Современные методы неразрушающего контроля сварных соединений

Электродуговая и газовая сварка металлов повсеместно применяется в промышленности и народном хозяйстве. Качество каждого сварочного шва требует проверки, причём предъявляемые требования к контролю зависят от конкретной области. Так, стандарты для сварных соединений трубопроводов водоснабжения, нефте- и газопроводов существенно отличаются от требований к металлической изоляции в рентгеновских кабинетах. Строгие нормы дефектоскопии действуют в сферах: строительства трубопроводов, производства высоковольтных опор, авиа- и судостроении, а ещё при возведении мостов. В этих отраслях контроль качества сварных соединений имеет ключевое значение для гарантии безопасности и прочности конструкций.

В России, согласно ГОСТ 3242-79, методы контроля делятся на разрушающие (например, механические испытания на разрывных машинах в лабораториях) и неразрушающие (НК). НК применяются в лабораториях и на объектах, отличаясь техническими и финансовыми преимуществами. В статье рассмотрены особенности НК сварных соединений, классификация контроля и порядок выбора методов на промышленных объектах.

В соответствии с Р ИСО 6520-1-2012, дефекты сварки систематизированы и имеют общепринятые обозначения, применяемые российскими дефектоскопистами, инженерами и сварщиками. Для удобства составления отчётов терминология переведена на английский язык. Дефекты распределены по шести категориям:

1. Трещины (включая микротрещины): продольные, поперечные, радиальные, кратерные, разветвлённые и разрозненные.
2. Полости, поры и усадочные дефекты: внутренние, внешние, сквозные пористости, свищи, раковины различной этиологии.
3. Твёрдые включения: шлаковые, флюсовые, оксидные, металлические примеси, оксидные плёнки (особенно распространены в алюминиевых сплавах).
4. Несплавления и непровары: дефекты, связанные с неполнотой соединения металла.
5. Отклонения формы и размеров: подрезы, проплавы, протёки, прожоги, смещения.
6. Разные дефекты: прочие несоответствия сварных швов.

Данный документ устанавливает унифицированные нормы для идентификации и классификации дефектов, гарантируя точность контроля качества сварки на промышленных предприятиях.

В современном производстве не существует универсального метода для определения и регистрации дефектов в сварных швах. Обычно применяется комплексный подход, сочетающий инновационные технологии, современные приборы и информационные системы. Полностью охватить все нюансы невозможно, поэтому остановимся на наиболее распространённых методах.

Визуально-измерительный контроль (ВИК) — базовый способ, проводимый на начальной стадии неразрушающего анализа. Он включает визуальный осмотр сварного шва с помощью инструментов для измерения: рулетки, штангенциркули и шаблоны. ВИК позволяет обнаружить внешние дефекты: остатки шлака, брызги металла, коррозия, сквозные поры, подрезы и др. Ещё к ВИК относится визуально-оптический метод, использующий микроскопы для выявления изъянов.

(УЗД) основана на использовании ультразвуковых волн для неразрушающего анализа сварных соединений. В процессе проверки используются ультразвуковые преобразователи и дефектоскопы, позволяющие обнаруживать внутренние дефекты: пустоты, трещины или неоднородности, по изменению характеристик отраженного сигнала. УЗД обеспечивает высокую точность выявления дефектов, выявляя разницу в длине волн при взаимодействии с неоднородными участками внутри сварного шва. По эффективности УЗД сравнимо с рентгенографией, но более простое в эксплуатации и безопасное для персонала, что делает его одним из ведущих методов контроля качества сварных соединений.

Магнитопорошковый метод дефектоскопии (МПД) является одним из наиболее популярных и доступных видов неразрушающего контроля сварных соединений. Этот способ основан на использовании физических свойств электромагнитного поля, которое искривляется или преломляется при прохождении через среды разного состава. Для визуализации несовершенств на поверхности сварного шва применяется ферромагнитный порошок, который может быть нанесён в сухом виде или в виде суспензии. После равномерного распределения порошка по поверхности, через шов пропускается электромагнитное поле, вызывающее выстраивание порошка по линиям магнитного поля. В местах с несовершенствами порошок образует характерные узоры, повторяющие путь электромагнитных волн, что даёт возможность выявить и локализовать несовершенства. МПД показывает несовершенства на поверхности и внутри шва глубиной до 3 мм, включая неметаллические включения, посторонние вплавления, непровары, внутренние дефлокены, каверны, полости, микротрещины и др. Из-за чёткой визуализации дефектов по картине магнитного поля, их легко фиксировать фотографиями и составлять отчёты с рекомендациями. Этот метод особенно эффективен для контроля ферромагнитных металлов, таких как сталь и железо, но не подходит для немагнитных материалов, например, алюминия или медных сплавов.

Принцип работы основан на способности жидкостей проникать в мельчайшие капилляры твердых материалов. Эти жидкости называют пенетрантами, поскольку они легко проходят через микротрещины и поры. Ранее для проверки использовали поверхностный метод, смачивая поверхность керосином, выявляя протечки по всей длине соединений через капилляры на обратной стороне. Передовые технологии предлагают смеси для тестов с люминофором, помогающие под UV-освещением быстро найти несовершенства. Этот подход минимизирует время проверки, облегчает документирование и позволяет составить план устранения несовершенств. Еще один метод неразрушающего контроля - радиографический метод (просвечивание рентгеном). Он позволяет точно определить внутренние дефекты сварных швов: непровары, поры или включения, без повреждения изделия. Для этого используют специализированное оборудование, излучающее гамма-лучи. Этот способ важен, когда есть требования к качеству и минимизация брака. Однако радиографический контроль требует строгих мер безопасности из-за радиации.

Инновационные неразрушающие методы контроля сварных швов выполняют сертифицированные дефектоскописты, обладающие разрешением на работу с оборудованием диагностики. Руководители осознают, что экономия на проверках невозможна, так как последствия аварий могут превзойти затраты на диагностику и обучение. Соблюдение нормативных документов, ГОСТов, СНиП и внутренних правил — основа инновационной промышленности XXI века. Настоятельно рекомендуем строго придерживаться этих стандартов, избегая случайных решений.