В сфере строительства используются трубы диаметром от 28 до 1420 мм с толщиной стенки от 3 до 30 мм. По дефектоскопичности весь диапазон диаметров труб можно условно разбить на три группы:

1. 28...100 мм и Н = 3...7 мм
2. 108...920 мм и Н= 4...25 мм
3. 1020...1420 мм и Н= 12...30 мм

Проведенные специалистами МГТУ им. Н.Э. Баумана исследования показывают, что необходимо учитывать анизотропию упругих свойств материала при разработке методик ультразвукового контроля сварных стыков труб.

Особенности анизотропии трубной стали.

Предполагается, что скорости распространения поперечных волн не зависят от направления прозвучивания и постоянны по сечению стенки трубы. Но при ультразвуковом контроле сварных соединений магистральных газопроводов, выполненных из зарубежных и российских труб, выявлены значительный уровень акустических шумов, пропуск крупных корневых дефектов, а также неправильная оценка их координат.

Установлено, что при соблюдении оптимальных параметров контроля и соблюдении процедуры его проведения основной причиной пропуска дефекта является наличие заметной анизотропии упругих свойств основного материала, что оказывает влияние на скорость, затухание, отклонение от прямолинейности распространения ультразвукового пучка.

Прозвучив металл более чем 200 труб по схеме, представленной на рис. 1, выявлено, что среднеквадратичное отклонение скорости волны при данном направлении распространения и поляризации составляет 2 м/с (для поперечных волн). Отклонения скоростей от табличных на 100 м/с и более не случайны и связаны скорее всего с технологией производства проката и труб. Отклонения в таких масштабах значительно влияют на распространение поляризованных волн. Помимо описанной анизотропии, выявлена неоднородность скорости звука по толщине стенки трубы.

Рис. 1. Обозначения наплавлений в металле трубы: X, Y, Z.- направления распространения ультразвука: х. у.z:- направления поляризации; Y- направление проката: Z- перпендикуляр к плоскости трубы

Листовой прокат обладает слоистой текстурой, представляющей собой в волокна металла и неметаллических включений, вытянутые в процессе деформации. Неодинаковые по толщине зоны листа подвержены различным деформациям в результате воздействия на металл термомеханического цикла прокатки. Это ведет к тому, что на скорость звука дополнительно влияет глубина залегания прозвучиваемого слоя.

Контроль сварных швов труб различного диаметра.

Трубы диаметром 28...100 мм.

Сварные швы у труб диаметром от 28 до100 мм и высотой от 3 до 7 мм имеют такую особенность как образование провисаний внутри трубы, это при контроле прямым лучом приводит к появлению на экране дефектоскопа ложных эхо-сигналов, которые совпадают по времени с эхо-сигналами, отраженными от надкорневых дефектов, которые обнаруживаются однократно отраженным лучом. Так как эффективная ширина пучка соразмерна с толщиной стенки трубы, то отражатель обычно не удается найти по местоположению искателя относительно валика усиления. Также имеет место также наличие неконтролируемой зоны в центре шва из-за большой ширины валика шва. Все это ведет к тому, что вероятность обнаружения недопустимых объемных дефектов невелика (10-12%), но недопустимые плоскостнные дефекты определяются гораздо надежнее (~ 85 %). Главные параметры провисания (ширина, глубина и угол смыкания с поверхностью изделия) считаются случайными величинами для данного типоразмера труб; средние значения параметров составляют 6,5 мм; 2,7 мм и 56°30" соответственно.

Прокат ведет себя как неоднородная и анизотропная среда с достаточно сложными зависимостями скоростей упругих волн от направления прозвучивания и поляризации. Изменение скорости звука близко симметрично относительно середины сечения листа, причем вблизи этой середины скорость поперечной волны может значительно (до 10 %) уменьшаться относительно окружающих областей. Скорость поперечной волны в исследуемых объектах меняется в диапазоне 3070...3420 м/с. На глубине до 3 мм от поверхности проката вероятно незначительное (до 1 %) увеличение скорости поперечной волны.

Помехоустойчивость контроля значительно усиливается при использовании наклонных раздельно-совмещенных ПЭП типа РСН (рис. 2), названных хордовыми. Они были созданы в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Особенность контроля состоит в том, что при выявлении дефектов не нужно поперечноге сканирование, оно нужно только по периметру трубы при прижатии к шву передней грани преобразователя.

Рис. 2. Наклонный хордовый РСН-ПЭП: 1- излучатель: 2 - приемник

Трубы диаметром 108...920 мм.

Трубы диаметром 108-920 мм и с Н в диапазоне 4-25 мм также совершают односторонней сваркой без обратной подварки. До последнего времени контроль над этими соединениями контролировались совмещенными ПЭП по методике, изложенной для труб диаметром 28-100 мм. Но известная методика контроля предполагает наличие существенно большой зоны совпадений (зоны неопределенности).Это ведет к незначительности достоверности оценки качества соединения. Совмещенные ПЭП обладают высоким уровнем реверберационных шумов, осложняющих расшифровку сигналов, и неравномерность чувствительности, которую не всегда получается компенсировать имеющимися средствами. Использование хордовых раздельно-совмещенных ПЭП для контроля данного типоразмера сварных соединений не эффективно в связи с тем, что из-за ограниченности значений углов ввода ультразвуковых колебаний с поверхности сварного соединения габариты преобразователей несоразмерно увеличиваются, увеличивается и площадь акустического контакта.

Созданные в МГТУ им. Н.Э. Баумана наклонные ПЭП с выравненной чувствительностью используются для контроля сварных стыков диаметром более 10 см. Выравнивание чувствительности добиваются выбором угла разворота 2 так, чтобы середина и верхняя часть шва прозвучивались центральным однократно отраженным лучом, а нижняя часть обследовалась прямыми периферийными лучами, падающими на дефект под углом Y, от центрального. На рис. 3. изображен график зависимости угла ввода поперечной волны от угла разворота и раскрытия диаграммы направленности Y. Здесь в ПЭП падающая и отраженная от дефекта волны горизонтально поляризованные (SН -волна).

Рис. 3. Изменение угла ввода альфа, в пределе половины угла раскрытия диаграммы направленности РСН-ПЭП в зависимости от угла разворота дельта.

Из графика видно, что при контроле изделий Н =25 мм неравномерность чувствительности РС-ПЭП может составлять до 5 дБ, а для совмещенного ПЭП она может достигнуть 25 дБ. РС-ПЭП обладает повышенным уровнем сигнала и имеет повышенную абсолютную чувствительность. РС-ПЭП четко выявляется зарубка площадью 0,5 мм2 при контроле сварного соединения толщиной 1 см как прямым, так и однократно отраженным лучом при отношении полезный сигнал/помеха 10 дБ. Процесс проведения контроля рассмотренными ПЭП аналогичен процедуре проведения совмещенным ПЭП.

Трубы диаметром 1020...1420 мм.

Для выполнения сварных стыков труб диаметром от 1020 и 1420 мм с Н в диапазоне от 12 до30 мм используют двустороннюю сварку или сварку с подваркой обратного валика шва. В швах, сделанных двусторонней сваркой чаще всего ложные сигналы от задней кромки валика усиления имеют меньшую помеху, чем в односторонних швах. Они меньше по амплитуде из-за более плавных очертаний валика и дальше по развертке. В связи с этим для дефектоскопии это наиболее удобный типоразмер труб. Но проведенные в МГТУ им. Н.Э. Баумана исследования показывают, что металл этих труб характеризуется наибольшей анизотропией. В целях минимизации влияния анизотропии на выявляемость дефектов лучше всего использовать ПЭП на частоту 2,5 МГц с углом призмы 45°, а не 50°, как советуется в большинстве нормативных документов на контроль подобных соединений. Более высокая достоверность контроля достигнута при применении ПЭП типа РСМ-Н12. Но в отличие от способа, изложенного для труб диаметром 28-100 мм, при контроле данных соединений нет зоны неопределенности. В остальном принцип контроля остается таким же. При применении РС-ПЭП настройку скорости развертки и чувствительности рекомендуется производить по вертикальному сверлению. Настройка скорости развертки и чувствительности наклонных совмещенных ПЭП должна производится по угловым отражателям соответствующего размера.

Осуществляя контроль сварных швов необходимо помнить что в околошовной зоне могут случаться расслоения металла, которые усложняют определение координат дефекта. Зону с найденным наклонным ПЭП дефектом необходимо проверить прямым ПЭП для уточнения особенностей дефекта и выявления истинного значения глубины дефекта.

В нефтехимической промышленности, атомной энергетике для производства трубопроводов, сосудов нашли широкое применение плакированные стали. В качестве плакировки внутренней стенки таких конструкций берутся аустенитные стали наносимые методом наплавки, прокатки или взрыва толщиной в 5-15 мм.

Метод контроля данных сварных соединений предуполагает оценку сплошности перлитной части сварного шва, в том числе и зоны сплавления с восстановительной антикоррозионной наплавкой. Сплошность тела самой наплавки контролю не подлежит.

Но из-за отличия акустических качеств основного металла и аустенйтной стали от границы раздела при узи контроле появляются эхо-сигналы, образующие помехи обнаружению таких дефектов, как отслоений плакировки и поднаплавочных трещин. Наличие плакировки значительно влияет на параметры акустического тракта ПЭП.

В связи с этим для проведения контроля толстостенных сварных швов плакированных трубопроводов стандартные технологические решения не дают должного результата.

Многолетний исследования ряда специалистов: В.Н. Радько, Н.П. Разыграева, В.Е. Белого, В.С. Гребенника и др позволили определить главные особенности акустического тракта, разработать рекомендации по оптимизации его параметров, создать технологию узи контроля сварных швов с аустенитной плакировкой.

В работах специалистов установлено, что при переотражении пучка ультразвуковых волн от границы перлит-аустенитная плакировка диаграмма направленности почти не именяется в ситуации плакировки прокаткой и значительно деформируется в случае осуществления плакировки наплавкой. Ее ширина резко возрастает, а в пределах главного лепестка появляются осцилляции в 15-20 дБ в зависимости от типа наплавки. Имеет место быть значительное смещение точки выхода отражения от границы плакировки пучка по сравнению с его геометрическими координатами и перемена скорости поперечных волн в переходной зоне.

С учетом этих особенностей технология контроля сварных соединений плакированных трубопроводов предполагает предварительное обязательное измерение толщины перлитной части.

Лучшего нахождения плоскостных дефектов (трещин и несплавлений) достигается при помощи применения ПЭП с углом ввода 45° и на частоты 4 МГц. Лучшая выявляемость вертикально ориентированных дефектов на угле ввода 45° по сравнению с углами 60 и 70° обусловлена тем, что при прозвучивании последними угол встречи пучка с дефектом близок к 3-му критическому, при котором коэффициент отражения поперечной волны является наименьшим.

На частоте 2 МГц при прозвучивании снаружи трубы эхо-сигналы от дефектов экранируются интенсивным и длительным сигналом шума. Помехоустойчивость ПЭП на частоту 4 МГц в среднем на 12 дБ выше, а значит полезный сигнал от дефекта, располагающегося в непосредственной близости от границы наплавки, станет лучше разрешаться на фоне помех.

При прозвучивании изнутри трубы через наплавку максимальная помехоустойчивость устанавливается при настройке ПЭП на частоту 2 МГц.

Метод контроля сварных швов трубопроводов с наплавкой регламентируется руководящим документом Госатомнадзора РФПНАЭГ-7-030-91.

18+

Ручной ультразвуковой контроль (УЗК) сварных соединений сосудов и трубопроводов из сталей перлитных классов и мартенситно-ферритных классов

Дата публикации: 24.09.2015

Аннотация: Данная статья посвящена вопросу области применения ручного ультразвукового контроля (УЗК) сварных соединений сосудов и трубопроводов из сталей перлитных классов и мартенситно-ферритных классов, кроме литых деталей.

Ключевые слова: ультразвуковой контроль, неразрушающий контроль, эхо-метод, электронное сканирование, линейное сканирование, секторное сканирование.

Ручной ультразвуковой контроль (УЗК) сварных соединений, рассмотренный в настоящей статье, может использоваться при диагностике сосудов и трубопроводов из сталей перлитных классов и мартенситно-ферритных классов, кроме литых деталей.

УЗК контроль обеспечивает обнаружение и оценку допустимости несплошностей с эквивалентной площадью, предусмотренной нормами, регламентированными Ростехнадзором.

Описанная в данной статье методика контроля может быть применена при выполнении ультразвукового контроля оборудования основного металла и сварных соединений технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте.

В сварных соединениях контролю и одинаковой оценке качества подлежит металл сварного шва и околошовной зоны. Ширина контролируемой околошовной зоны основного металла определяется в соответствии с требованиями Таблицы 1.

Таблица 1 - Размер околошовной зоны основного металла, оцениваемой по нормам для сварных соединений

Вид сварки	Тип соединения	Номинальная толщина сваренных элементов Н, мм	Ширина контролируемой околошовной зоны В, не менее, мм
Дуговая и ЭЛС	Стыковое	до 5 вкл.	5
		св. 5 до 20 вкл.	номинальная толщина
		св.20	20
ЭШС	Стыковое	независимо	50
Независимо	Угловое	основной элемент	3
		притыкаемый элемент	как для дуговой сварки, так и для ЭЛС

Ширина контролируемых участков околошовной зоны определяется от граничной поверхности его разделки, указанной в конструкторской документации.

В сварных соединениях деталей различной толщины ширина указанной зоны определяется отдельно для каждой из сваренных деталей.

Ультразвуковой контроль проводят после исправления дефектов, обнаруженных при визуальном и измерительном контроле, при температурах окружающего воздуха и поверхности изделия в месте проведения контроля от + 5 до + 40 °C. Поверхности сварных соединений, включая зоны термического влияния и зоны перемещения ПЭП, должны быть очищены от сварочного грата, пыли, грязи, окалины, ржавчины. С них должны быть удалены забоины, отслаивающаяся окалина по всей длине контролируемого участка. При подготовке поверхности сканирования, ее шероховатость должна быть не хуже Rz=40 мкм.

Ширина подготовленной под контроль зоны должна быть не менее:

Htg б + A + B - при контроле совмещенным ПЭП прямым лучом;

2 Htg б + A + B - при контроле однажды отраженным лучом и по схеме "тандем";

Н + A + B - при контроле PC ПЭП хордового типа, где А — длина контактной поверхности ПЭП (ширина для PC ПЭП).

Проведение контроля предусматривает использование следующего оборудования, материалов и инструментов:

• импульсные ультразвуковые дефектоскопы с комплектами преобразователей и соединительными высокочастотными кабелями;
• СО, ОСО, СОП, вспомогательные устройства, включая средства определения шероховатости поверхности (образцы шероховатости, профилометры);
• АРД и SKH-диаграммы, номограммы;
• вспомогательные приспособления, материалы и инструменты.

При контроле используются дефектоскопы с диапазоном регулировки измерительного аттенюатора не менее 60 дБ и шагом ступени не более 2 дБ (динамический диапазон экрана дефектоскопа - не менее 20 дБ). Скорость распространения ультразвука в материалах должна составлять 2500-6500 м/с для продольных волн и 1200-3300 м/с для поперечных. Диапазон прозвучивания по стали при работе с прямым совмещённым ПЭП в эхо-импульсном режиме - не менее 3000 мм, а при работе наклонным ПЭП - не менее 200 мм (по лучу). Диапазон измерений глубин залегания дефектов по глубиномерному устройству в эхо-импульсном режиме не менее 1000 мм по стали при работе прямым ПЭП, и не менее 100 мм по обеим координатам при работе с наклонным ПЭП.

Выбор наклонных совмещенных преобразователей и прямых преобразователей проводится с учетом толщины контролируемого сварного соединения по Таблицам 2 и 3.

Таблица 2 - Выбор наклонных совмещенных преобразователей

Номинальная толщина сваренных элементов, мм	Частота, МГц	Угол ввода, град, при контроле лучом
		прямым	отраженным
от 2 до 8 вкл.	4,0 - 10	70 - 75	70 - 75
св. 8 до 12 вкл.	2,5 - 5,0	65 - 70	65 - 70
св. 12 до 20 вкл.	2,5 - 5,0	65 - 70	60 - 70
св. 20 до 40 вкл.	1,8 - 4,0	60 - 65	45 - 65
св. 40 до 70 вкл.	1,25 - 2,5	50 - 65	40 - 50
св. 70 до 125 вкл.	1,25 - 2,0	45 - 65	Контроль не проводится

Таблица 3 - Выбор прямых преобразователей

Процедура ультразвукового контроля включает следующие операции:

• настройка скорости развертки и глубиномера дефектоскопа;
• установка поискового, контрольного и браковочного уровня чувствительности, параметров ВРЧ (при необходимости);
• сканирование;
• при появлении эхо-сигнала от возможной несплошности: определение его максимума и идентификация несплошности (выделение полезного сигнала на фоне ложных сигналов);
• определение предельных значений характеристик несплошностей и сравнение их с нормативными;
• измерение и регистрация характеристик несплошности, если ее эквивалентная площадь равна или превышает контрольный уровень;
• оформление документации по результатам контроля.

Результаты контроля оцениваются с точки зрения соответствия измеренных характеристик максимально допустимым значениям, установленным в нормативных документах. По тем же нормам оценивают качество околошовной зоны, размеры которой указаны в таблице 1.

Нормативы качества по результатам УЗК определяются по действующей на момент проведения контроля руководящей нормативно-технической документацией (РД, ПКД, ТУ, ПК). Если специальные нормативы для конкретного контролируемого сварного узла отсутствуют, допускается руководствоваться нормами, приведенными в Таблице 4.

Таблица 4 - Максимально допустимые значения характеристик несплошностей, выявляемых при контроле

Номинальная толщина сварного соединения, мм	Эквивалентная площадь одиночных несплошностей, мм2	Число фиксируемых одиночных несплошностей на любых 100 мм длины сварного соединения	Протяженность несплошностей
			Суммарная в корне шва	Одиночных в сечении шва
от 2 до 3	0,6	6	20 % внутреннего периметра сварного соединения	Условная протяженность компактной (точечной) несплошности
от 3 до 4	0,9	6
от 4 до 5	1,2	7
от 5 до 6	1,2	7
от 6 до 9	1,8	7
от 9 до 10	2,5	7
от 10 до 12	2,5	8
от 12 до 18	3,5	8
от 18 до 26	5,0	8
от 26 до 40	7,0	9
от 40 до 60	10,0	10
от 60 до 80	15,0	11
от 80 до 120	20,0	11

Качество сварных соединений оценивается по двухбалльной системе:

• балл 1 - неудовлетворительное качество: сварные соединения с несплошностями, измеренные характеристики или количество которых превышают максимально допустимые значения по действующим нормам;
• балл 2 - удовлетворительное качество: сварные соединения с несплошностями, измеренные характеристики или количество которых не превышают установленных норм. При этом сварные соединения считают ограниченно годными (балл 2а), если в них обнаружены несплошности с А к <А<А бр; ∆L <∆L 0 ; n< n 0 , и абсолютно годными (балл 2б), если в них не обнаружены несплошности с А ≥ А к, где А - измеренная амплитуда эхо-сигнала от несплошности; А к и А бр - амплитуды контрольного и браковочного уровней чувствительности на глубине залегания несплошности; ∆L и ∆L 0 - измеренная условная протяженность несплошности и ее предельно допустимое значение; n и n 0 - измеренное количество несплошностей с A к ≤ A ≤ A бр и ДL ≤ ДL 0 на единицу длины сварного соединения (удельное количество) и предельно допустимое количество.

Основными измеряемыми характеристиками выявленной несплошности являются:

• соотношение амплитудной и/или временной характеристики принятого сигнала и соответствующей характеристики опорного сигнала;
• эквивалентная площадь несплошности;
• координаты несплошности в сварном соединении;
• условные размеры несплошности;
• условное расстояние между несплошностями;
• количество несплошностей на определенной длине соединения.

Измеряемые характеристики, используемые для оценки качества конкретных соединений, должны быть регламентированы технологической документацией на контроль.

Несплошность считают поперечной (тип «Т» по ГОСТ Р 55724-2013, приложение Г), если амплитуда эхо-сигнала от нее при озвучивании наклонным совмещенным ПЭП вдоль шва (независимо от условной протяженности) Aпоп не менее, чем на 9 дБ больше, чем при озвучивании поперек шва Апрод. При этом рассматриваются только эхо-сигналы с амплитудой, равной или большей контрольного уровня чувствительности Ак для глубины залегания данной несплошности.

Если разница амплитуд эхо-сигналов в указанных направлениях озвучивания меньше 9 дБ, несплошность считают продольной.

При измерении ориентации несплошности усиление шва в месте измерений должно быть удалено и заглажено заподлицо с основным металлом.

Несплошность считают или объемной, или плоскостной в зависимости от измеренных значений идентификационных характеристик (признаков) по ГОСТ Р 55724-2013, раздел 10.

Идентификацию формы несплошности допускается проводить с помощью дефектоскопов с визуализацией дефектов.

При контроле сварных соединений с проточкой под подкладное кольцо оценку дефектов проводят для номинальной толщины сваренных элементов (в зоне проточки).

При экспертном или дублирующем контроле результаты контроля двумя дефектоскопистами следует считать сопоставимыми, если эквивалентные площади одной и той же несплошности отличаются не более, чем в 1,4 раза (3 дБ).

Отступления от норм оценки обнаруженных несплошностей допускаются в соответствии с порядком, предусмотренным Правилами Ростехнадзора, а также по специальным техническим решениям, согласованным в установленном порядке.

Список информационных источников:

1. ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».
2. ГОСТ 12.1.001 «Ультразвук Общие требования безопасности».
3. ГОСТ 12.3.019 «Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности».
4. ГОСТ 26266-90 «Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования».
5. ПБ 03-440-02 «Правил аттестации специалистов неразрушающего контроля».
6. РД 34.10.133-97 «Инструкция по настройке чувствительности ультразвукового дефектоскопа».
7. СП 53-101-98 «Изготовление и контроль качества стальных конструкций».

С.А. Шевченко, Н.Л. Михайлова, А.А. Шестаков, С.Г. Царева, Э.В. Шишков

Швы в конструкциях со сварными соединениями должны постоянно подвергаться контролю. И это не зависит от того, когда соединение было сделано. Для этого используются различные методы, один из которых – ультразвуковая дефектоскопия (УЗД). Она по точности проведенных исследований превосходит и рентгеноскопию, и радио-дефектоскопию, и гамма-дефектоскопию.

Необходимо отметить, что эта методика не нова. Ее используют с тридцатых годов прошлого столетия, и сегодня ультразвуковой контроль сварных соединений популярен, потому что с его помощью можно выявить мельчайшие дефекты внутри сварочного шва. И, как показывает практика, именно скрытые дефекты являются основными серьезными причинами ненадежности свариваемой конструкции.

Технология ультразвуковой дефектоскопии. (Слева отсутствие дефекта, справа дефет)

В основе ультразвуковых колебания лежат обычные акустические волны, которые имеют частоту колебания выше 20 кГц. Человек их не слышит. Проникая внутрь металла, волны попадают между его частицами, которые находятся в равновесии, то есть, колеблются в одной фазе. Расстояние между ними равно длине ультразвуковой волны. Этот показатель зависит от скорости прохождения через металлический шов и частоты самих колебаний. Зависимость определяется по формуле:

• L – это длина волны;
• с – скорость ее перемещения;
• f – частота колебаний.

Скорость же зависит от плотности материала. К примеру, в продольном направлении ультразвуковые волны двигаются быстрее, чем в поперечном. То есть, если на пути волны попадаются пустоты (другая среда), то изменяется и ее скорость. При этом, встречая на своем пути различные дефекты, происходит отражение волн от стенок раковин, трещин и пустот. А соответственно и отклонение от направленного потока. Изменение движения оператор видит на мониторе УЗК прибора, и по определенным характеристикам определяет, какой дефект встал на пути движения акустических волн.

К примеру, обращается внимание на амплитуду отраженной волны, тем самым определяется размер дефекта в сварочном шве. Или по времени распространения ультразвуковой волны в металле, что определяет расстояние до дефекта.

Виды ультразвукового контроля

В настоящее время в промышленности применяются несколько способов ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. Рассмотрим каждый из них.

1. Теневой метод диагностики. Это методика основана на использовании и сразу двух преобразователей, которые устанавливаются по разные стороны исследуемого объекта. Один из них излучатель, второй – приемник. Место установки – строго перпендикулярно исследуемой плоскости сварного шва. Излучатель направляет поток ультразвуковых волн на шов, приемник их принимает с другой стороны. Если в потоке волн образуется глухая зона, то это говорит о том, что на его пути попался участок с другой средой, то есть, обнаруживается дефект.
2. Эхо-импульсный метод. Для этого используется один УЗК дефектоскоп, который и излучает волны, и принимает их. При этом используется технология отражения ультразвука от стенок дефектных участков. Если волны прошли сквозь металл сварочного шва и не отразились на приемном устройстве, то дефектов в нем нет. Если произошло отражение, значит, внутри шва присутствует какой-то изъян.
3. Эхо-зеркальный. Данный ультразвуковой контроль сварных швов – это подтип предыдущего. В нем используется два прибора: излучатель и приемник. Только устанавливаются они по одну сторону от исследуемого металла. Излучатель посылает волны под углом, они попадают на дефекты и отражаются. Эти отраженные колебания и принимает приемник. Обычно, таким образом, регистрируют вертикальные дефекты внутри сварочного шва – трещины.
4. Зеркально-теневой. Этот ультразвуковой метод контроля – симбиоз теневого и зеркального. Оба прибора устанавливаются с одной стороны от исследуемого металла. Излучатель посылает косые волны, они отражаются от стенки основного металла и принимаются приемником. Если на пути отраженных волн не встретились изъяны сварного шва, то они проходят без изменений. Если на приемнике отразилась глухая зона, то, значит, внутри шва есть изъян.
5. Дельта-метод. В основе этого способа контроля сварных соединений ультразвуком лежит переизлучение дефектом направленных акустических колебаний внутрь сварного соединения. По сути, отраженные волны делятся на зеркальные, трансформируемые в продольном направлении и переизлучаемые. Приемник может уловить не все волны, в основном отраженные и движущиеся прямо на него. От количества полученных волн будет зависеть величина дефекта и его форма. Не самая лучшая проверка, потому что она связана с тонкой настройкой оборудования, сложность расшифровки полученных результатов, особенно, когда проверяется сварочный шов шириною более 15 мм. При проведении ультразвукового контроля качества металла этим способом предъявляются жесткие требования к чистоте сварочного шва.

Вот такие методы ультразвукового контроля сегодня используются для определения качества сварных соединений. Необходимо отметить, что чаще всего специалисты используют эхо-импульсный и теневой метод. Остальные реже. Оба вариант в основном используются в ультразвуковом контроле тру.

Как проводится ультразвуковая дефектоскопия

Все выше описанные технологии относятся к категории ультразвуковых методов неразрущающего контроля. Они удобны и просты в исполнении. Рассмотрим, как теневой метод используется на практике. Все действия проводятся по ГОСТ.

• Производится зачистка сварного шва и прилегающих к нему участков на ширину 50-70 мм с каждой стороны.
• Чтобы получились более точные результаты на соединительный шов наносится смазочное средство. К примеру, это может быть солидол, глицерин или любой другое техническое масло.
• Производится настройка прибора по ГОСТ.
• Излучатель устанавливается с одной стороны и включается.
• С противоположной стороны искателем (приемником) производятся зигзагообразные перемещения вдоль сварного стыка. При этом прибор немного поворачивают туда-сюда вокруг своей оси на 10-15°.
• Как только на мониторе появится сигнал с максимальной амплитудой, то это вероятность, что в металле шва обнаружен дефект. Но необходимо удостоверится, что отражающий сигнал не стал причиной неровности шва.
• Если не подтвердилось, то записываются координаты изъяна.
• Согласно ГОСТ испытание проводится за два или три прохода.
• Все результаты записываются в специальный журнал.

Внимание! Контроль качества сварных угловых соединений (тавровых) производится только эхо-импульсным способом, теневой метод здесь не подойдет.

Параметры оценки результатов

Чувствительность прибора – основной фактор качества проводимых работ. Как с его помощью можно распознать параметры дефекта.

Во-первых, определяется количество изъянов. Даже при самых близких друг к другу расстояниях эхо-метод может определить: один дефект в сварочном шве или два (несколько). Их оценка производится по следующим критериям:

• амплитуда акустической волны;
• ее протяженность (условная);
• размеры дефекта и его форма.

Протяженность волны и ширину изъяна можно определить путем перемещения излучателя вдоль сварочного соединения. Высоту трещины или раковины можно узнать, исходя из разницы временных интервалов между отраженной волной и излученной раньше. Форма же дефекта определяется специальной методикой. В основе ее лежит форма отраженного сигнала, появляющаяся на мониторе.

Метод ультразвуковой дефектоскопии сложный, поэтому качество полученных результатов зависит от квалификации оператора и соответствия полученных показателей, которые регламентирует ГОСТ.

Достоинства и недостатки ультразвукового контроля труб

К достоинствам метода для контроля сварных швов можно отнести следующие критерии.

• Обследование проходит быстро.
• Диагностический результат высокий.
• Метод контроля сварных швов с помощью ультразвука – самый дешевый вариант.
• Он же и самый безопасный для человека.
• Устройство для контроля качества шва – портативный прибор, поэтому мобильность технологии обеспечивается.
• Ультразвуковая диагностика проводится без повреждения исследуемой детали.
• Нет необходимости останавливать оборудование или объект для того, чтобы провести контроль сварки.
• Можно проверять стыки нержавеющих металлов, черных и цветных.

Недостатки тоже есть.

• Контроль сварных соединений трубопроводов или других конструкций не дает точности по форме найденного дефекта. Все дело в том, что в трещинах или раковинах сварного шва могут присутствовать воздух (газ) или шлак. У двух материалов плотность разная, а значит, и разная отражательная способность.
• Сложно определить дефекты в деталях со сложной конфигурацией. Отправленные волны могут отразиться на другом участке шва, а не на исследуемом, за счет кривизны. А это выдаст некорректную информацию.
• Сложно провести ультразвуковой контроль труб, если металл, из которого они изготовлены, имеет крупнозернистую структуру. Внутри материала будет происходить рассеивания направленного потока и затухание отраженных волн.
• Важно ответственно подойти к очистке сварного шва. Его волнистость или загрязнение, ржавчина или окалины, капли разбрызганного металла или воздушные седла и поры на поверхности создадут преграду к получению правильных показателей, соответствующих ГОСТ.

Мониторинг технического состояния газопроводов является важной и ответственной задачей. Их повреждения и прорывы могут повлечь техногенные катастрофы с серьезными экологическими последствиями, финансовыми убытками и сбоями в промышленной деятельности.

Сварные швы на стыках стальных секций в трубопроводах являются самым уязвимым местом конструкции. Причем их прочность не зависит от давности или новизны соединения. Они нуждаются в постоянном контроле герметичности.

Стенки труб менее уязвимы, но в процессе эксплуатации они подвергаются давлению и агрессивному воздействию от перегоняемых веществ изнутри и неблагоприятным внешним влияниям снаружи. В результате даже прочные материалы и надежные защитные покрытия со временем могут повреждаться, деформироваться, портиться и разрушаться.

Для мониторинга и своевременного обнаружения дефектов применяется ультразвуковой контроль трубопроводов. С его помощью можно обнаружить даже самые мелкие или скрытые несовершенства шовных соединений или стенок труб.

На чем основана эта технология?

В основе ультразвукового метода диагностики лежат акустические волновые колебания, неразличимые для слуха человека, их регистрация и приборный анализ. Эти волны проходят через металл с определенной скоростью. Если в нем содержатся пустоты, скорость меняется и определяется приборами, как и отклонения в движении волнового потока из-за встречаемых препятствий или мест структурной неоднородности материала. По характеристикам акустических волн также можно понять форму и размеры дефектов, их расположение.

Как осуществляется ультразвуковой контроль газопроводов?

При проведении мониторинга в автоматическом режиме используются инфразвуковые системы, работающие на основе аппаратных и программных методов. Приборы для сбора акустической информации, установленные группами вдоль трубопровода на определенном расстоянии друг от друга, передают ее по каналам связи в диспетчерские пункты для интеграции, обработки и анализа. Фиксируются количество, координаты и параметры обнаруженных изъянов или утечек. Результаты сигналов отслеживаются специалистами на мониторе.

Автоматизированная инфразвуковая система мониторинга трубопроводов позволяет осуществлять постоянную дистанционную проверку их работы, контроль и управление в реальном времени с возможностью диагностики труднодоступных участков и отсеков газораспределения, с использованием сочетания одновременно нескольких методов мониторинга для большей точности результата и оперативного обнаружения дефектов, выявления утечек. Это современное оборудование высокого класса.

К системе могут быть также подключены датчики давления, температуры, расходомеры и измерители других параметров для получения информации о технологических процессах, происходящих в трубопроводе.

Преимущества метода:

• ультразвуковое обследование – это бережный и неразрушающий контроль трубопроводов,
• имеет высокую чувствительность и диагностическую точность,
• минимальное время для обнаружения утечек газа или других веществ,
• возможность дистанционного наблюдения,
• безопасность,
• удобство и простота монтажа и эксплуатации системы,
• обследование не останавливает и не влияет на процесс технической эксплуатации трубопровода,
• подходит для всех видов материалов, из которых изготавливаются трубы,
• может использоваться при наземной и подземной прокладке труб,
• может осуществляться в любых климатических условиях,
• выгодно по экономическим затратам.

Предложения нашей компании для проведения мониторинга трубопроводов.

Качественный мониторинг состояния трубопроводов – это гарантия их безопасной эксплуатации, надежной работы и страховка от ущерба. Он обеспечивается благодаря надежности и эффективности применяемого оборудования.

Компания СМИС Эксперт занимается разработкой диагностических приборов и систем мониторинга с использованием современных научных знаний и инновационных технологий. Применение таких систем на практике обеспечивает высокий уровень и точность контроля целостности магистральных трубопроводов, своевременное обнаружение любых видов дефектов и предотвращение возникновения чрезвычайных ситуаций.

Воспользуйтесь нашими услугами по профессиональной организации ультразвукового контроля газопроводов и других объектов повышенной значимости, когда нужен опыт, ответственный подход и безупречный результат.

Ждем ваших заявок!

Ультразвуковому контролю подвергаются технологические трубопроводы (в объеме согласно категории трубопровода), трубопроводы тепловых сетей (в зависимости от условий прокладки трубопровода и требований эксплуатирующей организации), пожарные трубопроводы, газопроводы, паропроводы, бурильная и насосно компрессорная труба и т.д.

Ультразвуковой контроль труб - это диагностика трубопровода на предмет наличия внутренних дефектов. Контролю может подвергаться как само тело трубы так и сварной шов. Данный вид дефектоскопии возможно произвести как в специально оборудованной лаборатории на территории нашего предприятия (если габариты изделия не превышают 2000 мм в длинну и 500 мм в диаметре и вес изделия не более 150 кг), так и по фактическому меcту нахождения объекта.

В случае если трубопровод действующий, ультразвуковой контроль производится после дренирования (удаления) транспортирующейся среды. Проведение ультразвукового контроля возможно без остановки технологического процесса, без остановки производства (в отличие от рентгеновского контроля).

Проведение ультразвукового контроля необходимо осуществлять не только при вводе трубопроводов в эксплуатацию, при проведении процедуры сертификации труб, но и на регулярной основе в целях предотвращения преждевременного износа труб и возникновения аварийных ситуаций.

Процедура ультразвуковой дефектоскопии трубопроводов состоит из следующих мероприятий:

подготовка сварных соединений к проведению контроля (зачистка). Осуществляется силами заказчика или силами лаборатории по договоренности.

маркировка сварных швов

непосредственно контроль трубопроровода - контроль сварных швов или сплошной контроль металла трубопровода, толщинометрия при необходимости.

разметка дефектных участков в случае возможности ремонта

составление схемы трубопровода и заключения по результатам контроля

Как Вы уже убедились, ультразвуковой контроль труб - весьма эффективный метод дефектоскопии. Кроме того, данный вид контроля зарекомендовал себя еще и как наиболее точный, оперативный, низкозатратный и безопасный для человека.

Обратитесь в и мы организуем Вам весь комплекс работ по ультразвуковому контролю трубопроводов, выявим слабые места объектов, имеющиеся дефекты, дадим полную информацию об их размерах и местонахождении относительно поверхности изделия, исследуем сварные швы и соединения также в целях контроля их качества. Именно благодаря проведению подобных проверок Вы обеспечиваете долговременную бесперебойную, и самое важное безопасную работу оборудования.