварочных материалов вызывает сомнение. Для этой цели служат переносные стилоскопы СЛП-1, СЛП-2, СЛП-4 и стационарные СЛ-12 «Спектр».

При получении неудовлетворительных результатов выполняют 100 %-ное стилоскопирование однотипных стыков, сваренных данным сварщиком. При несоответствии (по результатам стилоскопирования) химического состава наплавленного металла требуемому составу проводят химический анализ лабораторными методами, результаты которого считаются окончательными.

Контроль содержания ферритной фазы в швах (ГОСТ 11878-66). Наплавленный металл на содержание ферритной фазы контролируют на изделиях из стали группы ХН переносными ферритометрами ФА-1, ФМ-10Н и альфа-фазометрами в объеме 100 % на трубах, предназначенных для работы при температуре свыше 350 оС, и в коррозионных средах (при наличии требования в проекте). Измерения проводят не менее чем в пяти точках на каждой из трех равнорасположенных по окружности стыка площадок размерами не более 10×10 мм. На трубах с наружным диаметром не менее 50 мм замеры проводят на двух диаметрально противоположных площадках.

Результаты измерений на содержание ферритной фазы считаются неудовлетворительными, если ее количество превышает 7 % в деталях, предназначенных для работы при температуре свыше 350 оС; 3 % — в трубопроводах из хромоникельмолибденовых сталей, работающих в коррозионной среде, с толщиной стенки трубы до 5 мм, и в корне на высоте не менее 5 мм (при большей толщине), а также 5 % — на наружной поверхности швов деталей из тех же сталей с толщиной стенки трубы более 5 мм.

Вскрытие шва (ГОСТ 3242-79). Применяют для определения дефектов в сомнительных местах после проведения контроля другими методами, а также для контроля угловых швов. Вскрытие производят вырубкой, сверлением, термической строжкой, а также вырезкой участка сварного соединения. Например, в сварном шве высверливают воронкообразное углубление диаметром на 2…3 мм больше ширины шва. Поверхность воронки шлифуют и протравливают 15 %-ным раствором азотной кислоты. При этом отчетливо выявляются границы шва.

Технологическая проба (ГОСТ 3242-79). Служит для определения сплавления металла, характера излома соединений (по шву или по основному металлу), наличия непровара и других внутренних дефектов на образцах. Место разрушения осматривают невооруженным глазом или с помощью лупы 10-кратного увеличения. Применяют при аттестации сварщиков, испытании сварочных материалов и выбранной технологии.

Металлографическое исследование (ГОСТ 3242-79). Макроструктуру контролируют для установления глубины проплавления металла, ширины зоны термического влияния, наличия внутренних дефектов путем осмотра поверхности образца, вырезанного поперек сварного шва с помощью режущего или абразивного инструмента (огневая резка должна быть на расстоянии, при котором в исследуемом сечении не происходит структурных изменений). Контролируемую поверхность шлифуют и подвергают травлению специальными реактивами до четкого выявления структуры. Микроисследованием устанавливают точность соблюдения предписанной технологии сварки и термической обработки. Шлифы-темплеты перед испытанием полируют и протравливают 4 %-ным раствором азотной кислоты в этиловом спирте.

Определение склонности швов к межкристаллитной коррозии (ГОСТ 6032-2003). Служит для проверки склонности соединений, изготовленных из легированных ферритных, аустенитно-мартенситных, аустенитноферритных и аустенитных сталей (например, сталей типа 18-8), к межкристаллитной коррозии в зависимости от свойств применяемой стали и условий работы сосуда. Образцы, изготовленные из сварного соединения, в течение определенного времени находятся под воздействием специального раствора, после чего их промывают, просушивают и загибают под углом 90°. Наличие трещин указывает на то, что образец испытаний не выдержал.

Испытание на герметичность капиллярным методом (керосиновая проба). Служит для определения плотности сварных швов на металле толщиной до 10 мм. Выявляют дефекты размером 0,1 мм и более. Доступную для осмотра сторону шва покрывают суспензией мела или каолина (350… 400 г растворяют в 1 л воды). Для испытаний при отрицательных температурах суспензию готовят на основе этилового технического или гидролизного спиртов, наносят краскораспылителем. После высыхания суспензии противоположную сторону шва смачивают 3…4 раза керосином осветительным. Для контрастности в него можно добавить краситель «Судан-III» (З г на 1 л). Керосин можно наносить и под давлением. Время выдержки сварных соединений должно быть не менее 12 ч при положительной температуре и 24 ч — при отрицательной, но оно сокращается до 1,5…2 ч, если перед смачиванием керосином швы нагревают до 60… 70 °С. В местах сквозных дефектов образуются индикаторные пятна.

Пневматическое испытание на плотность. Метод основан на создании с одной стороны шва избыточного давления воздуха и промывании шва другой стороны мыльной пеной, образующей пузыри под действием проникающего через неплотности сжатого воздуха. При создании в сосудах избыточного давления воздуха утечку определяют также по понижению давления на манометре. Небольшие сосуды под давлением опускают в воду и следят за появлением пузырьков выходящего воздуха. Швы обдувают сжатым воздухом под давлением 0,4…0,5 МПа при расстоянии между наконечником шланга и швом не более 50 мм. Мыльный раствор состоит из 100 г хозяйственного мыла на 1 л воды (зимой до 60% воды заменяют спиртом или применяют незамерзающие жидкости).

Вакуум-метод испытания на плотность. Сущность метода заключается в создании вакуума и регистрации проникновения воздуха через дефекты на одной, доступной для испытания, стороне шва. Этот метод применяют при испытании на плотность днищ вертикальных резервуаров и других конструкций. Выявляют сквозные неплотности размером 0,1 мм и более металла толщиной до 16 мм. В качестве пенного индикатора используют мыльный раствор (250 г хозяйственного мыла на 10 л воды), а в зимнее время — водный раствор хлористой соли (кальция или натрия) с концентрированным раствором экстракта лакричного корня (1 кг экстракта на 0,5 л воды). Для создания вакуума используют плоские, кольцевые и сегментные камеры. Величина вакуума 5000…6000 Па. Длительность испытания 20 с.

Контроль плотности методом химических реакций (ГОСТ 3242-79).

На наружный тщательно очищенный шов наносят 4 %-ный спиртово-водный раствор фенолфталеина или накладывают марлю, пропитанную 5%-ным раствором азотнокислого серебра. В изделии создают давление воздушно-аммиачной смеси (аммиак в количестве не менее 1% объема воздуха накачивают при последующем повышений давления до 1,25 рабочего) и выдерживают в течение 10 мин. В местах наличия сквозных дефектов фенолфталеин окрашивается в ярко-красный цвет с фиолетовым оттенком, азотнокислое серебро — в серебристо-черный. Этим способом рекомендуется испытывать сварные стыки трубопроводов диаметром до 50 мм, а также трубопроводы, сваренные враструб (вместо просвечивания).

Гидравлическое испытание. Этот метод контроля используют для испытания на прочность и плотность вертикальных резервуаров, газгольдеров и других сосудов. Воду наливают на полную высоту сосуда и выдерживают не менее 2 ч. Поливу из шланга с брандспойтом (диаметр выходного отверстия 15…30 мм) под давлением не ниже 0,1 МПа подвергают сварные швы открытых сосудов. При испытании с дополнительным гидростатическим давлением последнее создают в наполненном водой и закрытом сосуде с помощью напорной трубки диаметром не менее 30 мм, а также гидравлическим насосом. Величину давления определяют по техническим условиям и правилам Госгортехнадзора. Дефектные места устанавливают по наличию капель, струек воды или же отпотеваний.

Просвечивание сварных соединений (ГОСТ 7512-82 и ГОСТ 23055- 78). Основано на способности рентгеновского или -излучения проникать через толщину металла, действуя на чувствительную фотопленку, фотобумагу или селеновую пластину, которые прикладывают к шву с обратной стороны. В местах, где имеются поры, шлаковые включения или непровар, на пленке (пластине) образуются более темные пятна. Просвечивание рентгеновским излучением выявляет дефекты размером 0,5…3 % толщины металла в металле толщиной до 60 мм, а просвечивание -излучением в металле толщиной до 100 мм — дефекты размером 2…5 %. Просвечиванием нельзя обнаружить трещины, расположенные под углом до 5° к направлению центрального луча, а также непровары в виде слипания свариваемых металлов без газовой или шлаковой прослойки.

При обнаружении в шве недопустимых дефектов просвечивают удвоенное количество швов (стыков). Если вновь обнаруживают дефекты, то просвечивают все швы, заваренные данным сварщиком. Выявленные дефекты удаляют, швы переваривают и вновь просвечивают.

В практике радиационной дефектоскопии широко применяют аппараты с постоянной нагрузкой и импульсные (табл. 7).

Аппараты-моноблоки имеют рентгеновские трубки и высоковольтный трансформатор, смонтированные в единые блок-трансформаторы, залитые маслом или заполненные газом. Основное требование к таким аппаратам — минимальные габарит и масса. Для достижения этого поступаются такими важными показателями процесса контроля, как качество излучения и длительность непрерывной работы.

Таблица 7. Технические характеристики рентгеновских аппаратов

Марка Напряжение

на трубке, кВ

Ток трубки, мА Размер

фокусного

пятна, мм

Масса

рентгеновского

излучателя

и генератора, кг

Толщина

просвечиваемой

стали, мм

Отечественные аппараты

Моноблоки

РУП-120-5 50…120 5 2×2 45 15
РАТМИР-160 0…160 3 0,8×0,8 12 24
РАП-150-3ДФ 0…150 3 2×2 20 40
РАП-160-6П 50…160 6 1,2×3,5 35 40
РАП-160-10Н 40…160 10 2×2 55 45
РАТМИР-250 100…250 8 1,7×2,3 23 55
РАП-220-5Н 40…220 5 2×2,5 62 60
РАП-300-5Н 100…300 5 3×3 70 70
Кабельные
РУП- 100- 10 10…100 1…10 1,5×1,5 77 10
РУП-150-10-1 35…150 10 ∅5 85 25
РУП-150-01 35…150 2 0,3×1,4 85 15
РУП- 150-02 10…150 10 1,5×1,5 90 20
РУП- 150-03 35…150 10 ∅5 100 30
РУП-150-7 10…150 1…7 0,3×1,4 104 15
РУП-150/300-10 10…100 1…3 1,5×1,5 510 10
10…150 0,5… 0,3 560 40
2,0
30…150 1…10 5 560 40
30…300 4…10 1,5×4 620 80
РАП-320-15 80…320 15 ∅5 700 85
РТД-1 250…1000 1,5 0,3×5 1600 120
Импульсные
АРИНА-3 220 11 50
МИРА-2Д 120 15 3 10 20
МИРА-3Д 160 20 4 20 30
РАПС-1М 300 2 3 40 40
ПИР-600 600 2 3 120 20
ПИР-1200 1200 2 4 35 45
РАДАН-220 200 4 3 8,2 40
АРИНА-5 250 12,5 80

Зарубежные аппараты

Моноблоки

Радиоляйт («Джилардоно», Италия) 5…80 15 2×2 19,0 10
Макротанк («Мюллер», ФРГ) 35…140 5 1,2×1,2 25 30
100В

(«Балто», Бельгия)

40…100 4 0,8×2,1 36,5 16
Суперлилипут 140 («Медикон», Венгрия) 140 8…14 1,5×1,5 32 22
Эреско-200 («Зейферт», ФРГ) 200 5 2,0×2,0 75 60
Кабельные
Изовольт-200 («Зейферт», ФРГ) 200 20 1,5×1,5

0,4×0,4

2,5×2,5

75 60
2064

(«Пантак», Англия)

200 15 1,5×1,5 545 60
Изовольт-400 («Зейферт», ФРГ) 400 10 4×4 80
400/100

(«Балто», Бельгия)

400 10 4×4 80

Используют их там, где нужно удалить излучатель от пульта управления на большое расстояние (до 30 м и больше) и обеспечить хорошую маневренность излучателя, например, для контроля магистральных трубопроводов.

В аппаратах кабельного типа генератор, рентгеновская трубка и пульт управления отделены друг от друга. Такие аппараты передвижные, они предназначены для работы в лабораторных и цеховых условиях.

Некоторые из них, например РУП-100-10, благодаря малой массе блока излучения и возможности значительного отстояния генератора и пульта управления от рентгеновской трубки (до 10 м) могут использоваться для контроля швов в труднодоступных местах судовых, авиационных и монтажных металлоконструкций.

Современные типы выпускаемых дефектоскопов условно можно разделить на установки общепромышленного (универсальные шланговые дефектоскопы) и специального назначения для фронтального и панорамного просвечивания (затворного типа) (табл. 8).

Таблица 8. Технические характеристики некоторых аппаратов γ-излучения

Марка Источник

излучения

Диаметр

активной

части, мм

Мобильность Расстояние

от пульта до

радиационной

головки, мм

Масса

аппарата, кг

Толщина

просвечиваемой

стали, мм

Универсальный шланговый
«Гаммарид-11» Тулий-170 3 Переносный 5 10,5 1…15
«Гаммарид-21» Цезий-137 3 » 5 16 6…50
«Гаммарид-23» Цезий-137 5 » 8 19 15…80
«Гаммарид-25» Цезий-137 5 » 13 19 15…80
РИД-41 Кобальт-60 7 Передвижной 50 45 30…200
Затворный
«Магистраль-1» Цезий-137 5 Передвижной 30 35 15…80
РИД-12 Тулий-170 9 Переносный 5 11 1…15
РИД-32 Кобальт-60 7 Передвижной 30 295 30…200
РИД-44 Кобальт-60 15 Стационарный 50 620 30…200
«Гаммарид-20» Иридий-192 3 Переносный 8 15 6…60
«Стапель-5» Иридий-192 1,5 » 3,5 11,5 6…40
«Стапель-20» Иридий-192 3 » 30 24 6…40

Универсальные шланговые дефектоскопы позволяют подавать малогабаритный источник излучения на расстояние 5…12 м, что особенно эффективно при контроле в труднодоступных местах.

Аппараты затворного типа разработаны для работы в полевых, монтажных условиях, в цеху, на стапелях, когда использование шланговых дефектоскопов невозможно вследствие ограниченных размеров радиационно-защитных зон. Для регистрации излучения применяют специальные радиографические пленки, их выбор зависит от толщины материала и чувствительности метода контроля (табл. 9).

Таблица 9. Выбор марки радиографических пленок «Структурис»

Толщина

просвечиваемого

металла, мм

Источник излучения Пленка AGFA
≤5 Рентгеновский аппарат Иттербий-169

Тулий-170

Д2 Д3

Д4, Д5

5…20 Рентгеновский аппарат Тулий-170

Селен-75

Иридий-192

Д3 Д4 Д5 Д7
20…50 Рентгеновский аппарат Иридий-192 Д4 Д5, Д7
50…100 Иридий-192 Ускоритель электронов Кобальт-60 Д5 Д7 Д8
100…200 Ускоритель электронов Кобальт-60 Д7 Д8

В соответствии с Европейским стандартом EN-584-1 различают тип зернистости и чувствительности: чувствительность пленки марки Д2 составляет 1,5…2, Д4 — 4…5, Д8 — 14…15; пленки классов С1, С2 обладают очень мелкодисперсной и низкой чувствительностью, для пленки класса С6 характерны крупная зернистость и высокая чувствительность. Безэкранную пленку поставляют в бумажных пакетах, а экранную (каждый лист с экраном из свинца толщиной 0,027 мм) — в вакуумной упаковке (формат поставки от 30×40 мм до 10×24 см) или в рулонах (70…100 мм x 90 м).

Разновидностью рентгеновского контроля является радиоскопия — метод, основанный на просвечивании объектов рентгеновским излучением с дальнейшим преобразованием радиационного изображения объекта в светотеневое или электронное и передачи его на расстояние с помощью оптики или телевизионной техники для визуального анализа на выходных экранах.

Хотя чувствительность этого метода по сравнению с радиографией в 2 раза ниже, производительность его в 3…5 раз выше. Поэтому если результаты метода радиоскопии удовлетворяют требованиям технических условий по выявлению дефектов, им можно заменить радиографию, а если нет — его можно применять наряду с радиографией и использовать для предварительного контроля. Технические характеристики современных интроскопов приведены в табл. 10.

Таблица 10. Технические характеристики радиационных интроскопов

Марка Радиационный преобразователь Предел разрешения, пар линий/мм Скорость контроля, м/мин Чувствительность
абсолютная, мкм относительная, %
МТР-3И Рентген-видиконы ЛИ-417, ЛИ-423 20 20…30
«Микрон» Рентген-видикон ЛИ-417 30 10
«Дефектоскоп-2» Рентген-видикон ЛИ-444 с чувствительной поверхностью ø18 мм 20 мкм по проволоке из вольфрама 0,3 1…2
«Дефектоскоп-1» Рентген-видикон ЛИ-473 с чувствительной поверхностью ø90 мм 60 мкм по проволоке из вольфрама 0,5 2…3
«Дефектоскоп» Рентген-видикон ЛИ-447 40 мкм по проволоке из вольфрама 1…2
РИ-60ТК-1 РЭОП типа ЗОКС-273  

1,0

3 2…4
РИ-60ТК-2 РЭОП типа ЗОКС-194 1,5 3 2…4
РИ-60ТК-3 РЭОП типа УРИ-П 1,1 3 2…4
«Интроскоп» Сцинтилляциионный многокристаллический экран ø150 и 200 мм 250 мкм по проволоке из вольфрама 1…2 3

Магнитографический контроль (ГОСТ 25225-82). Основан на обнаружении полей рассеивания, образующихся в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий. Поля рассеяния фиксируются на эластичной магнитной ленте, плотно прижатой к поверхности шва. Запись проводят на дефектоскопе и считывают. Выявляют поверхностные и подповерхностные макротрещины, непровары, поры и шлаковые включения глубиной 2…7 % на металле толщиной 4…12 мм. Менее четко обнаруживаются поры округлой формы, широкие непровары (2,5…3 мм), поперечные трещины, направление которых совпадает с направлением магнитного потока. В некоторых случаях результаты магнитографического контроля проверяют просвечиванием. Наиболее совершенными являются дефектоскопы марок МДУ-2У, МД-10КМ, МГК-1.

Ультразвуковой метод (ГОСТ 14782-86). Этот метод, основанный на различном отражении направленного пучка высокочастотных звуковых колебаний (0,8…2,5 МГц) от металла (сварного шва) и имеющихся в нем дефектов в виде несплошностей, применяют для контроля сварных швов сталей и цветных металлов. Для получения ультразвуковых волн используют пьезоэлектрические пластинки из кварца или титаната бария, которые вставляют в держатели-щупы. Отраженные колебания улавливаются искателем, преобразуются в электрические импульсы, подаются на усилитель и воспроизводятся индикатором.

Для обеспечения акустического контакта поверхность изделия в месте контроля обильно покрывают маслом (автол марок 6, 8, 18; компрессорное масло и т. д.). Предельная чувствительность 0,2…2,5 мм2 при толщине металла до 10 мм, 2…7 мм2 при толщине металла от 10 до 50 мм, 3,5…15 мм2 при толщине от 50 до 150 мм.

Этот метод широко используется при измерении остаточной толщины стенки аппаратов или сосудов нефтехимического производства, в том числе и изделий из двухслойных сталей, в судоремонте и т.д.

Надежность полученных результатов в значительной мере зависит от квалификации операторов. Технические данные некоторых ультразвуковых дефектоскопов приведены в табл. 11.

Таблица 11. Технические характеристики ультразвуковых дефектоскопов

Марка Максимальная глубина прозвучивания, мм Рабочие частоты, мГц Потребляемая мощность, Вт Масса, кг
УДМ-1 2500 0,6; 1,8; 2,5; 5 130 19
УДМ-3 2500 0,6; 1,8; 2,5; 5 180 19
ДУК 13-ИМ 250 1,8; 2,5 20 4

(без блока питания)

ДУК-66П 1200 1,25; 2,5; 5; 10 10 9,5
УД-2-70 5000 1,25; 1,8; 2,5;

5; 10

3,5 (со встроенным блоком аккумуляторов)
УНИСКАН-ЛУЧ 1,25; 1,8; 2,5; 5 1200

Примечание. Минимальная площадь выявляемых дефектов 1…2 мм2.

Эффективность выявления дефектов зависит как от их природы, так и от методов неразрушающего контроля (табл. 12).

Таблица 12. Сравнительная характеристика эффективности выявления дефектов методами неразрушающего контроля

Дефект Выявляемость, балл
РД УЗД МД КД
Газовые поры и шлаковые включения 4 4 2 0
Непровары 3 4 3 0
Трещины:

внутренние

приповерхностные и поверхностные

4

2

5

3

3

4

0

4

Примечание. РД — радиационная дефектоскопия, УЗД — ультразвуковая дефектоскопия, МД — магнитная дефектоскопия, КД — капиллярная дефектоскопия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *