Виды неразрушающего контроля

 Под поверхностью внешне красивого и аккуратного сварного шва могут скрываться. Недопустимо, чтобы из-за подобных дефектов ответственная деталь развалилась в самый неподходящий момент. Эта проблема остро стоит перед разработчиками самой разной продукции.

• В машиностроении, для которого особенно важна способность конструкций противостоять динамическим нагрузкам. Не вышедшие на орбиту спутники, разбившиеся самолеты, попавшие в аварию автомобили или затонувшие корабли – вполне возможно, что все это результат некачественно выполненной сварки.

• В строительстве, где преобладают статические нагрузки. Многоэтажные небоскребы, пролеты мостов или большие по площади перекрытия простоят много лет лишь в том случае, если надежно соединить их металлические конструкции и арматуру. Причиной обрушения может стать даже незначительная трещина.

• В массовом производстве, когда идет речь о десятках и сотнях тысяч сварных соединений. Падение спроса на продукцию из-за ее низкого качества приводит к большим финансовым потерям. Ради того, чтобы подобного не произошло, стоит пойти на дополнительные траты и организовать пост контроля качества сварных швов.

• При изготовлении штучной продукции и опытных образцов. Результаты научного эксперимента могут оказаться не точны, а время, потраченное на проведение замеров, будет потрачено впустую, если не соблюсти точных параметров сварного соединения при изготовлении ответственного оборудования. Уникальное изделие, созданное для того, чтобы прослужить десятки лет, не проработает и малой части расчетного срока. А все из-за того, что вовремя не была проведена дефектоскопия.

Повсюду соединительные швы должны быть надежны. Важно, чтобы они были равномерны, герметичны, прочны и по всей площади полностью соответствовали предъявляемым требованиям.

Применяемые методы проверки

Чтобы повысить качество продукции и своевременно выявить опасный брак, ученые разработали методы неразрушающего контроля сварных соединений. Для этого они использовали процессы, в основе которых лежат различные физические явления. На сегодняшний день наибольшее распространение получили следующие способы обнаружения дефектов:

• Визуально-оптический. Используя оптические приборы, можно во всех подробностях разглядеть поверхность детали и обнаружить пропуски и трещины, невидимые невооруженным глазом. В большинстве случаев для этого используют устройства с увеличением до десяти крат. Но если у контролера возникнут сомнения, допускается двадцатикратное увеличение. Заглянуть при этом под поверхность шва все равно не получится, а потому этот метод контроля – первичный. Он не дает полной и объективной картины

• Радиографический, при котором используют гамма-лучи, проходящие сквозь контролируемую деталь. Полученное таким способом изображение фиксируется на пленке. Эта методика довольно эффективна, но позволяет получить представление лишь об ограниченном участке шва. Скорость подобного обследования невелика и технология плохо подходит для массового производства.

• Радиоскопический. В этом случае также применяется источник гамма-излучение, но изображение не фиксируется на пленке, а выводится на экран специального устройства. Появляется возможность контроля в реальном времени, что важно при постоянном обследовании больших партий продукции. С учетом этого можно закрыть глаза даже на относительно высокую стоимость оборудования.

• Радиометрический. Изображения на экране или пленке невозможно перевести в цифры, а визуальная оценка не всегда бывает объективна. Измеряя интенсивность гамма-излучения при его прохождении через сварное соединение, и сравнивая полученные результаты с результатами, полученными при обследовании эталонных образцов, удается значительно повысить стандарты контроля качества.

• Ультразвуковой. Это самый эффективный из методов акустической дефектоскопии. Его целесообразно использовать в тех случаях, когда толщина сварного шва превышает 4 мм. Известно, что ультразвуковые волны отражаются от границы между разными средами. Анализируя характер прохождения этих волн через структуру материала, можно составить точное представление о ее однородности.

• Магнитографический. Намагничивая контролируемые детали и регистрируя изменение магнитных полей, полученные результаты фиксируют на прижимаемом к шву специальном носителе. Полученные данные точны, и по ним можно судить не только о внешних, но и о внутренних дефектах. Основной недостаток очевиден – как и радиография, такой способ контроля требует определенного времени.

• Магнитопорошковый. С помощью суспензии на основе смешанного с керосином флюоресцирующего порошка, частицы которого намагничены, удается обнаружить малые, шириной в один и более микрон, трещины. Под воздействием созданного переменного магнитного поля частицы скапливаются в местах дефектов и повторяют их форму. Это можно хорошо рассмотреть, подсветив их кварцевой лампой. При всей своей относительной простоте магнитопорошковый метод показывает достаточную эффективность в основном при контроле уже зачищенных швов.

• Индукционный. С помощью искателя, конструкция которого может быть различна, можно проверить однородность магнитного поля, создаваемого на ограниченном, до 300 мм длиной, участке шва. Таким образом, регистрируются потоки рассеивания, возникающие в местах дефектов. Обследование не занимает много времени. Но это лишь предварительный метод диагностики, требующий обследования места обнаруженного повреждения более точными способами.

• Вихретоковый. Основанный на взаимодействии специального преобразователя с создаваемыми внутри контролируемого участка вихревыми токами, этот метод неразрушающего контроля сварных соединений не получил широкого распространения. Дело в том, что на результаты измерений оказывает сильное влияние однородность материала, создавая трудности для точного выявления места дефекта. Его просто не видно на фоне возникающих помех.

• Капиллярный. Этот метод дефектоскопии был известен еще в Средние века. Однако, и сегодня он не потерял своей актуальности. Его суть в том, что на обследуемую деталь наносят проникающую жидкость – ее называют пенетрант – и по следам ее проникновения выявляют трещины и другие повреждения. Чтобы облегчить процесс, пенетрант часто окрашивают во флюоресцирующие цвета. Понятно, что таким образом удается выявить лишь внешние повреждения. Зато он подходит для обследования ферромагнитных материалов.

• Пузырьковый, с использованием вакуумных камер. Нанеся на поверхность детали мыльный раствор, и создав разряжение с помощью вакуумной камеры, удается с достаточно высокой точностью обнаружить место, где сварной шов негерметичен. Этот специфический способ можно использовать при проверке таких конструкций, как цистерны, гидроизоляционные ящики или газгольдеры. Однако установка вакуумной камеры – непростая задача. Высокая стоимость оборудования и трудности при его использовании ограничивают применение эффективной методики.

• Контроль сварных швов с помощью газоэлектрических течеискателей. Наибольшее распространение получили устройства, в которых в качестве рабочего тела используется гелий. С одной стороны проверяемой поверхности устанавливают вакуумную камеру, оборудованную масс-спектрометром. С другой – обдувают сварное соединение гелем, находящимся под небольшим давлением. Если шов негерметичен, то вещество проникает внутрь камеры. По регистрируемым показаниям можно судить о размерах повреждения. Из-за сложности оборудования этот метод оправдывает себя лишь при проверке особо ответственных деталей.

Существуют и другие технологии, по разным причинам применяемые лишь ограниченно, или считающиеся неэффективными.

Выбор технологии

Желая наладить контроль сварных швов, нужно осознавать, что выбор конкретной методики зависит от множества факторов.

• Объемов выпуска продукции. Сколь бы ни были точны полученные данные, использовать при крупносерийном производстве способы проверки, отнимающие много времени, попросту нерентабельно. С его помощью возможен лишь выборочный контроль, а он не всегда дает объективную картину. В то же время, при опытном, штучном или мелкосерийном производстве, скорость контроля не имеет решающего значения. Когда стоимость конечного продукта высока, а его качество имеет решающее значение, имеет смысл потратить время на самое тщательное обследование.

• Необходимой точности замеров. Для изделий, где герметичность сварного соединения не имеет значения, и не испытывающих высоких нагрузок, достаточно получить информацию общего характера. Это касается бытовой техники, простых строительных конструкций или изделий легкой промышленности. В случае, когда важна герметичность шва, следует отдать предпочтение способам, выявляющим даже малейшие неплотности в соединениях. Для обследования деталей, испытывающих высокие нагрузки, придется использовать технологии, способные дать максимально полное представление о внутренней структуре сварного шва. Ведь скрытые дефекты, проявившиеся спустя какое-то время, часто становятся причиной серьезных техногенных катастроф. В связи с этим отдельную проблему представляет неразрушающий контроль сварных соединений трубопроводов. Тысячи километров магистралей, по которым течет вода, движется жидкое или газообразное топливо могут быть выведены из эксплуатации из-за невидимой глазу трещины. Разрыв труб, по которым в производственных цехах перекачиваются химически агрессивные вещества, недопустим, так как вполне способен привести к человеческим жертвам.

• Особенностей производства. При анализе сварных соединений электронных компонентов, нагрев которых недопустим, а размер деталей которых мал, приходится отказываться от многих эффективных методов дефектоскопии в пользу пусть и не столь надежных, но лучше подходящих для решения задачи. Иные проблемы приходится решать там, где длина швов составляет многие сотни метров. При прокладке газопроводов или строительстве судов не получится использовать оборудование, с успехом работающее в научной лаборатории.

• Применяемые материалы. В современном производстве используются различные детали и сплавы. Все они имеют свои особенности, отличаясь по внутренней структуре, магнитным свойствам, реакции на температурный нагрев или воздействие давлением. Все это следует учитывать при выборе способа контроля. Ведь методика, хорошо зарекомендовавшая себя при проверке качества сварных швов изделий, выполнены из стали, может оказаться неэффективна для дефектоскопии деталей, изготовленных из алюминия.

Вникая в суть процесса

Важно не только правильно определиться с технологией проведения замеров. Многое зависит от того, насколько хорошо используемое оборудование будет освоено персоналом. Применяемые в современном производстве способы автоматизации не отменяют человеческого фактора. Ведь обслуживают автоматику все равно люди. А потому необходимо, чтобы персонал не просто бездумно нажимал кнопки и реагировал на сигналы, подаваемые чувствительной аппаратурой. Подобный подход ошибочен, хотя и выглядит для многих организаторов производств привлекательно. Лишь понимая суть происходящих процессов, можно дать объективную оценку данным, полученным при неразрушающем контроле сварных соединений.