Лекція 3 1. Основи методів технічної діагностики зварних з’єднань. Дефектоскопія

Лекція 3

Суть та методи технічної діагностики зварних з’єднань

План.

1. Основи методів технічної діагностики зварних з’єднань. Дефектоскопія.

2. Статистичні методи обробки діагностичної інформації. Формування висновків.

3. Аналіз об’єкту діагностування як цілісної системи взаємопов’язаних складових.

Основи методів технічної діагностики зварних з’єднань. Дефектоскопія.

Технічне діагностування об'єкта за своєю суттю є інформаційною проце­дурою, метою якої мас бути відображення його технічного стану у вигляді… Технічне діагностування - визначення технічного стану об'єкта із заданою… Діагностика технічних виробів як наукова дисципліна ґрунтується на ряді принципів, основними з яких є:

Неруйнівні дослідження дозволяють визначити наявність дефектів в зварному шві і непрямим шляхом оцінити роботоздатність і надійність конструкції. Ці дослідження основані на різних фізичних явищах і тому їх ще називають фізичними методами контролю.

Неруйнівні випробування, часто називають фізичними методами контролю. До них відносять:

Таблиця 1. 2 – Класифікація методів неруйнівного контролю

При оцінці технічного стану виробів і обладнання, які містять зварні з’єднання, використовуються норми дефектності, які дозволяють провести… 1 група – придатні зварні з'єднання; 2 група – дефектні зварні з'єднання (можливо усунення дефектів і ремонт виробу);

П – пора, В – вольфрамове включення, IП, IВ – інтенсивність пройшовшого випромінювання на ділянках, що містять

Рисунок 3.1 – Схема радіаційного контролю зварного з'єднання а) та розподіл інтенсивності випромінювання, яке пройшло через з’єднання б)   Радіографічний контроль застосовують для виявлення у зварних з’єднаннях тріщин, непроварів, пор, шлакових,…

Рисунок 3.2 – Ультразвукова дефектоскопія зварних з’єднань

 

УЗ-контроль широко поширений в промисловості для виявлення дефектів: тріщин, непроварів, шлакових і інших включень в зварних швах товщиною від 1,0 до 2800 мм. До експлуатаційних параметрів луна-методу відносяться: чутливість методу контролю і роздільна здатність. Чутливість методу контролю характеризує мінімальні розміри дефектів того або іншого типу, які впевнено (із заданою вірогідністю) виявляються у виробах певного типу. Вона може бути оцінена статистичною обробкою результатів контролю і дослідженням металографії великої серії об’єктів цього виду.

Для акустичного контролю застосовують коливання ультразвукового і звукового діапазонів частотою від 50 Гц до 50 Мгц. Інтенсивність коливань звичайно невелика і не перевищує 1 кВт/см2 Такі коливання відбуваються в області пружних деформацій середовища, де напруги і деформації зв'язані пропорційною залежністю (область лінійної акустики).

Вiзуальний контроль здійснюється з метою виявлення деформа­цій, явних пошкоджень тіла (рисок, тріщин, отворів, раковин, слiдiв корозiї, розша­ру­вання металу тощо) та зовнішніх дефектів зварних швів (непровари, поверх­неві тріщини довільної орієнтації, підрізи і на­пли­ви, незаварені кратери, свищі, незаварені пропалини в металі шва). Контроль здійснюється за ДСТУ ISO 17637: 2003. Під час візуального контролю визначаються також сумнівні ділян­ки деталей, що викликають підозру щодо наявності дефекту. Сумнівні ділянки по­знач­аються (обводяться) крейдою і потім контролю­ються не­руй­­нівними ме­то­дами. Зовнішнім оглядом перевіряють якість підготування і збирання заготовок під зварювання, якість виконання зварних швів в процесі зварювання і якість готових зварних з’єднань. Зазвичай зовнішнім оглядом контролюють всі зварні з’єднання незалежно від застосування інших видів контролю. Зовнішній огляд у всіх випадках достатньо інформативний і є найбільш дешевим і оперативним методом контролю.

Візуальний контроль з використанням оптичних приладів називають візуально-оптичним. Контроль оснований на використанні явища відбивання видимого світла від досліджуваного об’єкта. Контроль проводиться шляхом огляду деталей і виробів в видимому світлі.

Простота контролю, нескладне обладнання, порівняно мала трудоємкість – основні переваги даного методу.

Капілярні методи контролю призначені для виявлення порушень суцільності в поверхневих шарах виробів з металів і неметалів. Капілярний неруйнівний контроль заснований на капілярному проникненні індикаторних рідин в порожнині поверхневих дефектів і реєстрації індикаторного малюнка.

Магнітний неруйнівний контроль заснований на реєстрації магнітних полів розсіяння дефектів або магнітних властивостей контрольованого об'єкту. Магнітними методами можуть бути перевірений деталі, виготовлені тільки з феромагнітних матеріалів.

Суть магнітопорошкового методу полягає в тому, що на поверхню намагніченої деталі наносять феромагнітний порошок у вигляді суспензії з гасом, мастилом, мильним розчином („мокрий метод”) або у вигляді магнітного аерозолю („сухий метод”). Під дією втягуючої сили магнітних полів розсіяння частинки порошку переміщуються по поверхні деталі і накопичуються у вигляді валів над дефектами. Форма цих скупчень відповідає контурам дефектів, що виявляються.

Суть магнітографічного методу полягає в намагнічуванні контрольованої ділянки зварного шва і навколошовної зони з одночасним записом магнітного поля на магнітну стрічку і подальшому зчитуванні отриманої інформації з неї спеціальними пристроями магнітографічних дефектоскопів .

Вихреструмовий метод контролю заснований на реєстрації зміни поля вихрових струмів, що наводяться у виробі. Інтенсивність і розподіл вихрових струмів у виробі залежать від його геометричних розмірів і електромагнітних параметрів. За наявності дефектів у виробі збільшується опір поверхневого шару, що призводить до ослаблення вихрових струмів, яке реєструється котушкою-датчиком.

Контроль герметичності. Герметичність зварних з'єднань і виробів перевіряється пробними газами (повітрям, аміаком, гелієм, аргоном, вуглекислим газом, парами фреону, чотирихлористого вуглецю і іншими галоїдовмісними газами) і рідинами (водою, гасом, кольоровим і люмінесцентними пенетрантами). Індикація пробних газів і рідин, що пройшли через наскрізні дефекти, здійснюється спеціальними речовинами або приладами-течешукачами.

Контроль повітрям (пневматичний метод) широко застосовується в промисловості. Він ділиться на два різновиди: випробування надмірним (вище атмосферного) тиском; випробування вакуумуванням. Індикація течі – бульбаш-кова, манометрична, акустична.

Основними технічними характеристиками методів неруйнівного контролю є чутливість, роздільна здатність і достовірність. Роздільна здатність – найменшими відстанями між двома сусідніми виявлюваними дефектами, а достовірність - ймовірністю пропуску дефектів з недопустимими розмірами.

Неруйнівні випробування дозволяють визначити в зварних швах внутрішні або крізні дефекти, неприступні зовнішньому огляду. Ці випробування непрямим чином характеризують показники працездатності зварних виробів.

 

Статистичні методи обробки діагностичної інформації. Формування висновків.

Якість продукції – це сукупність характеристик продук-ції (процесу, послуги), що зумовлюють її здатність задоволь-нити встановлені та передбачені… Тому в стандартах ІСО 9001 - ІСО 9003, де розглядаються системи якості,…  

Рисунок 1. 8 – Види технічного діагностування залежно від умов його виконання

 

Робоче діагностування є видом технічного діагностування, за якого технічний стан об’єкта визначається завдяки безпосередньому виконанню робочих функцій без тестування його спеціальними випробувальними діями.

Тестове діагностування є видом технічного діагностування, за якого технічний стан об’єкта визначається його тестуванням спеціальними випробувальними діями без безпосереднього виконання робочих функцій.

Експрес-діагностування є видом технічного діагностування, за якого діагностування об’єкта виконується за частиною діагностичних показників (параметрів та ознак) протягом обмеженого часу.

Прогнозувальне діагностування є видом технічного діаг-ностування, за допомогою якого визначається час, протягом якого технічний стан об’єкта буде знаходитись у нормі за всіма діагностичними показниками із заданою імовірністю.

Переважна більшість металоконструкцій, агрегатів та машин, що використовуються в нафтогазовій галузі відносять загалом до складних технічних систем. Основним експлуатаційним комплексним показником якості складних технічних систем є надійність.

Надійність – властивість об’єкта зберігати у часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати потрібні функції в заданих режимах та умовах застосування, технічного обслуговування та транспортування.

Надійність є комплексною властивістю, що залежить від призначення об’єкта і умов його застосування, проте найчастіше якісно визначається технічним станом, а кількісно – ресурсом, залишковим ресурсом.

Ресурс; технічний ресурс– сумарне напрацювання об’єкта від початку його експлуатації чи поновлення після ремонту до переходу в граничний стан.

Залишковий ресурс– сумарне напрацювання об’єкта від моменту контролю його технічного стану до переходу в граничний стан.

Граничний стан– стан об’єкта, за якого його подальша експлуатація неприпустима чи недоцільна, або відновлення його працездатного стану неможливе чи недоцільне.

Виходячи із описаних основних видів руйнування матеріалів та виробів, а також вимог щодо їх якості можемо виділити параметри, що характеризують технічний стан металоконструкцій. Для цього скористаємось загальними підходами (рис.1.7).

 

Рисунок 1.7 – Схема оцінювання технічного стану об’єктів нафтогазового комплексу

Фактичний технічний стан будь-якого об’єкта визначається відповідністю його фізико-механічних і геометричних характеристик їх встановленим нормативним значенням та відсутністю дефектів типу порушення суцільності матеріалу.

Такий же підхід за аналогією можна застосувати і для визначення технічного стану робочих поверхонь.

Тобто, він характеризується:

- геометричними показниками – товщина стінки, габаритні розміри, шорсткість тощо;

- відсутністю дефектів – дефекти експлуатаційного (тріщини) чи виробничого (каверни, пори) походження;

- фізико-механічними характеристиками – твердість, густина, питомий електричний опір та інші.

Методам та засобам контролю цих параметрів, а також урахування їх для оцінки технічного стану робочих поверхонь буде присвячений наступний розділ даного навчального посібника.

 

В більшості галузей промисловості неруйнівний контроль зварних з’єднань виділений в самостійний технологічний процес, так як в більшості випадків трудоємкість контролю співмірна з трудоємкістю процесу зварювання. Затрати на контроль при виготовленні ряду конструкцій переважають затрати на їх зварювання, а вартість контрольних операцій може досягати 25 – 35% загальної вартості конструкції. Це пояснюється насамперед тим, що рівень механізації і автоматизації зварювальних робіт достатньо високий (~35 – 40%), в той час як доля автоматизованого неруйнівного контролю незначна (1 – 2%). Тому на даний час особливу увагу звертають на прискорене впровадження автоматизованих методів контролю якості зварних з’єднань.

Практика показує, що правильна організація процесів контролю, а також уміле застосування того чи іншого методу або поєднання методів при контролі дозволяють з великою надійністю оцінити якість зварних з’єднань.

Постійно зростаючі вимоги до якості випущеної продукції спонукають до підготовки спеціалістів, що володіють необхідною сукупністю знань по технології зварювання, апаратурі контролю і організації контрольних служб.

 

 

Література:

1. Контроль качества сварных соединений. // Метод. рекомендации для специалистов-сварщиков.// Троицкий В.А. – К.: ИЭС им.Е.О.Патона, 1993. – 128с.

2. Краткое пособие по контролю качества сварных соединений: Метод. рекомендации для специалистов-дефектоскопистов / Троицкий В.А. – К.: ИЭС им. Е.О.Патона, 1997. – 224с.

3. Конспект лекций по курсу «Контроль качества сварных соединений». С.А.Федоров. – М.: «МАТИ»-Российский Государственный Технологический Университет им. К.Э. Циолковского, 2000. – 56с.