В последнее время государственными органами РФ декларируется «разворот на Восток» и потенциальное тесное сотрудничество российских производителей/заказчиков с китайскими. Для качественной совместной работы с представителями КНР необходимо говорить с ними на одном языке, и в частности ориентироваться в используемой обеими сторонами терминологии и стандартной нормативной документации. В данной статье мы хотели бы обобщить наш опыт взаимодействия с коллегами из Китайской Народной Республики по одному локальному вопросу - диагностированию обсадных колонн, и на его примере рассмотреть сходство и отличия нормативной документации РФ и КНР.

Обсадные трубы применяются для крепления нефтяных и газовых скважин в процессе их строительства и эксплуатации. Между собой обсадные трубы соединяются при помощи муфтовых или безмуфтовых (интегральных) резьбовых соединений. На месте строительства всегда проводится многостадийный контроль качества строительства, состоящий из следующих операций: контроль наличия сопроводительной документации (сертификата); проверка соответствия данных сертификата маркировке труб; визуальный контроль; инструментальный контроль; неразрушающий контроль; контроль оправкой; гидравлическое испытание.

Все работы по контролю качества должны определяться инструкциями изготовителя, которые должны включать соответствующую методику и количественные или качественные критерии приемки. Инструкции по неразрушающему контролю должны соответствовать требованиям настоящих технических условий и требованиям национальных и международных стандартов, выбранных изготовителем.

На территории Российской Федерации в данный момент действуют основные ГОСТ 632-1980 и ГОСТ 53366-2009 (Отменен, с 01.01.2015 пользоваться ГОСТ 31446-2012. По приказу Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22.10.2014 № 1377-ст - восстановлен на территории РФ с 01.01.2015 до 01.01.2017), регламентирующие требования к неразрушающему контролю и уровни контроля бесшовных и электросварных труб. Все обсадные трубы должны быть проверены на наличие дефектов по всей длине (от торца до торца) методами неразрушающего контроля.

Обсадные трубы не должны иметь дефектов, которые по ГОСТ Р 53366-2009 относятся к недопустимым дефектам, и должны соответствовать требованиям, установленным в этом стандарте. Стандартные методы неразрушающего контроля труб являются традиционными проверенными методами и предусматривают процедуры неразрушающего контроля, широко применяемые для контроля трубных изделий во всем мире. Допускается, однако, применение других методов и процедур неразрушающего контроля, способных выявлять дефекты, например, для применения труб в скважинах со специальными условиями эксплуатации. В таких случаях рекомендуется использовать другие методы неразрушающего контроля, которые позволяют подтвердить необходимое качество труб и их пригодность для спуска в скважину.

Рассмотрим методы неразрушающего контроля для обсадных колонн, используемые на территории РФ и КНР:

1) Ультразвуковой контроль (ультразвуковой метод)

Ультразвук распространяется по всей окружности материала. Акустические характеристики материала и внутренние структурные изменения отражаются на распространении ультразвуковых волн. Регистрация сигнала и его анализ дает представление о степени поврежденности материала. В ГОСТе 53366-2009 указаны только международные стандарты, в соответствии с которыми должны быть инспектированы обсадные колонны: ИСО 9303, ИСО 9503 и АСТМ Е 213. Однако в ГОСТе 13680-2011 для выявления расслоений, площадь проекции которых на наружную поверхность составляет не более 260 мм 2 , предлагается действовать в соответствии с ИСО 10124:1994 (Таблица 1).

В то же время на территории России действуют стандартные методы ультразвукового неразрушающего контроля: ГОСТ Р ИСО 10332-99 «Трубы стальные напорные бесшовные и сварные (кроме труб, изготовленных дуговой сваркой под флюсом)», ГОСТ 12503-75 «Сталь. Методы ультразвукового контроля. Общие требования», ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые» (Утратил силу на территории РФ с 01.07.2015. Пользоваться ГОСТ Р 55724-2013), ГОСТ Р ИСО 10893-12-2014 «Трубы стальные бесшовные и сварные. Часть 12. Ультразвуковой метод автоматизированного контроля толщины стенки по всей окружности», однако, для выявления дефектов обсадных колонн они не применяются. В основном используются международные стандарты ультразвукового метода неразрушающего контроля, перечисленные выше, в то время как на территории КНР контроль целостности труб обсадных колонн выявляют в соответствии с международными и/или собственными стандартами 1 .

В таблице 1 представлены важнейшие стандарты ультразвукового контроля обсадных колонн, из стандартных методов неразрушающего контроля трубы, применяемые как в России, так и в КНР.

Таблица 1

2) Магнитный контроль (метод рассеяния магнитного потока)

Следующим методом неразрушающего контроля, которым рекомендуется пользоваться в соответствии с требованиями ГОСТ 53366-2009, является метод рассеяния магнитного потока.

Магнитная дефектоскопия труб обсадных колонн методом рассеянного потока основана на обнаружении магнитных потоков рассеяния в ферромагнитном материале с высокой магнитной проницаемостью путем измерения изменяемых характеристик после намагничивания изделия. После намагничивания магнитный поток, распространяясь по исследуемому объекту и встречая на своем пути дефект, огибает его вследствие того, что магнитная проницаемость дефекта значительно ниже магнитной проницаемости основного металла. В результате этого часть магнитно-силовых линий вытесняется дефектом на поверхность, образуя местный магнитный поток рассеяния.

Методами магнитного контроля не могут быть обнаружены дефекты, которые вызывают возмущение в распределении силовых линий магнитного потока без образования местного потока рассеяния. Возмущение потока зависит от величины и формы дефекта, глубины его залегания и его ориентации относительно направления магнитного потока. Поверхностные дефекты, расположенные перпендикулярно магнитному потоку, создают значительные потоки рассеяния; дефекты, ориентированные вдоль направления магнитных силовых линий, практически не вызывают появления потоков рассеяния. Наличие продольных и поперечных дефектов приводит к необходимости проводить двойной контроль с использованием комбинированного намагничивания.

В таблице 2 представлены стандарты магнитной дефектоскопии методом рассеяния магнитного потока. В таблице 2 не представлены стандартные методы неразрушающего контроля, действующие в РФ: ГОСТ Р 55680-2013 «Контроль неразрушающий. Феррозондовый метод» (действующий с 01.07.2015, заменяющий ГОСТ 21104-75); ГОСТ Р ИСО 10893-3-2016 «Трубы стальные бесшовные и сварные. Часть 3. Автоматизированный контроль методом рассеяния магнитного потока по всей поверхности труб из ферромагнитной стали для обнаружения продольных и (или) поперечных дефектов» (дата введения в действие 01.11.2016).

Таблица 2

3) Вихретоковый контроль (вихретоковый метод)

Контроль вихретоковым методом - это формируемое ферромагнитной катушкой, находящейся вблизи поверхности контролируемого объекта, поле вихревых токов; анализ изменения электромагнитного поля вихревых токов под действием тех или иных дефектов. Метод применим только для проводящего материала. Вихретоковый контроль может быть использован для тестирования труб, сварного шва и трещин в поверхностном слое наплавки, и косвенного измерения длины дефекта.

В таблице 3 представлены стандарты тестирования вихретоковым методом, российские и китайские специализированные стандарты для дефектоскопии обсадных колонн данным методом отсутствуют. Однако на территории Российской Федерации действует ряд стандартов: ГОСТ 24289-80 «Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения», ГОСТ Р ИСО 15549-2009 «Контроль неразрушающий. Контроль вихретоковый. Основные положения», ГОСТ Р ИСО 12718-2009 «Контроль неразрушающий. Контроль вихретоковый. Термины и определения», ГОСТ Р 55611-2013 «Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения». На территории Китайской Народной Республики данный метод стандартизирован только для труб других классов (сортамента).

Таблица 3

4) Магнитный контроль (магнитопорошковый метод)

Магнитопорошковый контроль - использование магнитного порошка, который адсорбируется в местах дефектов, образуя «магнитную метку» - валики черного магнитного порошка, контроль осуществляется визуально. Метод отражает поверхностные и внутренние дефекты, при этом чувствительность метода не зависит от окраски и металлизации поверхности. Магнитопорошковый метод предпочтительнее для ферромагнитных материалов по сравнению с методом проникающих веществ, так как более оперативен и прост в применении. Главный недостаток - ограниченный доступ к ферромагнитному материалу, для того чтобы полностью обследовать поверхность необходимы специальное оборудование и источник питания. После проведения испытаний наблюдается остаточная намагниченность, которую затруднительно устранить. В таблице 4 приведены международные стандарты по магнитопорошковому методу контроля обсадных колонн, китайские стандарты контроля данным методом, применяемые в машиностроении: контроль качества оборудования под давлением магнитопорошковым методом. В таблицу 4 так же не вошли стандарты, действующие на территории России, т.к. на них не было ссылок в определяющем ГОСТе 53366-2009: ГОСТ Р 56512-2015 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Типовые технологические процессы» (дата введения в действие 01.11.2016), ГОСТ Р ИСО 9934-1-2011 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Часть 1. Основные требования», ГОСТ Р ИСО 9934-2-2011 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Часть 2. Дефектоскопические материалы», ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод», ГОСТ Р ИСО 10893-5-2016 «Трубы стальные бесшовные и сварные. Часть 5. Магнитопорошковый контроль труб из ферромагнитной стали для обнаружения поверхностных дефектов» (дата введения в действие 01.11.2016).

Таблица 4

5) Контроль проникающими веществами (капиллярная дефектоскопия)

Метод проникающих веществ основан на проникновении специальной жидкости - пенетранта - в полости поверхностных и сквозных несплошностей объекта контроля, с последующим извлечением пенетранта из дефектов. Наиболее распространенным методом является капиллярный способ, который подходит для диагностики объектов, изготовленных из металлов и керамики. Продолжительность дефектоскопии зависит от физических свойств жидкости, характера обнаруживаемых дефектов и способа заполнения жидкостью полостей дефектов. В течение получаса можно обнаружить поверхностную усталость, коррозионное растрескивание под напряжением и дефект сварного шва, метод позволяет определить размер трещины.

В ГОСТе 53366-2009 не указаны стандарты капиллярного метода контроля, выявления дефектов обсадной колонны, но в данным стандартом допускается применение других методов и способов неразрушающего контроля. В то же время ГОСТ Р ИСО 13680-2011 рекомендует пользоваться ИСО 12095 или АСТМ Е 165, которые приведены в таблице 5. Внутренние Российские стандарты неразрушающего контроля методом проникающих жидкостей разработаны и действуют, однако до настоящего момента для инспектирования обсадных колонн не применялись: ГОСТ Р ИСО 3059-2015 «Контроль неразрушающий. Проникающий контроль и магнитопорошковый метод. Выбор параметров осмотра» (дата введения в действие 01.06.2016), ГОСТ Р ИСО 3452-1-2011 «Контроль неразрушающий. Проникающий контроль. Часть 1. Основные требования», ГОСТ Р ИСО 3452-2-2009 «Контроль неразрушающий. Проникающий контроль. Часть 2. Испытания пенетрантов», ГОСТ Р ИСО 3452-3-2009 «Контроль неразрушающий. Проникающий контроль. Часть 3. Испытательные образцы», ГОСТ Р ИСО 3452-4-2011 «Контроль неразрушающий. Проникающий контроль. Часть 4. Оборудование», ГОСТ Р ИСО 12706-2011 «Контроль неразрушающий. Проникающий контроль. Словарь», ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий Капиллярные методы Общие требования».

В таблице 5 представлены относящиеся к данному методу диагностики обсадных колонн стандарты. Внутренние Китайские стандарты контроля методом проникающих жидкостей обсадных колонн отсутствуют.

Таблица 5

6) Рентгеновский контроль (радиографический метод)

Рентгенографический метод предусматривает использование рентгеновского излучения, проходящего через металл шва и создающего на рентгенографической пленке изображение, отображающее наличие различных дефектов. Степень засвечивания пленки будет больше в местах расположения дефектов.

В соответствии с ГОСТ ИСО 3183-2012 «Трубы стальные для трубопроводов нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия» рентгенографическому контролю на расстоянии не менее 200 мм от торца трубы должен быть подвергнут сварной шов каждого из концов труб. Этому методу контроля подвергаются трубы:

• с одним или двумя продольными швами или одним спиральным швом, полученными способом сочетания дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа и дуговой сварки под флюсом;
• с одним или двумя продольными швами или одним спиральным швом, полученными способом дуговой сварки под флюсом.

В таблице 6 представлены соответствующие стандарты, относящиеся к радиографическому контролю сварного шва обсадной колонны. Часть стандартов по контролю сварных швов труб не указана.

Таблица 6

1. В РФ и КНР при обследовании труб обсадных колонн на наличие дефектов различными неразрушающими методами контроля в основном ориентируются на международные стандарты ISO и АSТМ.
2. Неразрушающий контроль обсадных труб проводится в соответствии с, как минимум, одним и тем же международным стандартом как в России так и в Китае.
3. Основными методами неразрушающего контроля обсадных колонн по ГОСТ 632-1980 и ГОСТ 53366-2009 являются: ультразвуковой метод, метод рассеяния магнитного потока, вихретоковый метод и магнитопорошковый метод.
4. На территории Российской Федерации и Китайской Народной Республики разработаны внутренние стандарты неразрушающего контроля, которые не используются для выявления дефектов труб обсадных колонн, но используются в других промышленных областях.
5. В действующих внутренних стандартах и вновь принятых можно встретить ссылки на отмененные или устаревшие (существуют заменяющие) версии международных и внутренних стандартов.
6. Радиографический метод неразрушающего контроля применяется только для дефектоскопии сварных швов труб обсадных колонн.

XU Jin-long, CAO Biao, HONG Wu-xing, LU Shan-sheng, FENG Jun-han, HUA Bin, YANG Shu-jie Внутренние и международные стандарты методов неразрушающего контроля обсадных колонн / «Методы неразрушающего контроля» 2014 год, Vol 36, № 10, стр. 72-77

Тэги: вихретоковый контроль, капиллярная дефектоскопия, контроль проникающими веществами, магнитный контроль, магнитопорошковый контроль, метод рассеяния магнитного потока, неразрушающий контроль, неразрушающий контроль обсадных труб, обсадная труба, радиографический контроль, рентгеновский контроль, ультразвуковой контроль

Сварные соединения являются новообразованиями на любых конструкциях и их дальнейшая безопасная эксплуатация во многом зависит от качества их наложения, а это, в свою очередь, можно выявить только специальной проверкой. Качество сварных швов металлических соединений проверяют, используя для этого различные методики дефектоскопии. Из всего существующего на сегодняшний день разнообразия видов дефектоскопии можно выделить ультразвуковой контроль сварных соединений, который является наиболее доступным и недорогим методом диагностики. Причем УЗК практически не уступает по точности измерений таким видам неразрушающего контроля, как рентгеноскопия, гамма-скопия, радиоскопия и другим.

Методика ультразвукового неразрушающего контроля является далеко не новым видом дефектоскопии и впервые была применена на практике в 1928 году, а с развитием технического прогресса и промышленных технологий стала использоваться во многих сферах деятельности человека.

Весь эффект УЗК основан на том, что акустические ультразвуковые волны при прохождении однородной среды не меняют свою прямолинейную траекторию движения, а вот при разделе сред, имеющих различную структуру и обладающих разными величинами удельного акустического сопротивления, происходит их частичное отражение. При этом чем существеннее разница в физических и химических свойствах материалов, тем больше будет звуковое сопротивление в месте раздела сред, тем ощутимее и заметнее эффект при отражении звуковых волн.

К примеру, при образовании сварного шва в структуре металла обычно остается смесь газов, которая не успела выйти во время затвердевания наружу. При этом газообразная среда обладает фактически в пять раз меньшим волновым сопротивлением прохождению ультразвуковых колебаний, чем металлическая кристаллическая решетка, что и позволяет практически полностью отражаться ультразвуковым колебаниям.

Ультразвуковой контроль, либо дефектоскопия сварных соединений являются неразрушающим их целостность методом по поиску внутренних структур, имеющих химические или физические отклонения от заданных норм, которые при недопустимой величине и определяются как механические дефекты сварных швов.

Достоинства УЗК

С помощью методики ультразвукового контроля осуществляется диагностика всех видов сварки, пайки и склейки, что позволяет выявлять такие дефекты соединений, как:

• воздушные пустоты и поры,
• расслоения в наплавленном металле шва,
• околошовные трещины,
• химически неоднородные вкрапления,
• шлаковые отложения,
• неоднородность структуры,
• искривление геометрических размеров.

Главными преимуществами ультразвуковой дефектоскопии можно назвать возможность проведения контроля:

• соединений как из однородных, так и из разнородных материалов;
• структур, состоящих как из металлов, так и неметаллов;
• без разрушения и без повреждения исследуемых образцов;
• с высокой мобильностью;
• с высокой скоростью исследований;
• при низкой себестоимости;
• без опасных факторов для персонала в сравнении с рентгено- или радио-дефектоскопией.

Недостатки УЗК

Использование ультразвукового контроля имеет ряд особенностей, а именно - требуется существенная подготовка исследуемых поверхностей для прохождения от пьезоэлектрических преобразователей ультразвуковых волн по структуре металла. Необходимо:

• создание шероховатостей 5 класса на поверхности сварного соединения с направлением полос перпендикулярно шву;
• нанесение на исследуемый участок контактной массы (в виде воды, масел) для полного исключения воздушного зазора, а в случае с вертикальной или при сильнонаклоненной поверхности использовать густые клейстеры, неспособные к быстрому стеканию;

Непосредственно к недостаткам этой методики дефектоскопии можно отнести:

• необходимость в использовании специальных пьезоэлектрических преобразователей, имеющие радиус кривизны подошвы в диапазоне величины +-10% от радиуса исследуемого объекта для диагностики округлых форм конструкцией с диаметром менее 200 мм;
• существенные сложности при исследовании крупнозернистых структур металлов, к примеру, чугуна или аустенита при толщине более 60 мм, связанного со значительным затуханием и с существенным рассеванием ультразвуковых колебаний;
• невозможность проведения контроля деталей с малыми и сложными формами;
• затруднительность в оценке соединений разных видов сталей, что связано с неоднородностью основных металлов и сварного шва;
• невозможность установления реальных размеров различных типов дефектов из-за их формы, физических свойств и расположения в структуре сварного шва.

Виды ультразвукового контроля швов

Технология проведения ультразвуковой дефектоскопии основывается на способности акустических колебаний высокой частоты, порядка 20 кГц, проходить однородную структуру и частично отражаться от различных препятствий в виде пор, трещин и других неоднородностей. Существует несколько методов получения отражения ультразвукового сигнала, а именно:

• теневой, который определяет разницу амплитуды между прошедшими и отраженными колебаниями;
• зеркально-теневой, основанный на определении коэффициента затухания отраженных волн;
• эхо-зеркальный или тандемный, использующий для своей работы два аппарата;
• дельта метод, заключающейся в определении энергии отраженных от дефекта колебаний;
• эхо-импульсный, который основывается на регистрации отраженных ультразвуковых волн.

Наиболее распространенными являются два вида дефектоскопии сварных швов при помощи ультразвука - это теневая и эхо-импульсная методика проведения контроля.

Методика проведения УЗК

Несмотря на существование нескольких методик ультразвуковой дефектоскопии их проведение практически схоже и различается лишь в наборе диагностического оборудования. Так, проведение процедуры дефектоскопии можно описать следующей последовательностью:

1. Производиться тщательная подготовка исследуемой поверхности путем механического удаления остатков шлака, краски и ржавчины со сварочного шва. Вдобавок очищают полосы по 50 мм с обеих сторон от него.
2. Место проведения дефектоскопии обильно покрывают жидкой массой в виде воды, минеральных масел или густых специальных клейстеров - это необходимо для возможности беспрепятственного прохождения ультразвуковых волн.
3. Производиться предварительная настройка прибора на определенную методику, рассчитанную на решение конкретных задач.
4. Пьезоэлектрический преобразователь УЗК последовательно начинают перемещать по зигзагообразной траектории по сварочному шву.
5. После получения устойчивого сигнала необходимо периодически поворачивать пьезоэлектрический преобразователь в разные стороны вокруг своей оси так, чтобы получить на экране прибора сигнал с максимальной четкостью изображения.
6. При обнаружении дефектов их фиксируют и записывают соответствующие координаты.
7. При необходимости, ультразвуковой контроль сварных швов проводят в один или несколько проходов.
8. Полученные результаты дефектоскопии заносятся в журнал проверки.

В строительстве применяют трубы Ø от 28 до 1420 мм с толщиной стенки от 3 до 30 мм. Весь диапазон диаметров по дефектоскопичности условно можно разделить на 3 группы:

1. Ø от 28 до 100 мм и Н от 3 до 7 мм
2. Ø от 108 до 920 мм и Н от 4 до 25 мм
3. Ø от 1020 до 1420 мм и Н от 12 до 30 мм

Согласно исследованиям, которые были проведены в МГТУ им. Н.Э. Баумана за последнее время, в процессе разработки методов ультразвукового контроля сварных соединений труб следует учитывать такой очень важный фактор, как анизотропию упругих характеристик материала труб.

Анизотропия трубной стали, ее особенности

Анизотропи́я - это различие свойств среды (к примеру, физических: теплопроводности, упругости, электропроводности и др.) в разных направлениях внутри данной среды.

В процессе УЗ-контроля сварных соединений магистральных газопроводов, собранных из труб отечественного и зарубежного производства, обнаружены пропуск серьезных корневых дефектов, неточная оценка их координат, существенный уровень акустических шумов.

Выяснилось, что при соблюдении оптимальных параметров контроля и во время его проведения главная причина пропуска дефекта - это наличие значительной анизотропии упругих свойств основного материала. Она влияет на скорость, затухание и отклонение от прямолинейности движения ультразвукового пучка.

Во время прозвучивания металла более 200 штук труб по схеме, изображенной на рис. 1, выяснилось, что среднеквадратичное отклонение скорости волны при таком направлении движения и поляризации равно 2 м/с (для поперечных волн). Отклонения скоростей от табличных величин на 100 м/с и более не являются случайными и связаны, вероятно, с технологией производства проката и труб. Такие отклонения оказывают сильное влияние на распространение поляризованных волн. Помимо указанной анизотропии, обнаружена также неоднородность скорости звука по толщине стенки трубы.

Рис. 1. Обозначения наплавлений в металле трубы: X, Y, Z.- направления распространения ультразвука: х. у.z:- направления поляризации; Y- направление проката: Z- перпендикуляр к плоскости трубы

Структура листового проката слоистая, представляющая собой вытянутые во время деформации волокна металла и прочих включений. Помимо того, из-за воздействия на металл термомеханического цикла прокатки, неравномерные по толщине участки листа подвергаются различным деформациям. Эти особенности становятся причиной того, что скорость звука дополнительно зависит от глубины нахождения прозвучиваемого слоя.

Особенности контроля сварных швов труб различного диаметра

Трубы Ø от 28 до 100 мм

Отличительной особенностью сварных швов труб Ø от 28 до 100 мм с Н от 3 до 7 мм является возникновение провисаний внутри трубы. Это становится причиной появления на экране дефектоскопа ложных эхо-сигналов от них во время контроля прямым лучом, которые совпадают по времени с эхо-сигналами, отраженными от надкорневых дефектов, найденных однократно отраженным лучом. В связи с тем, что эффективная ширина пучка сопоставима с толщиной стенки трубы, то отражатель крайне сложно идентифицировать по местонахождению искателя относительно валика усиления. В центре шва также имеется неконтролируемая зона по причине большой ширины валика шва. Все это является причиной низкой вероятности (10-12%) выявления недопустимых объемных дефектов, хотя недопустимые плоскостные дефекты обнаруживаются намного лучше (~ 85 %). Основные характеристики провисания - глубина, ширина и угол смыкания с поверхностью объекта - являются случайными величинами для этого типоразмера труб; средние значения равны соответственно 2,7 мм; 6,5 мм и 56°30".

Прокат себя ведет как анизотропная и неоднородная среда с довольно сложными зависимостями скоростей упругих волн от направления поляризации и прозвучивания. Скорость звука изменяется примерно симметрично по отношению к середине сечения листа, причем в районе этой середины скорость поперечной волны может сильно (до 10 %) уменьшаться по сравнению с окружающими областями. Скорость поперечной волны в контролируемых объектах изменяется в диапазоне от 3070 до 3420 м/с. На глубине до 3 мм от поверхности проката скорость поперечной волны может незначительно (до 1 %) увеличиться.

Помехоустойчивость контроля значительно повышается в случае использования наклонных раздельно-совмещенных ПЭП типа РСН (рис. 2), которые названы хордовыми. Они были сконструированы в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Особенностью контроля является то, что во время поиска дефектов нет необходимости в поперечном сканировании. Оно выполняется только по периметру трубы в момент прижатия к шву передней грани преобразователя.

Рис. 2. Наклонный хордовый РСН-ПЭП: 1- излучатель: 2 - приемник

Трубы Ø от 108 до 920 мм

Трубы Ø от 108 до 920 мм с Н от 4 до 25 мм также соединяют односторонней сваркой без обратной подварки. До недавнего времени контроль данных соединений выполняли с помощью совмещенных ПЭП по методике, составленной для труб Ø от 28 до 100 мм. Но для такой методики контроля требуется наличие довольно большой зоны совпадений (зоны неопределенности). Это значительно снижает точность оценки качества соединения. Помимо того, совмещенные ПЭП характеризуются высоким уровнем реверберационных шумов, которые затрудняют расшифровку сигналов, а также неравномерностью чувствительности, которую не всегда могут компенсировать доступные средства. Использование хордовых раздельно-совмещенных ПЭП с целью контроля этого типоразмера сварных соединений нецелесообразно, поскольку по причине ограниченности величин углов ввода ультразвуковых колебаний с поверхности сварного соединения габариты преобразователей существенно увеличиваются, становится большей и площадь акустического контакта.

В МГТУ им. Н. Э. Баумана созданы наклонные ПЭП с выровненной чувствительностью для выполнения контроля сварных стыков Ø от 100 мм. Выравнивание чувствительности обеспечивает такой выбор угла разворота 2, чтобы верхняя часть и середина шва прозвучивались центральным один раз отраженным лучом, а нижняя часть - прямыми периферийными лучами, которые падают на дефект под углом Y, от центрального. На рис. 3. показан график зависимости угла введения поперечной волны от угла разворота и раскрытия диаграммы направленности Y. В таких ПЭП падающая и отраженная от дефекта волны являются горизонтально поляризованными (SН -волна).

Рис. 3. Изменение угла ввода альфа, в пределе половины угла раскрытия диаграммы направленности РСН-ПЭП в зависимости от угла разворота дельта.

Из графиков ясно, что во время выполнения контроля объектов с толщиной стенки 25 мм неравномерность чувствительности РС-ПЭП достигает 5 дБ, вместе с тем как для совмещенного ПЭП она может достичь 25 дБ. РС-ПЭП характеризуется повышенным уровнем сигнал – помеха и исходя из этого повышенной абсолютной чувствительностью. К примеру, РС-ПЭП без проблем выявляет дефект площадью 0,5 мм2 в процессе контроля сварного соединения толщиной 10 мм как прямым, так и один раз отраженным лучом при отношении полезный сигнал/помеха 10 дБ. Порядок выполнения контроля данными ПЭП такой же, как и совмещенным ПЭП.

Трубы Ø от 1020 до 1420 мм

Сварные стыки труб Ø от 1020 до 1420 мм с Н от 12 до 30 мм выполняют двусторонней сваркой либо с подваркой обратного валика шва. В швах, которые выполнены двусторонней сваркой, обычно, ложные сигналы от задней кромки валика усиления дают не такую большую помеху, как в односторонних швах. Их амплитуда не так велика по причине более плавных очертаний валика. Кроме того, они дальше по развертке. По этой причине, для проведения дефектоскопии это самый подходящий типоразмер труб. Но результаты исследований, проведенных в МГТУ им. Н. Э. Баумана, показывают, что металл данных труб отличается наибольшей анизотропией. Чтобы снизить влияние анизотропии на обнаружение дефектов следует использовать ПЭП на частоту 2,5 МГц с углом призмы 45°, а не 50°, как указано в большинстве нормативных документов. Самую высокую точность контроля удалось получить при использовании ПЭП типа РСМ-Н12. В отличие от методики, составленной для труб Ø от 28 до 100 мм, при контроле данных соединений отсутствует зона неопределенности. В остальном способ контроля аналогичен. При использовании РС-ПЭП настройку скорости и чувствительности развертки также рекомендуется выполнять по вертикальному сверлению. Настройку скорости и чувствительности развертки наклонных совмещенных ПЭП следует производить по угловым отражателям соответствующего размера.

В процессе контроля сварных швов необходимо помнить, что в околошовной зоне бывают расслоения металла, которые затрудняют определение координат дефекта. Зону, в которой найден дефект наклонным ПЭП, необходимо дополнительно проконтролировать прямым ПЭП с целью уточнения характера дефекта и выявления точного значения глубины дефекта.

В атомной, нефтехимической промышленности и атомной энергетике при изготовлении трубопроводов, аппаратов и сосудов часто используют плакированные стали. Для плакировки внутренней стенки данных конструкций используют аустенитные стали, которые наносят методом наплавки, прокатки либо взрыва слоем от 5 до 15 мм.

Процесс контроля данных сварных соединений предусматривает анализ сплошности перлитной части сварного шва, а также зоны сплавления с восстановительной антикоррозионной наплавкой. При этом сплошность тела самой наплавки не контролируется.

Но по причине отличия акустических характеристик основного металла и аустенитной стали, от границы раздела во время проведения ультразвукового контроля появляются эхо-сигналы, препятствующие обнаружению дефектов, к примеру, отслоений плакировки и поднаплавочных трещин. К тому же, наличие плакировки и ее характеристики оказывают значительное влияние на параметры акустического тракта ПЭП.

По этой причине стандартные технологические решения являются неэффективными при контроле толстостенных сварных швов плакированных трубопроводов.

После многолетних исследований ученые выяснили основные особенности акустического тракта. Были получены рекомендации по оптимизации его характеристик и разработана технология выполнения ультразвукового анализа сварных швов с аустенитной плакировкой.

В частности, ученые установили, что при переотражении пучка ультразвуковых волн от границы перлит-аустенитной плакировки почти не меняется диаграмма направленности в случае плакировки прокаткой и значительно изменяется в случае нанесения плакировки наплавкой. Ее ширина существенно растет, а в пределах главного лепестка есть осцилляции в 15-20 дБ в зависимости от метода наплавки. Происходит значительное перемещение точки выхода отражения от границы плакировки пучка по сравнению с его местонахождением, а также изменяется скорость поперечных волн в переходной зоне.

При разработке технологии контроля сварных соединений плакированных трубопроводов учитывали все это. Данная технология предусматривает предварительное обязательное определение толщины перлитной части (глубины проплавления антикоррозионной наплавки).

Для более точного выявления плоскостных дефектов (несплавлений и трещин) лучше использовать ПЭП с углом ввода 45° и на частоту 4 МГц. Более точное обнаружение вертикально ориентированных дефектов на угле ввода 45° в отличие от углов 60 и 70° объясняется тем, что во время прозвучивания последними угол встречи пучка с дефектом близок к третьему критическому, при котором коэффициент отражения поперечной волны минимальный.
Во время прозвучивания трубы снаружи на частоте 2 МГц эхо-сигналы от дефектов экранирует интенсивный и длительный сигнал шума. Устойчивость к помехам ПЭП на частоту 4 МГц в среднем на 12 дБ выше. По этой причине полезный сигнал от дефекта, который находится в непосредственной близости от границы наплавки, будет лучше считываться на фоне помех. И наоборот, во время прозвучивания трубы изнутри через наплавку лучшую устойчивость к помехам обеспечат ПЭП на частоту 2 МГц.

Регламентирует технологию контроля сварных швов трубопроводов с наплавкой документ Госатомнадзора РФПНАЭГ-7-030-91.

В сфере строительства используются трубы диаметром от 28 до 1420 мм с толщиной стенки от 3 до 30 мм. По дефектоскопичности весь диапазон диаметров труб можно условно разбить на три группы:

1. 28...100 мм и Н = 3...7 мм
2. 108...920 мм и Н= 4...25 мм
3. 1020...1420 мм и Н= 12...30 мм

Проведенные специалистами МГТУ им. Н.Э. Баумана исследования показывают, что необходимо учитывать анизотропию упругих свойств материала при разработке методик ультразвукового контроля сварных стыков труб.

Особенности анизотропии трубной стали.

Предполагается, что скорости распространения поперечных волн не зависят от направления прозвучивания и постоянны по сечению стенки трубы. Но при ультразвуковом контроле сварных соединений магистральных газопроводов, выполненных из зарубежных и российских труб, выявлены значительный уровень акустических шумов, пропуск крупных корневых дефектов, а также неправильная оценка их координат.

Установлено, что при соблюдении оптимальных параметров контроля и соблюдении процедуры его проведения основной причиной пропуска дефекта является наличие заметной анизотропии упругих свойств основного материала, что оказывает влияние на скорость, затухание, отклонение от прямолинейности распространения ультразвукового пучка.

Прозвучив металл более чем 200 труб по схеме, представленной на рис. 1, выявлено, что среднеквадратичное отклонение скорости волны при данном направлении распространения и поляризации составляет 2 м/с (для поперечных волн). Отклонения скоростей от табличных на 100 м/с и более не случайны и связаны скорее всего с технологией производства проката и труб. Отклонения в таких масштабах значительно влияют на распространение поляризованных волн. Помимо описанной анизотропии, выявлена неоднородность скорости звука по толщине стенки трубы.

Рис. 1. Обозначения наплавлений в металле трубы: X, Y, Z.- направления распространения ультразвука: х. у.z:- направления поляризации; Y- направление проката: Z- перпендикуляр к плоскости трубы

Листовой прокат обладает слоистой текстурой, представляющей собой в волокна металла и неметаллических включений, вытянутые в процессе деформации. Неодинаковые по толщине зоны листа подвержены различным деформациям в результате воздействия на металл термомеханического цикла прокатки. Это ведет к тому, что на скорость звука дополнительно влияет глубина залегания прозвучиваемого слоя.

Контроль сварных швов труб различного диаметра.

Трубы диаметром 28...100 мм.

Сварные швы у труб диаметром от 28 до100 мм и высотой от 3 до 7 мм имеют такую особенность как образование провисаний внутри трубы, это при контроле прямым лучом приводит к появлению на экране дефектоскопа ложных эхо-сигналов, которые совпадают по времени с эхо-сигналами, отраженными от надкорневых дефектов, которые обнаруживаются однократно отраженным лучом. Так как эффективная ширина пучка соразмерна с толщиной стенки трубы, то отражатель обычно не удается найти по местоположению искателя относительно валика усиления. Также имеет место также наличие неконтролируемой зоны в центре шва из-за большой ширины валика шва. Все это ведет к тому, что вероятность обнаружения недопустимых объемных дефектов невелика (10-12%), но недопустимые плоскостнные дефекты определяются гораздо надежнее (~ 85 %). Главные параметры провисания (ширина, глубина и угол смыкания с поверхностью изделия) считаются случайными величинами для данного типоразмера труб; средние значения параметров составляют 6,5 мм; 2,7 мм и 56°30" соответственно.

Прокат ведет себя как неоднородная и анизотропная среда с достаточно сложными зависимостями скоростей упругих волн от направления прозвучивания и поляризации. Изменение скорости звука близко симметрично относительно середины сечения листа, причем вблизи этой середины скорость поперечной волны может значительно (до 10 %) уменьшаться относительно окружающих областей. Скорость поперечной волны в исследуемых объектах меняется в диапазоне 3070...3420 м/с. На глубине до 3 мм от поверхности проката вероятно незначительное (до 1 %) увеличение скорости поперечной волны.

Помехоустойчивость контроля значительно усиливается при использовании наклонных раздельно-совмещенных ПЭП типа РСН (рис. 2), названных хордовыми. Они были созданы в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Особенность контроля состоит в том, что при выявлении дефектов не нужно поперечноге сканирование, оно нужно только по периметру трубы при прижатии к шву передней грани преобразователя.

Рис. 2. Наклонный хордовый РСН-ПЭП: 1- излучатель: 2 - приемник

Трубы диаметром 108...920 мм.

Трубы диаметром 108-920 мм и с Н в диапазоне 4-25 мм также совершают односторонней сваркой без обратной подварки. До последнего времени контроль над этими соединениями контролировались совмещенными ПЭП по методике, изложенной для труб диаметром 28-100 мм. Но известная методика контроля предполагает наличие существенно большой зоны совпадений (зоны неопределенности).Это ведет к незначительности достоверности оценки качества соединения. Совмещенные ПЭП обладают высоким уровнем реверберационных шумов, осложняющих расшифровку сигналов, и неравномерность чувствительности, которую не всегда получается компенсировать имеющимися средствами. Использование хордовых раздельно-совмещенных ПЭП для контроля данного типоразмера сварных соединений не эффективно в связи с тем, что из-за ограниченности значений углов ввода ультразвуковых колебаний с поверхности сварного соединения габариты преобразователей несоразмерно увеличиваются, увеличивается и площадь акустического контакта.

Созданные в МГТУ им. Н.Э. Баумана наклонные ПЭП с выравненной чувствительностью используются для контроля сварных стыков диаметром более 10 см. Выравнивание чувствительности добиваются выбором угла разворота 2 так, чтобы середина и верхняя часть шва прозвучивались центральным однократно отраженным лучом, а нижняя часть обследовалась прямыми периферийными лучами, падающими на дефект под углом Y, от центрального. На рис. 3. изображен график зависимости угла ввода поперечной волны от угла разворота и раскрытия диаграммы направленности Y. Здесь в ПЭП падающая и отраженная от дефекта волны горизонтально поляризованные (SН -волна).

Рис. 3. Изменение угла ввода альфа, в пределе половины угла раскрытия диаграммы направленности РСН-ПЭП в зависимости от угла разворота дельта.

Из графика видно, что при контроле изделий Н =25 мм неравномерность чувствительности РС-ПЭП может составлять до 5 дБ, а для совмещенного ПЭП она может достигнуть 25 дБ. РС-ПЭП обладает повышенным уровнем сигнала и имеет повышенную абсолютную чувствительность. РС-ПЭП четко выявляется зарубка площадью 0,5 мм2 при контроле сварного соединения толщиной 1 см как прямым, так и однократно отраженным лучом при отношении полезный сигнал/помеха 10 дБ. Процесс проведения контроля рассмотренными ПЭП аналогичен процедуре проведения совмещенным ПЭП.

Трубы диаметром 1020...1420 мм.

Для выполнения сварных стыков труб диаметром от 1020 и 1420 мм с Н в диапазоне от 12 до30 мм используют двустороннюю сварку или сварку с подваркой обратного валика шва. В швах, сделанных двусторонней сваркой чаще всего ложные сигналы от задней кромки валика усиления имеют меньшую помеху, чем в односторонних швах. Они меньше по амплитуде из-за более плавных очертаний валика и дальше по развертке. В связи с этим для дефектоскопии это наиболее удобный типоразмер труб. Но проведенные в МГТУ им. Н.Э. Баумана исследования показывают, что металл этих труб характеризуется наибольшей анизотропией. В целях минимизации влияния анизотропии на выявляемость дефектов лучше всего использовать ПЭП на частоту 2,5 МГц с углом призмы 45°, а не 50°, как советуется в большинстве нормативных документов на контроль подобных соединений. Более высокая достоверность контроля достигнута при применении ПЭП типа РСМ-Н12. Но в отличие от способа, изложенного для труб диаметром 28-100 мм, при контроле данных соединений нет зоны неопределенности. В остальном принцип контроля остается таким же. При применении РС-ПЭП настройку скорости развертки и чувствительности рекомендуется производить по вертикальному сверлению. Настройка скорости развертки и чувствительности наклонных совмещенных ПЭП должна производится по угловым отражателям соответствующего размера.

Осуществляя контроль сварных швов необходимо помнить что в околошовной зоне могут случаться расслоения металла, которые усложняют определение координат дефекта. Зону с найденным наклонным ПЭП дефектом необходимо проверить прямым ПЭП для уточнения особенностей дефекта и выявления истинного значения глубины дефекта.

В нефтехимической промышленности, атомной энергетике для производства трубопроводов, сосудов нашли широкое применение плакированные стали. В качестве плакировки внутренней стенки таких конструкций берутся аустенитные стали наносимые методом наплавки, прокатки или взрыва толщиной в 5-15 мм.

Метод контроля данных сварных соединений предуполагает оценку сплошности перлитной части сварного шва, в том числе и зоны сплавления с восстановительной антикоррозионной наплавкой. Сплошность тела самой наплавки контролю не подлежит.

Но из-за отличия акустических качеств основного металла и аустенйтной стали от границы раздела при узи контроле появляются эхо-сигналы, образующие помехи обнаружению таких дефектов, как отслоений плакировки и поднаплавочных трещин. Наличие плакировки значительно влияет на параметры акустического тракта ПЭП.

В связи с этим для проведения контроля толстостенных сварных швов плакированных трубопроводов стандартные технологические решения не дают должного результата.

Многолетний исследования ряда специалистов: В.Н. Радько, Н.П. Разыграева, В.Е. Белого, В.С. Гребенника и др позволили определить главные особенности акустического тракта, разработать рекомендации по оптимизации его параметров, создать технологию узи контроля сварных швов с аустенитной плакировкой.

В работах специалистов установлено, что при переотражении пучка ультразвуковых волн от границы перлит-аустенитная плакировка диаграмма направленности почти не именяется в ситуации плакировки прокаткой и значительно деформируется в случае осуществления плакировки наплавкой. Ее ширина резко возрастает, а в пределах главного лепестка появляются осцилляции в 15-20 дБ в зависимости от типа наплавки. Имеет место быть значительное смещение точки выхода отражения от границы плакировки пучка по сравнению с его геометрическими координатами и перемена скорости поперечных волн в переходной зоне.

С учетом этих особенностей технология контроля сварных соединений плакированных трубопроводов предполагает предварительное обязательное измерение толщины перлитной части.

Лучшего нахождения плоскостных дефектов (трещин и несплавлений) достигается при помощи применения ПЭП с углом ввода 45° и на частоты 4 МГц. Лучшая выявляемость вертикально ориентированных дефектов на угле ввода 45° по сравнению с углами 60 и 70° обусловлена тем, что при прозвучивании последними угол встречи пучка с дефектом близок к 3-му критическому, при котором коэффициент отражения поперечной волны является наименьшим.

На частоте 2 МГц при прозвучивании снаружи трубы эхо-сигналы от дефектов экранируются интенсивным и длительным сигналом шума. Помехоустойчивость ПЭП на частоту 4 МГц в среднем на 12 дБ выше, а значит полезный сигнал от дефекта, располагающегося в непосредственной близости от границы наплавки, станет лучше разрешаться на фоне помех.

При прозвучивании изнутри трубы через наплавку максимальная помехоустойчивость устанавливается при настройке ПЭП на частоту 2 МГц.

Метод контроля сварных швов трубопроводов с наплавкой регламентируется руководящим документом Госатомнадзора РФПНАЭГ-7-030-91.

Ручной ультразвуковой контроль (УЗК) сварных соединений сосудов и трубопроводов из сталей перлитных классов и мартенситно-ферритных классов

Дата публикации: 24.09.2015

Аннотация: Данная статья посвящена вопросу области применения ручного ультразвукового контроля (УЗК) сварных соединений сосудов и трубопроводов из сталей перлитных классов и мартенситно-ферритных классов, кроме литых деталей.

Ключевые слова: ультразвуковой контроль, неразрушающий контроль, эхо-метод, электронное сканирование, линейное сканирование, секторное сканирование.

Ручной ультразвуковой контроль (УЗК) сварных соединений, рассмотренный в настоящей статье, может использоваться при диагностике сосудов и трубопроводов из сталей перлитных классов и мартенситно-ферритных классов, кроме литых деталей.

УЗК контроль обеспечивает обнаружение и оценку допустимости несплошностей с эквивалентной площадью, предусмотренной нормами, регламентированными Ростехнадзором.

Описанная в данной статье методика контроля может быть применена при выполнении ультразвукового контроля оборудования основного металла и сварных соединений технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте.

В сварных соединениях контролю и одинаковой оценке качества подлежит металл сварного шва и околошовной зоны. Ширина контролируемой околошовной зоны основного металла определяется в соответствии с требованиями Таблицы 1.

Таблица 1 - Размер околошовной зоны основного металла, оцениваемой по нормам для сварных соединений

Ширина контролируемых участков околошовной зоны определяется от граничной поверхности его разделки, указанной в конструкторской документации.

В сварных соединениях деталей различной толщины ширина указанной зоны определяется отдельно для каждой из сваренных деталей.

Ультразвуковой контроль проводят после исправления дефектов, обнаруженных при визуальном и измерительном контроле, при температурах окружающего воздуха и поверхности изделия в месте проведения контроля от + 5 до + 40 °C. Поверхности сварных соединений, включая зоны термического влияния и зоны перемещения ПЭП, должны быть очищены от сварочного грата, пыли, грязи, окалины, ржавчины. С них должны быть удалены забоины, отслаивающаяся окалина по всей длине контролируемого участка. При подготовке поверхности сканирования, ее шероховатость должна быть не хуже Rz=40 мкм.

Ширина подготовленной под контроль зоны должна быть не менее:

Htg б + A + B - при контроле совмещенным ПЭП прямым лучом;

2 Htg б + A + B - при контроле однажды отраженным лучом и по схеме "тандем";

Н + A + B - при контроле PC ПЭП хордового типа, где А — длина контактной поверхности ПЭП (ширина для PC ПЭП).

Проведение контроля предусматривает использование следующего оборудования, материалов и инструментов:

• импульсные ультразвуковые дефектоскопы с комплектами преобразователей и соединительными высокочастотными кабелями;
• СО, ОСО, СОП, вспомогательные устройства, включая средства определения шероховатости поверхности (образцы шероховатости, профилометры);
• АРД и SKH-диаграммы, номограммы;
• вспомогательные приспособления, материалы и инструменты.

При контроле используются дефектоскопы с диапазоном регулировки измерительного аттенюатора не менее 60 дБ и шагом ступени не более 2 дБ (динамический диапазон экрана дефектоскопа - не менее 20 дБ). Скорость распространения ультразвука в материалах должна составлять 2500-6500 м/с для продольных волн и 1200-3300 м/с для поперечных. Диапазон прозвучивания по стали при работе с прямым совмещённым ПЭП в эхо-импульсном режиме - не менее 3000 мм, а при работе наклонным ПЭП - не менее 200 мм (по лучу). Диапазон измерений глубин залегания дефектов по глубиномерному устройству в эхо-импульсном режиме не менее 1000 мм по стали при работе прямым ПЭП, и не менее 100 мм по обеим координатам при работе с наклонным ПЭП.

Выбор наклонных совмещенных преобразователей и прямых преобразователей проводится с учетом толщины контролируемого сварного соединения по Таблицам 2 и 3.

Таблица 2 - Выбор наклонных совмещенных преобразователей

Таблица 3 - Выбор прямых преобразователей

Процедура ультразвукового контроля включает следующие операции:

• настройка скорости развертки и глубиномера дефектоскопа;
• установка поискового, контрольного и браковочного уровня чувствительности, параметров ВРЧ (при необходимости);
• сканирование;
• при появлении эхо-сигнала от возможной несплошности: определение его максимума и идентификация несплошности (выделение полезного сигнала на фоне ложных сигналов);
• определение предельных значений характеристик несплошностей и сравнение их с нормативными;
• измерение и регистрация характеристик несплошности, если ее эквивалентная площадь равна или превышает контрольный уровень;
• оформление документации по результатам контроля.

Результаты контроля оцениваются с точки зрения соответствия измеренных характеристик максимально допустимым значениям, установленным в нормативных документах. По тем же нормам оценивают качество околошовной зоны, размеры которой указаны в таблице 1.

Нормативы качества по результатам УЗК определяются по действующей на момент проведения контроля руководящей нормативно-технической документацией (РД, ПКД, ТУ, ПК). Если специальные нормативы для конкретного контролируемого сварного узла отсутствуют, допускается руководствоваться нормами, приведенными в Таблице 4.

Таблица 4 - Максимально допустимые значения характеристик несплошностей, выявляемых при контроле

Качество сварных соединений оценивается по двухбалльной системе:

• балл 1 - неудовлетворительное качество: сварные соединения с несплошностями, измеренные характеристики или количество которых превышают максимально допустимые значения по действующим нормам;
• балл 2 - удовлетворительное качество: сварные соединения с несплошностями, измеренные характеристики или количество которых не превышают установленных норм. При этом сварные соединения считают ограниченно годными (балл 2а), если в них обнаружены несплошности с А к <А<А бр; ∆L <∆L 0 ; n< n 0 , и абсолютно годными (балл 2б), если в них не обнаружены несплошности с А ≥ А к, где А - измеренная амплитуда эхо-сигнала от несплошности; А к и А бр - амплитуды контрольного и браковочного уровней чувствительности на глубине залегания несплошности; ∆L и ∆L 0 - измеренная условная протяженность несплошности и ее предельно допустимое значение; n и n 0 - измеренное количество несплошностей с A к ≤ A ≤ A бр и ДL ≤ ДL 0 на единицу длины сварного соединения (удельное количество) и предельно допустимое количество.

Основными измеряемыми характеристиками выявленной несплошности являются:

• соотношение амплитудной и/или временной характеристики принятого сигнала и соответствующей характеристики опорного сигнала;
• эквивалентная площадь несплошности;
• координаты несплошности в сварном соединении;
• условные размеры несплошности;
• условное расстояние между несплошностями;
• количество несплошностей на определенной длине соединения.

Измеряемые характеристики, используемые для оценки качества конкретных соединений, должны быть регламентированы технологической документацией на контроль.

Несплошность считают поперечной (тип «Т» по ГОСТ Р 55724-2013, приложение Г), если амплитуда эхо-сигнала от нее при озвучивании наклонным совмещенным ПЭП вдоль шва (независимо от условной протяженности) Aпоп не менее, чем на 9 дБ больше, чем при озвучивании поперек шва Апрод. При этом рассматриваются только эхо-сигналы с амплитудой, равной или большей контрольного уровня чувствительности Ак для глубины залегания данной несплошности.

Если разница амплитуд эхо-сигналов в указанных направлениях озвучивания меньше 9 дБ, несплошность считают продольной.

При измерении ориентации несплошности усиление шва в месте измерений должно быть удалено и заглажено заподлицо с основным металлом.

Несплошность считают или объемной, или плоскостной в зависимости от измеренных значений идентификационных характеристик (признаков) по ГОСТ Р 55724-2013, раздел 10.

Идентификацию формы несплошности допускается проводить с помощью дефектоскопов с визуализацией дефектов.

При контроле сварных соединений с проточкой под подкладное кольцо оценку дефектов проводят для номинальной толщины сваренных элементов (в зоне проточки).

При экспертном или дублирующем контроле результаты контроля двумя дефектоскопистами следует считать сопоставимыми, если эквивалентные площади одной и той же несплошности отличаются не более, чем в 1,4 раза (3 дБ).

Отступления от норм оценки обнаруженных несплошностей допускаются в соответствии с порядком, предусмотренным Правилами Ростехнадзора, а также по специальным техническим решениям, согласованным в установленном порядке.

Список информационных источников:

1. ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».
2. ГОСТ 12.1.001 «Ультразвук Общие требования безопасности».
3. ГОСТ 12.3.019 «Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности».
4. ГОСТ 26266-90 «Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования».
5. ПБ 03-440-02 «Правил аттестации специалистов неразрушающего контроля».
6. РД 34.10.133-97 «Инструкция по настройке чувствительности ультразвукового дефектоскопа».
7. СП 53-101-98 «Изготовление и контроль качества стальных конструкций».

С.А. Шевченко, Н.Л. Михайлова, А.А. Шестаков, С.Г. Царева, Э.В. Шишков