Оборудование для механических испытаний сварных соединений

Механические испытания

Основные типы экспериментов

Все разнообразие исследований по времени действующей нагрузки делится на две группы:

• статические;
• динамические.

Во время статических испытаний образцы подвергают воздействию постоянной силы. Механическое динамическое испытание подразумевает, что образец подвергается воздействию удара либо силы, скорость которой быстро возрастает.

Наиболее востребованные исследования, которые проводятся с помощью таких установок ,— на изгиб, растяжение, сжатие либо кручение. Они часто используются для контроля качества сварных швов.

Для статических испытаний применяются, в первую очередь, следующие устройства:

• разрывные машины — производят растяжение деталей, часто используются для испытаний сварных соединений;
• прессы — обеспечивают сжатие с определенной силой, могут применяться для продольного и поперечного изгиба;
• универсальное оборудование — создает воздействие различного типа.

Испытательная машина, обеспечивающая динамическое ударное воздействие, называется копром. Наиболее востребованные аппараты — маятникового типа. Они широко применяются для испытаний на ударную вязкость. Принцип действия копра прост: боек, вращающийся вокруг неподвижной оси, падает с определенной высоты на испытываемую деталь, после чего совершает обратное маятниковое движение, которое фиксируется на специальной шкале. Многие аппараты этого типа комплектуются электронным блоком, сохраняющим информацию, полученную во время эксперимента.

Отдельная категория исследований касается выносливости материалов при постоянных либо изменяющихся воздействиях. Она направлена на изучение многоцикловой усталости (МнЦУ), вызванной длительной эксплуатацией при нагрузках, близких к пределу текучести или превышающих его. В нашей компании вы можете приобрести машины для испытания лопаток турбинного оборудования, позволяющие имитировать этот эффект в лабораторных условиях.

Широкое разнообразие оборудования

В каталоге представлено множество устройств, различающихся по назначению, принципу работы, конструктивным признакам, наличию либо отсутствию электронного блока и другим параметрам. В частности, вы можете приобрести в нашей компании оборудование, предназначенное для работы с различными материалами:

• машину для испытания пластиков,
• аппарат для испытания керамики;
• машину для испытания композитов;
• универсальные испытательные машины.

Еще одна группа устройств — специализированные установки. Это машины для испытаний в вакууме, жидких средах, при повышенной температуре и т. д.

Также ООО «Мелитэк» реализует разнообразные аксессуары для проведения испытаний на сопротивление механическим воздействиям. Это захваты, системы дистанционного управления, измерители деформации (экстензометры) и многое другое. Делительные устройства пригодятся для маркировки образцов различной формы — как плоских, так и цилиндрических.

Достоинства электромеханических разрывных машин и других универсальных и специализированных установок, представленных в этом разделе нашего каталога:

• простота использования;
• возможность регулировки нагрузки в широком диапазоне;
• надежность;
• соответствие современным стандартам.

Многие модели оборудованы электронными блоками. Они значительно упрощают управление, повышают точность измерений и дают возможность хранить информацию в цифровом виде.

Описания и технические характеристики установок, позволяющих проводить испытания на изгиб, растяжение либо сжатие, а также изучать многоцикловую усталость, контролировать качество сварных швов и выполнять другие аналогичные задачи, представлены на нашем сайте. Если вас интересует детальная информация о специализированном и универсальном оборудовании, обращайтесь к сотрудникам ООО «Мелитэк». Они предоставят ясные, аргументированные ответы.

Контроль качества сварных соединений

Мероприятия, направленные на устранение возможных недочетов, испытания сварных соединений, необходимы для проведения оценки текущего состояния и показателей надежности строительных конструкций. Для изучения и выставления оценки качества элементов согласно стандартам и техническим условиям, не нарушая их целостности, используют средства неразрушающего контроля качества сварных соединений. Своеобразие качественных методов проведения экспертной оценки заключается в представлении экспертизы, которая дает возможность получить максимально достоверную информацию об объекте оценки.

Виды контроля сварных соединений

В зависимости от стадии и требований проекта экспертиза сварных соединений осуществляется путем внешнего осмотра сваренных стыков для исправления погрешностей. Выбор наиболее подходящего неразрушающего способа экспертизы сварных швов в соответствии с требованиями стандартов и отраслевых документов, а также зависит непосредственно от физического состояния поверхностного слоя, толщины и состава и обоснованности исследователя в применении конкретного метода.

Методы обнаружения дефектов:

• Оптический метод (визуально-измерительный). Информативное недорогое и оперативное исследование. Благодаря осмотру по характеру расположения можно обнаружить грубые внешние дефекты швов и заподозрить внутренние. Как правило, для определения используются различные оптические приборы, фиксирующие падающий на них световой пучок.
• Рентгенографический (радиологический) контроль качества сварных соединений. Использование рентгеновских лучей, направленных со стороны металла, позволяет отобразить на пленке наличие пустот и непроваров. Возможность произведения чёткой оценки состояния узлов даже в самых недоступных местах для внешнего осмотра.
• Ультразвуковой метод диагностики (дефектоскопия и толщинометрия). УЗ-волны отображаются на специальных устройствах, при выявлении дефекта они преломляются, позволяя с максимальной точностью выявить характер отклонения от нормы — трещины, поры, посторонние металлические и неметаллические включения.
• Капиллярный контроль — Используется для проверки плотности и герметичности швов металла путем нанесения цветных красок. Способ может применяться не только на металле, но и пластмассах.
• Магнитно-порошковая дефектоскопия. Вокруг объекта создают магнитное поле на ферромагнитном порошке или ленте, после прохождения через металл раствор скапливается в порах.

Визуально-измерительный контроль (ВИК)

Простой внешний осмотр с использованием специального оборудования считается наиболее распространенным и доступным решением, не нуждающимся в больших денежных затратах. Данный контроль охватывает все образования, которые делают сварной шов неоднородным, и типы наружных дефектов. ВИК применяют в следующих ситуациях:

• поиск изменения в структуре материалов на любом из этапов сварочных работ;
• контроль сварных соединений и анализ полного технического состояния конструкции;
• подготовке металлических деталей к процессу соединения.

За счет того, что этот метод способен дать характеристику объекта только по видимым частям объекта, зачастую сложно выполнить полную диагностику. Данная методика сочетается с другими, наиболее эффективна в случаях одновременного применения, например с акустическими. Однако любые другие способы проверки приемлемости узлов разрешаются только после проведения визуального осмотра.

Приборы для проведения визуального контроля

• микроскопы с большим рабочим расстоянием и многократным увеличением;
• видеоэндоскопы, которые помогают осуществлять визуальный контроль сварных соединений в труднодоступных местах с узким входным отверстием;
• лупы измерительные, предназначенные для определения линейных размеров;
• штангенциркули для измерения диаметра вала, отверстия, расстояния между отверстиями;
• щупы и угломеры для измерения наружных углов изделий и прочее.

Экспертиза сварных соединений, осуществляется зрительно, с использованием оптического инструмента, который находится в свободном доступе, поэтому может ошибочно складываться мнение, что данные замеры можно осуществить любому человеку без подготовки. Пренебрежение высококлассными специалистами в этой области может приводить к неправильно сделанным замерам и как следствие повлечь большие материальные потери. Визуально-измерительный контроль швов может быть выполнен только подготовленными специалистами, которые, обнаружив какой-либо характерный дефект, смогут правильно обозначить его и предложить дальнейшую методику по его подтверждению и исключению.

Таким образом, визуальная информация при распознавании дефектов обеспечивает:

• локальное исследование небольших площадей рабочих поверхностей;
• бесконтактность (прохождение света никоим образом не влияет на объекты);
• достаточно высокая скорость оценки.

Внешний осмотр сварных швов позволяет определить возможные сомнительные участки, не дает полного описания состояния и качества сварки. Поэтому дополнительно используются более точные методы определения изъянов.

Ультразвуковой контроль

УЗ или ультразвуковой контроль сварных швов позволяет выявлять невидимые глазу дефекты в различных соединениях и заключается в обработке объекта ультразвуком, путем применения высокочастнотных колебаний на изделие с фиксацией обратной волны дефектоскопом. Особенность метода заключается в сложности расшифровки сигнала: проводить процедуру и анализировать результаты должен только специалист с высокой квалификацией, прошедший специальное обучение.

Низкочастотный контроль сварных соединений к тому же подходит для оценки металла, имеющего крупнозернистую литую структуру и плохое отражение УЗ-импульсов. Разный состав сплава имеет различные включения и смесь газов, которые образуются во время варки или изготовления. Таким образом, затвердевая с пустотами, металл имеет низкие показатели качества и вполовину меньше удельное акустическое сопротивление.

Такая экспертиза способна в кратчайшие сроки выявить:

• разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия;
• дефекты, расположенные на поверхности материала, а также внутренние разрушения металлов и сплавов;
• соответствия материала или отдельного сварного шва техническим требования.

После получения результатов и детального анализа специалист способен детализировать размеры дефекта, определить классификацию повреждения по универсальному типу (точечное или протяженное), а также его форму и глубину залегания деформации.

Контроль сварных соединений с помощью ультразвуковой методики имеет множество плюсов, а именно:

• Отсутствие риска вреда здоровью, жизни персоналу или ущерба объекту. Во время прохождения как через организм человека, так и через конструкции ультразвуковые волны в отличие от рентгеновских лучей не оказывают никакого негативного влияния.
• Проверка может быть осуществлена с полной рабочей нагрузкой на объекте, нет необходимости останавливать производство.
• Современные микроэлектронные УЗ-дефектоскопы отличаются весьма компактными габаритами, малым весом и портативностью.
• Обследование состояния конструкций не требует полного или частичного повреждения, взятия проб, таким образом, изделия не разрушаются во время процедуры.
• Низкая стоимость позволяет использовать этот метод для разного класса организаций, а также совмещать метод с прочими проверками, обеспечивающими уверенность в качестве.
• Достаточно высокая степень точности углубленных экспериментальных исследований и быстрое подведение результатов.

С нашей профессиональной точки зрения — не стоит пренебрегать правилами безопасности и отказываться от проверки качества — когда эти правила игнорируют, это часто приводит к тяжелейшим авариям. Обратитесь к специалистам испытательной лаборатории «Engineering Lab», мы гарантируем достоверность технических измерений и калибровки, а также официального регистрирования данных!

СНиП III-42-80 : Сборка, сварка и контроль качества сварных соединений трубопроводов

4.1. Перед сборкой и сваркой труб необходимо:

произвести визуальный осмотр поверхности труб (при этом трубы не должны иметь недопустимых дефектов, регламентированных техническими условиями на поставку труб);

очистить внутреннюю полость труб от попавшего внутрь грунта, грязи, снега;

выправить или обрезать деформированные концы и повреждения поверхности труб;

очистить до чистого металла кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб на ширину не менее 10 мм.

При стыковой сварке оплавлением следует дополнительно зачищать торец трубы и пояс под контактные башмаки сварочной машины.

4.2. Допускается правка плавных вмятин на торцах труб глубиной до 3,5 % диаметра труб и деформированных концов труб безударными разжимными устройствами. При этом на трубах из сталей с нормативным временным сопротивлением разрыву до 539 МПа (55 кгс/мм2) допускается правка вмятин и деформированных концов труб при положительных температурах без подогрева. При отрицательных температурах окружающего воздуха необходим подогрев на 100—150°С. На трубах из сталей с нормативным временным сопротивлением разрыву 539 МПа (55 кгс/мм2) и более — с местным подогревом на 150—200° С при любых температурах окружающего воздуха.

Участки и торцы труб с вмятиной глубиной более 3,5 % диаметра трубы или имеющие надрывы необходимо вырезать.

Допускается ремонт сваркой забоин и задиров фасок глубиной до 5 мм.

Концы труб с забоинами и задирами фасок глубиной более 5 мм следует обрезать.

4.3. Сборка труб диаметром 500 мм и более должна производиться на внутренних центраторах. Трубы меньшего диаметра можно собирать с использованием внутренних или наружных центраторов. Независимо от диаметра труб сборка захлестов и других стыков, где применение внутренних центраторов невозможно производится с применением наружных центраторов.

4.4. При сборке труб с одинаковой нормативной толщиной стенки смещение кромок допускается на величину до 20 % толщины стенки трубы, но не более 3 мм при дуговых методах сварки и не более 2 мм при стыковой сварке оплавлением.

4.5. Непосредственное соединение на трассе разнотолщинных труб одного и того же диаметра или труб с деталями (тройниками, переходами, днищами, отводами) допускается при следующих условиях:

если разность толщин стенок стыкуемых труб или труб с деталями (максимальная из которых 12 мм и менее) не превышает 2,5 мм;

если разность толщин стенок стыкуемых труб или труб с деталями (максимальная из которых более 12 мм) не превышает 3 мм.

Соединение труб или труб с деталями с большей разностью толщин стенок осуществляется путем вварки между стыкуемыми трубами или трубами с дeтaлями переходников или вставок промежуточной толщины, длина которых должна быть не менее 250 мм.

При разнотолщинности до 1,5 толщины допускается непосредственная сборка и сварка труб при специальной разделке кромок более толстой стенки трубы или детали. Конструктивные размеры разделки кромок и сварных швов должны соответствовать указанным на рис. 1.

Смещение кромок при сварке разностенных труб, измеряемое по наружной поверхности, не должно превышать допусков, установленных требованиями п. 4.4 настоящего раздела.

Подварка изнутри корня шва разностенных труб диаметром 1000 мм и более по всему периметру стыка обязательна, при этом должен быть очищен подварочный слой от шлака, собраны и удалены из трубы огарки электродов и шлак.

Рис. 1. Конструктивные размеры разделки кромок и сварных швов разнотолщинных труб (до 1,5 толщины стенки)

4.6. Каждый стык должен иметь клеймо сварщика или бригады сварщиков, выполняющих сварку. На стыки труб из стали с нормативным временным сопротивлением разрыву до 539 МПа (55 кгс/мм2) клейма должны наноситься механическим способом или наплавкой. Стыки труб из стали с нормативным временным сопротивлением разрыву 539 МПа (55 кгс/мм2) и более маркируются несмываемой краской снаружи трубы.

Клейма наносятся на расстоянии 100—150 мм от стыка в верхней полуокружности трубы.

4.7. Приварка каких-либо элементов, кроме катодных выводов, в местах расположения поперечных кольцевых, спиральных и продольных заводских сварных швов, не допускается. В случае если проектом предусмотрена приварка элементов к телу трубы, то расстояние между швами трубопровода и швом привариваемого элемента должно быть не менее 100 мм.

4.8. Непосредственное соединение труб с запорной и распределительной арматурой разрешается при условии, что толщина свариваемой кромки патрубка арматуры не превышает 1,5 толщины стенки стыкуемой с ней трубы в случае специальной подготовки кромок патрубка арматуры в заводских условиях согласно рис. 2.

Во всех случаях, когда специальная разделка кромок патрубка арматуры выполнена не в заводских условиях, а также когда толщина свариваемой кромки патрубка арматуры превышает 1,5 толщины стенки стыкуемой с ней трубы, соединение следует производить путем вварки между стыкуемой трубой и арматурой специального переходника или переходного кольца.

Рис. 2. Подготовка промок патрубков арматуры при непосредственном соединении их с трубами

4.9. При сварке трубопровода в нитку сварные стыки должны быть привязаны к пикетам трассы и зафиксированы в исполнительной документации.

4.10. При перерыве в работе более 2 ч концы свариваемого участка трубопровода следует закрыть инвентарными заглушками для предотвращения попадания внутрь трубы снега, грязи и т. п.

4.11. Кольцевые стыки стальных магистральных трубопроводов могут свариваться дуговыми методами сварки или стыковой сваркой оплавлением.

4.12. Допускается выполнение сварочных работ при температуре воздуха до минус 50°С.

При ветре свыше 10 м/с, а также при выпадении атмосферных осадков производить сварочные работы без инвентарных укрытий запрещается.

4.13. Монтаж трубопроводов следует выполнять только на монтажных опорах. Применение грунтовых и снежных призм для монтажа трубопровода не допускается.

4.14. К прихватке и сварке магистральных трубопроводов допускаются сварщики, сдавшие экзамены в соответствии с Правилами аттестации сварщиков Госгортехнадзора России, имеющие удостоверения и выдержавшие испытания, регламентируемые требованиями пп. 4.16—4.23 настоящего раздела.

4.15. Изготовление сварных соединительных деталей трубопровода (отводов, тройников, переходов и др.) в полевых условиях запрещается.

4.16. При производстве сварочных работ каждый сварщик (бригада или звено сварщиков в случае сварки стыка бригадой или звеном) должен (должны) сварить допускной стык для труб диаметром до 1000 мм или половину стыка для труб диаметром 1000 мм и более в условиях, тождественных с условиями сварки на трассе, если:

он (они) впервые приступил(и) к сварке магистрального трубопровода или имел(и) перерыв в своей работе более трех месяцев;

сварка труб осуществляется из новых марок сталей или с применением новых сварочных материалов, технологии и оборудования;

изменился диаметр труб под сварку (переход от одной группы диаметров к другой — см. а — в на рис. 3);

изменена форма разделки торцов труб под сварку.

Рис. 3. Схема вырезки образцов для механических испытаний

а — трубы диаметром до 400 мм включительно; б — трубы диаметром от 400 мм до 1000 мм; в — трубы диаметром 1000 мм и более; 1 —образец для испытания на растяжение (ГОСТ 6996-66, тип XII или XIII); 2 — образец на изгиб корнем шва наружу (ГОСТ 6996—66, тип XXVII или XXVIII) или на ребро; 3 — образец на изгиб корнем шва внутрь (ГОСТ 6996—66, тип XXVII или XXVIII) или на ребро

4.17. Допускной стык подвергается:

визуальному осмотру и обмеру, при котором сварной шов должен удовлетворять требованиям пп. 4.26; 4.27 настоящего раздела;

радиографическому контролю в соответствии с требованиями п.4.28 настоящего раздела;

механическим испытаниям образцов, вырезанных из сварного соединения в соответствии с требованиями п. 4.19 настоящего раздела.

4.18. Если стык по визуальному осмотру и обмеру или при радиографическим контроле не удовлетворяет требованиям пп.4.26,4.27, 4.32 настоящего раздела, то производится сварка и повторный контроль двух других допускных стыков; в случае получения при повторном контроле неудовлетворительных результатов хотя бы на одном из стыков бригада или отдельный сварщик признаются не выдержавшими испытание.

4.19. Механическими испытаниями предусматривается проверка образцов на растяжение и изгиб, вырезанных из сварных соединений. Схема вырезки и необходимое количество образцов для различных видов механических испытаний должны соответствовать указанным на рис. 3 и в табл. 3.

Диаметр трубы, мм

Количество образцовдля механических испытаний

10.3 Механические испытания

10.3.1 Механическим испытаниям подлежат:

пробные (допускные) сварные стыки, выполняемые при квалификационных испытаниях сварщиков и проверке технологии сварки стыков стальных и полиэтиленовых газопроводов;

сварные стыки стальных газопроводов, не подлежащие контролю физическими методами, и стыки подземных газопроводов, сваренных газовой сваркой. Стыки отбирают в период производства сварочных работ в количестве 0,5 % общего числа стыковых соединений, сваренных каждым сварщиком, но не менее 2 стыков диаметром 50 мм и менее и 1 стыка диаметром свыше 50 мм, сваренных им в течение календарного месяца.

Стыки стальных газопроводов испытывают на статическое растяжение и на изгиб или сплющивание по ГОСТ 6996. Допускные стыки полиэтиленовых газопроводов испытывают на растяжение.

10.3.2 Механические свойства стыков стальных труб с условным диаметром свыше 50 мм определяют испытаниями на растяжение и изгиб (вырезанных равномерно по периметру каждого отобранного стыка) образцов со снятым усилением в соответствии с ГОСТ 6996.

Результаты механических испытаний стыка считаются неудовлетворительными, если:

среднее арифметическое предела прочности трех образцов при испытании на растяжение менее нормативного предела прочности основного металла трубы;

среднее арифметическое угла изгиба трех образцов при испытании на изгиб менее 120° — для дуговой сварки и менее 100° — для газовой сварки;

результат испытаний хотя бы одного из трех образцов по одному из видов испытаний на 10 % ниже нормативного значения прочности или угла изгиба.

10.3.3 Механические свойства сварных стыков стальных труб условным диаметром до 50 мм включительно должны определяться испытаниями целых стыков на растяжение и сплющивание. Для труб этих диаметров половину отобранных для контроля стыков (с неснятым усилением) следует испытывать на растяжение и половину (со снятым усилением) — на сплющивание.

Результаты механических испытаний сварного стыка считаются неудовлетворительными, если:

предел прочности при испытании стыка на растяжение менее нормативного предела прочности основного металла трубы;

просвет между сжимающими поверхностями пресса при появлении первой трещины на сварном шве при испытании стыка на сплющивание превышает значение 5S, где S —номинальная толщина стенки трубы.

10.3.4 При неудовлетворительных испытаниях хотя бы одного стыка проводят повторные испытания удвоенного количества стыков. Проверка должна производиться по виду испытаний, давшему неудовлетворительные результаты.

В случае получения при повторной проверке неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы на одном стыке все стыки, сваренные данным сварщиком в течение календарного месяца на данном объекте газовой сваркой, должны быть удалены, а стыки, сваренные дуговой сваркой, проверены радиографическим методом контроля.

10.4. Контроль физическими методами

10.4.1 Контролю физическими методами подлежат стыки законченных сваркой участков стальных трубопроводов в соответствии с таблицей 14 и полиэтиленовых — в соответствии с таблицей 15.

Число стыков, подлежащих контролю, % общего числа стыков, сваренных каждым сварщиком на объекте

Наружные и внутренние газопроводы природного газа и СУГ диаметром менее 50 мм всех давлений, надземные и внутренние газопроводы природного газа и СУГ диаметром 50 мм и более, давлением до 0,005 МПа

Не подлежат контролю

Газопроводы ГРП и ГРУ диаметром более 50 мм

Наружные и внутренние газопроводы СУГ всех давлений (за исключением указанных в поз. 1)

Надземные и внутренние газопроводы природного газа давлением св. 0,005 до 1,2 МПа

5, но не менее одного стыка

Подземные газопроводы природного газа давлением:

до 0,005 МПа (за исключением указанных в поз. 11 и 12)

10, но не менее одного стыка

св. 0,005 до 0,3 МПа (за исключением указанных в поз. 11 и 13)

50, но не менее одного стыка

св. 0,3 до 1,2 МПа (за исключением указанных в поз. 13)

Подземные газопроводы всех давлений, прокладываемые под проезжей частью улиц с капитальными типами дорожных одежд (цементобетонные, монолитные, железобетонные сборные, асфальтобетонные), а также на переходах через водные преграды во всех случаях прокладки газопроводов в футляре (в пределах перехода и по одному стыку в обе стороны от пересекаемого сооружения)

Подземные газопроводы всех давлений при пересечении с коммуникационными коллекторами, каналами, тоннелями (в пределах пересечений и по одному стыку в обе стороны от наружных стенок пересекаемых сооружений)

Надземные газопроводы всех давлений на участках переходов через автомобильные I — III категорий и железные дороги по мостам и путепроводам, а также в пределах переходов через естественные преграды

Подземные газопроводы всех давлений, прокладываемые в районах с сейсмичностью св. 7 баллов и на карстовых и подрабатываемых территориях и в других особых грунтовых условиях

Подземные газопроводы всех давлений, прокладываемые на расстоянии по горизонтали в свету менее 3 м от коммуникационных коллекторов и каналов (в том числе каналов тепловой сети)

Участки подземных газопроводов и подземные вводы на расстоянии от фундаментов зданий менее:

2 м — для газопроводов давлением до 0,005 МПа;

4 м — » » » св. 0,005 до 0,3 МПа;

7 м — » » » св. 0,3 до 0,6 МПа;

10 м — » » » св. 0,6 до 1,2 МПа

Подземные газопроводы природного газа давлением до 0,005 МПа, прокладываемые в пучинистых (кроме слабопучинистых) просадочных II типа, набухающих, многолетнемерзлых грунтах и в других особых условиях

25, но не менее одного стыка

Подземные газопроводы природного газа давлением св. 0,005 до 1,2 МПа, прокладываемые вне поселений за пределами черты их перспективной застройки

20, но не менее одного стыка

1 Для проверки следует отбирать сварные стыки, имеющие худший внешний вид.

2 Нормы контроля по поз. 4 не распространяются на газопроводы, указанные в поз. 8, по поз. 5, 12 и 13 — на указанные в поз. 6 и 7; по поз. 13 — на указанные в поз. 9.

3 Нормы контроля не распространяются на угловые соединения труб газопроводов условным диаметром до 500 мм и швы приварки к газопроводу фланцев и плоских заглушек.

4 Сварные стыки соединительных деталей стальных газопроводов, изготовленные в условиях ЦЗЗ, ЦЗМ, неповоротные и монтажные (сваренные после производства испытаний) стыки подземных стальных газопроводов всех давлений подлежат 100 %-ному контролю радиографическим методом.

Число стыков, подлежащих контролю, % общего числа стыков, сваренных на объекте каждым сварщиком с использованием сварочной техники

с высокой степенью автоматизации

со средней степенью автоматизации

1. Подземные газопроводы давлением:

до 0,005 МПа (за исключением указанных в поз. 2)

3, но не менее одного стыка

6, но не менее одного стыка

св. 0,005 до 0,3 МПа (за исключением указанных в поз. 3)

12, но не менее одного стыка

25, но не менее одного стыка

св. 0,3 до 0,6 МПа (за исключением указанных в поз. 3)

25, но не менее одного стыка

50, но не менее одного стыка

2. Подземные газопроводы давлением до 0,005 МПа, прокладываемые в пучинистых (кроме слабопучинистых), просадочных II типа, набухающих, многолетнемерзлых грунтах и других особых грунтовых условиях

6, но не менее одного стыка

12, но не менее одного стыка

3. Подземные газопроводы природного газа давлением св. 0,005 до 0,6 МПа, прокладываемые вне поселений за пределами черты их перспективной застройки

5, но не менее одного стыка

10, но не менее одного стыка

4. Во всех остальных случаях прокладки подземных газопроводов, предусмотренных таблицей 14

25, но не менее одного стыка

50, но не менее одного стыка

1 При протяжке полиэтиленовых газопроводов внутри стальных производится 100 %-ный контроль сварных стыковых соединений.

2 Стыки, сваренные с помощью сварочной техники с ручным управлением, проверяются по нормам для стальных газопроводов, предусмотренным таблицей 14.

Контроль стыков стальных трубопроводов проводят радиографическим методом по ГОСТ 7512 и ультразвуковым — по ГОСТ 14782. Стыки полиэтиленовых трубопроводов проверяют ультразвуковым методом по ГОСТ 14782.

10.4.2 Ультразвуковой метод контроля сварных стыков стальных газопроводов применяется при условии проведения выборочной проверки не менее 10 % стыков радиографическим методом. При получении неудовлетворительных результатов радиографического контроля хотя бы на одном стыке объем контроля следует увеличить до 50 % общего числа стыков. В случае повторного выявления дефектных стыков все стыки, сваренные сварщиком на объекте в течение календарного месяца и проверенные ультразвуковым методом, должны быть подвергнуты радиографическому контролю.

10.4.3 При неудовлетворительных результатах контроля ультразвуковым методом стыковых соединений стальных и полиэтиленовых трубопроводов необходимо провести проверку удвоенного числа стыков на участках, которые к моменту обнаружения брака не были приняты по результатам этого вида контроля. Если при повторной проверке хотя бы один из проверяемых стыков окажется неудовлетворительного качества, то все стыки, сваренные данным сварщиком на объекте, должны быть проверены ультразвуковым методом контроля.

10.4.4 Исправление дефектов шва стыков стальных трубопроводов, выполненных газовой сваркой, запрещается. Исправление дефектов шва, выполненного дуговой сваркой, допускается производить путем удаления дефектной части и заварки ее заново с последующей проверкой всего сварного стыка радиографическим методом. Превышение высоты усиления сварного шва относительно размеров, установленных ГОСТ 16037, разрешается устранять механической обработкой. Подрезы следует исправлять наплавкой ниточных валиков высотой не более 2—3 мм, при этом высота ниточного валика не должна превышать высоту шва. Исправление дефектов подчеканкой и повторный ремонт стыков запрещается.

Дефектные стыковые соединения полиэтиленовых трубопроводов исправлению не подлежат и должны быть удалены.

10.4.5 По степени автоматизации сварочные аппараты для соединения полиэтиленовых труб и деталей подразделяются:

а) с высокой степенью автоматизации — сварочный аппарат (машина), имеющий компьютерную программу основных параметров сварки, компьютерный контроль за их соблюдением в ходе технологического процесса, компьютерное управление процессом сварки и последовательностью этапов технологического процесса в заданном программой режиме (в том числе автоматическое удаление нагревательного инструмента), регистрацию результатов сварки и последующую выдачу информации в виде распечатанного протокола на каждый стык по окончании процесса сварки;

б) со средней степенью автоматизации — сварочная машина, имеющая частично компьютеризированную программу основных параметров сварки, полный компьютеризированный контроль за соблюдением режима сварки по всему циклу, а также осуществляющая регистрацию результатов сварки и их последующую выдачу в виде распечатанного протокола;

в) с ручным управлением — машина, на которой управление процессом сварки производится вручную при визуальном или автоматическом контроле за соблюдением режима сварки по всему циклу. Регистрация режимов сварки производится в журнале производства работ или в виде распечатанного протокола с регистрирующего устройства.

Физические методы контроля сварных швов

Радиационная дефектоскопия — рентгено- и гамма-графичес­кий метод контроля.

Радиационная дефектоскопия — рентгено- и гамма-графичес­кий метод контроля.Рентгено- и гамма-графия — это метод получения на рентгеновской пленке или экране изображения предмета (изделия), просвечиваемого рентгеновским или гам­ма-излучением. Он основан на способности рентгеновского и гамма-излучения проходить через непрозрачные предметы, в том числе через металлы, и действовать на рентгеновскую пленку и некоторые химические элементы, благодаря чему последние флуоресцируют (светятся).

При этом дефекты, встречающиеся при сварке в теле изделия и чаще всего имеющие характер пустот (непроваров, трещин, раковин, пор и т. д.), на рентгеновской пленке (на рентгенограммах) имеют вид пятен (раковины, поры) или полос (непроваров).

Как правило; просвечивают 3 — 15% общей длины сварного шва. У особо ответственных конструкций просвечивают все швы.

Рентгеновские аппараты, применяемые для контроля из­делий, состоят из рентгеновской трубки, источника питания и пульта управления. В качестве источника питания при­меняют повышающий трансформатор, во вторичную цепь которого включают кенотроны для выпрямления анодного тока и высоковольтные конденсаторы, позволяющие удвоить или утроить напряжение вторичной обмотки трансформатора. Схема просвечивания рентгеновским излучением изделия показана на рис. 120.

В зависимости от режима просвечивания (при толщине металла До 50 мм), качества пленки и правильности даль­нейшей ее обработки удается выявить дефекты размером 1 — 3% от толщины контролируемых деталей.

В настоящее время широкое применение нашли рентгенов­ские аппараты РУП-120-5-1, РУП-200-5, РУП-400-5, Мира-2Д и Мира-3Д и др.

Гамма-излучение образуется в результате внутриатомного распада радиоактивных веществ. В качестве источников гамма-излучения применяют следующие радиоактивные вещества: тулий-170, иридий-192, цезий-13 7, кобальт-60 для просвечивания металла толщиной 1-60 мм.

Гамма-излучение, действуя на пленку так же, как и рентгеновское, фиксирует на ней дефекты сварки. Чувствитель­ность гамма-контроля ниже чувствительности рентгеновских снимков; например, на гамма-снимках при просвечивании стали толщиной 10-15 мм кобальтом-60 выявляются дефекты глубиной 0,5 — 0,7 мм, тогда как на рентгеновских снимках видны дефекты глубиной 0,1-0,2 мм.

Чувствительность гамма-снимков, полученных при помощи радиоактивных изотопов — тулия-170, иридия-192 и других, приближается к чувствительности рентгеновских.

Гамма-излучение вредно для здоровья человека, поэтому ампулы с радиоактивным веществом помещают в специаль­ные аппараты — гамма-установки, имеющие дистанционное управление (рис. 121).

Схема панорамного просвечивания сварных стыков трубо­проводов с помощью гамма-источника показана на рис. 122.

Сварный шов при радиационной дефектоскопии бракуется, если на рентгеновском или гамма-снимке обнаружены сле­дующие дефекты:

шлаковые включения или раковины по группе А (отдельные дефекты) и В (скопление дефектов) размером по высоте шва более 10% толщины стенки, если она не превышает 20 мм, а также более 3 мм при толщине стенки более 20 мм;

шлаковые включения, расположенные цепочкой или сплош­ной линией вдоль шва (группа Б), при суммарной их длине, превышающей 200 мм на 1 мшва;

поры, расположенные в виде сплошной сетки;

скопление на отдельных участках шва свыше пяти пор на 1 см 2 площади шва.

Дефекты распределяют по группам А, Б, В по следую­щим признакам:

А — отдельные дефекты, которые по своему расположению не образуют цепочки или скопления;

Б — цепочка дефектов, расположенных на одной линии в количестве более трех с расстоянием между ними, рав­ным трехкратной величине дефектов и менее;

В — скопление дефектов в одном месте с расположением их в количестве более трех с расстоянием между ними, равным трехкратной величине дефектов и менее.

Ультразвуковой метод контроля. Этот метод основан на способности высокочастотных колебаний частотой около 20000 Гц проникать в металл и отражаться от поверхности дефектов (от встретившихся препятствий). Отраженные ультра­звуковые колебания имеют ту же скорость, что и прямые колебания. Это свойство имеет основное значение в ультра­звуковой дефектоскопии.

Узкие направленные пучки ультразвуковых колебаний для целей дефектоскопии получают при помощи пьезоэлектри­ческих пластин кварца или титаната бария (пьезодатчика). Эти кристаллы, помещенные в электрическом поле, дают обратный пьезоэлектрический эффект, т. е. преобразуют элект­рические колебания в механические. Таким образом, пьезо-кристаллы под действием переменного тока высокой частоты (0,8 — 2,5 МГц) становятся’ источником ультразвуковых коле­баний и создают направленный пучок ультразвуковых волн в контролируемую деталь.

Отраженные ультразвуковые колебания улавливаются иска­телем (щупом) и затем преобразуются в электрические им­пульсы. Отраженные электрические колебания через усилитель подаются на осциллограф и вызывают отклонение луча на экране электронной трубки. По виду отклонения судят о характере дефекта.

Схема ультразвукового метода контроля сварных соединений показана на рис. 123.

Современные ультразвуковые дефектоскопы работают по схеме импульсного излучения, т. е. ультразвуковые колебания от пьезокристалла посылаются не непрерывно, а импульсами; во время пауз отраженные колебания поступают на тот же пьезокристалл, что обеспечивает высокую чистоту приемаотраженных волн.

Пьезокристалл ультразвукового дефектоскопа помещается в специальный призматический или плоский щуп. Поверх­ность, по которой перемещается щуп, должна быть зачище­на до металлического блеска. Для обеспечения необходимо­го акустического контакта между щупом и контролируемым изделием наносится слой минерального масла.

Промышленностью выпускаются ультразвуковые дефекто­скопы УДМ-3, УД-55ЭМ, ДУК-13ИМ и др. Чувствительность дефектоскопов обеспечивает выявление дефектов площадью 2 мм 2 и более. При ультразвуковом методе трудно опре­делить характер дефекта. Наиболее эффективно контроль вы­полняется при толщине металла более 15 мм; при толщине металла 4-15 мм контроль этим методом возможен, но требует весьма высокой квалификации дефектоскописта (опе­ратора).

Магнитный метод дефектоскопии. Сварной шов стального или чугунного изделия покрывают смесью из масла и магнитного железного порошка (размер частиц 5 — 10 мкм). Изделие намагничивают пропусканием тока через обмотку, состоящую из нескольких витков, намотанных вокруг изделия. Под действием магнитного поля, обтекающего дефект, части­цы железного порошка гуще располагаются вокруг дефектов

Этим методом выявляются поверхностные дефекты глубиной до 5 -6 мм. Разрешающая способность порошковой дефекто­скопии весьма низкая по сравнению с другими методами контроля-, поэтому она эффективна в основном для контро­ля гладких, чистых, блестящих поверхностей. Магнитным методом можно проверять качество деталей, изготовленных только из ферромагнитных металлов.

Магнитографический метод контроля. При этом методе, разработанном в нашей стране, результаты записываются на магнитную ленту. Сущность этого метода контроля состоит в намагничивании сварного соединения и фиксации магнит­ного потока на ферромагнитную ленту. Лента накладывается на контролируемое изделие, которое намагничивается импульс­ным полем. Магнитное поле, при наличии дефектов, рас­пределяется по поверхности детали по-разному, и соответ­ственно ферромагнитные частицы на ленте намагнитятся в различной степени. Затем ферромагнитная лента снимается с контролируемого изделия и ее «протягивают» через вос­производящее устройство (рис. 124), состоящее из механизма протяжки и осциллографа с усилителем электрических им­пульсов.

Результаты магнитографического контроля рассматривают на экране 9 осциллографа 7, на котором при наличии дефектов в контролируемом изделии возникают всплески (вер­тикальные импульсы). По величине и форме отклонения луча на экране осциллографа судят о величине и характере дефекта сварного соединения.

Магнитографический метод применяется для контроля сварных соединений толщиной не более 12 мм. Этим ме­тодом можно выявлять макротрещины, непровары глубиной 4 — 5% от толщины контролируемого металла, шлаковые включения и газовые поры.

Магнитографический метод требует высокой квалификации оператора.

Рентгено-телевизионный контроль. Сущность способа контро­ля заключается в том, что дефект сварного шва изобража­ется в момент просвечивания на телевизионном экране.

Схема рентгено-телевизионной установки показана на рис. 125. Сварное соединение 2 просвечивается с помощью рентге­новского аппарата 1.Рентгеновское излучение проходит через электронно-оптический преобразователь 3, состоящий из вакуумированной трубки, внутри которой со стороны, обращен­ной к источнику излучения (рентгеновскому аппарату) и про­свечиваемому изделию, укреплен тонкий алюминиевый экран, покрытый флуоресцирующим слоем. На этот слой нанесен светочувствительный слой — фотокатод (такой же, как в обыч­ных телевизионных трубках). С другой стороны электронно-оптический преобразователь имеет диафрагму и усиливаю­щий экран. С такого преобразователя через переходную оптику 4 сигналы поступают на передающую телекамеру 5 и на телевизор 7. Такой метод контроля позволяет резко увеличить производительность труда оператора. При этом можно не только визуально наблюдать внутреннее состояние просвечиваемого изделия, но и фотографировать его при помощи фото- или киноаппарата. Управление такой установкой осуществляется с пульта управления 6.

Контроль плотности соединений. Сварные швы испытывают на герметичность (непроницаемость) керосином, сжатым возду­хом (пневматикой), вакуум-аппаратом, при помощи аммиака, гелиевым и галлоидным течеискателями и гидравлическим давлением.

Испытание керосином применяют для сосудов, работающих без внутреннего давления, и как предваритель­ный метод контроля для сосудов, работающих под давлением.

Керосин обладает высокой капиллярностью. На этой его способности основана методика контроля плотности сварных швов. Сварные швы должны быть тщательно очищены от шлака, грязи и осмотрены. Дефекты, выявленные внешним осмотром, должны быть устранены до начала контроля.

Для выявления дефектов (неплотностей) методом кероси­новой пробы одну сторону сварного соединения окрашивают мелом, разведенным в воде. После высыхания мела вторую сторону сварного шва обильно смачивают керосином. Ке­росин, проникая через дефекты в сварном шве, оставляет на меловой краске жирные темные пятна, характеризую­щие наличие и расположение дефектов. Обнаруженные дефек­ты вырубают и заваривают вновь. Контроль керосином при­меняется при положительной температуре (выше 0°С). Свар­ные швы должны выдерживаться под керосином 12 г и более.

Вакуум-методом проверяют сварные швы, которые невозможно испытать керосином, воздухом или водой и доступ к которым возможен только с одной стороны, на­пример сварные швы днищ резервуаров, газгольдеров и других емкостей.

В комплект установки для контроля плотности сварных шзов вакуум-методом входит следующее оборудование: ва­куум-насос, вакуум-камера с вакуум-метром и пневматический шланг.

Гидравлические испытания. При этом способе контроля сварное изделие (сосуд) заполняют водой. Затем насосом или гидравлическим прессом создают давление, превышающее рабочее в 1,25 раза и более.

Способ гидравлического испытания, время выдержки, вели­чина давления и допустимая утечка устанавливаются техни­ческими условиями на контролируемый объект. Гидравлические испытания выполняют при проверке прочности и плотности паровых и водяных котлов, трубопроводов и сосудов, ра­ботающих под давлением.

Испытание сжатым воздухом (пневматическое испытание). Это испытание применяется для проверки сосудов и трубо­проводов на герметичность, как правило, только при рабочем давлении изделия. Плотность сварных соединений проверяют мыльным раствором или погружением сосуда в воду. В местах пропуска газа появляются пузыри.

Испытания сварных соединений: виды дефектов и неразрушающие методы контроля

Не обнаруженные своевременно дефекты сварных соединений могут привести к серьёзным разрушениям конструкции в период эксплуатации. Дабы предотвратить нежелательные последствия, стандартами ГОСТ предусмотрено проведение испытаний сварных швов и стыков. Тестирование соединённых сварочным аппаратом поверхностей производится с большой тщательностью и точно откалиброванными приборами. Технология возведения металлических структур включает следующие методы контроля:

• внешний визуальный осмотр
• механические воздействия, в том числе проверка под нагрузками
• металлографические способы проверки (УЗД, рентген, воздействие инфракрасным излучением), которые проводятся вручную для получения максимально точных данных.

№ услуги	Наименование испытания	Нормативный документ	Стоимость, руб.
Сварные соединения
46	Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) ультразвуковым методом (п. м)	РД 34.17.302 СП 70.13330	до 10 м 2 700 11 — 30 м 2 200 31 — 50 м 1 300 более 51 м 650 ₽
47	Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) трубопроводов ультразвуковым методом (1 стык)	РД 34.17.302 СП 74.13330 СП 75.13330	до Ø50 мм 450 Ø51 — Ø100 мм 650 Ø101 — Ø300 мм 900 более Ø301 мм 1 100 ₽
48	Испытание сварного соединения на разрыв (1 образец)	ГОСТ 6996	3000 ₽
49	Визуальный и измерительный контроль сварных соединений (швов) (1 п. м)	РД 03-606-03	100 ₽
50	Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) тепловым методом (1 п. м)	РД-13-04 ГОСТ 23483	1500 ₽

Методика экспертизы подбирается, исходя из материала, из которого возводится сооружение. Также важную роль играют технологические аспекты строительства.

Дефекты принято различать по следующим критериям

• Причина возникновения: технические нарушения процедуры сваривания, металлургические погрешности, тепловое воздействие.
• Место возникновения: внутренние изъяны или внешние погрешности.

Цены на услуги лаборатории сварных швов

Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) ультразвуковым методом (п. м)

РД 34.17.302 СП 70.13330

до 10 м 2 700 11 — 30 м 2 200 31 — 50 м 1 300 более 51 м 650

Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) трубопроводов ультразвуковым методом (1 стык)

РД 34.17.302 СП 74.13330 СП 75.13330

до Ø50 мм 450 Ø51 — Ø100 мм 650 Ø101 — Ø300 мм 900 более Ø301 мм 1 100

Испытание сварного соединения на разрыв (1 образец)

Визуальный и измерительный контроль сварных соединений (швов) (1 п. м)

Контроль качества (дефектоскопия) сварных соединений (швов) тепловым методом (1 п. м)

РД-13-04 ГОСТ 23483

Неразрушающие методы контроля

Для проверки качества сварочных соединений и стыков в уже готовых конструкциях используют методы неразрушающего контроля, позволяющие сохранять целостность изделия. К ним относятся:

• внешний визуальный осмотр швов
• ультразвуковая диагностика
• радиографические исследования.

Ультразвуковое исследование структуры стыка – наиболее доступный и достаточно информативный способ получения информации. Для этого используют специальный прибор – дефектоскоп. Он определяет погрешности путём анализа принимаемых волн. На месте возникновения дефекта сигнал будет искажаться.

Ультразвуковой контроль

Ультразвуковая диагностика сварных соединений относится к акустическим методикам испытаний. Она обладает большим перечнем преимуществ:

• высокая производительность позволяет обследовать большой объём швов за относительно короткое время
• высокая проникающая способность позволяет диагностировать внутренние дефекты в материале большой толщины
• повышенная чувствительность способствует своевременному обнаружению даже самых мельчайших погрешностей.

К недостаткам специалисты относят сложность определения характера изъяна. Устранить данную проблему поможет проведение дополнительного радиографического исследования.

Радиографический контроль

Данный метод основан на способности материалов в разной степени поглощать рентгеновские лучи. Поэтому радиография незаменима для поиска неоднородных соединений и определения их структуры.

РК достаточно – дорогой способ обследования сварных соединений. Но большую стоимость с лихвой компенсирует высокая точность полученных параметров.

Для диагностики применяется портативный рентгенограф. Аппарат, испускающий гамма-лучи, располагают с одной стороны рубца, а плёнку, на которую эти лучи воздействуют, крепят с другой стороны. Все имеющиеся дефекты отразятся на плёнке.

Радиографическому исследованию предшествует визуальный осмотр. Его имеют право осуществлять только квалифицированные специалисты.

Визуальный контроль

Современные способы визуальной диагностики состояния сварных стыков опираются не только на возможности человеческого глаза. На помощь пришли разнообразные инструменты и приборы ( лупа, эндоскоп). Однако качество и достоверность полученных данных напрямую зависит от опыта и квалификации эксперта.

Контроль с помощью пенетрантов

Это один из способов капиллярной диагностики. Суть тестирования заключается в окрашивании недочётов особыми веществами – пенетраторами. Применяются растворы на основе воды или имеющие базу из органики. Органические компоненты (бензол, масло, скипидар) наиболее чувствительны и гарантируют более высокую точность исследований.

К преимуществам данного вида экспертизы сварочных швов относят простоту реализации. К слабым местам – необходимость задействовать специалистов высокого уровня и существенные материальные затраты.

Контроль на проницаемость (течеискание, гидроиспытание, пузырьковый способ)

Сквозные дефекты вроде трещин и микроразрывов нарушают герметичность резервуаров для хранения жидкостей или газов, что, в свою очередь, создаёт опасную аварийную ситуацию. Поэтому был разработан ряд методов для оценки соединений, выполненных с помощью сварки.

Чтобы обнаружить сквозные разрушения, применяют воду, воздух и азот. Лаборант создаёт условия избыточного давления и наблюдает, будет ли просачиваться через шов жидкость или воздух. Экспертиза на проницаемость имеет несколько вариантов решения, и только специалист может грамотно подобрать наиболее оптимальный из них.

Магнитная дефектоскопия

Явление электромагнетизма нашло практическое применение в экспертизе качества сварных креплений. Был сконструирован специальный прибор, создающий магнитное поле над исследуемой поверхностью. Электромагнитные линии деформируются на том участке, где находится погрешность.

Этот способ применим исключительно к ферромагнитным металлам. И совсем не подходит к деталям из меди, алюминия и стали.

Для реализации этого типа обследования необходимо специализированное оборудование и основательные временные ресурсы. В виду этих обстоятельств магнитная дефектоскопия не используется для экспертизы большого количества соединений на внушительных конструкциях. Также данный метод не подходит для поиска расслоений, трещин и внутренних недостатков, спрятанных в толстом слое металла.