дефектоскопия трубопроводов: проверка сварных швов и труб

Дефектоскопия трубопроводов: проверка сварных швов и труб

А.А. Сельский, канд. техн. наук, вед. специалист, nondist@mail.ru (ЧОУ ДПО НУЦ «Регионтехсервис», Красноярск, Россия),
Е.Е. Мельчикова, специалист (ООО «РТС-НК», Красноярск, Россия),
В.А. Сельский, специалист (ООО «ИКЦ «Индустрия», Красноярск, Россия)

В условиях, когда владельцы опасных производственных объектов при техническом диагностировании технологических трубопроводов с толщиной стенки менее 8 мм по объективным причинам не разрешают применять рентгенографию сварных соединений, требуя заменить ее ультразвуковым контролем, специалисты встают перед проблемой выбора стандарта, в котором определены нормы чувствительности и разбраковки результатов. Часто дефектоскописты ошибочно применяют единую норму предельно допустимой эквивалентной площади 1,6 кв. мм для всех вариантов толщины менее 10 мм, в том числе и менее 8 мм. Это приводит к тому, что безопасность многих таких трубопроводов после их обследования остается негарантированной. Поэтому назрела необходимость внесения изменений в ГОСТ 32569—2013 в части нормирования ультразвукового контроля сварных соединений технологических трубопроводов с толщиной стенки от 2 до 8 мм.


В России изначально принята система, в которой технологию неразрушающего контроля (НК) определяет общий стандарт. Например, для ультразвукового контроля (УК) сварных соединений — ГОСТ Р 55724-2013 [1]. А нормы чувствительности и браковки для конкретных видов объектов устанавливают ведомственные руководящие документы, например [2–4]. Зарубежные системы НК принципиально отличаются от российских. Так, документы [5, 6] представляют технологию и уровни контроля сварных соединений ультразвуком, а [7, 8] содержат уровни приемки, которые для конкретных объектов либо устанавливаются надзорным органом, либо выбираются заказчиком контроля или страховой компанией. Но нормативы [5–8] строго ограничивают применение ультразвука по толщине соединения — не менее 8 мм независимо от назначения объекта. Видимо, поэтому авторам не удалось найти какиелибо зарубежные публикации на тему УК сварных
соединений технологических трубопроводов с толщиной стенки менее 8 мм. Российский стандарт [1] не ограничивает применение УК по значению толщины соединения, и для ряда подобных объектов в нашей стране действуют нормативные документы, регламентирующие УК при толщине стенки от 4 [9, 10] и даже от 2 мм [3, 11]. С одной стороны, это говорит о том, что российская система УК более маневренна, но с другой — это подчас ставит дефектоскопистов перед необходимостью логического выбора стандарта, в котором определены нормы браковки, что чревато ошибками, чему и посвящена данная статья.

Цели работы: изыскание, обоснование и популяризация логического выбора параметров УК сварных соединений технологических трубопроводов с толщиной стенки менее 8 мм в условиях отказа от радиографического метода.

Согласно требованиям ГОСТ 32569—2013 [2] УК сварных соединений технологических трубопроводов регламентирован, начиная от толщины стенки 8 мм. А для более тонких стенок предусмотрен только рентген. Но некоторые крупные организации — владельцы оборудования предпочитают отказываться от радиационных методов и настаивают на замене рентгена ультразвуком. Это требование, например, со стороны руководства предприятий ПАО «НК «Роснефть» представляется вполне оправданным: работы по диагностированию большого числа трубопроводов наряду с другими мероприятиями проводятся, как правило, в период капитальных ремонтов нефтеперерабатывающих установок в круглосуточном режиме и в сжатые сроки, и требование вывода посторонних лиц из зоны контроля на время рентгеновских съемок сильно замедляет работу других подразделений, участвующих в ремонтных работах. Но при этом у дефектоскопистов-акустиков нет специального нормативного документа, четко регламентирующего нормы чувствительности и разбраковки результатов УК трубопроводов с малыми значениями толщины стенки.

Для изложения сути проблемы рассмотрим п. 12.3.11 ГОСТ 32569—2013 [2], касающийся оценки качества сварных соединений по результатам УК, включая табл. 12.5.

Отметим, что в последнем абзаце данного пункта перед таблицей в скобках допущена опечатка: вместо союза «или» должна стоять запятая, как в документах [12, 13], предшествовавших данному стандарту. Молодых специалистов, не заставших периоды действия указанных документов, такая опечатка вводит в недоумение: в отношении трубопроводов I категории сказанное в скобках противоречит основному смыслу абзаца. Но главное — не в этом.

Вынужденный отказ от применения рентгена ставит специалистов УК перед необходимостью выбора норм чувствительности и браковки. Согласно ПБ 03-440—02 [14] и соответствующим международным документам [15, 16] у специалиста II и даже III уровня нет полномочий на самостоятельную разработку таких норм, они должны быть предоставлены ему документально. По результатам анализа около 150 заключений, выполненного при экспертизе промышленной безопасности технологических трубопроводов на одном из предприятий ПАО «НК «Роснефть», в зависимости от вариантов выбранных норм специалистов УК можно разделить на три группы.

Первая группа напрямую или через методический документ [11] ориентируется на нормы [3], действующие на объектах котлонадзора и предусматривающие УК при толщине стенки трубопровода h от 2 мм. При оформлении заключений они добавляют соответствующий документ в перечень использованных. Такой вариант представляется наиболее логичным, так как нормы [3] — очень жесткие и достаточно подробно проградуированы по значениям толщины.

Вторая группа опирается на нормы СТО 00220256-005—2005 [10], которые для малых толщин практически совпадают с нормами [3]. Но, во-первых, это другой тип объектов, потому ссылка в заключениях на данный документ формально не оправдана; во-вторых, нормы [10] регламентируют УК при толщине от 4 мм, поэтому значения толщины 2,5 и 3,5 мм остаются неохваченными.

Специалисты первой и второй групп понимают, что с переходом к более тонким стенкам трубопроводов предельно допустимая эквивалентная площадь дефекта должна снижаться как по соображениям обеспечения прочности и безопасности объекта, так и по чисто геометрическим условиям. Для примера на рис. 1 показана усредненная кривая, связывающая с h в области ее малых значений по нормам [3]. Снижение предполагает, что чувствительность дефектоскопа необходимо повышать на величину, определяемую по формуле:

где ΔА — надбавка к чувствительности прибора, дБ, которая должна вводиться при переходе от некоторого исходного значения предельно допустимой эквивалентной площади Sэ0 к меньшему Sэi. На рис. 1 она показана отдельной шкалой.

Третья группа дефектоскопистов, выделяя из контекста документов [2], [12] либо [13] фразу “1,6 кв. мм — при толщине стенки трубы до 10 мм включительно”, применяет эту норму для всех вариантов толщины менее 10 мм. Но это — грубая ошибка.

Дефектоскописты третьей группы не учитывают, что при переходе ко все более малым значениям h (рис. 2, здесь 1 — возможные значения толщины стенки трубопровода h, мм; 2 — точки ввода УК; 3 — остаточная толщина “живого” металла hост, мм; 4 — дисковый отражатель с эквивалентной площадью = 1,6 кв. мм) с неизменным значением = 1,6hост также пойдет на снижение и на определенном этапе станет меньше нижнего предела h, который указан в конструкторской документации и регулярно пересчитывается при экспертизах промышленной безопасности. Иными словами, для толщинометрии область такой модели дефекта недопустима, а для дефектоскопии — нормальна. И такое противоречие явно неприемлемо.

Вызывает тревогу тот факт, что только на одном предприятии и в отношении только одной нефтеперерабатывающей установки обнаружено несколько десятков таких заключений, выданных в разные годы различными диагностическими организациями. Это, к сожалению, свидетельствует о весьма широком распространении такого опасного заблуждения.


Для обеспечения единого и однозначного подхода к оценке качества сварных соединений технологических трубопроводов с h до 8 мм необходимо внести изменения или дополнения в ГОСТ 32569—2013 [2] в части нормирования УК в этой области (с исправлением вышеуказанной опечатки).

До внесения этих изменений (дополнений) учебным центрам и независимым органам по аттестации персонала в области НК при подготовке специалистов УК для контроля технологических трубопроводов рекомендуется уделять особое внимание вопросу важности дифференцированного подхода к нормам браковки в зависимости от толщины стенки объекта и логического выбора этих норм.

Независимым органам по аттестации лабораторий НК при проверках служб контроля и консультациях также рекомендуется уделять внимание логическому выбору норм УК сварных соединений технологических трубопроводов с h до 8 мм в тех условиях, когда рентген запрещен или невозможен.

Отмечена еще одна область разногласий в части УК технологических трубопроводов — касательно контроля соединений из аустенитной стали. Но это — специфическая проблема, требующая отдельного рассмотрения.

Дефектоскопия трубопроводов – ультразвуковой способ контроля труб, сварных швов и соединений

В течение длительного периода использования, трубопроводы попадают под негативное внешнее и внутреннее воздействие окружающей среды. В итоге – металл деградирует, на нем образуются коррозийные образования, появляются трещины и сколы, и другие типы дефектов. Казалось бы, при создании проекта трубопровода используя современные технологии, должна быть обеспеченна полная защита магистральных коммуникаций.

Но, к сожалению, исключить в полной мере возникновение повреждений невозможно. Чтобы небольшие дефекты не превратились в серьезную проблему, используют различные виды контроля.

Одним из них, который не предусматривает вывода в ремонт магистральной системы – является дефектоскопия трубопроводов.

Этот метод диагностики получил широкое распространение. Его применение позволяет выявить следующие виды дефектов:

  • потеря уровня герметичности;
  • потеря контроля состояния напряженности;
  • нарушение сварных стыков;
  • разгерметизация сварных швов другие параметры, которые ответственны за надежное функционирование магистралей.

Проверять таким образом можно:

  • теплосеть;
  • газоподающую сеть;
  • нефтепроводы;
  • водоподающие трубопроводы и др.

Дефектоскопия на 100% способна выявить недостатки и предупредить серьезные аварии. Методы поиска дефектов постоянно усовершенствуются, обновляется оборудование, и испытываются новые модели дефектоскопов. Плюс ко всему этому проводятся различные анализы для того, что бы в последствие улучшить работу средств.

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуковая дефектоскопия трубопровода впервые была предоставлена Соколовым С.Я. в 1928 году. Она создана на основе изучения передвижения ультразвуковых колебаний, которые находились под контролем дефектоскопа.

Описывая принцип работы этих устройств, необходимо отметить, что волна звука не меняет направление своего передвижения в среде, имеющем одинаковую структуру. Когда среда разделяется удельным акустическим препятствием, то получается отражение волны.

Читайте также:  Водопроводные вентили: разновидности, составные части, особенности ремонта

Чем выше количество таких препятствий, тем больше волн будет отражена от границы, которая разделяет среду. Возможность обнаружить небольшие дефекты отдельно один от другого определяет длина звуковой волны. А она при этом зависима от того, насколько часты звуковые колебания.

Многообразные задачи, стоящие при проведении ультразвуковой дефектоскопии, привели к тому, что появились большие возможности этого способа поиска неисправностей. Из них выделяют пять основных вариантов:

  1. Эхо – локация.
  2. Теневой метод.
  3. Зеркально-теневой.
  4. Зеркальный.
  5. Дельта – способ.

Приборы современного производства для ультразвуковой проверки оснащают несколькими возможностями измерения одновременно. И делают это в разных сочетаниях.

Эти механизмы отличаются очень высокой точностью, в результате остаточное пространственное разрешение и достоверность итогового вывода о дефективности трубопровода или его деталей получается максимально правдивым.

Ультразвуковой анализ не приносит повреждений исследуемой конструкции, и дает возможность провести все работы с максимально быстро и без вреда человеческому здоровью.

Ультразвуковая дефектоскопия – это доступная во всех отношениях система контроля мест соединения и швов. То, что в основе этого метода положена высокая возможность проникновения ультразвуковых волн сквозь металл.

Анализ сварных швов

Дефектоскопия сварных швов трубопроводов является обязательной процедурой перед запуском в эксплуатацию магистральных коммуникаций, особенно проходящих под землей.

В любой конструкции сварной шов являлся слабым местом, по этим причинам их качество всегда должно быть под контролем. На сварных швах лежит важная ответственность – они определяют герметичность и качество готового сооружения в целом.

Суть различных подходов для анализа таких стыков состоит в оценке тех или других физических свойств, характеризующих надежность и прочность трубопровода. Дефектоскопия определяет не только размер дефектов, но и оценивает качественное состояние швов. В эту оценку входит:

  1. показатель прочности;
  2. возможность противостоять коррозийным образованиям;
  3. степень пластичности;
  4. структура металла шовного соединения и области возле него;
  5. количество о габариты дефекта.

Способ ультразвукового исследования – это один из основных методов выявления дефектов на сварных швах.

Видео: Обзор дефектоскопа магнитопорошкового

Дефектоскопия сварных соединений трубопроводов имеет следующие преимущества.

  • Быстрое проведение ревизии.
  • Высокая точность исследования.
  • Небольшая стоимость.
  • Абсолютная безвредность для человека.
  • Мобильность используемых для проверки устройств.
  • Возможность выполнять проверку качества функционирующего трубопровода.

Самая простая процедура дефектоскопии – это визуальный осмотр. Визуально – измерительный способ позволяет на основе первых полученных результатов при внешнем осмотре определить наличие многих дефектов.

С помощью данного осмотра проверяют уровень качества готовых сварных стыков. Этот вид исследования применяют независимо от других типов контроля. Чаще всего он является очень информативным, и кроме этого, он самый дешевый.

Этим методом выявляют отклонения от номинальных размеров. При этом поверхность трубопровода тщательно очищают от грязи, металлических брызг, ржавых образований, окалины, масла и прочих загрязнений.

В зону внимания попадают сварные швы и прилегающая к ним зона. Все найденные на этом этапе недостатки устраняют до выполнения иных способов дефектоскопии.

Например, заметно выраженные различия в высоте сварного шва свидетельствуют о том, что дуга во время сварочных работ прерывалась.

На период проверочных мероприятий такие стыки рекомендуют обработать 10% раствором азотной кислоты. Если будут заметны грубые геометрические нарушения, то это свидетельствует о нарушении качества сварного шва.

Видео: В видео представлен краткий обзор ультразвуковых приборовTG 110-DL, Avenger EZ

Преимущества данного метода исследования следующие:

  • Чаще всего на такую операцию нужно немного времени.
  • Небольшая стоимость проверки.
  • Безопасность данной процедуры для человеческого здоровья.
  • Можно проверить действующий трубопровод.

Ну и куда же без недостатков:

  • Возможность разрушающего действия.
  • Потребность в спецреактивах и иных расходных материалах.
  • Опытные образцы после этого процесса не всегда подлежали восстановлению.

Дефектоскопия стыков трубопроводов

Дефектоскопия соединений трубопроводов – это довольно ответственный процесс, который начинают только после того, как сварной шов готовый. Место состыковки должно остыть и его необходимо очистить от загрязнений.

Еще одним методом проверки является цветная дефектоскопия трубопроводов, ее по-другому называют капиллярный контроль. В основе данной проверке лежит капиллярная активность жидкости. Поры и потрескавшиеся образования создают сетку в стыке.

Когда они контактируют с жидкостью, то они просто пропускают ее сквозь себя. Такой способ дает возможность обнаружить скрытие проблемные образования. Проводят такую процедуру в соответствии к ГОСТу 1844-80.

Часто для этого вида поверки применяют магнитную дефектоскопию. В ее основу положили такое явление, как электромагнетизм. Возле проверяемой зоны механизм создает магнитное поле. Его линии свободно проходят сквозь металл, но когда присутствует повреждение, то линии теряют ровность.

Видео: Проведение внутритрубной диагностики магистральных трубопроводов

Чтобы зафиксировать полученное изображение, используют магнитографическую или магнитопорошковую дефектоскопию. Если применяют порошок, то его накладывают сухим или в виде влажной массы (в нее добавляют масло). Порошок станет скапливаться только в проблемных местах.

Внутритрубная проверка

Внутритрубная дефектоскопия магистральных трубопроводов – это самый эффективный вариант обнаружения проблем, основанный на прогоне по системе труб спецустройств.

Ими стали внутритрубные дефектоскопы, с установленными специальными приборами. Эти механизмы определяют конфигурационные особенности поперечного сечения, выявляют вмятины, утончения и коррозийные образования.

Также есть внутритрубные механизмы, которые созданы для решения конкретных заданий. Например, оборудование, имеющее видео и фотокамеры, инспектирует внутреннюю часть магистрали и определяет степень кривизны и профиль конструкции. Также оно обнаруживает трещины.

Эти агрегаты передвигаются по системе потоком и оснащаются разнообразными датчиками, они накапливают и хранят информацию.

Внутритрубная дефектоскопия магистральных трубопроводов имеет весомые преимущества. Она не выставляет требований ставить устройства, которые ведут систематический контроль.

К сказанному необходимо добавить, что, используя это вид диагностики, можно производить регулярный контроль деформационных изменений по всему участку действующей конструкции с высоким уровнем производительности.

Таким путем можно вовремя установить участок, который несет аварийную угрозу всей системе, и своевременно провести ремонтные работы по устранению неполадок.

Говоря об этом методе, важно заметить, что есть ряд технических трудностей по его внедрению. Основное – он является дорогим. А второй фактор – это наличие устройств только для магистральных трубопроводов с большими объемами.

По этим причинам этот метод чаще всего применяют для относительно новых газопроводных систем. Внедрить этот способ для других магистралей можно посредством выполнения реконструкции.

Помимо оговоренных технических трудностей, этот метод отличается максимально точными показателями с обработкой проверочных данных.

Для исследования магистральных трубопроводов не обязательно выполнять все процедуры, чтобы убедиться в отсутствии проблем. Каждый участок магистрали можно проверить тем или другим наиболее подходящим способом.

Чтобы выбрать оптимальный вариант проверки нужно оценить, насколько важна ответственность стыка. И уже, исходя из этого, подбирать метод исследования. Например, для домашнего производства часто хватает визуального осмотра или других бюджетных видах проверок.

Методика ультразвукового контроля сварных соединений

Метод ультразвуковой дефектоскопии сварных швов применяется с 1930 года. С тех пор разработаны различные способы эхолокации. Они выявляют нарушение целостности диффузного слоя, соответствие наплавки основному металлу по химическому составу, выявляются шлаковые включения, оксидные примеси. Процедура УЗД (ультразвуковой диагностики) по точности результатов сопоставима с рентгеном, радиолокацией. Прибором выявляют самые мелкие дефекты, снижающие прочность соединений.

Среди неразрушающих методов контроля швов ультразвуковой стал самым доступным и эффективным, поставлен на поток. Результаты проверки работы сварщика заносятся в специальный журнал. Область применения ультразвукового контроля сварных соединений ограничена только геометрическими параметрами свариваемых деталей. Диагностируют швы трубопроводов, сосудов высокого давления, металлоконструкций, испытывающих большую нагрузку.

Теория УЗК сварных швов

Физическая основа метода ультразвукового контроля сварных швов основана на способности ультразвука отражаться от границы раздела сред. Ультразвук – упругие механические колебания, получаемые различными методами. Они находятся за пределами слышимости. Вредного воздействия на уши оператора-контролера излучатели не оказывают.

Ультразвуковая диагностика проводится в диапазоне от 20 кГц до 500 МГц. В однородной среде направленные волны распространяются с одинаковой скоростью. На фазовом переходе отражаются или преломляются подобно световому лучу. Скорость продольной волны во всех твердых средах почти в два раза превышает скорость поперечной.

Чувствительность у приборов разная, зависит от конструктивных особенностей. Но по сути волны способны отражаться от дефектов, которые равны длине волны или превосходят ее по размеру. Ультразвуком можно определить мелкие дефекты сварных соединений: несплошности, раковины, включения шлака или нерастворимые соединения, крупные зерна, повышающие хрупкость металла.

Преимущества и недостатки ультразвуковой дефектоскопии

Сначала о достоинствах:

  • Это неразрушающий контроль, исследуемую часть конструкции не нужно отделять, разрезать, везти в лабораторию.
  • Ультразвуковыми дефектоскопами для контроля сварных соединений можно пользоваться в лабораторных и полевых условиях.
  • Методы применяются для однородных и разнородных соединений.
  • Для исследования шва не требуется много времени, результат получают на месте.
  • Приборы безопасны для человека, не оказывают вредного воздействия.
  • Достоверность результатов очень высокая, диагностируются многие виды дефектов.

Недостатки связаны с необходимостью подготовки специалистов, ограничениями. Ультразвук затухает в крупнозернистых металлах. Необходимо использовать преобразователи с определенным радиусом кривизны подошвы.

Виды УЗК сварочных швов

Стыки прозвучивают по различной методике:

  • прямым лучом;
  • однократно отраженным;
  • двукратно отраженным;
  • многократно отраженным.

Направление луча в ультразвуковом методе контроля сварных соединений подбирают по нормали, на которой дефекты особенно опасны.

Основные способы локации:

  1. Эхо-импульсная УЗД. Прибор настроен на излучение и прием волны. Если аудиволна не зафиксирована датчиком, все в порядке, в шве дефекты не обнаружены. Если зафиксировано отражение, есть раздел сред.
  2. Эхо-зеркальный метод предусматривает применение датчика, генерирующего волну, и улавливающего приемника. Приборы устанавливают под углом к оси шва. Приемник ловит отраженные волны. По результатам диагностируют трещины в сварном соединении.
  3. Теневая диагностика подразумевает прохождение ультраволн по всей площади шва, приемник устанавливается за сварным соединением. Если звук отражается, возвращается к излучателю, приемник фиксирует теневой участок.
  4. Зеркально-теневая дефектоскопия – сочетание зеркального и теневого исследования. Комплект датчиков регистрирует отраженные звуковые колебания. Чистая волна — шов сделан без нарушений. Наличие глухой зоны – признак несплошностей.
  5. Дельта-метод основан на воздействии направленным лучом. Дефекты определяются по отражению ультразвука, изменению траектории. Для точных результатов требуется деликатная настройка диагностического оборудования.
Читайте также:  Особенности производства полипропиленовых труб: известные производители в России и за рубежом

На практике чаще используют первый и третий методы. Неразрушающий контроль с использованием ультразвука выявляет брак, провоцирующий разгерметизацию сварных изделий. Считается эффективным способом профилактики аварийных ситуаций.

Область и возможности применения методики УЗК

Проверка проводится на соединениях цветных металлов, чугуне, углеродистой и легированной стали. С помощью диагностики УЗК сварных швов выявляют:

  • пористость, связанную с насыщением расплава атмосферными газами;
  • включения ржавчины;
  • непровары;
  • участки с нарушением геометрии детали;
  • трещины в зоне термовлияния;
  • несплошности различной природы;
  • инородные включения в расплаве;
  • структурные расслоения;
  • неоднородность наплавленного слоя;
  • складки наплавочного материала;
  • свищи (сквозные дефекты);
  • провисание диффузионного слоя за пределами стыка.

УЗК-контролю сварных соединений подвергают различные конструкционные элементы:

  • тавровые швы;
  • трубные и фланцевые кольцевые соединения;
  • стыки любой конфигурации, включая сложные формы;
  • продольные и поперечные швы, подвергающиеся разнонаправленным нагрузкам или испытывающим высокое давление.

В инструкциях по ультразвуковому контролю сварных соединений указаны ограничения диагностики, связанные со способностью ультразвука рассеиваться при прохождении через металлическую решетку.

Геометрический диапазон контроля:

  • толщина проверяемых заготовок: mах 0,5–0,8 м, min 8–10 мм;
  • расстояние до контролируемого шва или углубление: mах 10 м; min 3 мм.

Методика применяется в строительной отрасли, автомобильной промышленности, на предприятиях, где есть сосуды высокого давления, котлы, технологические трубопроводы.

Устройство и принцип работы ультразвукового дефектоскопа

У всех приборов есть генератор, излучатель и приемник ультразвука, усилитель сигнала. Устройства различаются по типу генераторов. Чаще используются пьезоэлементы. Ультразвуковой датчик посылает сигналы импульсно, с паузами до пяти микросекунд. Длительность настраивают в зависимости от плотности металла, структурных особенностей изыскиваемых дефектов. По отражению делается качественная и количественная оценка: выявляется дефект, глубина его образования, размеры.

Излучатель находится в подвижном щупе, он двигается вдоль и поперек исследуемых швов.

Точность диагностики зависит от чувствительности приемника, улавливающего прошедшую или отраженную волну. На границе сред волна меняет направление, оператор должен это учитывать. Проще определяются теневые участки – места, где волна отражается. Звуковой сигнал преобразуется в электрический, картинка выводится на осциллограф. Отраженная волна показывает пик, постоянная – прямую линию.

Проверка сварных швов ультразвуком

Технология проверки регламентирована ГОСТ Р 55724-2013. Операторам-контролерам выдают удостоверения. Перед проверкой им проводят инструктаж по ТБ. Проверять приходится соединения, расположенные в труднодоступных местах. Прибор обязательно заземляется. Оценка результатов проводится по нескольким критериям. В журнал ультразвукового контроля качества заносятся следующие данные:

  • протяженность контролируемого сварного шва;
  • описание дефекта (ширина, высота, форма);
  • диапазон пропускаемой волны.

Для диагностики проводится зачистка исследуемой области (валик плюс область термовлияния). Для лучшей проходимости ультразвука на поверхности создают маслянистую пленку. Прибор настраивают по стандарту. Поиск отраженного или пропускаемого сигнала проходит на максимальной амплитуде. В зависимости от важности соединения контроль проводится за один или два прохода.

​Дефектоскопия сварных швов: виды, методы и особенности

Востребованный метод контроля сварных соединений — дефектоскопия сварных швов. Этот прием обеспечивает внушительный срок службы изделий, конструкций и материалов; позволяет сохранить их надежность; получить оценку свойств деталей; определить некачественную работу и пр. С помощью этой методики выявляется отсутствие герметичности соединений, допуск которого категорически запрещен и опасен.

№ услугиНаименование испытанияНормативный документСтоимость, руб.
Сварные соединения
46Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) ультразвуковым методом (п. м)РД 34.17.302
СП 70.13330
до 10 м 2 700
11 – 30 м 2 200
31 – 50 м 1 300
более 51 м 650
47Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) трубопроводов ультразвуковым методом (1 стык)РД 34.17.302
СП 74.13330
СП 75.13330
до Ø50 мм 450
Ø51 – Ø100 мм 650
Ø101 – Ø300 мм 900
более Ø301 мм 1 100
48Испытание сварного соединения на разрыв (1 образец)ГОСТ 69963000
49Визуальный и измерительный контроль сварных соединений (швов) (1 п. м)РД 03-606-03100
50Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) тепловым методом (1 п. м)РД-13-04
ГОСТ 23483
1500

Дефектоскопия сварных швов трубопроводов и прочих конструкций должна быть проведена сразу по окончании узкоспециализированных действий в обязательном порядке. В отличие от разрушающих методов контроля и проверки качества, эти технологии популярнее и активнее распространены повсеместно. Существует несколько способов проведения процедуры, которые определяются в зависимости от проверяемого объекта и его особенностей.

Виды проверки

Способы неразрушающего контроля, объединенные в общую группу «дефектоскопия сварных швов» получили широкое распространение во всех отраслях работы, так или иначе связанных со сварочными стыками. Принято структурировать методики на несколько типов.

  • Визуальный и измерительный контроль. Внешний осмотр, позволяющий определить наличие дефектов и выявить как наружные, так и внутренние проблемы. О наличии непроваренных мест судят по неравномерности складок, ширине и высоте швов. Для достижения максимальной результативности визуальный контроль проводится с применением мощной лупы и специализированных световых приборов.
  • Капиллярная дефектоскопия сварных швов. Популярный способ контроля, в основе которого способность жидкости к заполнению мельчайших трещин и каналов. Эта система подходит для любых материалов и разнообразных форм. Улучшение качества проверки обеспечивают пенетранты — вещества, способные окрашивать дефекты, облегчая работу специалистов.
  • Магнитная дефектоскопия сварных швов. Метод, созданный на основе особенностей электромагнетизма. Регистрация искажений осуществляется при помощи создания магнитного поля в определенном месте.
  • Ультразвуковая проверка. Процедура проводится с помощью приборов для ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. Специализированные датчики позволяют зафиксировать искажения волн и определить место наличия проблемы. Для дешифровки сигналов требуется мощная теоретическая база и большой практический опыт.
  • Радиографические методы. Сердце технологии — знание уникальных особенностей рентгеновского излучения и гамма-лучей, и их проникающие возможности. Этот метод самый точный и достоверный из всех типов контроля, но и более дорогостоящий.

Дефектоскопия сварных швов — обязательный процесс для результативной, продуктивной и безопасной деятельности.

Что такое неразрушающий контроль сварных соединений трубопровода, и какие методы входят в систему неразрушающего контроля?

Неразрушающий контроль сварных швов трубопровода подразумевает регулярный мониторинг целостности конструкции. Дефектом считаются трещины, коррозии и другие изъяны сварных соединений, приводящих к снижению эксплуатационных свойств, нарушению герметичности и т. д.

Методы системы неразрушающего контроля

Существует множество способов обнаружения дефектов в местах сварки металлоконструкций. Как правило, специалисты применяют несколько методов одновременно. Ниже перечислены самые распространённые.

Визуальный осмотр соединения

При внешнем осмотре есть возможность обнаружить только явные дефекты, видимые невооружённым взглядом или с помощью увеличительного прибора.

Внешний контроль, как самый первичный, применим ко всем видам соединений вне зависимости от их назначения и степени ответственности за неисправность.

Визуальный осмотр не может выявить скрытых проблем, поэтому далее следует диагностика более точными способами.

Ультразвуковой метод

Дефектоскопия ультразвуком основана на свойствах проникновения волн через толщу металла и отражения их от чужеродных включений.

Ультразвуковые дефектоскопы действуют следующим образом: на пластину из кварца воздействуют высокочастотным электрическим полем, пластина, в свою очередь, начинает транслировать ультразвуковые волны, которые направляются на место соединения.

В точке, где находится дефект, происходит отражение волновых колебаний, которые принимаются второй пластиной. Далее показатели усиливаются и передаются в осциллограф. На экране прибора синхронно отображаются импульс, направленный на шов, и волна, отражённая от изъяна. Таким образом распознаётся величина и координаты неисправности.

Магнитная дефектоскопия сварных соединений

Метод основан на активации диффузного магнитного поля, которое проходит через сварной шов и образует разнонаправленные магнитные потоки на местах локации дефектов. Магнитный метод подразделяется на способы:

  1. Магнитопорошковый. При проверке таким способом соединение намагничивается, а его поверхность обрабатывается железосодержащим порошком или суспензией. Далее место шва подвергается воздействию магнитного поля, которое равномерно распределяет нанесённое вещество. В месте неоднородности шва порошок или суспензия скапливается, что и определяет координаты дефекта.
  2. Магнитографический. Предварительно на место шва накладывают магнитную плёнку, после чего на участок воздействуют магнитным полем. Зафиксированную информацию считывают с плёнки с помощью дефектоскопа и преобразуют её в изображение или звук. Обработанные таким образом данные выводятся на монитор.

Рентгеновская дефектоскопия

Рентгеновские лучи по-разному рассеиваются в веществах, различных по молекулярной структуре. На этом свойстве и основан рентгеновский метод контроля. Для реализации исследования с одной стороны соединения размещают источник излучения, а с другой – детектор. Рентгеновские лучи, проходя через шов, воздействуют на индикатор (фотобумагу или негатив), на котором отображается полная траектория прохождения лучей через место проверки. Затемнения на снимке указывают на места более интенсивного прохождения лучей, а, следовательно, на проблемную зону. Для рентгеновского исследования применяют приборы РУП-120-5 и РУП-200-5.

Метод исследования гамма-излучением

Схема диагностики гамма-лучами идентична рентгеновской, однако, в качестве источника излучения используются радиоактивные изотопы.

У последнего метода имеются преимущества:

  • гамма-лучи имеют более выраженную способность к прониканию в толщи металла, что позволяет использовать метод на громоздких конструкциях;
  • экономически метод контроля гамма-лучами более выгоден ввиду низкой себестоимости.

Существенным недостатком способа является его радиоактивная токсичность. Малейшие нарушения в технике безопасности при его применении могут привести к серьёзным последствиям для здоровья специалистов, осуществляющих диагностику.

Для диагностики гамма-лучами используют дефектоскопы ГУП-Со-0,5-1, ГУП-Со-5-1, ГУП-Со-50, РИД-21-Г.

Электрический метод

Метод основан на взаимодействии электрического поля с поверхностью шва и внутреннего содержимого исследуемого объекта. Например, при воздействии электрического тока на шов в местах несоответствий констатируется более низкое напряжение. Таким образом выявляется место и размер повреждения.

Тепловая дефектоскопия

При данном способе место соединения шва подвергают термическому излучению, данные которого передаются на регистрирующее устройство. Различная температура в определённых участках шва указывает на наличие изъянов. Метод широко применяется для диагностики изменения сплошности в месте соединения, выявлении шлаковых включений, пор, расслоений.

В комплексе с вышеперечисленными способами прочность швов проверяют с помощью:

  • обработки керосином;
  • аммиаком;
  • газовым и гидравлическим давлением;
  • вакуум-камерой.

Особенности контроля качества швов трубопроводов

Способы мониторинга качества швов трубопроводов описаны в ГОСТ 3242-79.

Непрерывный контроль сварных соединений трубопроводов рентгеновским или ультразвуковым способом следует осуществлять после исправления дефектов, выявленных визуальным осмотром, а трубопроводов РY свыше 10 МПа (100кгс/см 2 ) — после диагностики магнитопорошковым методом. На соединениях должны отсутствовать трещины, прожоги, грубая шероховатость, подрезы глубиной более 0,5 миллиметров.

Преимущественными методами диагностики швов для данной категории металлоконструкций являются:

  • ультразвуковой;
  • рентгенографический.

Диагностика должна производиться по всему периметру соединения.

1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДА

1.1. Ультразвуковой контроль предназначен для выявления в сварных швах и околошовной зоне трещин, непроваров, несплавлений, пор, шлаковых включений и других видов дефектов без расшифровки их характера, но с указанием координат, условных размеров и количества обнаруженных дефектов.

1.2. Ультразвуковой контроль проводится при температуре окружающего воздуха от +5°С до +40°С. В случаях подогрева контролируемого изделия в зоне перемещения искателя до температур от +5°С до +40°С разрешается проведение контроля при температурах окружающего воздуха до минус 10°С. При этом должны применяться дефектоскопы и искатели, сохраняющие работоспособность (по паспортным данным) при температурах от минус 10°С и ниже.

1.3. Ультразвуковой контроль проводят при любых пространственных положениях сварного соединения.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ДЕФЕКТОСКОПИСТАМ И УЧАСТКУ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

2.1. Требования к дефектоскопистам по ультразвуковому контролю.

2.1.1. Ультразвуковой контроль должен проводиться группой из двух дефектоскопистов.

2.1.2. К проведению ультразвукового контроля допускаются лица, прошедшие теоретическую и практическую подготовку на специальных курсах (в учебном комбинате) в соответствии с программой, утвержденной в установленном порядке, имеющие удостоверение на право проведения контроля и выдачи заключения о качестве сварных швов по результатам ультразвукового контроля. Дефектоскописты должны проходить переаттестацию не реже одного раза в год, а также при перерыве в работе более 6 месяцев и перед допуском к работе после временного отстранения за низкое качество работ.

Для проведения переаттестации по месту работы рекомендуется следующий состав аттестационной комиссии: главный сварщик треста, начальник сварочной лаборатории треста, начальник учебных курсов, руководитель группы или старший инженер по ультразвуковой дефектоскопии, инженер по технике безопасности. Результаты переаттестации оформляются протоколами и фиксируются в удостоверении дефектоскописта.

2.1.3. Руководство работами по ультразвуковому контролю должны осуществлять инженерно-технические работники или дефектоскописты не ниже 5 разряда, имеющие стаж работы по данной специальности не менее трех лет.

2.2. Требования к участку ультразвукового контроля сварочной лаборатории.

2.2.1. Участок ультразвукового контроля должен иметь производственные площади, обеспечивающие размещение рабочих мест дефектоскопистов, оборудования и принадлежностей.

2.2.2. На участке ультразвукового контроля размещают:

ультразвуковые дефектоскопы с комплектом стандартных искателей;

распределительный щит от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 В ± 10%, 36 В ± 10%, переносные колодки сетевого питания, заземляющие шины;

стандартные и испытательные образцы, вспомогательные устройства для проверки и настройки дефектоскопистов с искателями;

наборы слесарного, электромонтажного и измерительного инструмента, принадлежности (мел, цветные карандаши, бумага, краски);

контактную жидкость, масленку, обтирочный материал, фальцевую кисть;

рабочие столы и верстаки;

стеллажи и шкафы для хранения дефектоскопов с комплектом искателей, образцов, материалов и документации.

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1. При работе с ультразвуковыми дефектоскопами необходимо выполнять требования безопасности и производственной санитарии в соответствии с ГОСТ 12.2.007.0-75; СНиП III-4-80, “Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей”, утвержденными Госэнергонадзором СССР 12.04.1969 г. с внесенными дополнениями и изменениями и “Санитарными нормами и правилами при работе с оборудованием, создающим ультразвук, передаваемый контактным путем на руки работающих № 2282-80”, утвержденными Министерством здравоохранения СССР.

3.4. Дефектоскопистам запрещается вскрывать подключенный к источнику питания дефектоскоп и производить его ремонт, ввиду наличия блока с высоким напряжением.

3.5. Запрещается проведение контроля вблизи мест выполнения сварочных работ без ограждения светозащитными экранами.

3.6. Запрещается применять масло в качестве контактной жидкости при проведении ультразвукового контроля вблизи мест кислородной резки и сварки, а также в помещениях для хранения баллонов с кислородом.

3.7. При проведении работ по высоте, в стесненных условиях рабочие места должны обеспечивать дефектоскописту удобный доступ к сварному соединению при соблюдении условий безопасности (сооружение лесов, подмостей, использование касок, монтажных поясов, спецодежды). Запрещается проведение контроля без устройств защиты от воздействия атмосферных осадков на дефектоскописта, аппаратуру и место контроля.

3.8. Дефектоскописты не реже одного раза в год должны проходить медицинские осмотры в соответствии с приказом Министерства здравоохранения СССР № 400 от 30 мая 1969 г. и “Лечебно-профилактическими мероприятиями по улучшению состояния здоровья и условий труда операторов ультразвукового контроля”, утвержденными Министерством здравоохранения СССР 15 марта 1976 г.

3.9. К работам по ультразвуковой дефектоскопии допускаются лица в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности с регистрацией в журнале по установленной форме. Инструктаж должен проводиться периодически в сроки, установленные приказом по организации (трест, монтажное управление, завод).

3.10. Администрация организации, проводящей ультразвуковой контроль, обязана обеспечить выполнение требований техники безопасности.

3.11. При нарушении правил техники безопасности дефектоскопист должен быть отстранен от работы и вновь допущен к ней после дополнительного инструктажа.

4. ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТУРЕ И МАТЕРИАЛАМ

4.1. Для контроля рекомендуется использовать ультразвуковые импульсные дефектоскопы УДМ-1М и УДМ-3, выпущенные не ранее 1975 года, ДУК-66П (ДУК-66ПМ), УД-10П, УД-10УА, УД-24, специализированный комплект “ЭХО” (“ЭХО-2”) или другие дефектоскопы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 14782-76. Основные технические характеристики дефектоскопов приведены в справочном приложении 1 .

4.2. Для проведения контроля качества сварных швов в труднодоступных местах (в стесненном пространстве, на высоте) на строительных или монтажных площадках рекомендуется использовать облегченные малогабаритные дефектоскопы: комплект “ЭХО” (“ЭХО-2”) или другие аналогичные приборы.

4.3. Дефектоскопы должны быть укомплектованы типовыми или специальными наклонными искателями с углами призм для оргстекла 30°, 40°, 50°, 53°, 54° (55°) на частоты 1,25 (1,8); 2,5; 5,0 МГц и прямыми искателями на частоты 2,5 и 5,0 МГц. Допускается применение искателей других типов с призмами из других материалов. При этом углы призм искателей выбирают такими, чтобы соответствующие им углы ввода были равны углам ввода искателей с призмами из оргстекла.

4.4. Для проверки основных параметров дефектоскопов и искателей, а также параметров контроля в состав комплекта аппаратуры должны быть включены стандартные образцы №№ 1, 2, 3 – по ГОСТ 14782-76 или комплект контрольных образцов и вспомогательных устройств (КОУ-2) по ТУ 25-06.1847-78. Помимо этого должны быть изготовлены испытательные образцы с искусственными отражателями для настройки дефектоскопов.

4.5. Для оценки работоспособности дефектоскопов и искателей на участке ультразвукового контроля следует периодически проверять их основные параметры на соответствие паспортным данным, о чем делают запись в документации на прибор. Вновь полученные дефектоскопы и искатели, у которых параметры не проверены, использовать при контроле не разрешается.

4.7. Условную чувствительность и погрешность глубиномера проверяют по стандартным образцам №№ 1, 2 ( черт. 1 , 3 ). Линейность развертки проверяют по методике, изложенной в рекомендуемом приложении 2 .

4.9. Дефектоскопы считаются пригодными к работе, если значения проверенных параметров ( п. 4.6 .) соответствуют значениям, указанным в паспорте на прибор.

4.10. Искатели следует считать пригодными к работе, если значения проверенных параметров ( п. 4.8 .) не превышают допустимых значений отклонений, указанных в разделе 1 ГОСТ 14782-76.

4.11. Дефектоскопы и искатели, у которых результаты проверки значений параметров оказались неудовлетворительными, подлежат ремонту или замене новыми. Ремонт дефектоскопов, за исключением неисправностей, оговоренных инструкцией по эксплуатации прибора, должен производиться специалистами завода-изготовителя или в специализированных мастерских.

Стандартный образец №3

1 – максимальная амплитуда отраженного сигнала; 2 – точка выхода ультразвукового луча; n – стрела искателя

Стандартный образец №2

1 – шкала; 2 – блок из стали марки 20 ГОСТ 1050-74 в нормализованном состоянии с величиной зерна балла 7 или более по ГОСТ 5839-65; 3 – винт; 4 – отверстие для определения угла ввода луча; 5 – отверстие для проверки мертвой зоны.

5. ПОДГОТОВКА К КОНТРОЛЮ

5.1. Основанием для проведения первичного контроля, а также повторного контроля после устранения дефектов в сварном шве является заявка, подписанная заказчиком. Заявку, форма которой приведена в рекомендуемом приложении 3 , регистрируют в сварочной лаборатории в журнале (рекомендуемое приложение 4 ).

5.2. Контролю подлежат только сварные соединения, принятые по результатам внешнего осмотра и удовлетворяющие требованиям ГОСТ 16037-80.

5.3. Запрещается производить контроль сварных соединений трубопроводов, заполненных жидкостью.

5.4. Рабочие места для выполнения ультразвукового контроля должны быть подготовлены заблаговременно. Для работы в труднодоступных местах и на высоте в помощь дефектоскопистам должен быть выделен вспомогательный персонал.

5.5. Выбор способа прозвучивания, типа искателя, контактной жидкости, схемы контроля.

5.5.1. В зависимости от толщины свариваемых элементов (ГОСТ 16037-80) выбирают такой способ прозвучивания, который позволяет обеспечить контроль сечения всего наплавленного металла ( табл. 1 ).

– при прозвучивании прямым лучом

– при прозвучивании прямым и однократно отраженным лучом

– при прозвучивании однократно и двукратно отраженным лучом

Параметры ультразвукового контроля

Угол призмы искателя, град.

Рабочая частота искателя, МГц

Зона перемещения искателя, мм

Зона зачистки В**, мм

Предельная чувствительность S п (первый браковочный уровень), мм 2

Площадь и линейные размеры вертикальной грани углового отражателя

Читайте также:  Шаровые краны для водопровода: виды, характеристики
Добавить комментарий