Проведение контроля. 
Неразрушающий контроль сварных соединений в машиностроении

Перед выходом на контролируемый объект дефектоскопист должен:

• — установить требуемые параметры аппаратуры (частоту, диапазон контроля, мощность и др.);
• — для наклонных ПЭП проверить (или определить) точку выхода, угол ввода и стрелу ПЭП; фактические значения этих параметров ввести в дефектоскоп;
• — произвести настройку глубиномера и чувствительности дефектоскопа;
• — полученную настройку занести в память дефектоскопа.

В аустенитном сварном соединении различают четыре зоны (рис. 4.47). Зона 1 — основной металл, имеющий, как правило, относительно мелкозернистую и изотропную структуру. Зона термического влияния 2 отличается крупным зерном (размер зерна до 200 мкм), но она также изотропна, ее ширина достигает 6 мм. Зона 3 — зона сплавления основного и наплавленного металла. Зона 4 — наплавленный металл сварного шва, то есть собственно аустенитный шов. По своему строению аустенитный сварной шов имеет крупнозернистую анизотропную структуру. При выполнении сварного шва кристаллиты (в данном случае кристаллиты представляют собой совокупность кристаллов, оси которых параллельны) ориентируются сначала перпендикулярно границе сплавления наплавленного металла с основным, то есть перпендикулярно кромкам сварного шва. По мере заполнения сварного шва они прорастают перпендикулярно границе расплавленного металла. В результате образуются столбчатые кристаллиты, проходящие через все валики шва. Такая структура называется транскристаллитной.

Рис. 4.47. Зоны аустенитного сварного соединения и схема формирования кристаллитов в аустенитном сварном шве:

/ — основной металл; 2 — зона термического влияния; 3 — зона сплавления;

4 — аустенитный шов

В зависимости от направления распространения в кристаллите изменяется скорость звука: продольных волн — в диапазоне 5200—6300 м/с, поперечных — в диапазоне от 2500 до 4000 м/с. Поэтому границу между двумя соседними кристаллитами можно рассматривать как границу раздела двух сред с разными акустическими свойствами, на которой, как и на любой другой границе двух твердых сред, происходят отражение, преломление и трансформация волн. Вследствие этого при прозвучивании аустенитного сварного шва наблюдаются:

• — многократное рассеяние на границах кристаллитов, приводящее к высокому уровню структурных шумов и большому коэффициенту затухания (так, коэффициент затухания продольных волн на частоте 2,5 МГц составляет 0,1—0,3 дБ/мм);
• — искривление лучей (явление рефракции), которое приводит к ошибкам в определении координат.

Для оптимизации контроля аустенитных сварных швов рекомендуются следующие меры:

• — выбор оптимальной частоты ПЭП (в зависимости от формы отражателя, зоны акустического поля, в которой расположен отражатель, и некоторых других факторов повышение частоты может приводить как к уменьшению, так и к увеличению отношения сигнал/шум);
• — локализация контролируемого объема (применение раздельносовмещенных и фокусирующих преобразователей, увеличение размера пьезоэлемента, уменьшение длительности зондирующего импульса);
• — выбор типа волны, критерием которого является достижение максимального значения отношения сигнал/шум;
• — использование системы ВРЧ.

В зависимости от толщины аустенитного сварного шва можно дать более конкретные рекомендации по выбору средств контроля. Так, аустенитные сварные соединения небольшой толщины (2—10 мм), как правило, можно контролировать обычными (возбуждающими поперечную волну) наклонными ПЭП (f= 4—5 МГц, а = 70—75°). Для настройки чувствительности рекомендуется использовать СОП с зарубкой I х2 мм². Если при выявлении этой зарубки не удается обеспечить отношение сигнал/шум > 6 дБ, зарубку увеличивают до размеров 1,5×3 мм². Если и в этом случае зарубка не выявляется, сварное соединение считают неконтролепригодным для данной методики контроля.

Сварные соединения толщиной более 10 мм обычно контролируются специальными совмещенными или PC ПЭП, возбуждающими продольные волны на частоте из диапазона 1,8—2,5 МГц. В некоторых случаях хорошее отношение сигнал/шум достигается даже при использовании частоты 4 МГц. В зависимости от толщины кромки и зоны контроля применяются углы ввода от 45° до 78°. В качестве искусственных отражателей в СОП используются цилиндрические отверстия. Изготавливаются несколько образцов (обычно—три) с отверстиями, расположенными на разных глубинах как по оси сварного шва, так и по зоне сплавления.

СОП должны в полной мере соответствовать контролируемому изделию — по материалам, размерам и конфигурации сварного соединения, по способу и режимам сварки и термической обработки, по состоянию поверхности под контроль.