Приложение М (справочное). Особенности ультразвукового контроля сварных соединений различных конструкций

Приложение М
(справочное)

Особенности ультразвукового контроля сварных соединений различных конструкций

М.1 Стыковые сварные соединения

М.1.1 Особенностью стыковых СС с V-образной разделкой кромок без подкладных колец является наличие неровностей в корне шва - превышение проплава металла и смещений кромок. Отраженные от неровностей сигналы при УЗК прямым лучом совпадают по времени с сигналами, отраженными от надкорневых несплошностей, обнаруженных однократно отраженным лучом.

На рисунке М.1 приведена схема обнаружения надкорневых несплошностей и неровностей корня шва. Участок развертки "а" - зона появления эхо-сигналов от несплошностей, расположенных в корне шва. Участок "х" - это зона появления эхо-сигналов как от несплошностей, расположенных непосредственно над корнем шва, так и от превышения проплава (зона совпадения). Участок "б" - это зона появления эхо-сигналов, отраженных от несплошностей в верхней части шва.

Примечание - Корневой частью соединения считают слой толщиной 1/3Н, но не более 5 мм, считая от внутренней поверхности СС.

а - настройка диапазона развертки: Д₁ - сигнал от нижней зарубки, Д₂ - от верхней; б - обнаружение сигнала от надкорневых несплошностей и провисаний: Д - сигнал от несплошности; П - сигнал от провисания, совпадающий с сигналом Д по координате; в - разметка экрана после диапазона развертки

Рисунок М.1 - Схема УЗК СС труб толщиной менее 15 мм

М.1.2 Смещение кромок стыкуемых труб отличают от несплошности в корне шва по следующим признакам:

- эхо-сигнал от смещения расположен на экране там же, где и корневые несплошности;

- смещение кромок из-за разной толщины стыкуемых труб характеризуется наличием сигнала при прозвучивании только с одной стороны шва по всему периметру или на большей части периметра. В этом случае следует измерить толщину стенок труб;

- смещение кромок из-за несоосности стыкуемых труб характеризуется появлением сигналов при прозвучивании с разных сторон шва в диаметрально противоположных точках (рисунок М.2);

- амплитуда эхо-сигнала при прозвучивании с одной стороны обычно выше первого браковочного уровня, а с другой - ниже контрольного.

I-IV - номера ПЭП

Рисунок М.2 - Определение кромок стыкуемых труб из-за несоосности

М.1.3 Превышение проплава металла в корне шва отличают от несплошности по следующим признакам:

- эхо-сигналы от превышения проплава имеют как различные координаты на экране, так и амплитуды при прозвучивании с разных сторон шва.

Кроме того, для СС толщиной менее 15 мм используют дополнительные признаки:

- эхо-сигнал от превышения проплава расположен на экране в зоне "х";

- превышение проплава обычно выявляют при меньшем расстоянии между ПЭП и швом, чем при выявлении надкорневых несплошностей.

Образование превышения проплава наиболее вероятно на участках, выполненных сваркой в нижнем положении. В горизонтальных стыках провисания располагаются более равномерно и образуются реже, чем в вертикальных стыках. Величину превышения проплава определяют по методике, разработанной предприятием-изготовителем и прошедшей оценку соответствия в форме испытаний.

Примечание - Если при пооперационном радиографическом контроле корневой части шва на радиограмме имеется изображение превышения проплава, то оценку качества соответствующих участков корневой части шва допускается проводить только по результатам радиографического контроля.

М.1.4 Размеры смещения кромок при УЗК не определены.

М.2 Стыковые соединения с подкладными кольцами

М.2.1 Несплошности, располагающиеся над корневым слоем, могут быть выявлены или прямым, или однократно отраженным лучом (рисунок М.3). В последнем случае время прихода сигналов от подкладного кольца и несплошности может быть одинаковым.

М.2.2 Для того чтобы различить эти сигналы и избежать ошибки в оценке качества СС, необходимо измерить линейкой расстояния x_k, x₁, x₂ от точки ввода луча (или от передней грани ПЭП) до середины усиления шва на НО. Сигнал от подкладного кольца появляется при меньшем расстоянии между швом и ПЭП, чем сигнал от несплошности, расположенной выше корня шва. В процессе УЗК следует периодически сравнивать эти расстояния с измеренными на образце.

Контролируя СС элементов толщиной от 4,5 до 19,5 мм с углом разделки кромок 14° и менее, не следует приближать ПЭП к шву ближе чем на 5 мм от положения ПЭП, соответствующего максимуму сигнала от подкладного кольца, так как при этом возможно появление дополнительного сигнала от подкладного кольца, который может быть ошибочно принят за сигнал от корневой несплошности.

1 и 2 - положение сигналов от углового отражателя; К - сигнал от подкладного кольца; Д₁ и Д₂ - сигналы от надкорневой несплошности, обнаруженные прямым или однократно отраженным лучом; x_k, x₁ и x₂ - расстояния между серединой шва и точкой ввода ПЭП

Рисунок М.3 (подкладное кольцо с проваром) - Схемы обнаружения подкладного кольца и надкорневой несплошности

М.2.3 Чтобы определить, к какой из кромок стыкуемых труб ближе расположена несплошность в корне шва, руководствуются следующим:

- если несплошность в корне шва расположена ближе к линии сплавления с трубой, со стороны которой ведется УЗК, то при медленном приближении ПЭП к шву на экране дефектоскопа первым появляется сигнал от несплошности, а затем, когда УЗ-лучи пройдут над несплошностью, частично экранирующей кольцо, на экране появляется сигнал от кольца;

- при УЗК этого участка шва со стороны второй трубы на экране первым появляется сигнал от подкладного кольца, а затем - сигнал от несплошности. Возможно также одновременное появление сигналов.

М.2.4 При проведении УЗК следует учитывать качественные признаки, позволяющие судить о характере некоторых несплошностей.

М.2.5 Трещины в корне шва, как правило, начинаются от зазора, образованного кромкой стыкуемой трубы и подкладным кольцом. Распространяясь по наплавленному металлу, трещины выходят после первого или второго слоя на его середину. В связи с этим окончательным признаком трещин в корне шва является то, что они частично или полностью экранируют сигнал от подкладного кольца (рисунок М.4) только при УЗК со стороны той из стыкуемых труб, у кромки которой они берут свое начало. При УЗК шва с противоположной стороны трещина не экранирует подкладное кольцо, и УЗ-лучи свободно проходят в него. На экране дефектоскопа возникают два сигнала - от подкладного кольца и трещины. Сигнал от подкладного кольца имеет примерно ту же амплитуду и пробег на экране, как и на участках, где несплошность отсутствует. Трещины с этой стороны выявляются значительно хуже, а при небольшой высоте могут совсем не выявляться. На рисунке М.4 показана схема выявления корневой трещины высотой 3 мм.

М.2.6 Непровар, расположенный выше корневых слоев сварного шва, мало или совсем не экранирует отражение от подкладного кольца. На экране при УЗК с обеих сторон шва возникают сигналы от подкладного кольца и несплошности. Расстояние между этими сигналами более, чем в случае несплошностей, расположенных в корне шва. В некоторых случаях от несплошности и подкладного кольца на экране наблюдается несколько сигналов.

М.2.7 Для шлаковых включений или пор характерно наличие на экране дефектоскопа импульсов, быстро исчезающих или появляющихся вновь при незначительных перемещениях ПЭП в продольном или поперечном направлении. Скопление мелких шлаковых включений или пор в наплавленном металле дает на экране один сигнал или группу близко расположенных.

а - схема обнаружения трещины; б - осциллограмма при положении ПЭП I; в - осциллограмма при положении ПЭП II; Д - сигнал от несплошности; К - сигнал от подкладного кольца

Рисунок М.4 (подкладное кольцо с проваром) - Схема обнаружения трещины в корне шва

М.2.8 Прожог подкладного кольца характеризуется следующими признаками.

На экране дефектоскопа левее сигнала от подкладного кольца появляется сигнал от прожога. При этом амплитуда эхо-сигнала от кольца с прожогом менее, чем без прожога. При перемещении ПЭП вдоль образующей трубы на экране дефектоскопа в зоне расположения сигнала от подкладного кольца появляется один сигнал с двумя вершинами или два сигнала в непосредственной близости друг от друга. При УЗК с разных сторон шва форма и характер изменения сигналов от прожога аналогичны. Если прожог переходит в непровар наплавленного металла, то он обнаруживается как непровар.

М.2.9 Зазор между подкладным кольцом и основным металлом трубы сопровождается появлением на экране дефектоскопа сигнала в том же месте, что и от несплошности в корне шва (непровар, трещина), и поэтому может оказаться причиной перебраковки сварного шва. Отличительными признаками зазора являются следующие: при плавном перемещении ПЭП вдоль образующей трубы к шву сначала появляется сигнал от подкладного кольца, а затем от зазора. При этом сигнал от подкладного кольца имеет такую же амплитуду, как и в месте шва, где зазор отсутствует. Следует также учитывать, что зазоры величиной не более 0,5 мм, как правило, не обнаруживаются, а не более 1 мм дают эхо-сигналы, менее или примерно равные первому браковочному уровню.

М.3 Угловые соединения штуцеров (патрубков)

М.3.1 Перед началом УЗК рекомендуется разметить СС согласно рисунку М.5.

1, 2, 3, 4, А, Б, В, Г - сектора

Рисунок М.5 - Схема разметки углового кольцевого сварного соединения на секторы

М.3.2 УЗК СС в разных секторах проводят в соответствии со схемами, приведенными на рисунке М.6.

УЗК проводят перемещением ПЭП между краем усиления шва и границей зачищенной зоны штуцера. При сканировании ПЭП следует поворачивать вокруг точки ввода таким образом, чтобы обеспечить его перпендикулярность относительно оси шва. Однако в процессе сканирования ПЭП не должен постоянно находиться в перпендикулярном к оси шва положении, так как при этом ухудшается контакт с поверхностью штуцера.

От двух до трех циклов перемещения ПЭП прозвучивается весь объем шва в данном сечении, после чего ПЭП смещается вдоль шва и цикл сканирования повторяется.

а - УЗК в секторах Б и Г; б - УЗК в секторах А и Б; в - УЗК в промежуточных секторах 1-4

Рисунок М.6 - Схемы УЗК углового кольцевого сварного соединения

М.3.3 При УЗК угловых СС о наличии несплошностей в сварном шве судят по результатам измерения координат. При УЗК СС с толщиной стенки штуцера менее 20 мм точно измерить координаты не удается, поэтому о наличии несплошностей в шве судят по положению ПЭП относительно края усиления шва. Для этого при появлении эхо-сигнала в рабочей зоне развертки следует измерить расстояние от точки ввода ПЭП до ближайшей границы усиления шва x₁ (рисунок М.6), если эхо-сигнал на экране расположен вблизи левой границы рабочей зоны развертки, или x₂, если эхо-сигнал расположен вблизи правой границы. Измеренные значения x₁ или x₂ сравнивают с соответствующими данными в таблице М.1. Совпадение измеренных и табличных значений с точностью  5 мм свидетельствует о наличии несплошности. При УЗК СС с толщиной стенки штуцера 20 мм и более измеряют координаты h и x.

Примечание - Сигналы от несплошностей, находящихся выше корня шва, могут быть получены прямым лучом при расстояниях, меньших и однократно отраженным лучом при расстояниях, больших x₁.

Таблица М.1 - Положения ПЭП при УЗК угловых сварных соединений

Толщина стенки штуцера, мм	x1 в секторах, мм			x2 в секторах, мм
	А, Б (Б, В)	Б, Г	1-4	А, Б	Б, Г	1-4
4,5	7	5	5	От 17 до 30	От 17 до 30	От 17 до 30
6	10	5	7	От 20 до 32	От 20 до 32	От 20 до 32
9	20	15	17	От 35 до 50	От 35 до 50	От 35 до 50
От 11 до 12	25	20	23	От 45 до 60	От 45 до 60	От 45 до 60
16	23	15	20	От 40 до 60	От 40 до 60	От 40 до 60
18	25	17	21	От 45 до 65	От 45 до 65	От 45 до 65

На внутренней поверхности штуцера после механической обработки могут оставаться мелкие неровности (риски, впадины, бугры) и давать ложные сигналы. Признаком неровностей внутренней поверхности штуцера является несоответствие положения эхо-сигнала на развертке положению ПЭП на поверхности штуцера. Так, если на экране появляется эхо-сигнал у левой рабочей зоны развертки, а ПЭП при этом находится в положении, при котором луч не может попасть в корень шва, то причиной появления эхо-сигнала становятся неровности внутренней поверхности.

М.3.4 При УЗК СС с толщиной стенки штуцера от 40 до 50 мм в центре секторов Б и Г (рисунок М.6) может появляться эхо-сигнал от двугранного угла внутри трубы. Признаком принадлежности сигнала двугранному углу является то, что сигнал находится на экране у левой границы рабочей зоны развертки, ПЭП при этом вплотную придвинут к усилению.

М.4 Сварные соединения секторных отводов

М.4.1 Особенностью УЗК секторных отводов является неперпендикулярность оси шва образующей трубы. При УЗК СС отводов диаметром 160 мм следует перемещать ПЭП перпендикулярно оси шва. Контролируя соединения секторных отводов меньших диаметров, следует перемещать ПЭП параллельно образующей трубе.

М.4.2 При оценке качества СС во избежание ложной браковки необходимо учитывать признаки смещения кромок и превышение проплава по М.1.3 и М.1.4.

М.5 Сварные соединения сосудов

При проведении УЗК следует учитывать качественные признаки, позволяющие судить о характере некоторых несплошностей. Для сварных швов сосудов характерны непровары (несплавления) в корне Х-образного шва и по кромкам СС, трещины, шлаковые включения в виде цепочек и скоплений.

М.5.1 Непровары по кромке характеризуются наличием эхо-сигнала при прозвучивании со стороны основного металла (рисунок М.7а).

М.5.2 При УЗК совмещенными ПЭП трещины дают небольшие эхо-сигналы или совсем не обнаруживаются (рисунок М.7б). В этом случае рекомендуется проведение УЗК по схеме "тандем" (рисунок М.7в).

М.5.3 Отдельные шлаковые включения и поры характеризуются тем, что при прозвучивании с разных направлений эхо-сигнала слабо изменяют свое расположение и величину на экране дефектоскопа (рисунок М.8). Рыхлость характеризуется появлением широкого эхо-сигнала неопределенной формы (рисунок М.9).

М.5.4 При контроле прямым и однократно отраженным НП стыковых, а также угловых, тавровых и крестообразных СС со стороны привариваемого элемента следует исключить из обзора сигналы, появляющиеся правее границы, соответствующей координате h, равной одной (прямой луч) или двойной (однократно отраженный луч) толщине элемента, как показано на рисунке М.10.

а - непровар (несплавление) по кромке; б - трещина; в - УЗК по схеме "тандем"

Рисунок М.7 - Выявление непроваров и трещин в СС

Рисунок М.8 - Выявление отдельных шлаковых включений и пор в СС сосудов

Рисунок М.9 - Выявление рыхлости в СС сосудов

М.6 Особенностью УЗК СС листовых конструкций является наличие систематически появляющихся эхо-сигналов от неровностей формирования внутреннего и наружного усилений шва. Для исключения возможной ошибки при оценке результатов УЗК руководствуются следующими правилами.

М.6.1 При УЗК прямым и однократно отраженным лучами наклонным ПЭП стыковых, а также угловых, тавровых и крестообразных соединений со стороны привариваемого элемента следует исключить из обзора сигналы, появляющиеся на экране дефектоскопа правее границы, соответствующей координате h, равной одной (прямой луч) или двойной (однократно отраженный луч) толщине элемента, как показано на рисунок М.10.

Д - зона появления эхо-сигналов от несплошностей шва; ВУ, НУ - зона появления эхо-сигналов от неровностей верхнего и нижнего усиления шва соответственно

Рисунок М.10 - Схема обнаружения эхо-сигналов от неровностей формирования усиления шва при УЗК стыковых (угловых, тавровых, крестообразных) СС при УЗК со стороны привариваемого элемента

М.6.2 При УЗК наклонными ПЭП угловых и тавровых соединений прямым лучом со стороны основного элемента зону перемещения ПЭП следует ограничивать положением, соответствующим координате X, равной расстоянию от точки ввода до дальней от ПЭП поверхности привариваемого элемента, как показано на рисунке М.11.

М.6.3 При УЗК PC ПЭП угловых и тавровых соединений со стороны основного элемента зону перемещения ПЭП ограничивают положением, соответствующим появлению эхо-сигнала от противоположной поверхности основного элемента (рисунок М.11).

Рисунок М.11 - Определение границ зон перемещения ПЭП при УЗК СС листовых конструкций