В. А. Бобров (оао «ниихиммаш») Основными проблемами, возникающими при проведении узк аустенитных сварных швов по сравнению с углеродистыми и низколегированными сталями, являются значительное затухание и высокий ур

Вид материала

Тезисы

Содержание Мобильные многоканальные установки типа «ЛИСТ» И «СКАД» для механизированного контроля металлопроката Современный объектно-ориентированный компьютерный дефектоскоп типа УДЦ-201П. К вопросу ультразвукового контроля слоистых листовых материалов с различными акустическими характеристиками слоев. Опыт разработки и применения ультразвукового контроля сварных соединений из нержавеющих и двухслойных сталей и наплавки. Подготовка и аттестация специалистов НОАП НК «НИИХИММАШ» по УЗК сварных соединений из нержавеющих сталей.

Подобный материал:

• Название организации, 28.01kb.
• Испытания прочности сварных швов испытания ручные, 28.58kb.
• Преимущества лизинга, 37.09kb.
• Применение протокола axi для микропроцессоров семейства "Эльбрус", 26.3kb.
• 1. Основные принципы организации бухгалтерского учета и налогового учета, 2258.14kb.
• Доклады сотрудников ОАО «ниихиммаш» На Международной конференции, 56.63kb.
• I. Положение общества в отрасли, 327.02kb.
• Задание {{1 }}тз 3 Основными проблемами экономики являются следующие: Rкак производить, 986.16kb.
• Утверждаю, 196.37kb.
• Темы рефератов. Бактериальная коррозия. Виды бактерий, развивающихся в нефтепроводных, 6.66kb.

Оценка качества крепежных элементов (резьбовые гнезда, шпильки, болты, гайки, шайбы) по результатам визуального и измерительного, капиллярного видов неразрушающего контроля

В.Г. Стасеев, И.Ф. Щедрин (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ")


Достаточно важными элементами, обеспечивающими безопасную эксплуатацию опасных производственных объектов, являются крепежные элементы фланцевых разъемов оборудования.

Однако, например, в области эксплуатации атомных энергетических установок (АЭУ), в настоящее время единого документа, предназначенного для оценки качества этих элементов в процессе эксплуатации, нет, что затрудняет организацию и унификацию работ по контролю и может приводить к разночтению в оценках их качества. Учитывая это положение, программами мероприятий по обеспечению ядерной, радиационной, технической и пожарной безопасности при эксплуатации АЭС на 2006 и 2007г.г. ФГУП концерн "Росэнергоатом" была предусмотрена разработка руководящего документа "Совершенствование нормативно-технического обеспечения ЭНК. Разработка РД "Визуальный и измерительный контроль, капиллярный контроль шпилек и шпилечных гнезд фланцевых разъемов оборудования АЭС. Нормы оценки качества". Головным разработчиком документа был назначен ОАО НПО «ЦНИИТМАШ».

При анализе действующих стандартов, задающих требования к качеству этих элементов, было выяснено:

- задаваемые требования в основном относятся к процессу их изготовления и, соответственно, регламентируют лишь технологические дефекты (трещины, надрывы, закаты, рванины, плены, несмываемую ржавчину),

- в основном требования носят общий характер, не оговаривая численные значения обнаруживаемых несплошностей,

- требования формулировались без участия дефектоскопистов, при этом в ряде случаев неверно объединены дефекты разной физической природы (например, объединены раскатанные и раскованные пузыри и волосовины).

В процессе эксплуатации в этих элементах могут появляться эксплуатационные дефекты: несглаженные насечки от зубила, прижоги от электродов и капли расплавленного металла после сварки, царапины, риски, задиры, вмятины, коррозионные, эрозионные и другие повреждения, выкрашивания резьб. Требования по их оценке приведены в ТУ на ремонт конкретного оборудования. Это позволило составить достаточно полный документ по оценке качества крепежных элементов при эксплуатации АЭУ. Однако при анализе действующих ТУ было выявлено, что на очень распространенные дефекты – коррозионные и эрозионные повреждения, количественные нормы практически для всего оборудования АЭУ не разработаны, и на практике для оценки пригодности крепежных элементов с такими повреждениями приходится привлекать специализированные организации для проведения прочностных расчетов. Это существенно удорожает неразрушающий контроль и снижает его оперативность. Выходом из создавшегося положения в пределах отраслей могли бы быть специальные работы по разработке норм оценки коррозионных и эрозионных повреждений.


Опыт контроля сварных соединений плакированных трубопроводов и оборудования АЭС в процессе изготовления и эксплуатации


И.Ф.Щедрин (НПО «ЦНИИТМАШ»)


Для снижения уровня радиационного загрязнения за счет снижения содержания примесей в теплоносителе оборудование и трубопроводы первого контура АЭС изготавливают из нержавеющих сталей. С целью сокращения стоимости толстостенных элементов при толщине более 30 мм они, как правило, выполняются из плакированных сталей.

Сварные соединения из плакированных сталей при изготовлении для повышения достоверности контролируют двумя методами: УЗК и радиографией.

УЗК СС с плакировкой в соответствии с ПНАЭ Г-7-030-91 проводят только прямым лучом прямыми и наклонными ПЭП по снятому усилению шва и основному металлу для выявления шлаков, пор, непроваров и других технологических дефектов. Сложность контроля заключается в плохой выявляемости наиболее опасных поднаплавочных трещин, возникающих из-за нарушения технологии сварки при восстановлении антикоррозионной наплавки. Эти трещины зарождаются в первом проходе антикоррозионной наплавки и распространяются в перлитный металл, и не имеют выхода на поверхность. Дополнительной сложностью, кроме того, что эти трещины «висячие», являются реверберационные шумы от наплавки.

Для обнаружения поднаплавочных трещин в ЦНИИТМАШе была разработана методика контроля головными волнами со стороны наплавки. Впервые массовый контроль по этой методике проводился на САЭС в 1984г. при монтаже плакированных трубопроводов Ду 800. Поднаплавочные трещины были обнаружены в 50% сварных соединений и были отремонтированы до пуска блока в эксплуатацию.

На других АЭС контроль проводился уже в процессе эксплуатации, т.е. при отсутствии возможности контроля со стороны наплавки. Для этого были разработаны специальные методики контроля, включающие определение толщины перлитной части шва и «корневой тандем». При этом примерно в половине сварных швов были обнаружены трещины. Из-за большого количества дефектов и сложности ремонта впервые в отечественной практике были разработаны и внедрены нормы оценки качества сварных швов в эксплуатации. Эксплуатационные нормы, допускающие трещины, устанавливались на основе прочностного расчета в зависимости от местоположения дефекта и толщины стенки. Нормы установлены в реальных размерах дефектов.

Поскольку трещины начинаются от антикоррозионной наплавки, то ремонт сварных швов снаружи производился аустенитными материалами (ЦТ36 или ЭА 395/9 +ЭА 400/10Т), что потребовало разработать специальные методики контроля ремонтных заварок. Методики МЦУ 2-88 и МЦУ 8-91 основаны на применении раздельно-совмещенных наклонных ПЭП на продольных волнах.

Сложности возникают и при контроле сварных швов плакированных трубопроводов с арматурой из перлитных сталей из-за локального эрозионного износа перлитного материала в процессе эксплуатации.

Наиболее сложными с точки зрения дефектоскопии являются угловые сварные соединения приварки патрубков трубопроводов к корпусу барабан-сепаратора Методики контроля, используемые на АЭС, разработаны для стадии изготовления и монтажа оборудования и не учитывают изменения, возникающие при контроле в процессе эксплуатации и, в первую очередь, отсутствие доступа с внутренней стороны патрубка и барабана. В эксплуатации УЗ контроль проводится с внешней поверхности цилиндрической части патрубка. При этом пределы перемещения преобразователей по поверхности патрубков ограничены коническим переходом с одной стороны и катетом шва с другой, что приводит к неполному прозвучиванию сечения сварного шва и возможности пропуска дефектов. В связи с этим была разработана специальная методика контроля угловых швов БС в эксплуатации, основанная на контроле с конического перехода и внедренная на ИАЭС, ЛАЭС, КуАЭС и САЭС.

Разработана и внедрена методика контроля герметичности антикоррозионной «рубашки» на патрубках. Разработаны методика, алгоритм и программа для определения характера дефектов по совокупности информационных признаков.


Опыт контроля сварных соединений аустенитных трубопроводов и оборудования АЭС в процессе изготовления и эксплуатации


И.Ф.Щедрин (НПО «ЦНИИТМАШ»)


Учитывая сложность УЗК аустенитных сварных соединений, то, что основной задачей контроля в процессе изготовления является поддержание технологической дисциплины при обеспечении заданного уровня качества, а основными дефектами сварных соединений являются шлаковые включения и поры, практически 100% сварных швов из нержавеющих сталей контролируются только радиографией.

Различными организациями, в том числе и автором статьи, предпринимались попытки разработки методик и средств УЗК аустенитных сварных швов с толщиной 30 мм и более. Однако до настоящего времени достичь чувствительности эквивалентной чувствительности УЗК перлитных сталей не удалось.

Вместе с тем, УЗК при изготовлении вполне успешно применяется для контроля тонкостенных сварных соединений, выполняемых автоматической сваркой без разделки кромок, для которых наиболее характерным дефектом является непровар корня шва. Достаточно надежно контролируются сварные швы листовых конструкций толщиной 4 ÷ 6 мм СЛА с более мягкими нормами оценки качества. Методика УЗК, основанная на сравнении сигналов с уровнем структурного шума от сварного соединения внедрена при монтаже трубопроводов Ǿ14х2 систем КЦТК КуАЭС и ЧАЭС.

Высокий радиационный фон и низкая выявляемость слабо раскрытых трещин при радиографическом контроле заставляют внедрять УЗК в эксплуатации АЭС.

Контроль аустенитных сварных соединений в атомной энергетике проводится, в соответствии с ПНАЭ Г-7-032-91, только в случаях предусмотренных НТД с обязательным указанием норм оценки качества. В случае отсутствия норм оценки качества результаты оцениваются как факультативные. Фактически данный документ ни при изготовлении, ни при эксплуатации не работает. Как правило, УЗК проводится по специальным методикам.

Сложность контроля возрастает с увеличением толщины контролируемых сварных соединений. Аустенитные сварные соединения с небольшой толщиной контролируются, так же как и перлитные – наклонными ПЭП с поперечной волной.

Примером может служить «Методика контроля основного металла и сварных соединений наставок верхнего тракта технологических каналов с уменьшенной шириной зоны сканирования» МЦУ-12-06. По этой методике сварной шов контролируется наклонными ПЭП с углом ввода 60⁰ поперечных волн на частоте 5 МГц. Основной металл контролируется на отсутствие коррозионного растрескивания зеркально-теневым способом специальными наклонными ПЭП с углом ввода поперечных волн 45⁰. В сварном шве фиксации подлежат несплошности с эквивалентной площадью на 3 дБ меньшей зарубки размером 3х2 мм, а в основном металле паза высотой 0,5 мм. Для этих же сварных соединений нормальных размеров разработана система автоматизированного контроля так же использующая наклонные ПЭП с углом ввода 60⁰ поперечных волн на частоте 5 МГц.

В середине 90-х годов на зарубежных АЭС, а затем и на АЭС России возникла проблема неразрушающего контроля сварных соединений аустенитных трубопроводов в связи с обнаружением в них трещин, развивающихся по механизму межкристаллитного растрескивания под напряжением. Контроль сварных соединений проводился с применением радиографического метода, который имеет ряд недостатков (необходимость опорожнения трубопроводов, просвечивания через две стенки, необходимость просвечивания с нескольких экспозиций для выявления трещин различной ориентации, наличие естественного радиационного фона). Очевидно, что эти недостатки и явились причиной пропуска дефектов.

С целью решения данной проблемы различными организациями были разработаны и внедрены на АЭС методики ручного ультразвукового контроля:

МТ-34-70-023-86 (ВТИ, ЭМП) - поперечные волны, специальный наклонный ПЭП,

Методика ВНИИАЭС - продольные волны специальные РС ПЭП 45, 60 и 70,

ТИ ЛМ 2 – 95 (ЛАЭС – ЦНИИКМ «ПРОМЕТЕЙ») – поперечные волны, MWB70N2,

Методика МГТУ им. Баумана - поперечные волны, специальный наклонный РС ПЭП,

МЦУ-7-97(НПО ЦНИИТМАШ) головные волны специальный РС ПЭП,

МЦУ-5-99 (НПО ЦНИИТМАШ) - поперечные волны, специальный хордовый ПЭП.

Применение этих методик при массовом контроле в 1997-2001 годах позволило выявить большое количество несплошностей и, таким образом, в значительной степени обезопасить эксплуатацию атомных станций.

Вместе с тем, проведенные в 2000 году в ИЦД НИКИЭТ исследования на сварных соединениях с реальными трещинами показали, что, несмотря на то, что достоверность контроля с применением отдельных методик достаточно высока, существенное влияние на нее, оказывает так называемый «человеческий фактор». При проведении контроля тремя бригадами дефектоскопистов по одной из методик на одних и тех же образцах с использованием одного и того же оборудования, достоверность контроля колебалась от 0,4 до 0,94.

С целью повышения достоверности и производительности эксплуатационного контроля, и устранения влияния «человеческого фактора» в ИЦД НИКИЭТ в 2000 году были разработаны опытный образец системы полуавтоматизированного ультразвукового контроля сварных соединений аустенитных трубопроводов Ду 300 и «Методика полуавтоматизированного ультразвукового контроля сварных соединений аустенитных трубопроводов Ду 300 РУ РБМК-1000» № 840.11М.

Основными особенностями разработанной системы являются:

• Повышение достоверности контроля применение 10 схем прозвучивания;
  
• небольшие габариты сканера, позволяющие уменьшить зону сканирования и зачистки;
  
• повышение объективности за счет автоматизации сканирования и записи информации;
  
• сокращение времени контроля (с установкой) одного сварного шва Ø 325 мм до 3 мин.
  

За 5 лет применения систем полуавтоматизированного ультразвукового контроля на АЭС было проконтролировано более 7 000 сварных соединений, при этом обнаружено около 750 дефектов. Действующими в атомной энергетике правилами ремонт аустенитных сварных швов выборкой дефектного участка и его заваркой из-за высокой вероятности образования новых трещин запрещен. Поэтому ремонт осуществляется вырезкой шва и вставкой катушки с образованием двух новых швов. Объемы сварки и контроля увеличиваются как снежный ком.

Можно ли оставить в эксплуатации СС с дефектом, а если нет, то отремонтировать его без вырезки и разделки шва?

Мировой опыт эксплуатации аналогичных трубопроводов показывает, что это возможно. Но при этом необходимо изменить подход служб надзора и контроля к оценке допустимости дефектов.

Как показывают прочностные расчеты и практический опыт, сварные соединения могут успешно продолжать работать и при наличии дефектов, значительно превышающих нормы допустимости дефектов при изготовлении. Для большинства сварных соединений нормы оценки качества при эксплуатации практически отсутствуют.

Однако для отдельных сварных соединений, в том числе трубопроводов Ду300, нормы оценки качества при эксплуатации разработаны и узаконены.

Кроме того, в настоящее время, для трубопроводов Ду300 с дефектами, имеющими значительные размеры, разработана и узаконена технология ремонта сварных соединений без удаления сварного шва - нанесением дополнительной усиливающей наплавки на сварное соединение.

При таком подходе от служб неразрушающего контроля требуется решение задач иного уровня. Не традиционной дефектоскопии, т.е. выявления мелких дефектов, а выявление крупных дефектов, особенно плоскостных дефектов, с высокой достоверностью и точная оценка их размеров.

Определение размеров и типа дефекта особенно реальной высоты дает возможность правильно оценить эксплуатационную надежность соединений, следить за развитием дефекта в процессе дальнейшей эксплуатации, задать соответствующий размер ремонтной наплавки. В настоящее время для этих целей разработаны и используются на АЭС несколько методик и систем автоматизированного контроля: РД ЭО 0609-2005, РД ЭО 0609-2005, «Авгур 4.2» (Эхо+), СК-1 и СК 2 (МВТУ).

Для полуавтоматической системы ИЦД НИКИЭТ, с привлечением сотрудников Обнинского физико-энергетического института была разработана программа обработки данных контроля «УЗК-Аналитик». Применение этой программы позволяет автоматизировать процесс расшифровки результатов контроля.

В настоящее время продолжаются работы по повышению достоверности контроля и точности измерения размеров трещин.


Мобильные многоканальные установки типа «ЛИСТ» И «СКАД» для механизированного контроля металлопроката


Щербинский В.Г., Семыкин И.В., Артемьев С.А., Сарайников С.Н., Антонова Н.М., Панфёров К.В. (НПО «ЦНИИТМАШ»)


В «ЦНИИТМАШ» разработаны и выпускаются установки «ЛИСТ»- «СКАД» нескольких типов. Объект контроля - листовой и сортовой прокат толщиной от 6 мм до 300 мм с минимальным размером листа – 400 мм.

Основными достоинствами установок являются возможность работы в комфортной позе (т.е. стоя, а не ползая на коленках), и полуавтоматическая отметка дефектов с помощью электромагнитного маркера типа ДО-3Ц. Установки могут работать в контактном или щелевом вариантах акустического контакта. Они имеют малые габариты и вес и легки в эксплуатации.

Количество акустических каналов 6-8. Акустический контакт щелевой (техническая вода). Сканирование для поиска дефектов производится по полосам с шагом 40-50 мм или сплошное.

Диапазон рабочих частот и тип преобразователей (ПЭП) зависит от толщины листа (в пределах 1,8-5,0 МГц).

Конструкция двух установок предусматривает быструю замену ПЭП. Установки типа «ЛИСТ» состоят из: тележки на 4-х колёсах акустического блока; ультразвукового процессорного дефектоскопа типа УДЦ-201П с памятью кадра и настроек, наличием меню и т.п.; коммутатора каналов, бачка с водой, блока световой и звуковой индикации.

Имеется опция контроля за донным сигналом, а характеристики по чувствительности обеспечивают выполнение требований по российским и зарубежным стандартам.

Все установки легко перемещаются по листу во всех направлениях.

Установка «ЛИСТ-6» имеет следующие особенности:

-расположение акустического блока сбоку от тележки;

- сканирование круговыми движениями одного и того же участка листа разными преобразователями;

- высокая плотность контроля уменьшает пропуск дефектов;

- акустический блок типа «КАРУСЕЛЬ».

В установка тип «ЛИСТ-4» акустический блок (АБ) из 8 ПЭП размещён спереди. Это позволяет производить сканирование кромки листа всеми ПЭП.

Конструкция АБ позволяет вести контроль по полосам с шагом 40 мм при этом ширина зоны сканирования составляет 260 мм или обеспечивает 100% плотность прозвучивания в зоне шириной 140 мм

Мобильные портативные сканеры «ЦНИИТМАШ» типа «СКАД» предназначены для ультразвукового контроля небольших партий листового и мелкосортового проката (швеллера, уголка, двутавра и т.п.) слябов, поковок, других полуфабрикатов и готовой продукции, в том числе, при входном контроле на машиностроительных предприятиях и монтажных площадках.

Кроме того, они могут быть использованы для оценки коррозионного повреждения и толщинометрии днищ и вертикальных стенок резервуаров.

Конструктивно сканер состоит из 2-х элементов:

тележки с двумя опорными колесами и сменного акустического блока.

Для удобства транспортировки тележка изготовлена из легких металлов дюралюмина и титана. Её вес составляет 2,2 кг .

На тележке сканера размещены: коммутатор каналов, аккумулятор, коллектор, бачок с вентилем и кнопка пуска отметчика дефектов.

Сканер может быть оснащен следующими сменными акустическими блоками.

Акустический блок «СКАД-10» – для контроля основного металла листов толщиной от 4-х мм и выше. Оснащен 8 широкозахватными (30 мм) РС ПЭП (2,5-5,0 МГц) размещенными в шахматном порядке. Контакт щелевой. Плотность прозвучивания 100% на полосе шириной 220 мм. Габариты 280х165х70 мм.

Акустический блок «СКАД-11К» оснащен 6^ю ПЭП и позволяет вести контроль коррозионного повреждения вертикальных стенок резервуаров.

Акустический блок «СКАД-12». Ультразвуковой контроль листового проката и т.п. малой толщины 0,5-3 мм. Оснащен РС ПЭП работающих на нормальных (Лэмба) волнах.

Чувствительность уверенно обнаруживает вертикальное сверление  0,6 мм на расстоянии 200 мм от акустического блока.

Стационарный автоматический сканер типа ЛИСТ-8А.

Предназначен для УЗ-контроля листа на расслоения продольными поперечными и нормальными волнами.

В АБ устанавливается 6-8 ПЭП нужного типа. В том числе и широкозахватных с длиной пьезопластины до 30 мм.

В «ЦНИИТМАШ» также разработаны сканеры для ручного контроля основного металла труб Ø89-325 мм. Прозвучивание металла производится вдоль продольной оси, в радиальном направлении и по толщине.


Современный объектно-ориентированный компьютерный дефектоскоп типа УДЦ-201П.


Артемьев С.А., Щербинский В.Г., Панфёров К.В. (НПО «ЦНИИТМАШ»)


Несмотря на значительный прогресс в автоматизации эксплуатационного ультразвукового контроля полуфабрикатов и металлоконструкций есть и всегда будет значительный объем контроля выполняемого ручным способом.

Поэтому перед разработчиками стоит задача создания средств ручного контроля в максимальной степени снижающая физическую и интеллектуальную нагрузку на оператора для повышения достоверности и воспроизводимости контроля и максимального снижения дозовой нагрузки при контроле АЭС.

В «ЦНИИТМАШ» разработан и с 1998 г. выпускается высокоинтеллектуальный ультразвуковой процессорный дефектоскоп типа УДЦ-201П.

Дефектоскоп имеет современный дизайн дружественный интерфейс и снабжен набором функций (опций) для решения всех дефектометрических задач. Дефектоскоп имеет ВРЧ по двум законам, DAC и АРД-диаграммы, память настроек (128), простое меню, текстовой редактор «заморозку», память кадра с комментариями (64) и многое другое.

В отличие от приборов иных производителей дефектоскоп УДЦ-201П позволяет измерять амплитуду сигнала на 80 дБ ушедшего вверх за пределы экрана без переключения клавиш, вводить поправку на реальную шероховатость контролируемой поверхности, оценивать эквивалентную площадь непосредственно в мм² , легкую систему управления и др.

В дефектоскопе реализована обработка сигналов, обеспечивающая отображение сигналов каждой из зондовых посылок (до 1000 Гц). Восприятие изображения на экране при этом аналогично восприятию изображения на экране аналоговых дефектоскопов. Во многих других цифровых дефектоскопах инерционность отображения сигналов приводит к пропуску недопустимых дефектов.

Дефектоскоп имеет следующие основные технические характеристики.

Электрическое питание УДЦ-201П осуществляется от сети переменного тока или встроенного аккумулятора с номинальным напряжением 12В.

Диапазон измеряемых расстояний (глубины) по стали, 5- 1200 мм.

Предел допускаемой основной погрешности измерения расстояний для П111 и П112 составляет ±1 мм

Предел допускаемой основной погрешности настройки порогового индикатора (зона нечувствительности) не превышает ±10%.

Временная нестабильность уровня срабатывания порогового индикатора за 8 часов работы не превышает ±0,5 дБ.

Предел допускаемой основной погрешности измерения амплитуд сигналов на входе приемника ±10%.

Диапазон задаваемых скоростей распространения УЗК от 1000 м/с до 9999 м/с.

Временная нестабильность чувствительности УДЦ-201П за 4 часа непрерывной работы от встроенного аккумулятора ±0,25 дБ.

ОАО НПО «ЦНИИТМАШ» выпущено более 200 дефектоскопов работающих на АЭС, ТЭС, газопроводах и др.объектах. Ни одной рекламации не было.

Два дефектоскопа УДЦ-201П уже семь лет работают на строительстве АЭС Бушер (Иран) в условиях высокой запыленности и высоких температур (до 60^о С). За это же время дефектоскопы ф. Крауткремер и Сонатест вышли из строя.

В отличие от большинства приборов других фирм, дефектоскоп предпочтителен в эксплуатации по следующим причинам.

Возможность инструментального измерения интегральной неровности (шероховатости и волнистости) поверхности объекта контроля и автоматической корректировки чувствительности в зависимости от фактической неровности поверхности ОК. Это гарантирует воспроизводимое измерение величины дефектов производимое через значительные временные интервалы и позволяет оценивать динамику их развития, что особенно важно при периодическом мониторинге незначительных дефектов в процессе эксплуатации.

Измерение сигнала независимо от того виден он на экране или вышел за его пределы.

Введение в память прибора любых АРД-диаграмм непосредственно самим оператором.

Простой интерфейс, что позволяет резко сократить время контроля.

В комплект дефектоскопа УДЦ-201П для повышения достоверности и воспроизводимости контроля входит датчик шероховатости типа ДШВ, кстати, совместимый с дефектоскопом любого типа.

Применение датчика ДШВ позволяет выполнять контроль на строго заданном уровне чувствительности независимо от вариаций качества подготовки поверхности, что повышает воспроизводимость результатов контроля выполненного различными операторами и дефектоскопами в разное время и осуществлять мониторинг за дефектностью объекта контроля.


Комплексный контроль сосудов и аппаратов, изготовленных из аустенитных сталей.


А.М. Сельдин, Е.А. Ветрова

(ООО «ЦТД «Криотехдиагностика», г. Балашиха)


Одним из основных путей повышения качества контроля сосудов и аппаратов, изготовленных из аустенитных сталей, как в условиях производства, так и в условиях эксплуатации, является применение комплексного контроля, как правило: либо ультразвукового и метода акустической эмиссии (АЭ), либо ультразвукового и радиографического. Причем, один из указанных выше методов неразрушающего контроля(с экономической точки зрения) является выборочным. В связи с тем, что универсальной методики выбора рациональных (эффективных) планов выборочного контроля, в частном случае и неразрушающего, пригодной на все случаи жизни не существует, в данной работе рассматривается применение комплексного (метод акустической эмиссии и выборочный ультразвуковой) неразрушающего контроля в процессе эксплуатации сварной аппаратуры, изготовленной из сталей 12Х18Н10Т, 03Х13АГ19 и 07Х13АГ20. Такой подход позволяет не применять радиографический контроль, эффективность использования которого особенно низка при контроле угловых и тавровых сварных соединений сосудов с одной стороны, а с другой – его применение весьма трудоемко при контроле сварных соединений сосудов и аппаратов, находящихся в условиях эксплуатации. Возможность и эффективность такого подхода излагаются ниже.

Известно, что применение метода акустической эмиссии для решения задач технической диагностики, прогнозирования и обеспечения остаточного ресурса конструкций, является весьма актуальным. Существующая нормативно-техническая документация рекомендует проводить оценку степени опасности источников АЭ по критериям, построенным, в основном, по результатам исследований сигналов АЭ при одноосном нагружении образцов, что не может быть определяющим при работоспособности сосудов, работающих под давлением. Поэтому, для получения достоверной информации по сигналам АЭ экспериментальные исследования проводились на соответствующих моделях. Модели для исследований были изготовлены из стали 12Х18Н10Т и представляли собой сварные цилиндрические оболочки диаметром 400 мм и 450 мм, с толщиной стенки 8 и 6 мм соответственно. Для создания конкретного источника АЭ и снижения величины нагружающего давления в моделях были выполнены продольные пазы, длиной 350 мм и глубиной 4 мм. Качество сварных соединений определялось радиографическим методом контроля. Контроль проведения пневмоиспытаний осуществлялся акустико-эмиссионным методом с помощью АЭ системы «Дефектофон NEZ-220». Оценка опасности зарегистрированных источников АЭ осуществлялась по критериям, рекомендуемым отечественной и зарубежной нормативной документацией. С целью графической интерпретации опасности источников АЭ был проведен анализ их энергетической интенсивности (критерий, рекомендованный технологией «МОНПАК»). Для нашего случая была построена соответствующая диаграмма. Анализ показал, что наблюдается приоритет в использовании тех или иных критериев, позволяющих оценить степень опасности источников АЭ.

Известно, что помехоустойчивость ультразвукового контроля аустенитных сварных соединений может быть повышена локализацией контролируемого объекта, путем фокусировки ультразвукового луча. Поэтому, была изучена эффективность применения фокусирующих преобразователей, излучающих поперечные ультразвуковые колебания (УЗК), для контроля сварных соединений указанных выше сталей, выполненных автоматической, ручной дуговой и аргонодуговой сваркой. Толщина металла – 8 мм. Макроструктура швов – дендритообразный крупнозернистый аустенит при автоматической сварке и мелкозернистая аустенитно-ферритная структура при ручной. В работе сравнивалась чувствительность контроля фокусирующими и серийными преобразователями с углами призмы 37, 50 и 55. Поверхность шва была механически обработана для снятия валика усиления и на ней были нанесены искусственные дефекты, типа сегментных отражателей площадью 2 мм², 3 мм², 5 мм² и 7 мм².

В результате исследования установлено, что фокусирующие преобразователи рассматриваемого типа не дают каких либо преимуществ в отношении чувствительности и помехоустойчивости контроля перед серийными преобразователями чисто аустенитных соединений из-за структурных помех. Для швов, выполненных ручной и аргонодуговой сваркой, с мелкозернистой аустенитно-ферритной структурой, фокусирующие преобразователи показали более высокую чувствительность, обнаруживая дефекты с эквивалентной площадью 2 мм², в то время, как серийные преобразователи выявляли отражатели площадью 3 мм².

По результатам работы установлено, что выбор рациональной системы выборочного ультразвукового контроля осуществляется:

- при использовании фокусирующих преобразователей указанного выше типа при контроле сварных соединений со снятым валиком усиления с толщиной стенки 8 – 12 мм;

- при контроле сварных соединений, выполненных ручной и аргонодуговой сваркой.

По нашему мнению, указанный выше комплексный контроль наиболее целесообразно применять при испытаниях сосудов и аппаратов, находящихся в условиях эксплуатации и выполненных из аустенитных сварных соединений с помощью ручной дуговой и аргонодуговой сварки, в частности, при контроле угловых и тавровых сварных соединений.


К вопросу ультразвукового контроля слоистых листовых материалов
с различными акустическими характеристиками слоев.


Немтинов А.А., Димитров К.О., Шарапов А.А.
(ОАО “Северсталь”, Череповецкий металлургический комбинат
г. Череповец)


Одной из основных причин выхода из строя слоистых материалов (биметаллы, многослойные конструкции, подшипников скольжения, сотовые конструкции и др.) является деградация зон соединения совмещаемых материалов.

На практике контроль качества данного соединения проводится неразрушающими методами непосредственно после изготовления, а также после монтажа и периодически в процессе эксплуатации.

Наиболее эффективным методом контроля качества соединения слоев материалов с существенно различающимися механическими характеристиками является акустический.
Вместе с тем, при введении акустических колебаний со стороны материала с большим характеристическим импедансом, существует проблема объективности определения качества соединения. Данное обстоятельство может приводить к перебраковке контролируемых изделий, одним из типов которых является композиция «сталь-баббит», наиболее часто используемая для изготовления подшипников скольжения различного назначения.

Целью работы являлось определение минимально значимого изменения амплитуды эхо-сигнала от границы раздела, а также соотношения амплитуд эхо-сигналов “дефект” - “донный сигнал” для композиции «сталь-баббит» при вводе звука со стороны стали.

Проведено сравнение расчетных и экспериментальных (эхо- и зеркально-теневой методы) значений амплитуд эхо-сигналов. Экспериментальные исследования проводились с использованием натурного биметаллического образца «сталь-баббит Б83» и отечественного ультразвукового дефектоскопа УД2- 1 02 семейства “Пеленг”.

Результатом работы является оптимизация параметров контроля (частота, размер пьезопластины и тип преобразователя) для различных соотношений толщин слоев стали и баббита.

Использованная литература

1 . ГОСТ Р ИСО 43 86- 1 -94 «Подшипники скольжения. Металлические многослойные подшипники скольжения. Неразрушающие ультразвуковые испытания соединения слоя подшипникового материала и основы».

2. ГОСТ ИСО 4386-2-99 Подшипники скольжения. Металлические многослойные подшипники скольжения. Разрушающие испытания прочности соединения антифрикционного слоя и основы.

з. ГОСТ 10885-85 . Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионностойкая. Технические условия.

4. Пудовкин А.П., Чернышов В.Н. Неразрушающий контроль качества биметаллов и изделий из них. — М.: Машиностроение-1, 2003. — 150 с.


Идентификация рентгенографических

изображений структурного происхождения


Зуев В.М. (ОАО «Ижорские заводы», г. Санкт-Петербург)


При радиографическом контроле аустенитных и других сварных соединений с крупнозернистой структурой металла на снимках появляются изображения структурного происхождения типа темных и светлых полос и пятен, схожие с изображениями обычных сварочных дефектов, что приводит к затруднениям при расшифровке снимков. Появлению структурных пятен и полос способствуют дифракционные (волновые) явления, возникающие при взаимодействии мягкой длинноволновой части спектра рентгеновского излучения с зернистой структурой просвечиваемого металла.

Методика идентификации (распознавания) изображений структурного происхождения разработанная на ОАО «Ижорские заводы» в содружестве с ЦНИИ КМ «Прометей» и ЦНИИТМАШ, основана на использовании набора (альбома) рентгеновских снимков с типичными изображениями структуры и повторном просвечивании сомнительных участков изделий фильтрованным рентгеновским излучением или, при большой просвечиваемой толщине, гамма-излучением изотопов Ir-192 или Co-60. При таком повторном просвечивании в излучении присутствуют в основном только «жесткие», практически не проявляющие волновых свойств, кванты. Тем самым устраняется причина появления изображений структуры и соответственно устраняется маскирующий изображения сварочных дефектов структурный фон. Этим предотвращается перебраковка сварных соединений по изображениям структуры и исключается недобраковка – пропуск дефектов, завуалированных на первоначальных снимках структурными изображениями.

Вместе с тем изображения структурного происхождения, рассматриваемые в практике радиографического контроля лишь как ухудшающий выявляемость дефектов и снижающий достоверность контроля структурный шум, могут нести информацию об особенностях структуры просвечиваемого металла. При этом в отличие от данных металлографических исследований, проводимых на образцах-имитаторах, радиографические данные относятся непосредственно к контролируемому изделию. Появляется возможность при рентгенографировании аустенитных и других сварных соединений одновременно контролировать как сварочную дефектность, так и состояние и характеристики структуры наплавленного и основного металла и регистрировать при этом отклонения от установленных режимов сварки и термообработки изделий. Например, как показывают эксперименты, контраст связанных с транскристаллитной структурой наплавленного металла изображений типа темных полос на рентгеновских снимках аустенитных сварных соединений резко возрастает при завышении нормальных значений сварочного тока и скорости сварки. Можно также видеть, сравнивая первоначальные и выполненные после ремонта дефектного сварного шва рентгеновские снимки, изменения в структуре металла переваренного дефектного участка контролируемого изделия.

От состояния структуры не в меньшей, а иногда и в большей степени, чем от сварочной дефектности, зависят прочностные характеристики сварных соединений. Дополнительная информация о состоянии структуры контролируемого металла повышает информативность и достоверность радиографического контроля. Представляется перспективным с целью получения более детальной информации о характеристиках структуры проводить дополнительные исследования другими методами НК, в частности ультразвуковым методом, участков сварных соединений, на рентгеновских снимках которых интенсивно выявляются изображения структурного происхождения.


Опыт разработки и применения ультразвукового контроля сварных соединений из нержавеющих и двухслойных сталей и наплавки.


Ф.Н.Пыщев( ОАО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры», г. Волгоград)


ОАО “ВНИИПТхимнефтеаппаратуры” в период с 1972 по 1988 гг. были разработаны технологические инструкции по ультразвуковому контролю (УЗК) сварных соединений из сталей аустенитного класса толщиной 4-12 мм (стыковые швы), 12-45 мм (угловые швы камер АВО), стыковых и угловых сварных соединений из биметалла толщиной от 10 до 120 мм. Нормы оценки качества сварных соединений частично принимались по отраслевым инструкциям, разработанным НИИХИММАШем. Методики контроля внедрялись на заводах отрасли (ПО «Волгограднефтемаш», «Салаватнефтемаш», Черновицкий и Таллиннский машзаводы, Борисоглебский

и Снежнянский заводы «Химмаш» и др.).


Для указанных сварных соединений необходимо изготовление стандартных образцов предприятия (СОП) со сварным швом по технологии завода-изготовителя изделия.


В СОП методом выдавливания изготовляются сегментные или угловые отражатели ультразвука. Лаборатория НК и диагностики института проводит аттестацию СОП на основании свидетельства Волгоградского ЦСМ.
В настоящее время проводится разработка методики УЗК сварных соединений аппаратов из двухслойной стали SА387 Gг22 CI2 (типа 10Х2М1) + SА 240 Тр347 (типа 08Х18Н12Б) с толщиной стенки до 162 мм в соответствии с требованиями АSМЕ, изготовляемых ОАО “Волгограднефтемаш” для Мозырьского НП3.


Особенностью контроля сварных соединений из биметалла толщиной свыше 60 мм является поэтапный контроль. До наплавки плакирующего слоя проводится контроль сварного шва основного металла, как правило, с 4-х сторон от шва наклонным преобразователем с углом ввода 40 (50), 65°. Возможно проведение послойного контроля (в зависимости от технологии сварки). Выявленные дефекты удаляются методом воздушно-дуговой строжки.
В сомнительных случаях применяется радиографический контроль. При контроле угловых швов приварки люков и штуцеров кроме наклонного преобразователя применяется также прямой или РС преобразователь (в случае проточки наплавленной поверхности).

После наплавки плакирующего слоя проводится контроль переходной зоны и плакирующего слоя прямым лучом с наружной поверхности сосуда (штуцера). Окончательный контроль проводится после термообработки для выявления возможных трещин.

Основные параметры УЗК (рабочая частота, чувствительность контроля, зона сканирования) и нормы по оценке качества (до термообработки) приняты по СТО 00220256-005-2005 (ОСТ 26-2044-83), так как прочность корпуса обеспечивается основным металлом.

Для настройки чувствительности УЗК применяется СОП с сегментными отражателями, расположенными на разной глубине на вертикальных гранях и на поверхностях плакирующего слоя и основного шва.

После устранения выявленных дефектов и термообработки до проведения УЗК плакирующий слой проверяется цветным методом капиллярной дефектоскопии.
Ультразвуковой контроль на отсутствие внутренних трещин после термообработки рекомендуется проводить при настройке чувствительности по стандартным образцам АSМЕ, имеющим в качестве контрольных отражателей боковые отверстия и канавки, имитирующие протяженные дефекты.
Одним из направлений является разработка УЗК наплавки на поверхности основного металла (листов и поковок) в соответствии с требованиями ПБ 03-576-03 (п.3.10) для выявления отслоений плакирующего (наплавленного) слоя от основного металла. В НТД на изготовление сосудов для химической, нефтеперерабатывающей и нефтегазовой отраслей промышленности (ОСТ 26-291-94, ПБ 03-584-03) отсутствуют требования по оценке качества зоны сплавления и других дефектов наплавки, имеющиеся в аналогичных документах для изделий другого назначения (ПНАЭГ-7-010-89- в атомной энергетике, ОСТ 24.201.03-90, ГОСТ Р 50599-93 - для наплавленных торцев обечаек и кованых деталей сосудов высокого давления).

Нормы допустимых несплошностей по ГОСТ 10885-85 для листового проката из двухслойных сталей не могут быть приняты для наплавки, в том числе полученной сваркой взрывом. Кроме того, необходимо выявлять возможные поднаплавочные трещины в переходном слое и трещиноподобные дефекты в самой наплавке, а также определять толщину плакирующего слоя, который имеет волнистую границу с основным металлом.

Разработанная институтом (1977 г.) методика УЗК наплавок толщиной не менее 6мм предусматривает контроль наплавленных кромок под сварку, а также зоны сплавления на внутренней поверхности сосудов и трубных решёток, при этом были использованы нормы оценки дефектов по ПК 1514-72 из атомной энергетики.
В настоящее время работы с ОАО “Волгограднефтемаш” по контролю наплавленного металла ОК Band 347, 08Х13, 07Х25Н12Г2Т, SА240 Tр410S, 03Л-б+ЦЛ-11 и др. толщиной от З до 8 мм на основной металл 09Г2С, 16ГС, 10Г2, 15ХМ, 20ЮЧ и др. находятся в стадии разработки технического задания.


Подготовка и аттестация специалистов НОАП НК «НИИХИММАШ» по УЗК сварных соединений из нержавеющих сталей.


Волокитин В.В. (ОАО «НИИХИММАШ»)


Опыт применения «Инструкции по УЗК сварных швов из нержавеющих сталей» показал, что самостоятельное освоение вышеуказанного документа предприятиями приводит к существенной перебраковке сварных швов.

Так «Салаватнефтеоргсинтез» остановил 5 аппаратов из нержавеющих сталей и самостоятельно проконтролировал их. Все аппараты были забракованы из-за наличия протяженных непроваров в швах. Когда эти аппараты проконтролировали специалисты НИИхиммаш, наличие дефектов не подтвердилось. Все аппараты запущены в производство.

После этой ситуации «Салаватнефтеоргсинтез» направил в НИИхиммаш группу специалистов, которые прошли обучение и аттестацию в центре НОАП НК «НИИхиммаш». Однако из-за отсутствия образцов другого оборудования контроль собственными силами не производится (прибор «Крау-Кремер АРД).

Ультразвуковым методом контроля в сварных швах выявляются такие дефекты, как трещины, непровары поры, шлаковые включения. Особенностью контроля сварных швов нержавеющих сталей является частое выявление таких дефектов, как несплавления между валиками швов и по разделке кромок. Как правило, радиографическим методом такие дефекты не выявляются из-за их малых размеров. Методом вскрытия путем выдувания расплавленного металла, широко применяемого на заводах химического машиностроения тоже не выявляются.

Из-за этого на заводах часто возникают недоразумения. Опыт контроля швов нержавеющих сталей показал, что такие виды дефектов довольно часто встречаются на практике.

На заводах отрасли наиболее широко применяемым дефектоскопом является УД2-12. Это хороший прибор для контроля швов, однако, он имеет ряд существенных недостатков.

Главным недостатком мы считаем – это большие размеры преобразователей, большая стрела преобразователя, что является неприемлемым при контроле сварных швов из нержавеющих сталей. Анализ приборов, выпускаемых производителями показал, что наиболее подходящим для этой цели является УЗ дефектоскоп «Сканер», выпускаемый фирмой «Алтес». Он отличается довольно простой настройкой, что немаловажно для заводов «Химмаш», хорошими преобразователями. При освоении методики мы всегда рекомендуем проводить контроль сварных швов нержавеющих сталей вышеуказанным прибором.