Главные способы контроля свойства сварки

Главные способы контроля свойства сварки

Для получения высококачественных сварных соединений на всех шагах их производства употребляются различные способы контроля, обеспечивающие выявление изъянов и их предупреждение. Качество сварных швов определяют по ряду характеристик, таких как структура металла шва и околошовной зоны, число изъянов, число и нрав исправлений, крепкость, пластичность, коррозионная стойкость, возможность неотказной работы за данное время и т.д.

Радиационная дефектоскопия

Выявление внутренних изъянов при просвечивании основано на возможности рентгеновского и гамма-излучений неодинаково просачиваться через различные материалы и поглощаться в их зависимо от толщины, рода материалов и энергии излучения. Для выявления изъянов в сварочных швах, с одной стороны изделия устанавливают источник излучения (рентгеновскую трубку либо радиоактивный изотоп), с другой стороны — сенсор, регистрирующий информацию о недостатке (рис. 1). В качестве сенсора может быть применены: рентгеновская пленка, электронно-оптический преобразователь, ксерорадиографическая пластинка, фотобумага и т.д.

Главные способы контроля свойства сварки

Рис. 1. Схема просвечивания сварного соединения

Излучение от источника 1, пройдя через сварное соединение 2, которое имеет внутренний недостаток 3, в дефектном и бездефектном месте будет поглощаться по-разному и будет приходить на сенсор 4 с разной интенсивностью. Интенсивность излучения при прохождении через дефектные места, заполненные воздухом, газом либо неметаллическими включениями, ослабляется меньше, чем в сплошном металле. Разность интенсивности излучения будет зарегистрирована сенсором. В дефектном месте, где интенсивность I излучения большая (см. рис. 1), пленка чернеет посильнее.

Применение рентгеновских пленок, лежит в базе радиографического способа дефектоскопии, который занимает больший объем из всех узнаваемых способов радиационного контроля. Но, не всегда и не при всех критериях на пленке могут быть отысканные 100 % изъянов, которые находятся снутри контролируемого объекта. Существует определенный малый недостаток, который охарактеризовывает предельную чувствительность способа. Недостатки, которые имеют прямолинейные грани, направленные параллельно направлению распространения излучения, обнаруживаются существенно лучше вследствие большой резкости изображения их границ, чем недостатки цилиндрической (шлаковые включения) либо шариковой (поры) либо другой формы. С недостаточной достоверностью (~35-40%) выявляются такие недостатки, как трещинкы, непровары, несплавления кромок, из-за малой разности в плотности потемнения пленки в дефектном и бездефектном местах. Лучшая выявляемость наблюдается при прохождении излучения повдоль плоскостных изъянов (под углом 0°). Для получения и использования рентгеновского способа и гамма-излучений используют разную радиационную технику: рентгеновские аппараты, гамма-аппараты, линейные ускорители и бетатроны.

Недочетом способа будет то, что рассеянное излучение зависимо от энергии первичного излучения изменяет качество снимка, понижает контрастность и четкость изображения, а, как следует, и чувствительность самого способа. Вследствие этого явления недостатки малого размера тяжело различить и нередко они могут быть не выявлены совершенно.

Ксерорадиографический способ контроля. Этот способ контроля является процессом получения изображения на поверхности пластинки, электронные характеристики которой меняются пропорционально энергии воспринятого рентгеновского либо гамма-излучения. Если зарядить такую пластинку электронным зарядом, а позже подвергнуть ионизационному облучению, то величина остаточного заряда на любом участке пластинки будет совершенно точно связана с интенсивностью излучения, падающего на данный участок. При этом остаточный заряд будет тем меньше, чем больше интенсивность излучения.

Итак, в тех местах пластинки, на которые попало излучение, прошедшее через какой-либо недостаток (непровар, пора, раковина), остаточный заряд будет меньше, чем в других местах пластинки. Таким макаром, в пластинке создается скрытое электростатическое изображение. Скрытое изображение проявляют при помощи различных красильных тонкодисперсных порошков на базе талька, окисла цинка, мела. Порошок заблаговременно электризуют, насыпают на пластинку, и скрытое изображение преобразуется в видимое. Позже на пластинку накладывают обыденную бумагу, на которой фиксируется приобретенное изображение объекта. Весь процесс проявления занимает 10-40 с.

Чувствительность ксерографического способа контроля находится в зависимости от энергии излучения, степени ослабления излучения в материале, различительной возможности пластинок и процесса проявления. К преимуществам ксерографического способа относятся оперативность получения снимка и сухой способ проявления. Способом фотографирования с одной ксерограммы можно сделать качественные фото с огромным числом копий. При ксерографии отпадает необходимость в дефицитных материалах и процессах фотообработки. Цена контроля в сопоставлении с радиографическим понижается в 6-7 раз.

Все же, ксерография имеет ряд недочетов, который сдерживает ее общее применение в индустрии. Сначала, низкое качество пластинок, сложность контроля огромных изделий из-за ограниченных размеров пластинок, возможность использования только плоских пластинок. Пластинки, которые выпускаются индустрией, имеют поверхностные недостатки (сетку, трещинкы, царапинки), которые резко понижают чувствительность способа. Не считая того, за счет неравномерной высоты покрытия селенового слоя для каждой пластинки нужно подбирать свой режим просвечивания и проявления. Непостоянная высота покрытия приводит к неравномерному рассредотачиванию потенциала по поверхности пластинки, которая в предстоящем оказывает влияние на качество перенесения изображения. Также, пластинки могут реагировать на воздействие влажности и температуры.

Флюорографический способ контроля. Это один из экономичных способов регистрации рентгеновского и гамма-излучения на фотобумагу либо фотопленку, содержание серебра в какой в 7-9 раз меньше, чем в рентгеновской пленке. Нужным условием при всем этом способе есть непременное объединение фотобумаги (либо фотопленки) и усиливающих флуоресцентных экранов. Ионизирующее излучение падает поначалу на экран с флуоресцентным слоем для формирования оптического изображения. Это изображение фиксируется на фотобумаге, находящейся в контакте с флуоресцентным экраном.

Принципиальным преимуществом при просвечивании на фоторегистратор есть резкое уменьшение времени экспозиции и обработки снимка. Время экспозиции при просвечивании на флюорографическую пленку меньше времени радиографии с применением пленок. Существенно меньше тратится времени на обработку фотобумаги в сопоставлении с радиографической пленкой.

К современным способам радиационной дефектоскопии относятся: радиоскопия, радиометрия, томография.

Радиоскопия

Этот способ контроля основан на просвечивании контролируемых объектов рентгеновским излучением и преобразовании радиационного изображения объекта в светотеневое либо электрическое. Передача этого изображения на расстояние при помощи оптики либо телевизионной техники и предстоящий зрительный анализ его на начальных экранах. Предназначение радиоскопического способа в главном то же, что и предназначение радиографии.

Необходимость контроля сварки этим способом определяется с учетом того, что в сопоставлении с радиографией чувствительность радиоскопического способа к недостаткам примерно в 2 раза ниже, а производительность в 3-5 раз выше. Этот способ разрешает просматривать внутреннюю структуру контролируемого изделия в процессе его перемещения относительно входного экрана со скоростью от 0,3 до 1,5 м/мин зависимо от типа преобразователя и толщины изделия.

В качестве преобразователя теневого радиационного изображения в светотеневое либо электрическое служат флюороскопический экран, сцинциляционный кристалл, электронно-оптический преобразователь и водянистый электролюминисцентный экран. Особенное положение занимает рентген-видикон, модифицирующий рентгеновское изображение объекта конкретно в видеосигнал без утраты инфы.

Радиометрический способ. Основан на просвечивании изделий ионизирующим излучением с преобразованием плотности потока либо спектрального состава излучения, которое прошло через деталь, в пропорциональный либо электронный сигнал. Неважно какая система радиометрического контроля содержит источник излучения, сенсор, схему обработки и регистрации инфы.

Узенький пучок ионизирующего излучения перемещается по контролируемому объекту, поочередно просвечивает все его участка. Излучение, которое прошло через объект, регится счетчиком, на выходе которого формируется электронный сигнал с величиной, пропорциональной интенсивности излучения, зарегистрированного счетчиком. Электронный сигнал усиливается и регится устройством, которым может быть самописец, осциллограф, миллиамперметр и т.д. При наличии недостатка в шве регистрирующее устройство отмечает рост интенсивности.

Достоинства радиометрии: высочайшая чувствительность (0,3-3,0%); возможность бесконтактного контроля; в сопоставлении с радиографией высочайшая производительность. Недочеты: необходимость одновременного и на схожем расстоянии по различные стороны от объекта перемещать источник и сенсор; невозможность определения формы и глубины недостатка; воздействие растерянного излучения.

Томография. Сущность способа заключается в получении резкого изображения только тех частей объекта, которые находятся в узком ( менее 2 мм) слое на определенной глубине либо в нескольких тонких слоях, разбитых интервалами данной толщины (шагом томографии). Этого достигают, к примеру (рис. 2), синхронным перемещением рентгеновской трубки (А1А3) и кассеты с экранами и пленкой (О1О3) относительно пространственного центра колебательного перемещения О. В итоге получают изображение выделенного слоя MN, размещенного в плоскости, которая проходит через центр колебания. Это изображение является геометрическим местом точек выделенного слоя, тени которых неподвижные по отношению к пленке. Таким макаром, в томографии употребляется эффект динамической нерезкости изображения.

Главные способы контроля свойства сварки

Рис. 2. Схема образования томографического изображения: I — рентгеновская трубка, II — объект контроля, III — кассета с пленкой

При всем этом способе синхронное движение источника излучения и пленки относительно объекта размывает изображение неанализируемых изъянов либо слоев, изображение которых в обыкновенном принятом способе радиографии накладываются один на один, и резче выделить изображение недостатка, который необходимо проявить. Малая толщина слоя, который выделяется, составляет примерно удвоенную ширину недостатка и приравнивается 1,5 мм. Принципиальным преимуществом томографии есть высочайшая раздельная способность по плотности до 0,2%. Для радиографии этот показатель приравнивается 10-20%.

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуковая дефектоскопия базирована на свойстве ультразвуковых волн ориентировано распространяться в средах и отражаются от границ сред либо нарушений сплошности (изъянов), которые имеют другое акустическое сопротивление. В практике контроля свойства сварки пользуются в главном эхо-импульсным способом. Он заключается в озвучивании изделия маленькими импульсами ультразвука и регистрации эхо-сигналов, отраженных от недостатка приемником. Признаком недостатка является возникновение эхо-сигналов (импульсов) на дисплее дефектоскопа.

Главные способы контроля свойства сварки

Рис. 3. Схема ультразвукового контроля свойства и размера сваренной точки 2-ух листов

В неких случаях ультразвуковой контроль целенаправлено производить теневым либо зеркально-теневым способом. При теневом способе признаком недостатка являются уменьшения амплитуды сигнала, который прошел от излучателя до приемника. Теневой способ позволяет использовать не импульсное, а непрерывное излучение. Признаком недостатка при зеркально-теневом способе есть уменьшения амплитуды сигнала, отраженного от (донной) поверхности изделия.

Аппаратура для ультразвукового контроля состоит из пьезопреобразователя, который содержит пьезоэлемент для излучения и приема ультразвуковых колебаний, электрического блока (фактически дефектоскопа) и различных вспомогательных устройств.

К главным преимуществам ультразвуковой дефектоскопии относятся высочайшая чувствительность, мобильность аппаратуры, оперативность в получении результатов, низкая цена контроля, отсутствие радиационной угрозы. Ультразвуковой способ используют для контроля сваренных точек. Сварочные точки после окончания сварки держут под контролем зеркально-теневым способом (рис.3). Признаком наличия непровара меж листами является отражение сигнала от верхнего к приемочному преобразователю. Размеры сварной точки можно найти, измерив расстояние меж границами перемещения преобразователя на поверхности листа.

Недочетом зеркально-теневого способа является невозможность выявления окисных пленок, которые фактически стопроцентно пропускают продольный ультразвук в нижний лист. Этот недочет устраняется, если вести контроль эхо-импульсным способом по совместной схеме конкретно в процессе сваривания. Вследствие того, что акустическое сопротивление водянистого и твердого металла различные, ультразвук в момент образования расплавленного ядра меж листами отражается от него. По интервалу времени от момента возникновения эхо-сигналов, который свидетельствует о начале формирования ядра, к моменту выключения сварочного тока можно оценить размеры ядра.

Недочетом этого способа есть его достаточно непростая аппаратурная реализация и сложность сотворения акустического контакта поблизости электрода от сварки. Потому более многообещающим является метод прозвучивания теневым способом, когда излучаемый и приемочный преобразователи интегрированы в электроды сварочной машины. Непрерывные ультразвуковые колебания излучаются при сжатии электродами листов, которые свариваются. В момент расплавления металла ультразвук в нем очень поглощается и амплитуда сигнала миниатюризируется. После затвердения металла амплитуда сигнала растет. По перепаду амплитуд судят о качестве сваривания листов. При таком контроле более отлично применение поперечных волн, так как они полностью не проходят через водянистый металл, и перепад амплитуд, а как следует, и точность способа будут самые большие.

Капиллярная дефектоскопия

Капиллярные способы контроля созданы для выявления нарушений сплошности в поверхностных слоях изделий из металлов и неметаллов. Сущность капиллярной дефектоскопии заключается в последующем: поверхность изделия очищают от грязищи, пыли, жировых загрязнений, остатков флюса, лакокрасочных покрытий и т.п. После очищения, обезжиривания и сушки на приготовленную поверхность контролируемого изделия наносят слой пенетранта и некое время выдерживают, чтоб жидкость смогла просочиться в открытые полости изъянов. Позже поверхность очищают от воды, часть которой остается в теле изъянов.

Чтоб повысить возможность проявления изъянов, на поверхность изделия после удаления из нее пенетранта наносят особый проявочный материал в виде быстросохнущей суспензии (к примеру, каолина, коллодия) либо лаковые покрытия. Проявочний материал (белоснежного цвета) высасывает пенетрант из полости изъянов. Это приводит к образованию на проявителе индикаторных следов. Индикаторные следы стопроцентно повторяют конфигурацию изъянов в плане, но больше их по размерам. Такие индикаторные следы просто замечаются глазом даже без использования оптических средств. Размер индикаторного следа тем больше, чем поглубже недостаток, т.е. чем больше в нем пенетранта и чем больше выдержка с момента нанесения проявочного слоя.

Магнитная дефектоскопия

Магнитные способы контроля основаны на выявлении магнитных потоков рассеяния, возникающих на кромках изъянов в намагниченных изделиях из ферромагнитных материалов. Зависимо от метода регистрации магнитного потока рассеяния, магнитные способы контроля делятся на магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый и магнитополупроводниковый. Для контроля свойства сварки, обычно, употребляют два первых способа.

Магнитопорошковый способ. Сущность магнитопорошкового способа заключается в том, что на поверхность намагниченной детали наносят ферромагнитный порошок в виде суспензии с керосином, маслом, мыльным веществом («мокрый» способ) либо в виде магнитного аэрозоля («сухой» способ). Под действием сил, создаваемых магнитными полями рассеяния, частицы порошка передвигаются по поверхности детали и концентрируются в виде валиков над кромками изъянов. Создаваемые порошком на поверхности изделия изображения соответствуют контурам поверхностных и подповерхностных изъянов. В значимой мере чувствительность контроля находится в зависимости от свойства поверхности, на которую наносят суспензию либо порошок. Если на поверхности контролируемого изделия есть резкие переходы формы (к примеру, усиление валика шва, подрезы) либо значимые микронеровности, то магнитный порошок лучше концентрируется не над недостатками, а в местах переходов и ложбинок. Потому при контроле сварных швов с усилением либо грубой чешуей нельзя совершенно точно судить о наличии изъянов. Способ отличается высочайшей чувствительностью к узким и маленьким трещинкам, простотой выполнения, оперативностью и наглядностью результатов. Этот способ обширно используют для контроля продольных сварных швов изделий, выполненных из магнитных материалов.

Магнитографический способ. Сущность этого способа заключается в намагничивании контролируемого участка сварного шва и околошовной зоны с одновременной записью магнитного поля на магнитную ленту. Предстоящее считывание приобретенной инфы из нее особыми устройствами дефектоскопов магнитографов. Магнитографический способ, в главном, используют для контроля стыковых швов, выполненных сваркой плавлением.

Вихретоковая (электрическая) дефектоскопия

Физическую сущность способа можно разъяснить таким макаром: представим, есть две рядом расположенных катушки (к примеру, трансформатор без магнитопровода). Если по первой катушке I пропустить ток, то при изменении силы тока в ней либо при изменении положения катушек во 2-ой катушке II (которой является поверхность электропроводного изделия) появится электродвижущая сила, рис. 4.

Главные способы контроля свойства сварки

Рис. 4. Схема образования вихревых токов в контролируемом объекте

Вихревые токи в металле текут в поверхностном слое со стороны источника поля. Интенсивность и рассредотачивание вихревых токов в изделии зависят от его геометрических размеров, наличия изъянов и электрических характеристик материала. При наличии изъянов в изделии возрастает сопротивление поверхностного слоя, которое приводит к ослаблению вихревых токов. Оно регится катушкой-датчиком.

Электрический способ используют при контроле точечной сварки дюралевых сплавов. В случае наличия литого ядра электропроводность в зоне последнего миниатюризируется в сопоставлении с электропроводностью основного металла. При наличии изъянов типа «слипание» либо непровара электропроводность литого ядра примерно приравнивается электропроводности основного металла.

На чувствительность электрического способа существенное воздействие оказывает зазор меж датчиком и поверхностью контролируемого изделия, также их обоюдное размещение, форма и размеры. С повышением зазора резко падает чувствительность способа. Наибольший зазор, который допускается, менее 5 мм. Структурная неоднородность значимым образом понижает чувствительность способа к выявлению изъянов. Этим способом удается выявить поверхностные и подповерхностные трещинкы глубиной более 0,1-0,2 мм и протяжностью более 1 мм, расположенные на глубине до 1мм.

Электрические способы делятся в главном по полезадающим системам. Полезадающие системы могут быть проходными, если катушка с током обхватывает деталь либо вставляется в нее, и затратными, когда катушку с током устанавливают на деталь торцом (рис.5). В первом случае электрическая волна от полезадающей системы распространяется в направлении протяженного контролируемого объекта, во 2-м — повдоль его поверхности. Измерительные катушки (датчики) могут быть выполненные раздельно от полезадающих (генераторных) и обычно размещаются близ поверхности контролируемого изделия.

Главные способы контроля свойства сварки

Рис. 5. Схема затратного полезадающего контроля вихретоковым способом: Н — вектор напряженности магнитного поля; V — направление магнитной волны

Более нередко применяемые затратные преобразователи для роста чувствительности изготавливают с ферромагнитным магнитопроводом (концентратором) либо без него. Ферромагнитный магнитопровод (обычно ферритовый) увеличивает абсолютную чувствительность преобразователя и уменьшает зону контроля за счет локализации магнитного потока.

Проходные вихретоковые преобразователи (ВСП) делятся на наружные и внутренние. Такая систематизация проходных преобразователей базирована на том, что они в процессе контроля проходят либо вне объекта, охватывая его, либо снутри объекта.

Затратные ВСП используют, в главном, при контроле свойства объектов с плоскими поверхностями и объектов сложной формы, также в тех случаях, когда требуется обеспечить локальность и высшую чувствительность.

Наружные проходные ВСП употребляют при контроле линейно-протяжных объектов (провод, прутья, трубы), также при массовом контроле маленьких изделий. Внутренними проходными ВСП держут под контролем внутренние поверхности трубы, также стены отверстий в различных деталях.

Визуально-оптический контроль

Во всех случаях для обнаружения изъянов сварных швов хоть какого вида непременно применяется визуально-оптический контроль с применением либо без внедрения оптических средств и особых приспособлений, луп, микроскопов и т.д.

Сучков Г.М., д.т.н.,
доктор кафедры
«Приборы и способы неразрушающего контроля» НТУ «ХПИ»,
г. Харьков

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

plazmorez.com