Дефекты имеют различное происхождение и отличаются по виду, размерам, месту расположения, ориентации относительно волокна металла. При выборе метода контроля следует изучить технологию объекта, характер возможных дефектов и определить условия на отбраковку объекта или его предельного состояния. По расположению дефекты могут быть внутренними, залегающими на глубине более 1 мм, подповерхностными (на глубине до 1 мм) и поверхностными. Для обнаружения внутренних дефектов в стальных изделиях используют чаще радиационный и ультразвуковые методы. Если изделия имеют сравнительно небольшую толщину, а дефекты, подлежащие выявлению, достаточно большие размеры, то лучше пользоваться радиационными методами. Если толщина изделия в направлении просвечивания больше 100-150 мм или требуется обнаружить в нем внутренние дефекты в виде трещин или тонких расслоений, то применять радиационные методы нецелесообразно, так как лучи не проникают на такую глубину и их направление перпендикулярно направлению трещин. В таком случае наиболее приемлем ультразвуковой контроль. Поверхностные дефекты обнаружить проще, однако и в этом случае выбор метода зависит от того, где находится трещина (на гладкой поверхности или в месте геометрического перехода).
Условия работы объекта. Контроль объекта может производиться в рабочем режиме оборудования, режиме тестовых испытаний, в нерабочем режиме. В последнем случае контроль изделия проводят в разобранном поэлементно или в собранном виде. Отдельные съемные элементы могут быть подвергнуты контролю в лабораторных условиях. При ремонте изделия контролю подлежат все детали. При этом выявляют характерные виды их повреждения, износа, дефектов. Дефектация элементов конструкции при ремонтно-восстановительных работах и отказах служат основанием для определения их предельных параметров технического состояния. В условиях эксплуатации контролю может быть подвержено ограниченное число элементов, деталей, участков и точек, представляющих наибольшую опасность эксплуатации объекта. При этом в первую очередь стремятся выявить наличие усталостных трещин, коррозионного поражения, участков износа. Для контроля в труднодоступных местах применяют датчики и преобразователи специальной формы, смонтированные в оправках, а также различные приспособления, фиксаторы, устройства, позволяющие манипулировать датчиком на расстоянии, осветители, зеркала и т. д. Для контроля внутренних поверхностей применяют эндоскопы.
При выборе метода контроля следует провести технико-экономический анализ диагностических работ, учитывающий их качество, трудоемкость, стоимость. Характеристики методов диагностирования оборудования различными методами даны в таблице 1
Рекомендации по выбору методов неразрушающего контроля в зависимости от различных факторов даны в таблицах 1 - 4.
Рекомендации по выбору конкретных марок отечественных и зарубежных приборов неразрушающего контроля даны в многочисленной справочной литературе. Методические указания по экспертизе различных видов оборудования, как правило, не регламентируют марку измерительного прибора, ограничиваясь лишь требованиями к точности. Однако в ряде производств, с целью обеспечения повышенной точности и повторяемости результатов измерений даются указания по контролю конкретными диагностическими средствами по конкретным методикам.
Дефекты сварных швов и методы их обнаружения и контроля
Сварным швам присущи типовые металлургические дефекты: раковины, газовые поры, шлаковые включения и др., а также дефекты неправильной технологии сварки и термообработки: непровар, изменение размеров зерен, горячие и холодные трещины, ликвации.
Требования к сварке и последующей термической обработке разнообразны, зависят от свойств свариваемых материалов, назначения, конструкции и условий эксплуатации объектов и регламентируются стандартами, правилами устройства и эксплуатации изделий, техническими условиями на изготовление, производственными инструкциями и технологической документацией. Контроль сварных швов производят:
- в процессе изготовления изделия,
- при приемно-сдаточных испытаниях,
- при эксплуатации изделия в соответствии с Правилами эксплуатации.
Последовательность и объем контроля должен соответствовать требованиям нормативно-технической документации на изделие. Результаты контроля фиксируются в паспорте изделия и в эксплуатационной документации.
Контроль проводят неразрушающими или разрушающими методами. Основными видами неразрушающего контроля сварных соединений являются:
- визуальный и измерительный,
- радиографический,
- ультразвуковой (УЗД),
- радиоскопический,
- стилоскопирование,
- измерение твердости,
- гидравлические (или пневматические) испытания.
Кроме этого могут применяться другие методы (акустическая эмиссия, магнитография, цветная дефектоскопия и др.) в соответствии с нормативно-технической документацией на изделие.
Целью визуального контроля является выявление трещин всех видов и направлений, свищей и пористости наружной поверхности шва, подрезов, наплывов, прижогов, незапланированных кратеров, смещения и совместного увода кромок свариваемых элементов, непрямолинейности соединяемых элементов, несоответствия формы и размеров швов требованиям технической документации.
УЗД и радиографический контроль проводят с целью выявления внутренних дефектов. Метод контроля выбирают из условия более точного и полного выявления недопустимых дефектов с учетом физических свойств металла и конструкции изделия.
УЗД сварных соединений проводят, как правило, эхо-методом. Так как в стыковых швах дефекты чаще всего ориентированы параллельно поверхностям свариваемых кромок, то прозвучивание осуществляют поперечно продольным сканированием.
Цветной и магнитопорошковой дефектоскопии подвергают сварные швы, не доступные для контроля радиографическим или ультразвуковым методам, а также сварные швы сталей склонных к образованию трещин при сварке.
Контроль стилоскопированием проводят с целью подтверждения соответствия марки металла деталей и сварного шва требованиям нормативно-технической документации. При стилоскопировании руководствуются Инструкцией по стилоскопированию основных и сварочных материалов. Дефектные сварные швы, выявленные при контроле, должны быть удалены, швы вновь сварены и подвергнуты стилоскопированию.
Сварные соединения подвергают испытаниям на сопротивляемость образованию холодных и горячих трещин металла швов и зоны сплавления сварных соединений при всех способах сварки плавлением и имитации сварочного термического цикла. Сущность методов состоит в высокотемпературной деформации металла в процессе сварки до образования трещин под действием внешних сил, создаваемых испытательной машиной (машинные методы), или под действием внутренних сил от усадки шва и формоизменения свариваемых элементов (технологические методы). Форму образцов и схему деформирования выбирают в зависимости от толщины основного металла, способа сварки, объекта испытания и ориентации трещин, которые необходимо воспроизвести при испытаниях. Металлографическому исследованию подвергают стыковые сварные соединения, определяющие прочность сосудов:
- работающих под давлением более 5 МПа (50 кгс/см2) или температуре выше 450°С, или температуре ниже минус 40°С,
- изготовленных из легированных сталей, склонных к подкалке при сварке (12ХМ, 15Х5М и др.), из сталей аустенитного класса без ферритной фазы (06ХН28МДТ, 08Х17Н16МЗТ и др.) и из двухслойных сталей.
Испытание сварного соединения на сопротивление межкристаллитной коррозии проводится для изделий, изготовленных из сталей аустенитного, ферритного, аустенитно-ферритного классов и двухслойной стали с коррозионным слоем из указанных сталей. Необходимость испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии сварных соединений указывается в проекте или другой нормативно-технической документации.
Вибрационная диагностика
Под вибрационной диагностикой понимают диагностику, основанную на анализе вибрации объекта диагностирования. Вибрационная диагностика применяется при техническом аудите трубопроводов и объемного оборудования, колебания которых возбуждаются пульсациями потока технологической среды, и машинного оборудования, колебания которого возбуждаются движением его элементов.
Движущиеся части машинного оборудования создают в нем колебания, анализ которых позволяет получить информацию о его техническом состоянии.
Существуют несколько причин, вызывающих колебания механизма:
- Неуравновешенность движущихся деталей. Эти колебания характеризуются низкими частотами, сравнительно большими амплитудами перемещения и малыми ускорениями. Основная часть вибрации механизма равна числу оборотов вала, на котором имеются несбалансированные массы. Наблюдаются также гармоники, кратные основной частоте.
- Соударение деталей механизма из-за зазоров в кинематических парах. Колебания отличаются высокими частотами (тысяча герц), малыми амплитудами и значительными ускорениями. Частоты не зависят от скоростного режима механизма, а определяются в основном размерами, формой и упругими константами материалов деталей.