16.5.2. Ультразвуковой метод

Использовать ультразвуковые волны для дефектоскопии материалов впервые предложил в 1928 г. Член-кор. АН СССР С.Я. Соколов; начало практического применения ультразвукового метода контроля за рубежом относится к 40-м годам.

Метод основан на способности ультразвуковых колебаний (УЗК) отражаться от внутренних неоднородностей среды (рис. 16.4). С помощью УЗК в сварных швах можно обнаружить и определить внутренние дефекты - трещины, непровары, пористость, неметаллические и металлические включения.

1 – дефект - трещина; 2 – усилитель отраженных сигналов; 3 – высокочастотный генератор электрических импульсов; 4 – щуп с пьезодатчиком; 5 – направление введенного и отраженного ультразвуковых сигналов; 6 – электронно-лучевая трубка

Рис. 16.4. Схема ультразвукового контроля качества сварных соединений

а – принцип эхоимпульсного метода; б – общий вид дефектоскопа; в – сигналы на экране электронно-лучевой трубки

УЗК вводят в металл шва через основной металл с помощью наклонных искателей, разработанных в 1951 г. ЦНИИТМашем.

Для контроля сварных соединений в бывшем СССР получили применение приборы УДМ-1М; УДМ-3; ДУК-13 ИМ; ДУК-66 ПМ.

16.5.3. Магнитные и электромагнитные методы

Эти методы занимают важное место для контроля качества материалов и соединений в производственных условиях.

Магнитный поток, замыкаясь по изделию, помещенному в магнитном поле и имеющему дефект, например, трещины, вынужден огибать препятствие с пониженной проницаемостью. При этом силовые линии выходят за пределы поверхности изделий.

Существует несколько методов регистрации полей рассеяния над дефектом. В зависимости от сложности геометрии контролируемого изделия, необходимой чувствительности, производительности и разрешающей способности применяют магнитопорошковый, индукционный, магнитографический, магнитоферрозондовый методы и метод вихревых токов. Для контроля сварных соединений используют в основном магнитографический и магнитопорошковый методы.

Магнитопорошковый метод. Индикаторами поля рассеяния в данном случае служат магнитные порошки или суспензии. Процесс контроля состоит из этапов: намагничивания сварного шва, нанесения индикатора и регистрации на поверхности сварного шва дефектов, и если необходимо, размагничивания сварного изделия. Чувствительность контроля зависит от качества намагничивания и свойств магнитных порошков и суспензий. Метод порошковой дефектоскопии в промышленном масштабе в СССР начал применяться с 1934 г.

С 1974 г. для контроля сварных швов выпускают дефектоскопы ПМД-70 и МД-50П (последний передвижной).

Магнитографический метод. Это одна из разновидностей магнитной дефектоскопии. Сущность метода – намагничивание зоны контролируемого шва до состояния, близкого к техническому насыщению, фиксация возникающих в местах несплошностей полей рассеивания на магнитной ленте, плотно прижатой к поверхности шва и последующее воспроизведение полученной на магнитной ленте записи (рис. 16.5).

Существующая аппаратура позволяет контролировать стыковые сварные швы стальных изделий при толщине металла от 1-2 мм до 16-20 мм. Метод предложен и разработан в ВНИИСТе (Всесоюзный НИИ по строительству магистральных трубопроводов).

Магнитографический метод высокопроизводителен, позволяет выявлять наиболее опасные узкие микродефекты (трещины, тонкие непровары), экономичен и безвреден для персонала.

Наиболее эффективен для контроля сварных швов, выполненных автоматизированными способами. Позволяет выявить трещины, непровары, цепочки шлаковых включений и газовых пор с относительной чувствительностью 6-8% и более от толщины шва, если высота шва не превышает 25 мм.

Магнитографические дефектоскопы МД-11, МДУ-1, МДУ-24, МГК-1.

1 – сварное соединение; 2 – дефект; 3 – магнитный поток; 4 – электромагнит; 5 – магнитная лента; 6 – опорные диамагнитные ролики; 7 – катушки; 8 – магнитный искатель; 9 – усилитель; 10 – дефектоскоп; 11 – импульс при отсутствии дефекта; 12 – импульс при наличии трещины, непровара; 13 – импульс при наличии шлакового и газового включений.

Рис. 16.5. Магнитографический контроль качества сварных соединений

а – схема распределения магнитного потока в сварном соединении; б – схема намагничивания и записи магнитного поля на магнитную ленту; в – схема воспроизведения записи на экране дефектоскопа; г – характер импульсов на экране