ОписаниеКогда дело доходит до неразрушающего контроля (NDT) сварных швов, это включает как обнаружение дефектов на поверхности, так и объемный контроль. Постоянное развитие технологии неразрушающего контроля позволяет улучшить обнаружение дефектов и определение размеров. У каждого метода есть свои преимущества и ограничения, но в большинстве случаев их можно дополнять и комбинировать, чтобы предоставить операторам наиболее полные данные.
При наличии более 30 различных типов сварки и различных комбинационных нагрузок напряжений существует несколько причин, по которым могут возникать дефекты сварного шва. Поскольку сварка отвечает за соединение материалов, структурная целостность сварных швов является обязательной для основных фондов и инфраструктуры повсюду, в том числе для нефти химической промышленности, авиастроения, судостроения, для ядерной и других отраслей промышленности.
Типы сварных швов включают, помимо прочего, следующие.
✔️Кольцевые сварные швы: Сварной шов, образующийся при сварке цилиндрических заготовок по всему диаметру. Контроль кольцевых сварных швов, типичный для трубопроводов, позволяет проверить целостность кольцевых сварных соединений на стыках трубопроводов.
✔️Стыковые швы: это элемент сварного соединения, образованный металлом, затвердевшим после расплавления, который, например, подвержен включению шлака, пористости или растрескиванию.
✔️Сварные швы из коррозионно-стойких сплавов (CRA): распространены в оффшорном нефтегазовом секторе, требуют особого внимания и навыков при проведении ультразвукового контроля (UT).
✔️Сварные швы из разнородных металлов (DMW): сварные швы DMW, чувствительные к трещинам и коррозии, являются результатом соединения различных металлов и также могут быть проблемой для UT без правильного оборудования и процедуры.
✔️Cварка электрическим сопротивлением (ERW): процессы сварки ERW включают в себя точечную сварку и сварку длинным швом для объединения стыковых поверхностей.
- Точечная сварка в основном используется для соединения нескольких металлических листов вместе путем приложения давления и тепла к области сварки, обычно в автомобильной промышленности и производстве листового металла.
- Протяженные швы - это именно то, на что они похожи, и обычно требуют объемного метода неразрушающего контроля.
✔️Сварка трением с перемешиванием (FSW): FSW - это оптимальный метод сварки цветных металлов с низкой температурой плавления, а также сварки разнородных металлов, в котором используется нерасходуемый инструмент для объединения двух торцевых деталей, лучше всего подходит для вихретокового контроля, ультразвукового контроля или комбинации обоих методов.
Наиболее частые дефекты сварных швов.
✔️ Горячие трещины. Трещины известные как горячие трещины, возникают сразу после завершения сварки, а иногда и в процессе сварки, когда металл сварного шва имеет тенденцию затвердевать из углов основного металла, с которым он соединяется. По мере затвердевания легкоплавкие эвтектики концентрируются в центре и остаются жидкими, которые затем разрываются под действием напряжения, связанного со сваркой, что приводит к образованию трещин по центральной линии.
✔️ Холодные трещины. Так называемые самопроизвольные трещины, холодные трещины обычно возникают после завершения затвердевания в процессе сварки, как в стыковых, так и в угловых швах. Из-за быстрого охлаждения атомы водорода, захваченные внутри зоны термического влияния, соединяются вместе и создают внутреннее напряжение в сварном изделии. Это напряжение в сочетании с хрупкой микроструктурой и вызывает образование трещин.
Более толстые материалы сильнее склонны к образованию холодных трещин, потому что материал, на который не влияет сварка, служит теплоотводом, который быстро охлаждает сварной шов и позволяет образовываться мартенситу. Мартенсит – это перенасыщенный раствор железа и углерода. Его обычно получают при закалке аустенита. Кроме того , стали с более высоким содержанием углерода более склонны к холодному растрескиванию, поскольку повышенное количество углерода приводит к повышенной вероятности образования мартенсита.
✔️ Кратерные трещины. Кратер при сварке определяется недостаточным количеством расплавленного металла, используемого для заполнения полости, оставляя тонкий участок. Обычно кратерные трещины образуются ближе к концу сварного шва, когда их недостаточно для преодоления усадки металла шва. Кратеры можно визуально распознать по вогнутому профилю сварного шва (валику). Вогнутый валик - хороший признак того, что для сварки использовалось недостаточное количество расплавленного металла. Помимо кратеров, вогнутый валик является привлекательной средой для образования осевых трещин.
✔️ Трещины в носке сварного шва. Холодные трещины, трещины в носке сварного шва могут быть результатом содержания влаги в зоне сварки. В других металлах (включая высоколегированные и нержавеющую сталь) трещины в носке сварного шва часто называют границей трещин сварного шва, что связано с горячим растрескиванием вблизи линии плавления.
✔️ Трещины в корне шва: эти продольные трещины, начиная с корня, частично переходят в сварной шов из-за высоких усадочных напряжений.
✔️ Трещины в зоне термического влияния (ЗТВ). Зона термического влияния расположены в области между сварным швом и основным материалом. Они могут быть параллельны сварному шву или ориентированы на сварной шов.
Горячие трещины в зоне термического влияния располагаются по границам частично оплавленных или следующих за ними зерен. Они могут располагаться по зоне термического влияния параллельно шву (продольные трещины) либо распространяться в основной металл или в металл сварного шва (поперечные трещины). Эти трещины развиваются по границам зерен основного металла в околошовной зоне, кратковременно нагретого выше температуры солидуса.
Непровары
Такой дефект сварки как непровар происходит, когда нет надлежащего плавления между металлом сварного шва и основным металлом или между соседними сварными швами. Разрыв в стыке ослабляет сварной шов.
Неполное проплавление
Неполное проплавление в сварных швах, в отличие от непровара, представляет собой нарушение сплошности, которое относится только к швам с разделкой кромок. Это состояние, при котором металл сварного шва не проникает на всю глубину соединения, хотя технические условия предусматривают полное проплавление.
Включение шлака
Шлаковое включение — это распространенный дефект сварного шва, в виде остатков шлака в металле сварного шва оставшегося после кристаллизации металла. В процессе сварки происходят металлургические реакции раскисления в результате которых образуются оксиды. Эти оксиды являются элементами шлака. Во время сварки шлак всплывает на поверхность жидкого металла. Медленное всплытие шлака приводит к его затвердеванию в шве до момента полного всплытия. Шлак - это стеклообразный побочный продукт некоторых видов сварки.
Пористость
Пористость возникает из-за наличия сварных швов пузырьков, в результате загрязнения металла и захваченных газов. Обычно это приводит к более слабому сварному шву, склонному к разрушению. Когда дело доходит до неразрушающего контроля (NDT) сварных швов, то процесс диагностики включает в себя как обнаружение дефектов на поверхности, так и объемный контроль. Постоянное развитие технологии неразрушающего контроля позволяет улучшить обнаружение дефектов и определение их размеров. У каждого метода есть свои преимущества и ограничения, но в большинстве случаев их можно дополнять и комбинировать, чтобы предоставить операторам наиболее полные данные.
Контроль поверхности сварного шва:
Оборудование матричного и импульсного вихретокового контроля являются предпочтительными методами для контроля дефектов поверхности сварных швов. Материал, требования и рабочая среда, в которой требуется контроль, помогают определить, когда использовать каждый метод.
Для контроля сварных швов углеродистой стали надежным инструментом являются датчики Sharck Tangential Eddy Current Array (TECA) от Eddyfi Technologies. TECA использует технологию ECA для обнаружения и определения размера трещин, разрушающих поверхность. Преобразователи Sharck для стыковых и угловых сварных швов позволяют быстро обследовать трещины без тщательной подготовки поверхности, что упрощает обнаружение и определение размеров трещин сварных швов в углеродистой стали. Лучший портативный электромагнитный прибор неразрушающего контроля для быстрой оценки трещин Eddyfi Reddy, который позволяет контролировать сварные швы, одновременно сканируя заглушку сварного шва, зону носка и зону термического влияния на предмет продольных и поперечных трещин без удаления краски или покрытия. Для нержавеющих сталей и соединений из цветных металлов и других металлов, ECA - идеальный метод. ECA преобразователи с гибким протектором например, адаптируются к изменениям геометрии почти во всех направлениях, что делает их идеальными для контроля сварных швов, переходов и HAZ.
Объемный контроль сварных швов
Ультразвуковой контроль с фазированной решеткой (PAUT) в сочетании с методом полной фокусировки (TFM) оптимален для объемного контроля сварных швов, иногда в сочетании с дифракционно-временным методом (TOFD).
Толстостенные сварные швы и CRA или швы из нержавейки используется апертура из 128 элементов. Специальное решение со сложной геометрией для угловых сварных швов в Y- и T-образных соединениях обеспечивает отображение результатов контроля сварных швов в реальном времени. Встроенная библиотека подготовки сварных швов обеспечивает более качественный контроль сварных швов в нефти и газе, контроль толстых сварных швов при производстве электроэнергии, контроль сварных швов разнородных материалов, контроль лазерных сварных швов на автомобилях и железных дорогах, а также контроль точечных сварных швов.
И контроль поверхностный дефектов, и объемный методы контроля дополняют друг друга для полной оценки дефектов сварного шва. Eddyfi Technologies предлагает решения по контролю сварных швов для обнаружения множества дефектов в различных типах сварных швов.
