Особенности контроля стыковых, соединений большой толщины

Опыт контроля сварных соединений большой толщины (100 мм и более) показал, что ультразвуковая дефектоскопия является наиболее надежным средством их проверки. Швы толщиной 100 - 200 мм доступны гаммаграфированию, но чувствительность и производительность при этом оказываются весьма низкими. С помощью бетатрона можно контролировать швы толщиной до 500 мм, но реализация этого способа проверки затрудняется дороговизной аппаратуры и необходимостью строительства специально оборудованного помещения.

Трудности, возникающие при ультразвуковом контроле сварных соединений большой толщины, прежде всего связаны с необходимостью обеспечения высокой чувствительности контроля. Предельная толщина доступных проверке сварных соединений определяется величиной зерна металла, поэтому вопросы контроля соединений большой толщины и крупнозернистых швов целесообразно рассматривать совместно.

Сварные соединения толщиной до 150 - 200 мм из сталей перлитного класса, выполненные многослойной сваркой или электрошлаковой с последующей нормализацией, могут быть проконтролированы с помощью серийных ультразвуковых дефектоскопов При прозвучивании обычно применяют искатели с углом призмы 30 или 40°. Часто для большей надежности контроля производят последовательное прозвучивание обоими искателями. Искатель с углом призмы 50° используют для выявления дефектов в мертвой зоне шва, которая не могла быть прозвучена искателями с меньшим углом призмы. В связи со значительным уменьшением чувствительности при возрастании толщины контроль рекомендуется вести, как правило, прямым лучом с обеих поверхностей изделия. Лишь при толщине швов не более 100 - 150 мм (в зависимости от структуры металла) допустим контроль однократно отраженным лучом с одной поверхности соединения, если нет доступа к противоположной поверхности.

По этой же причине при контроле сварных соединений толщиной более 200 - 250 мм возникает необходимость в увеличении чувствительности по мере углубления ультразвукового импульса в толщу металла шва. Обычно пределов временной регулировки чувствительности серийных дефектоскопов оказывается недостаточно для выравнивания чувствительности по глубине. В этом случае приходится прибегать к послойному способу контроля, при котором сначала на пониженной чувствительности контролируется верхняя часть металла шва, а затем при переходе к контролю более глубоких слоев чувствительность увеличивается. Для контроля послойным способом сварных соединений толщиной до 700 мм разработаны специальные дефектоскопы, в которых с помощью переключателя одновременно меняется задержка развертки и чувствительность (например дефектоскоп УДЦ-13).

Возможность ультразвукового контроля сварных соединений особо большой толщины и сварных соединений из материала с крупнозернистой структурой, в частности, из аустенитных сталей, в большой степени зависит от технологии сварки и термообработки. Поэтому при возникновении трудностей в проведении контроля методика дефектоскопии отрабатывается на образцах с моделями дефектов, расположенных на разной глубине. В начале исследования пытаются обнаружить близкие дефекты, а затем - более глубоко залегающие. Если при выявлении искусственных дефектов никаких сигналов на экране не наблюдается при максимальной чувствительности дефектоскопа, то рекомендуется использовать искатель с уменьшенным углом призмы, увеличенным диаметром пьезопластины и пониженной рабочей частотой. Не следует применять очень низкие частоты, так как при этом ухудшается отношение сигнал-шум. При большом уровне структурных помех для увеличения отношения сигнал-шум необходимо уменьшить угол призмы искателя и длительность, но не амплитуду зондирующего импульса, увеличить диаметр пластины и применить фокусировку ультразвука (только для выявления дефектов в ближней зоне).

Для оценки качества швов большой толщины по данным ультразвуковой дефектоскопии необходимо изучить технологию сварки данного соединения, характер возникающих в нем дефектов при возможных нарушениях нормального режима сварки, а также особенности выявления этих дефектов при озвучивании их с разных сторон.

В большинстве случаев в результате предварительных исследований удается разработать достаточно четкую методику определения качества швов больших толщин с помощью ультразвуковой дефектоскопии.

В настоящее время ультразвуковая дефектоскопия применяется для проверки качества многих стыковых сварных соединений толщиной до 700 мм, например, для контроля электрошлаковой сварки корпусов доменных печей, станин гидравлических прессов, корпусов атомных реакторов и т.п. Однако в некоторых случаях нельзя добиться выявления дефектов в сварных соединениях. Это обычно имеет место при контроле аустенитных сталей с размером зерна порядка 1 мм и более, а также перлитных сталей с крупной видманштедтовой структурой, особенно при значительной толщине их. Таким образом, существует класс сварных соединений, не проверяемых ультразвуком при современном состоянии этого метода дефектоскопии.