Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
ГОСТ Р 55724-2013 является основным нормативным документом Российской Федерации, регламентирующим методы ультразвукового контроля сварных соединений. Стандарт введен в действие с 1 июля 2015 года взамен ГОСТ 14782-86 и устанавливает требования к проведению неразрушающего контроля качества сварных швов.
Настоящий стандарт распространяется на следующие типы сварных соединений:
Стандарт применяется для контроля сварных соединений, выполненных различными способами сварки: дуговой, электрошлаковой, газовой, газопрессовой, электронно-лучевой, лазерной и стыковой сваркой оплавлением, а также их комбинациями.
Ультразвуковой контроль по ГОСТ Р 55724-2013 позволяет выявлять следующие виды дефектов сварных соединений:
Ультразвуковой контроль основан на использовании упругих колебаний с частотой от 0,5 до 25 МГц, распространяющихся в контролируемом материале. Физический принцип метода заключается в способности ультразвуковых волн отражаться от границ раздела сред с различными акустическими сопротивлениями.
При ультразвуковом контроле сварных соединений используются следующие основные параметры:
В стали скорость продольных волн составляет 5900-5950 м/с, поперечных волн - 3230-3260 м/с. Скорость распространения зависит от упругих свойств и плотности материала и определяется по формуле:
C = √(E/ρ), где:
Акустическое сопротивление материала является важнейшей характеристикой, определяющей отражение и прохождение ультразвуковых волн на границах раздела сред. Чем больше разница в акустических сопротивлениях двух сред, тем интенсивнее отражение ультразвука.
При прохождении ультразвуковых волн через материал происходят следующие физические явления:
В однородном материале ультразвуковые волны распространяются прямолинейно с постоянной скоростью. При встрече с дефектом (трещиной, порой, включением) волна частично отражается от поверхности несплошности. Отраженный сигнал принимается преобразователем и анализируется дефектоскопом.
При контроле сварного шва толщиной 20 мм наклонным преобразователем с углом ввода 65° получен эхо-сигнал от дефекта. Время прохождения ультразвука составило 8 мкс, скорость поперечных волн в стали 3230 м/с.
Расчет:
Путь луча L = C × t / 2 = 3230 × 8×10⁻⁶ / 2 = 12,92 мм
Глубина залегания H = L × sin(65°) = 12,92 × 0,906 = 11,7 мм
Согласно ГОСТ Р 55724-2013, при ультразвуковом контроле сварных соединений применяют методы отраженного излучения и прошедшего излучения, а также их сочетания, реализуемые различными способами контроля.
При ультразвуковом контроле сварных соединений используются следующие типы волн:
Способы контроля реализуются с помощью преобразователей, включенных по следующим схемам:
Для проведения ультразвукового контроля по ГОСТ Р 55724-2013 применяются специализированные средства контроля, которые должны обеспечивать требуемые метрологические и технические характеристики.
Дефектоскопы должны обеспечивать следующие основные функции:
Преобразователи, используемые совместно с дефектоскопами, должны обеспечивать:
Для настройки и проверки параметров средств контроля применяются:
Настроечные образцы изготавливаются из материала, аналогичного контролируемому изделию, и содержат искусственные отражатели (боковые цилиндрические отверстия). НО используются для настройки чувствительности дефектоскопа на браковочный уровень с учетом конкретных условий контроля.
Для обеспечения качественного контроля дополнительно применяются:
Правильная настройка дефектоскопа является критически важным этапом, обеспечивающим достоверность результатов контроля. Настройка включает проверку основных параметров и установку чувствительности в соответствии с требованиями технологической документации.
Перед проведением контроля необходимо проверить и настроить следующие параметры:
Настройка чувствительности проводится по настроечным образцам или мерам и включает установку трех основных уровней:
1. Браковочный уровень - устанавливается по эхо-сигналу от опорного отражателя в настроечном образце. При этом уровне принимается решение об отнесении выявленной несплошности к классу "дефект".
2. Контрольный уровень (уровень фиксации) - устанавливается на 6 дБ ниже браковочного уровня. На этом уровне производят регистрацию несплошностей и оценку их допустимости по условным размерам и количеству.
3. Поисковый уровень - устанавливается на 12 дБ ниже браковочного уровня (на 6 дБ ниже контрольного). Используется при поиске несплошностей для максимального охвата зоны контроля.
При эхо-импульсном контроле условную чувствительность настраивают по мерам СО-2 или СО-3Р следующим образом:
Шаг 1: Устанавливают наклонный преобразователь на меру СО-2 и находят максимальный эхо-сигнал от отверстия диаметром 6 мм на глубине 44 мм.
Шаг 2: Регулировкой усиления устанавливают амплитуду эхо-сигнала на заданный уровень по шкале экрана (обычно 40-80% высоты экрана).
Шаг 3: Вводят поправку на передаточные потери в зависимости от толщины контролируемого изделия и расстояния до дефекта.
Шаг 4: Фиксируют установленное значение усиления как опорный уровень чувствительности и отсчитывают от него контрольный (-6 дБ) и поисковый (-12 дБ) уровни.
ВРЧ используется для компенсации затухания ультразвука в материале и обеспечения равномерной чувствительности по всей толщине контролируемого изделия. Настройка проводится следующим образом:
Схема прозвучивания определяет траекторию ультразвукового луча в контролируемом изделии и зависит от типа сварного соединения, его толщины и характера возможных дефектов.
Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений выполняют прямыми и наклонными преобразователями с использованием следующих схем:
Контроль тавровых сварных соединений выполняют прямыми и наклонными преобразователями с использованием схем прозвучивания прямым и/или однократно отраженным лучами. Прозвучивание осуществляется со стороны обеих свариваемых деталей.
Для угловых соединений применяют специальные схемы с учетом геометрии соединения. Контроль проводят наклонными преобразователями, устанавливаемыми на обе свариваемые детали под различными углами.
Нахлесточные соединения контролируют преобразователями с частотой от 2,5 до 5 МГц со стороны нижнего листа однократно отраженным лучом по совмещенной схеме. Дополнительно может применяться зеркально-теневой метод для выявления непроваров у нижней кромки.
Угол ввода ультразвукового луча выбирают в зависимости от толщины свариваемых элементов и схемы прозвучивания:
При проведении контроля применяют следующие способы перемещения преобразователя:
При ручном контроле скорость перемещения преобразователя не должна превышать 150 мм/с. Преобразователь систематически поворачивают на 5-10° в обе стороны для выявления различно ориентированных дефектов.
После обнаружения дефекта проводят измерение его координат и условных размеров для последующей оценки допустимости. Координаты определяются относительно поверхности ввода и выбранной точки отсчета вдоль шва.
Местоположение дефекта в сварном соединении определяется тремя координатами:
H (глубина залегания) - расстояние от поверхности ввода до дефекта по нормали к поверхности, мм. Определяется по показаниям глубиномера дефектоскопа в положении, соответствующем максимальной амплитуде эхо-сигнала.
X (горизонтальная проекция) - расстояние от точки выхода луча преобразователя до проекции дефекта на поверхность ввода, мм. Рассчитывается по формуле:
X = L × cos(α), где L - путь луча, α - угол ввода
L (координата вдоль шва) - расстояние вдоль оси шва от выбранной точки отсчета до дефекта, мм. Измеряется с помощью линейки или координатного устройства.
В качестве условных размеров выявленной несплошности используют:
Эквивалентная площадь определяется путем сравнения максимальной амплитуды эхо-сигнала от дефекта с амплитудой сигнала от опорного отражателя в настроечном образце. Используются следующие методы:
Условное расстояние между дефектами определяется как минимальное расстояние между положениями преобразователя, при которых амплитуды эхо-сигналов от несплошностей фиксируются при контрольном уровне чувствительности. Этот параметр используется для оценки скопления дефектов.
Условия: Контроль сварного шва толщиной 30 мм преобразователем с углом ввода 50°. Точка выхода луча находится на расстоянии 22 мм от передней грани преобразователя.
Измеренные параметры:
Результат: Обнаружен объемный дефект на глубине 18 мм с координатой 450 мм, размерами lу×bу×hу = 12×8×4 мм.
ГОСТ Р 55724-2013 устанавливает методы измерения характеристик обнаруженных несплошностей, но не регламентирует непосредственно критерии их допустимости. Нормы оценки качества сварных соединений устанавливаются в отраслевых стандартах или конструкторской документации на продукцию.
При оценке качества сварных соединений определяют следующие параметры выявленных несплошностей:
Оценка допустимости дефектов проводится при различных уровнях чувствительности:
Браковочный уровень - несплошности с амплитудой эхо-сигнала, равной или превышающей браковочный уровень, относят к классу "дефект" и признают недопустимыми независимо от других характеристик.
Контрольный уровень (уровень фиксации) - несплошности с амплитудой между контрольным и браковочным уровнями регистрируют и оценивают по условным размерам, количеству и расположению согласно нормативной документации.
Поисковый уровень - используется только для обнаружения несплошностей, не применяется для оценки допустимости.
В зависимости от условной протяженности дефекты классифицируются следующим образом:
Результаты контроля фиксируются в протоколе или журнале с указанием следующих данных:
В качестве примера приведены типичные критерии, применяемые в различных отраслях:
ГОСТ Р 55724-2013 представляет собой существенную переработку предыдущего стандарта. Основные отличия включают: обновленную терминологию в соответствии с международными стандартами, введение новых мер СО-2 и СО-3 взамен устаревших стандартных образцов, расширенный перечень способов контроля, включая дифракционный метод, детализированные требования к настройке временной регулировки чувствительности, уточненные схемы прозвучивания различных типов соединений. Новый стандарт также учитывает современные достижения в области ультразвукового контроля и обеспечивает лучшую гармонизацию с международными требованиями.
Стандарт не устанавливает жесткого ограничения по минимальной толщине, однако практическая применимость метода ограничена мертвой зоной преобразователей и возможностью реализации требуемых схем прозвучивания. Для большинства преобразователей мертвая зона составляет от 3 до 6 мм. Минимальная толщина для эффективного контроля стыковых соединений составляет обычно 4-6 мм при использовании высокочастотных преобразователей и специальных раздельно-совмещенных преобразователей с минимальной мертвой зоной. Для более тонких изделий рекомендуется применять другие методы неразрушающего контроля.
Ультразвуковые дефектоскопы подлежат первичной и периодической поверке. Межповерочный интервал для дефектоскопов устанавливается в соответствии с их типом и обычно составляет 1 год. Меры СО-2, СО-3 и СО-3Р, входящие в комплект КМУ-55724, имеют межповерочный интервал 2 года. Ультразвуковые преобразователи подлежат калибровке с периодичностью, установленной в технологической документации, как правило, не реже 1 раза в год. Между официальными поверками необходимо ежедневно проверять работоспособность средств контроля в соответствии с руководством по эксплуатации.
Ультразвуковой контроль сварных соединений действительно можно проводить на эксплуатируемых объектах без остановки технологического процесса в большинстве случаев. Это одно из важных преимуществ метода. Однако существуют ограничения: температура поверхности контроля не должна превышать допустимые значения для применяемых контактных жидкостей и преобразователей, поверхность должна быть доступна для установки преобразователя и его перемещения, необходимо обеспечить безопасные условия работы персонала. Для контроля трубопроводов с продуктом под давлением разработаны специальные методики, учитывающие влияние рабочей среды на результаты контроля.
Наибольшую сложность представляют плоскостные дефекты, ориентированные параллельно направлению прозвучивания, такие как продольные трещины и непровары, расположенные вдоль оси шва. Для их выявления требуется веерное и орбитальное сканирование с различными углами ввода. Также сложно обнаруживаются мелкие дефекты в зоне усиления шва из-за сложной геометрии поверхности и рассеяния ультразвука. В крупнозернистых материалах затруднено выявление мелких дефектов из-за структурного шума. Подповерхностные дефекты в зоне термического влияния требуют применения специальных схем прозвучивания с головными волнами.
Подготовка поверхности является обязательным требованием для обеспечения достоверности контроля. Поверхность в зоне контроля и прилегающие участки на расстоянии, определяемом схемой прозвучивания, должны быть очищены от шлака, брызг металла, окалины, краски, масла и других загрязнений. Шероховатость поверхности после механической обработки должна быть не хуже 40 мкм по ГОСТ 2789. При контроле соединений из листового металла допускается наличие неотслаивающейся прокатной окалины, если это предусмотрено технологической документацией. Усиление шва может быть оставлено при контроле прямыми лучами, но для наклонного прозвучивания часто требуется его удаление.
Контактная жидкость обеспечивает акустический контакт между преобразователем и контролируемой поверхностью, вытесняя воздух из зазора. Наиболее распространенные контактные жидкости: глицерин - универсальное средство для большинства применений при температуре от минус 10 до плюс 50 градусов, машинное масло - для работы при повышенных температурах до 100 градусов, консистентные смазки - для контроля вертикальных и наклонных поверхностей, специальные гели - для контроля при отрицательных температурах до минус 40 градусов, вода с добавлением смачивателя - для автоматизированного контроля. При выборе учитывают температуру поверхности, ее ориентацию, требования по очистке после контроля и совместимость с материалом изделия.
Персонал, выполняющий ультразвуковой контроль сварных соединений, должен иметь соответствующую квалификацию и аттестацию. В Российской Федерации действует трехуровневая система аттестации: специалист 1 уровня может проводить контроль по установленным методикам под руководством специалиста более высокого уровня, специалист 2 уровня имеет право самостоятельно проводить контроль, настраивать оборудование, оценивать результаты и оформлять заключения, специалист 3 уровня разрабатывает методики контроля, проводит обучение персонала, осуществляет технический надзор. Аттестация проводится в органах по аттестации персонала в области неразрушающего контроля на определенные виды объектов контроля и действует 5 лет.
ГОСТ Р 55724-2013 устанавливает общие методы ультразвукового контроля сварных соединений, но не определяет конкретные критерии браковки и объемы контроля. Стандарты организации Газпром, такие как СТО Газпром 2-2.3-136-2007, базируются на требованиях ГОСТ, но дополнительно регламентируют специфические аспекты для объектов газовой промышленности: объемы контроля в зависимости от категории участков трубопроводов, конкретные критерии браковки для различных типов дефектов, требования к оформлению документации, периодичность контроля при эксплуатации. При выполнении работ на объектах газовой промышленности необходимо руководствоваться требованиями как ГОСТ, так и соответствующих СТО Газпром.
Автоматизированный ультразвуковой контроль активно применяется в промышленности и имеет ряд преимуществ перед ручным контролем. Современные автоматизированные системы включают: механизированные сканеры для перемещения преобразователей с заданной скоростью и шагом сканирования, многоканальные дефектоскопы для одновременного контроля несколькими преобразователями, системы с фазированными решетками для быстрого сканирования без механического перемещения, программное обеспечение для автоматической обработки и документирования результатов. Автоматизация обеспечивает высокую производительность, повторяемость результатов, полноту документирования и снижение влияния человеческого фактора. Особенно эффективна автоматизация при контроле кольцевых швов труб на трубосварочных заводах.
Настоящая статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Информация, представленная в статье, не является руководством к действию и не может заменять официальную нормативно-техническую документацию, в том числе ГОСТ Р 55724-2013, технологические инструкции и другие регламентирующие документы.
Автор не несет ответственности за последствия применения информации из данной статьи в практической деятельности. Перед проведением ультразвукового контроля сварных соединений необходимо ознакомиться с полным текстом действующей редакции ГОСТ Р 55724-2013 и другими применимыми нормативными документами, а также пройти соответствующую подготовку и аттестацию.
Для выполнения работ по неразрушающему контролю привлекайте только аттестованных специалистов с действующими удостоверениями соответствующего уровня квалификации.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.