Рентгенографический контроль сварных соединений

Ежегодно в процессе производства выбраковывается огромное количество продукции на миллиарды рублей. Не существует методов контроля, которые гарантируют 100% обнаружение внутренних и внешних дефектов. Использование рентгенографического контроля сварных соединений в сочетании с другими методами значительно уменьшает производственные потери. Узнайте от профессионалов “НПО “ГКМП”, почему в металлах и сплавах возникают дефекты, что происходит во время РГК, как выбрать комплект оборудования.

Рентгенографический контроль — неразрушающий метод проверки качества твердых материалов для обнаружения внешних и внутренних дефектов. Сокращенный вариант названия: РГК или РК.

Объекты исследования: металлопрокат, литье, сварные конструкции. Способ выявляет изъяны снаружи и внутри материала, которые человек не увидел или не мог обнаружить при визуальном осмотре.

Рентгенографический контроль сварных соединений — часть комплексного обследования, которая рассматривает узкую область: стык или шов, полученный в результате газовой, полуавтоматической, аргонодуговой и других методов сварки. Технологию применяют в металлургии, строительстве, машиностроении, нефтегазовом секторе.

Если устройство работает в сложных условиях — вакууме, со взрывоопасной средой, при высоком давлении и температуре, — к герметичности соединений предъявляют повышенные требования.

РГК входит в комплекс обязательных мероприятий по обследованию технического состояния сооружений и зданий, основное внимание уделяют фундаменту, плитам перекрытий и опорам. Контроль проводят спустя два года после ввода объекта в эксплуатацию, далее, — один раз в пять или десять лет.

Дефектоскопию применяют в сферах деятельности, где от прочности и непроницаемости швов зависит безопасность и работоспособность устройства: атомного реактора, парогенератора, летательного аппарата, водогрейного котла, вакуумной печи, магистральных и распределительных трубопроводов, емкостей для хранения нефтепродуктов.

Причины возникновения дефектов

При ручной, механизированной и автоматизированной сварке возникают дефекты, которые ослабляют шов или препятствуют дальнейшей эксплуатации объекта: свищи, непровары, трещины, подрезы, смещения кромок пор, шлаковые и флюсовые включения.

В этом случае процесс останавливают, дальнейшие действия зависят от требований в технологической карте. Сотрудник отдела технического контроля принимает решение: направить металлоконструкцию на доработку или забраковать.

Условно все причины разделяют на три группы. Часто изъяны металла связаны с человеческим фактором: усталостью, болезненным состоянием, низкой квалификацией сварщика. Непровары и другие отклонения от нормы возникают при соединении изделий из нержавеющей, жаропрочной и других сталей групп 2, 3 и 4 (с удовлетворительной, ограниченной и плохой свариваемостью).

Вторая причина — не обнаруженные на ранних стадиях дефекты металлургического производства (литья). Третий вариант заключается в несоблюдении требований технологии сварки: недостаточной очистке поверхности материала, попадании посторонних частиц в ванночку для сварки.

Принцип работы радиографического аппарата основывается на проникновении элементарных частиц сквозь заготовку, которая сохраняет целостность. Источник излучения размещают между стыком (сварным швом) и чувствительным к ионам элементом (детектором). Когда подают питание, прибор заряжает и направляет элементарные частицы на стык или шов.

О наличии или отсутствии дефектов судят по изменению плотности. Если направленный поток элементарных частиц проходит сквозь пустоты, поры, трещины и другие полости, прибор фиксирует изменение. При однородной структуре показатель плотности в разных точках не отличается. По завершению процесса детектор формирует радиационное изображение: рентгенограмму или радиограмму.

Нормативная документация по организации радиографического контроля

Государственный стандарт № 7512-82 содержит требования к подготовке и проведению испытаний, размерам заготовки, выбору параметров и анализу результатов работы.

Документ устанавливает ограничение для РГК: толщина металлопроката должна быть в пределах: 1-400 мм. Если на предприятии установлен мощный источник ионизирующего излучения, максимальный размер увеличивается до 500 мм.

В нормативе перечислены требования к квалификации персонала, параметрам источника излучения, радиографическим пленкам, светонепроницающим кассетам, флюоресцирующему или металлическому усиливающему экрану, эталонам чувствительности.

При дефектоскопии используют рентгеновские трубки и ускорители заряженных частиц в магнитном поле. Источники отличаются энергетическим диапазоном. Полезную работу выполняют рентгеновские лучи, тормозное или электромагнитное излучение.

Государственный стандарт содержит требование о необходимости защиты рентгеновской пленки от рассеянного излучения. В нормативе перечислены меры соблюдения безопасности персонала во время работы.

Плюсы и минусы дефектоскопии

Преимущества радиографического контроля: универсальность, высокая точность, наглядность, экономичность. Для дефектоскопии подходят все твердые материалы, чаще ионизирующему излучению подвергают металлы и сплавы.

Результаты обследования на пленке позволяют различить и идентифицировать погрешности: подрезы, флюсовые включения, свищи, непровары, трещины. По снимкам определяют тип, точные размеры и локацию дефектов.

Очень сложно обнаружить неоднородности материала, провоцирующие скачкообразное изменение параметров металла: непровары, шлаковые включения, поры, раковины, трещины. Радиография выявляет и предоставляет основную информацию об объемных несплошностях: единичных формах и скоплениях дефектов.

Плюс рентгенографического контроля — не ухудшается структура и чистота поверхности. Метод бережет денежные средства и ресурсы. Когда проверяют качество дорогой продукции, важно сохранение целостности объектов: электросварных труб, металлоемких конструкций, проката из легированных сталей.

В отличие от разрушающих методов контроля, при дефектоскопии не берут пробы, чтобы провести испытания в лаборатории. В смете отсутствуют расходы на зарплату персонала и списание непригодных для эксплуатации конструкций.

Радиографическое исследование не занимает много времени и не тормозит остальные технологические операции. Металлургические комбинаты и крупные предприятия устанавливают в цехах автоматические линии контроля. Компьютерная программа задает траекторию движения источника излучения и детектора. Без вмешательства человека софт идентифицирует, фиксирует и измеряет внешние и внутренние дефекты.

Минусы технологии: оснащение рабочего места средствами безопасность, высокие требования к квалификации персонала, значительная стоимость.

Радиографический контроль дефектов сварных соединений с подключением нейронных сетей

Крупные металлургические комбинаты, автомобильные заводы и другие предприятия регулярно списывают брак, который обнаружили только на выходе. Чем лучше организован пооперационный контроль, тем меньше потерь, простоев оборудования и рекламаций.

Искусственный интеллект существенно расширяет возможности дефектоскопии. Компании-новаторы внедряют в программное обеспечение автоматизированных линий функционал нейронных сетей, в том числе, способность к самообучению.

Как показывает опыт, после подключения искусственного интеллекта точность распознавания дефектов возросла до 98%. Сегодня дефектоскоп идентифицирует разного вида повреждения размером 0,1 мм. Первым оценили возможности ИИ руководители комбината «Северсталь» и группы строительных компаний «Самолет».

Ученые из «Альянса в сфере искусственного интеллекта» подсчитали, что при правильной комбинации разных методов контроля маржинальность металлургического производства увеличится на 10%.

«Умное» программное обеспечение уменьшает процент брака при покраске изделий. При подготовке к окрашиванию радиографический прибор распознает внешние повреждения: раковины, царапины, инородные включения. Конструкции с отклонениями от нормативных требований отбраковывают или дорабатывают. До внедрения ИИ дефекты становились видимыми после окраски или при сборке. В этом случае автоматическую линию останавливали.

Оборудование: ускорители заряженных частиц и пленки

В РГК полезную работу выполняет источник ионизирующего излучения и детектор (запоминающая пластина или пленка). Полнота и достоверность результата зависит от стабильности излучения установки (не выше 0,5%) и частоты отклонения (максимум — 0,1 Гц).

Критерии выбора рентгеновского оборудования: производительность, четкость снимков, особенности исследуемых конструкций: габариты, форма, толщина стенок.

Для обнаружения дефектов у деталей сложной конфигурации применяют мобильные установки. Аппараты доступны по стоимости и удобны в работе (компактны и мало весят). В условиях цеха с помощью мобильных устройств обнаруживают дефекты в труднодоступных местах.

Оборудованием оснащают строительные лаборатории. Специалисты использует приборы при выезде на объект. Методом радиографического контроля исследуют состояние опор и фундамента домов после консервации, в аварийном состоянии.

Производительность и стоимость стационарных установок выше. Методом РГК контролируют объекты: крупный металлопрокат (электросварные трубы), сборно-сварные конструкции (двутавровые балки) и сварные элементы, которые впоследствии приваривают к стандартным опорам (оголовки колонн).

Детекторы для рентгенографического контроля

Носитель информации в компьютерной радиографии — запоминающая пластина или пленка. В электронных приборах РГК аналогичную функцию выполняет цифровая система: с ЦДС или DDA-детекторами ионизирующего излучения.

Детектор — высокочувствительный элемент, который преобразует энергию ионов в удобную для человека форму восприятия: показания прибора, фотоизображение (рентгенограмму, радиограмму, снимок). Устройство формирует картину происходящего и записывает в свою базу данных. Чтобы проявить изображение на снимке, используют специальную машину.

Ежегодно растет спрос на оборудование для цифрового рентгенографического контроля сварных соединений. Преимущество современных устройств — экономия на оснащении (проявочных и сушильных машинах) и операционных расходах.

Предприятие не покупает принадлежности и расходные материалы: пленку, химреактивы, неактиничные фонари, кюветы, кассеты. Необязательно выделять специальное помещение, устанавливать кондиционер, контролировать уровень освещения, приобретать производственную мебель для хранения архивов экспонированных пленок.

Файлы без потери качества хранятся неограниченное время (в папках на компьютере), предельный срок для снимка — три года. Компании не решают проблемы, связанные с утилизацией негодной пленки, отработанных и просроченных химреактивов, серебросодержащих и аналогичных компонентов, а также стоков воды.

По сравнению со старыми методами, цифровой рентгенографический контроль сварных швов происходит проще и быстрее. Не нужно резать, заправлять в кассеты, просвечивать, проявлять и сушить пленку. При цифровой РГК после просвета приступают к расшифровке информации.

“НПО "ГКМП" — лидер в области научных исследований и производитель высокотехнологичного оборудования для термоядерного синтеза, который успешно реализовал 75 проектов, принимает заявки на услуги разработки и внедрения комплексов рентгенографического контроля сварных соединений. Больше подробностей — по телефону: +7(495)150-14-50