Оглавление
- 1. Общие сведения о контроле качества сварных соединений
- 2. Классификация методов контроля
- 3. Визуальный и измерительный контроль
- 4. Ультразвуковой контроль сварных соединений
- 5. Радиографический контроль
- 6. Капиллярный метод контроля
- 7. Магнитопорошковый контроль
- 8. Разрушающие методы контроля
- 9. Категории сварных швов и объёмы контроля
- 10. Требования к квалификации специалистов
- Часто задаваемые вопросы
1. Общие сведения о контроле качества сварных соединений
Контроль качества сварных соединений представляет собой комплекс технологических операций, направленных на выявление дефектов и оценку соответствия сварных швов установленным требованиям. Качественная сварка металлоконструкций критически важна для обеспечения прочности, надёжности и безопасности эксплуатации изделий в различных отраслях промышленности, строительстве и машиностроении.
Основным нормативным документом, регламентирующим контроль сварных соединений строительных металлоконструкций, является ГОСТ 23118-2019. Данный стандарт устанавливает общие технические условия для стальных строительных конструкций из сталей марок не выше С440, определяет методы и объёмы контроля, требования к категориям швов и уровням качества.
Контроль сварных соединений осуществляется на всех этапах производства металлоконструкций: от входного контроля материалов до приёмосдаточных испытаний готовых изделий. Комплексный подход к контролю качества позволяет своевременно выявлять дефекты, снижать производственные риски и обеспечивать соответствие продукции проектной документации.
2. Классификация методов контроля
Методы контроля качества сварных соединений классифицируются по различным признакам. Основное разделение происходит по характеру воздействия на контролируемый объект.
2.1. Неразрушающий контроль
Неразрушающий контроль позволяет оценить качество сварных соединений без нарушения их целостности и пригодности к эксплуатации. Основные методы неразрушающего контроля включают:
| Метод контроля | Выявляемые дефекты | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Визуальный и измерительный | Наружные дефекты, геометрические отклонения, трещины, подрезы, прожоги | РД 03-606-03, ГОСТ Р ИСО 17637-2014 |
| Ультразвуковой | Трещины, непровары, поры, включения, расслоения | ГОСТ 14782-86, ГОСТ Р 55724-2013 |
| Радиографический | Трещины, непровары, поры, шлаковые включения | ГОСТ 7512-82 |
| Капиллярный | Поверхностные трещины, поры, раковины | ГОСТ 18442-80 |
| Магнитопорошковый | Поверхностные и подповерхностные трещины, непровары | ГОСТ Р 56512-2015 |
2.2. Разрушающий контроль
Разрушающий контроль предполагает испытание контрольных образцов или вырезанных фрагментов сварных соединений с их последующим разрушением. Применяется для аттестации технологий сварки, квалификации сварщиков и периодического контроля качества. Основные виды разрушающего контроля регламентированы ГОСТ 6996-66.
3. Визуальный и измерительный контроль
Визуальный и измерительный контроль является обязательным первичным методом, которому подвергаются все сварные соединения в объёме 100 процентов. Данный метод позволяет выявить наружные дефекты и оценить геометрические параметры сварных швов.
3.1. Цель и область применения
Визуально-измерительный контроль проводится для выявления следующих дефектов: трещины всех видов и направлений, свищи и поры на наружной поверхности шва, подрезы основного металла, несоответствие размеров и формы шва проектным требованиям, непровары в корне шва, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, брызги металла.
3.2. Технология проведения контроля
Перед визуальным контролем поверхности сварного шва и прилегающих к нему участков основного металла шириной не менее 20 миллиметров в обе стороны от шва зачищаются от шлака, окалины, брызг металла и других загрязнений. Контроль проводится с наружной и внутренней сторон по всей длине швов при наличии конструктивной возможности.
3.3. Средства контроля
При проведении визуально-измерительного контроля применяются следующие средства:
Оптические приборы: лупы с увеличением от 4 до 10 крат, зеркала, эндоскопы, видеокамеры для труднодоступных мест.
Все измерительные приборы должны иметь действующие свидетельства о поверке. Визуальный контроль качества сварки проводит аттестованный специалист, имеющий квалификационное удостоверение по методу визуально-измерительного контроля.
| Контролируемый параметр | Инструмент измерения | Допустимые отклонения |
|---|---|---|
| Высота усиления шва | Универсальный шаблон сварщика | Согласно ГОСТ 5264, ГОСТ 14771 |
| Ширина шва | Линейка, штангенциркуль | Не более чем на 15% от проектного значения |
| Катет углового шва | Шаблон сварщика, штангенциркуль | ±1 мм при катете до 8 мм |
| Глубина подреза | Щуп, шаблон | Не более 0,5 мм для категории I |
4. Ультразвуковой контроль сварных соединений
Ультразвуковой контроль является одним из наиболее распространённых и эффективных методов неразрушающего контроля сварных соединений. Метод основан на способности ультразвуковых волн отражаться от границ раздела сред с различными акустическими свойствами.
4.1. Принцип метода
Ультразвуковая дефектоскопия использует импульсы ультразвуковых колебаний частотой от 0,5 до 10 МГц, которые вводятся в контролируемый металл с помощью пьезоэлектрических преобразователей. При наличии дефектов в металле ультразвуковые волны отражаются от них, возвращаются к преобразователю и преобразуются в электрические сигналы, которые визуализируются на экране дефектоскопа.
4.2. Выявляемые дефекты
Ультразвуковой контроль в соответствии с ГОСТ 14782-86 применяется для выявления трещин, непроваров, пор, неметаллических и металлических включений в стыковых, угловых, нахлёсточных и тавровых сварных соединениях, выполненных дуговой, электрошлаковой, газовой, газопрессовой, электронно-лучевой и стыковой сваркой оплавлением.
4.3. Подготовка к контролю
Сварное соединение подготавливают к ультразвуковому контролю при отсутствии в нём наружных дефектов. Поверхность, по которой перемещают преобразователь, не должна иметь вмятин и неровностей. С поверхности удаляются брызги металла, отслаивающаяся окалина, краска и загрязнения. Форма и размеры околошовной зоны должны позволять перемещать преобразователь в пределах, обеспечивающих прозвучивание акустической осью всего сечения сварного соединения.
4.4. Основные параметры контроля
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Частота УЗ колебаний | 1,25-10 МГц | Выбирается в зависимости от толщины металла |
| Угол ввода луча | 40°, 50°, 65°, 70° | Наиболее распространённые углы |
| Точность глубиномера | ±1 мм | Для определения координат дефектов |
| Скорость сканирования | Не более 150 мм/с | Для обеспечения выявления дефектов |
5. Радиографический контроль
Радиографический контроль сварных соединений основан на способности рентгеновского или гамма-излучения проникать через металл и поглощаться материалом в различной степени в зависимости от его плотности и толщины. Метод регламентируется ГОСТ 7512-82.
5.1. Область применения
Радиографический метод применяется для контроля сварных соединений из металлов и их сплавов, выполненных сваркой плавлением, с толщиной свариваемых элементов от 1 до 400 миллиметров. Контроль проводится с применением рентгеновского, гамма-излучения или тормозного излучения и радиографической плёнки.
5.2. Выявляемые дефекты
Радиографический контроль применяют для выявления в сварных соединениях трещин, непроваров, пор, шлаковых, вольфрамовых, окисных и других включений. Также метод используется для выявления прожогов, подрезов, оценки величины выпуклости и вогнутости корня шва, недоступных для визуального осмотра.
5.3. Технология проведения
Радиографическому контролю подвергают сварные соединения с двусторонним доступом, обеспечивающим возможность установки кассеты с радиографической плёнкой и источника излучения в соответствии с требованиями стандарта. Отношение радиационной толщины наплавленного металла шва к общей радиационной толщине должно быть не менее 0,2.
При радиографическом контроле применяются различные схемы просвечивания в зависимости от типа сварного соединения: прямая схема (источник и плёнка расположены с противоположных сторон шва), косая схема (для угловых соединений), панорамная схема (для кольцевых швов труб).
5.4. Оценка качества
Оценка внутренних дефектов сварных швов производится по ГОСТ 23055-78, который устанавливает семь классов качества сварных соединений в зависимости от допустимых размеров дефектов, выявляемых радиографическим контролем.
| Источник излучения | Диапазон толщин, мм | Чувствительность |
|---|---|---|
| Рентгеновские аппараты | 1-100 | Высокая для малых толщин |
| Гамма-дефектоскопы (Ir-192) | 10-80 | Универсальная |
| Гамма-дефектоскопы (Co-60) | 60-200 | Для больших толщин |
| Тормозное излучение | 100-400 | Для особо больших толщин |
6. Капиллярный метод контроля
Капиллярный контроль основан на капиллярном эффекте - способности жидкости проникать в мелкие поры, трещины и несплошности материала. Метод регламентируется ГОСТ 18442-80 и предназначен для обнаружения поверхностных и сквозных дефектов.
6.1. Принцип метода
Капиллярный метод заключается в нанесении на контролируемую поверхность специальной проникающей жидкости - пенетранта, который заполняет полости дефектов. После удаления излишков пенетранта на поверхность наносят проявитель, который вытягивает жидкость из дефектов, образуя видимые индикаторные следы.
6.2. Классификация методов
В зависимости от способов получения первичной информации капиллярные методы подразделяются на: цветной (хроматический), яркостный (ахроматический), люминесцентный и люминесцентно-цветной.
6.3. Классы чувствительности
Согласно ГОСТ 18442-80 установлено пять классов чувствительности капиллярного контроля в зависимости от ширины раскрытия выявляемых дефектов:
| Класс чувствительности | Ширина раскрытия дефекта | Применение |
|---|---|---|
| I | Менее 1 мкм | Особо ответственные изделия |
| II | От 1 до 10 мкм | Критические детали авиации |
| III | От 10 до 100 мкм | Общее машиностроение |
| IV | От 100 до 500 мкм | Строительные конструкции |
| Технологический | Не нормируется | Входной контроль материалов |
6.4. Технология проведения
Основные этапы капиллярного контроля включают: подготовку объекта к контролю (очистка поверхности), обработку объекта дефектоскопическими материалами (нанесение пенетранта), удаление излишков пенетранта, проявление дефектов, обнаружение дефектов и расшифровка результатов контроля, окончательная очистка объекта.
7. Магнитопорошковый контроль
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля применяется для изделий из ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью не менее 40. Метод регламентируется ГОСТ Р 56512-2015.
7.1. Принцип метода
Магнитопорошковый контроль основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами в намагниченных объектах контроля. Наличие и протяжённость индикаторных рисунков регистрируются визуально или автоматическими устройствами обработки изображения.
7.2. Выявляемые дефекты
Магнитопорошковый метод предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: волосовин, трещин различного происхождения, непроваров сварных соединений, флокенов, закатов, надрывов. Метод эффективен для обнаружения плоскостных дефектов, ориентированных перпендикулярно направлению магнитного потока.
7.3. Чувствительность метода
Магнитопорошковым методом выявляются поверхностные и подповерхностные трещины с раскрытием от 0,001 миллиметра, глубиной от 0,05 миллиметра и длиной 0,5 миллиметра и более. Глубина залегания подповерхностных дефектов не должна превышать 2 миллиметра.
| Размер выявляемых дефектов | Характеристика | Область применения |
|---|---|---|
| Раскрытие от 1 мкм, глубина от 10 мкм | Высокая чувствительность | Особо ответственные детали |
| Раскрытие от 10 мкм, глубина от 100 мкм | Средняя чувствительность | Детали насосно-компрессорного оборудования |
| Раскрытие от 100 мкм, глубина от 1 мм | Пониженная чувствительность | Сварные швы с валиком усиления |
7.4. Технология проведения
Поверхности изделий и околошовные зоны шириной не менее 20 миллиметров с обеих сторон шва очищают от загрязнений, масла, окалины и других покрытий. Шероховатость контролируемой поверхности должна соответствовать параметру Ra не более 10 микрометров. Изделия намагничивают, наносят магнитную суспензию или порошок, проводят осмотр и расшифровку индикаторных рисунков.
8. Разрушающие методы контроля
Разрушающие методы контроля применяются для определения механических свойств сварных соединений и основного металла. Основным нормативным документом является ГОСТ 6996-66. Контроль проводится на контрольных образцах или фрагментах, вырезанных из сварных соединений.
8.1. Механические испытания
Механические испытания сварных соединений включают проверку на статическое растяжение (разрыв), статический изгиб (загиб), ударную вязкость, твёрдость различных участков сварного соединения и стойкость против механического старения.
8.2. Испытания на растяжение
Испытание на статическое растяжение проводится для определения предела прочности, предела текучести, относительного удлинения и относительного сужения сварного соединения. Образцы изготавливают из контрольных стыков, сваренных тем же методом и тем же сварщиком, что и основное изделие.
σв = Pmax / F0, МПа
где Pmax - максимальная нагрузка, Н;
F0 - начальная площадь поперечного сечения образца, мм².
8.3. Испытания на изгиб
Испытания на статический изгиб проводят для оценки пластичности сварного соединения. Образцы изгибают на определённый угол до появления первой трещины или разрушения. Различают испытания на поперечный изгиб, продольный изгиб лицевой и корневой стороной, а также боковой изгиб.
8.4. Испытания на ударную вязкость
Испытания на ударную вязкость проводятся на образцах с надрезом для определения способности материала сопротивляться ударным нагрузкам при различных температурах. Образцы испытывают при нормальной температуре (20°C), повышенной (до 250°C) и пониженной (до минус 80°C) температурах.
| Вид испытания | Определяемые параметры | Нормативные требования |
|---|---|---|
| Растяжение | σв, σт, δ, ψ | Не ниже основного металла |
| Статический изгиб | Угол изгиба до появления трещин | Согласно проектной документации |
| Ударная вязкость | KCV, KCU, Дж/см² | Не менее 29 Дж/см² для ЗТВ |
| Твёрдость | HB, HV, HRC | По зонам сварного соединения |
9. Категории сварных швов и объёмы контроля
Согласно ГОСТ 23118-2019, в зависимости от конструктивного оформления, условий эксплуатации и степени ответственности швы сварных соединений подразделяются на категории I, II, III, которые определяют высокий, средний и низкий уровни качества.
9.1. Характеристики категорий швов
| Категория | Уровень качества | Характеристика | Методы контроля |
|---|---|---|---|
| I | Высокий | Сварные соединения, работающие при динамических, вибрационных и переменных нагрузках | ВИК 100%, УЗК или РК в объёме согласно проекту, механические испытания |
| II | Средний | Сварные соединения, работающие при статических нагрузках | ВИК 100%, выборочный УЗК или РК |
| III | Низкий | Сварные соединения второстепенных элементов конструкций | ВИК 100%, при необходимости выборочный УЗК |
9.2. Объёмы контроля
Операционный контроль качества сварных соединений производится до нанесения антикоррозионной защиты. Объёмы неразрушающего контроля устанавливаются в проектной документации с учётом категории сварных швов.
Для сварных соединений I категории: визуальный и измерительный контроль - 100%, ультразвуковой или радиографический контроль - 100%, капиллярный или магнитопорошковый контроль при наличии требований - 100%.
Для сварных соединений II категории: визуальный и измерительный контроль - 100%, ультразвуковой или радиографический контроль - выборочно от 25% до 50%.
Для сварных соединений III категории: визуальный и измерительный контроль - 100%, физические методы контроля - при систематическом выявлении дефектов.
9.3. Корректировка объёмов контроля
При систематическом выявлении в сварных соединениях недопустимых дефектов методами неразрушающего контроля, когда уровень брака превышает 10 процентов, объём контроля должен быть удвоен. При дальнейшем выявлении недопустимых дефектов необходимо выполнить контроль всех соединений данного типа в объёме 100 процентов.
10. Требования к квалификации специалистов
Качество контроля сварных соединений напрямую зависит от квалификации персонала, осуществляющего контроль. Специалисты по неразрушающему контролю подлежат обязательной аттестации в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9712-2019 и Правилами аттестации персонала СДАНК-02-2020.
10.1. Уровни квалификации
Специалисты неразрушающего контроля аттестуются по трём уровням квалификации в зависимости от их профессиональной подготовки, навыков и опыта работы:
| Уровень | Полномочия | Минимальный опыт работы |
|---|---|---|
| I уровень | Проведение контроля согласно инструкциям, фиксация результатов без выдачи заключений | От 1 месяца практической работы |
| II уровень | Разработка технологических карт контроля, выдача заключений о качестве, руководство специалистами I уровня | От 1 года для специалистов, от 3 месяцев для лиц с профильным образованием |
| III уровень | Разработка методик контроля, руководство лабораторией НК, аттестация персонала I и II уровней | От 2 лет работы специалистом II уровня |
10.2. Процедура аттестации
Аттестация специалистов неразрушающего контроля включает четыре этапа: общий экзамен (физические основы методов НК), специальный экзамен (конкретный метод контроля), практический экзамен (выполнение контроля на реальных объектах), экзамен по нормам безопасности.
10.3. Периодичность переаттестации
Срок действия первично выданных удостоверений специалистов I и II уровней квалификации составляет три года. После повторной аттестации срок действия удостоверений продлевается до шести лет. При перерыве в работе по специальности более одного года требуется повторная аттестация со сдачей экзаменов.
Часто задаваемые вопросы
Отказ от ответственности: Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для общего ознакомления с методами контроля качества сварных соединений. Информация, представленная в статье, не может служить заменой профессиональной консультации специалиста или являться руководством к действию при проведении контрольных операций. Применение методов неразрушающего контроля должно осуществляться аттестованными специалистами в соответствии с действующими нормативными документами, проектной документацией и требованиями безопасности. Автор не несёт ответственности за возможные последствия применения информации из данной статьи без надлежащей профессиональной подготовки и аттестации. Перед проведением контроля сварных соединений необходимо изучить актуальные редакции нормативных документов и получить соответствующую квалификацию.
Источники:
- ГОСТ 23118-2019. Конструкции стальные строительные. Общие технические условия
- ГОСТ 14782-86. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые
- ГОСТ 7512-82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод
- ГОСТ 18442-80. Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования
- ГОСТ Р 56512-2015. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Типовые технологические процессы
- ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств
- ГОСТ Р ИСО 9712-2019. Контроль неразрушающий. Квалификация и сертификация персонала
- ГОСТ ISO 17635-2018. Неразрушающий контроль сварных соединений. Общие правила для металлических материалов
- РД 03-606-03. Инструкция по визуальному и измерительному контролю
- ГОСТ Р ИСО 17637-2014. Контроль неразрушающий. Визуальный контроль соединений, выполненных сваркой плавлением
- СДАНК-02-2020. Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля
- ГОСТ 23055-78. Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля
