книги / Ультразвуковой контроль сварных соединений

рактерного для таких способов сварки дефекта типа слипаний очень низка (50 %). Это связано с тем, что слипания имеют не­

значительное раскрытие (Д/-»К Г6 мм) и свободно пропускают ультразвуковые колебания. При изготовлении сварных соедине­ ний строительных конструкций обычно используют сварку плав­ лением и только незначительный объем (0,5...1 %) приходится на контактную сварку, которую применяют при производстве об­ легченных закладных деталей и в очень небольшом объеме - при сварке стыков арматуры диаметром 10...40 мм.

При изготовлении изделий, работающих в агрессивных сре­ дах (резервуары, газгольдеры), широко применяют коррозионностойкие стали аустенитного класса. Некоторые конструкции из­ готовляют из сталей перлитного класса, а швы выполняют аусте­ нитными присадочными материалами. Сложность контроля по­ добных сварных соединений связана с большим уровнем помех (шумов), вызванных рассеянием ультразвука на структурных не­ однородностях и зернах металла, размер которых соизмерим с

длиной волны ультразвука (X « D ). Сигналы, образовавшиеся в результате рассеяния и приходящие к приемнику в один и тот же момент времени, интерферируют (складываются). На некотором участке развертки помехи, складываясь, дают сигнал, значитель­ но превосходящий средний уровень, а на другом, наоборот, сум­ марный сигнал мал.

Таким образом, вследствие случайного соотношения фаз ко­ лебаний структурные помехи имеют .вид отдельных, довольно четких импульсов, на фоне которых выявление дефектов затруд­ нено. Структурные помехи - основной постоянно действующий фактор, ограничивающий чувствительность УЗ-контроля.

При УЗД сварных соединений одна из основных трудностей, возникающих при ее проведении, - это наличие ложных сигна­ лов от валика шва, подрезов, провисаний, смещений, выступов, неровностей, технологических непроваров в угловых швах и т.д. Если эти сигналы совпадают по времени с полезными сигналами от дефектов, то выделить последние можно только лишь тогда, когда они превосходят ложные. Этот фактор особенно заметен при УЗ-контроле сварных швов малых толщин, когда использу­ ют искатели с большими углами ввода. В этом случае резко воз­ растает интенсивность поверхностной волны и ее отражение от валика шва достаточно велико. Наличие периодического профиля (неровностей) на арматуре не позволяет проводить УЗ-контроль стыков арматуры эхо-импульсным методом, вследствие того что

сигналы от неровностей совпадают по времени и соизмеримы по величине с сигналами от дефектов. Учитывая влияние перечис­ ленных факторов на дефектоскопииность конструкций, а также достигнутый уровень развития УЗД и не претендуя на строгое научное обоснование, можно условно разделить металлические и железобетонные конструкции на три группы (табл. 1.2); дефектоскопичные, ограниченно-дефектоскопичные, недефектоскопичные.

К дефектоскопичным относят сварные конструкции, оконча­

тельную оценку качества которых производят по результатам УЗ-контроля с достаточно высокой достоверностью. Благодаря работам ЦНИИТмаш, НИИ-мостов, ЦНИИ «Прометей», МГТУ им. Н.Э. Баумана, ИЭС им. Патона, НИИХИМмаш и др,, стало возможным отнести в группу дефектоскопичных значительное большинство строительных конструкций, технология УЗ-контроля которых будет рассмотрена далее.

Однако имеется некоторая группа конструкций, которые при существующем уровне развития УЗД не могут быть подвергнуты контролю этим способом. Примером одной из таких конструкций может быть балка коробчатого сечения размером 500x60 мм из листов толщиной 20 мм с продольным стыковым швом. В ней, из-за отсутствия необходимого доступа для перемещения преоб­ разователя, нельзя прозвучивать все сечение шва. УЗ-контроль сварных конструкций с резко отличающимися поперечными се­ чениями свариваемых элементов затруднен из-за сложности селектирования сигналов от дефектов и валика шва. Для оценки качества указанных конструкций надо использовать другие воз­ можные методы контроля.

С точки зрения возможности проведения УЗД, конструкции, подобные перечисленным выше, принято называть недефекто­ скопичными. Недефектоскопичными называют также конструк­

ции, в которых не допускаются внутренние дефекты, лежащие за пределами чувствительности метода контроля.

Существует достаточно большая группа строительных конст­ рукций, которые занимают промежуточное положение между дефектоскопичными и недефектоскопичными, в дальнейшем на­ зываемых ограниченно дефектоскопичными. Эти конструкции,

в принципе, можно контролировать УЗ-методом, и их нередко контролируют, однако вследствие влияния какого-либо из приве­ денных ранее факторов в большинстве не удается достигнуть необходимой для потребителя достоверности оценки результатов.

м

ON

м а л а я т о л щ и н а и к о н с т р у к т и в н ы й н е п р о в а р

м а л а я т о л щ и н а и н е п р о в а р

3 ) к о н ф и г у р а ц и я и т и п о р а з м е р

Г Л А В А 2

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

2.1. ТИПЫ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН

Ультразвуковая дефектоскопия использует упругие колеба­ ния и волны. Акустические колебания - это механические коле­ бания частиц среды вокруг своего положения равновесия, а аку­ стические волны - распространение в этой среде механического

возмущения (деформации). Для контроля применяют колебания частотой 0,5...5 МГц. Акустические волны в жидкостях или газах характеризуются одной из следующих величин: изменением дав­ ления р, смещением частиц и, скоростью колебательного движе­ ния V, потенциалом смещения или колебательной скорости ср.

Для плоской гармонической волны все перечисленные величины взаимосвязаны через потенциал скорости следующим образом:

р = /сорф; и = -ср/С ; V - /A:tp.

Интенсивность волны

где ш = 2п/ - круговая частота; р - плотность среды; С - скорость распростране­ ния звука; k = 2п1\ - волновое число; / - частота ультразвуковых колебаний;

1 = Л - фазы смещения и давления отличаются на 90°.

Интенсивность колебаний, применяемых для контроля, обычно невелика, она не превосходит 1 кВт/см2.

Распространение акустических волн подчиняется законам механики Ньютона. Применяя основное уравнение динамики к элементарному объему

dF = уdm,

где у = д2и!д(г - ускорение, dm - рdV - масса элементарного объема dV плотно­

стью р,