Методика контроля стыковых и тавровых сварных соединений

При выборе методики контроля стремятся обеспечить наиболее надежное выявление дефектов в КО при возможно меньшем количестве необходимых операций. Оптимальные параметры (частота ультразвуковых колебаний, чувствительность и угол призмы искателя) определяют экспериментально для каждого конкретного КО.

Способ прозвучивания, тип искателей и пределы их перемещения определяют с учетом типа и размеров сварного соединения, а также характера ожидаемых дефектов. Угол ввода луча выбирают таким, чтобы расстояние от искателя до шва было как можно меньшим, а направление луча—возможно близким к максимальной интенсивности отраженного от дефекта луча. Двукратно и многократно отраженным лучом контролируют в том случае, если размеры шва не позволяют прозвучивать его прямым или однократно отраженным лучом при оптимальном угле ввода луча. Особое внимание должно быть уделено тем дефектам, отражение от которых можно получить лишь тогда, когда их поверхность перпендикулярна акустической оси искателя (рис. 4.48).

Швы стыковых соединений контролируют, как правило, эхо-методом с использованием совмещенного искателя. Объекты толщиной более 150 мм прозвучивают прямым лучом с противоположных поверхностей. Проконтролировать весь объем металла шва с одной поверхности не удается, так как для прозвучивания таких соединений однократно отраженным лучом чувствительность дефектоскопа оказывается недостаточной.

При прозвучивании применяют искатели с углом призмы 30 или 40°. Часто для обеспечения большей надежности контроля применяют последовательное прозвучивание обоими искателями. Искатель с углом призмы 50° используют для выявления возможных дефектов в зоне шва, которая не могла быть прозвучена искателями с меньшим углом призмы. Иногда чувствительности серийных дефектоскопов оказывается недостаточно для выявления дефектов по всей толщине сварного соединения. В этом случае прибегают к послойному способу контроля, при котором сначала контролируют верхнюю часть металла шва на пониженной чувствительности, а затем, при переходе к контролю более глубоких слоев, чувствительность увеличивают.

Объекты толщиной менее 150 мм могут быть прозвучены с одной поверхности прямым и однократно отраженным лучом (рис. 4.49). При этом угол ввода, а обычно выбирают таким, чтобы ось луча в одном из крайних положений искателя пересекла ось симметрии шва на половине его толщины 5. Величину угла ввода а можно найти из соотношений:

при прозвучивании прямым лучом

однократно отраженным.

где Ь — ширина зоны контроля (шва); d— стрела наклонного искателя.

Рис. 4.48. Выявляемость дефекта в зависимости от угла ввода луча а:

Д — дефект; ИП — излучатель-приемник; ЭД — экран дисплея;

ЗИ— зондирующий импульс; ЭИ — эхо-импульс; КО — контролируемый объект

Чем меньше толщина КО, тем больший угол ввода луча необходим длй осуществления контроля, так как с уменьшением толщины ширина шва уменьшается незначительно. При этом для прозвучивания шва прямым лучом всегда требуется больший угол ввода луча, чем для прозвучивания того же шва лучом, отраженным от противоположной поверхности КО. Так, например, для контроля сварных соединений из стали толщиной 30—60 мм прямым лучом используют искатель с углом ввода луча, а = 65° (Р = 50°), а однократно отраженным лучом — искатель с углом ввода, а = 50° (Р = 40°); при контроле прямым и однократно отраженным лучом сварных соединений толщиной 15—25 мм используют искатель с углом ввода а = 65° (Р = 50°).

Объекты толщиной менее 15 мм с помощью типовых искателей могут быть прозвучены только лучом, претерпевшим многократные отражения. В этом случае ложные сигналы почти совпадают во времени с ожидаемыми сигналами от дефектов, что существенно осложняет контроль.

При контроле стыковых швов любой толщины угол ввода луча и способ прозвучивания определяют собой зону перемещения искателя. При прозвучивании шва прямым лучом искатель перемещают от усиления на расстояние (см. рис. 4.49, а)

В случае контроля шва однократно или многократно отраженным лучом искатель перемещают в зоне, ограниченной минимальным L_min и максимальным L_max расстоянием от усиления (рис. 4.49, б):

где п — число отражений ультразвукового луча в КО.

Рис. 4.49. Схемы прошучмвания стыковых сварных соединений:

а — прямым лучом; б — однократно отраженным лучом

Тавровые соединения, как и стыковые, контролируют эхо-методом с использованием совмещенного искателя. Наиболее целесообразен ввод ультразвукового луча в шов через стенку, так как он позволяет выявить все виды дефектов и наиболее прост в практической реализации. В ответственных тавровых сварных соединениях предусматривается полный провар корня шва. В этом случае качество швов таких соединений может быть проконтролировано прозвучиванием металла однократно отраженным лучом (рис. 4.50). При этом непровар в корне шва наиболее устойчиво выявляется искателем с углом призмы Р = 50°, а трещины, поры, шлаковые включения и непровары по линии сплавления — искателем с углом призмы Р = 40°.

Поскольку непровар в корне шва является наиболее вероятным дефектом, контроль целесообразно начинать с прозвучивания соединения искателем с углом призмы р = 50°. Искатель следует перемещать от полки в пределах Z,_mjn ± 5 мм; величина L_cp может быть определена из соотношения:

Участки швов, в которых не обнаружен непровар в корне шва, прозвучивают искателем с углом призмы р = 40° (а₂ = 50°), перемещаемым в пределах L_min и L^ от полки соединения:

Рис. 4.50. Схемы контроля тавровою соединения с полным проваром корня:

а — поиск трещин в корне шва; б — контроль всего сечения шва

В настоящее время ультразвуковая дефектоскопия — единственный метод, позволяющий выявлять в металле шва сварных соединений трещины и непровары с шириной раскрытия менее 0,2 мм.