Рентген сварочных швов: применение и выявление дефектов

Сварной шов может пройти визуальный контроль: поверхность ровная, трещин и других заметных дефектов нет. Но это еще не означает, что соединение качественное по всему сечению. Внутри могут находиться поры, включения, непровары и другие несплошности, которые невозможно увидеть с поверхности.

Разрезать трубопровод, резервуар или готовую деталь ради проверки нельзя. Поэтому для исследования внутреннего состояния соединения применяют рентгенографический неразрушающий контроль. В поиске такой способ проверки часто называют рентгеном сварных швов, рентгеновским контролем или РК.

Но у метода есть важное ограничение: рентгенографический контроль не показывает абсолютно любой дефект. Например, результат поиска трещины во многом зависит от ее положения относительно направления просвечивания. Поэтому сначала нужно понять, что именно требуется обнаружить, и только затем определять, подходит ли РК для конкретного объекта.

Рентгеновский контроль позволяет получить информацию о внутреннем состоянии сварного соединения без его разрушения. Через исследуемый участок пропускают рентгеновское излучение и регистрируют результат на пленке или цифровом приемнике.

Полученное изображение называется радиограммой. По нему специалист определяет индикации внутренних несплошностей, их расположение и характеристики в пределах возможностей применяемого метода.

Таким образом, рентген металла решает другую задачу, чем визуальный контроль. Внешний осмотр позволяет оценить доступную поверхность, а радиографический контроль — исследовать внутренний объем материала.

Поэтому один метод не заменяет другой. Если на поверхности шва нет видимых нарушений, это не исключает наличия внутренних дефектов.

Чтобы понять возможности и ограничения РК, важно разобраться, откуда вообще появляется изображение дефекта.

Рентгеновское излучение проходит через металл и при этом ослабляется. На степень ослабления влияют материал, толщина просвечиваемого участка и его внутренняя структура.

Если внутри шва находится пора, включение или другая несплошность, условия прохождения излучения меняются. Эта разница регистрируется приемником и формирует индикацию на изображении.

Именно поэтому рентгеновские снимки сварных швов позволяют исследовать то, что невозможно увидеть снаружи.

Но отсюда следует и ограничение метода: чтобы дефект был обнаружен, он должен создать достаточное изменение регистрируемого изображения. Поэтому объемная пора и тонкая плоскостная трещина выявляются по-разному.

Рентгенографический метод применяют для обнаружения внутренних несплошностей: пор, включений, непроваров, трещин и других дефектов, если их размеры и положение позволяют получить различимую индикацию.

При этом нельзя сказать, что дефекты сварных швов одинаково хорошо определяются рентгеном.

Поры представляют собой газовые полости внутри металла шва. Они могут быть одиночными, образовывать группы или располагаться цепочкой.

За счет объемной формы поры способны создавать выраженную разницу на радиографическом изображении. Поэтому рентгенография сварных швов хорошо подходит для поиска таких дефектов при достаточной чувствительности контроля.

Во время сварки внутри соединения могут остаться шлаковые, оксидные, вольфрамовые и другие включения.

Их отображение на радиограмме зависит от плотности материала включения относительно основного металла, а также от размера, формы и расположения дефекта.

При непроваре отдельный участок соединения не получает требуемого проплавления. При несплавлении отсутствует необходимая металлическая связь между свариваемыми поверхностями или слоями шва.

Такие дефекты имеют другую геометрию, поэтому результат контроля сварных соединений зависит в том числе от направления просвечивания.

Главная ошибка при выборе РК — воспринимать его как универсальный способ «посмотреть внутрь металла».

Результат зависит не только от наличия дефекта, но и от:

• его размеров;
• формы;
• положения;
• ориентации относительно направления просвечивания;
• толщины материала;
• геометрии соединения;
• выбранной схемы контроля;
• характеристик системы регистрации;
• требуемого качества изображения.

Особенно это важно для трещин и несплавлений. Плоскостный дефект может находиться внутри соединения, но при неблагоприятной ориентации недостаточно влиять на проходящее излучение.

Отсюда следует практический вывод: рентгеновский метод контроля выбирают не просто потому, что нужно проверить металл изнутри. Сначала определяют предполагаемый тип дефекта, особенности объекта и требования документации.

Выбор метода начинается с задачи контроля.

РК используют при изготовлении, монтаже, ремонте и обследовании объектов, когда требуется оценить внутреннее состояние сварного соединения без его разрушения.

Сварной стык трубопровода может выглядеть исправным снаружи, но иметь внутренние поры, включения или непровар. Если для объекта предусмотрен радиографический метод, выполняют РК контроль сварных соединений.

При этом возможность проверки зависит от диаметра и толщины стенки трубы, типа соединения, доступа к нему и требований документации.

Рентгенографический контроль применяют для исследования сварных соединений резервуаров, сосудов и технологических емкостей.

Здесь важно определить не только участок контроля, но и возможность расположить источник излучения и систему регистрации по требуемой схеме.

При обследовании металлоконструкций могут применяться разные методы НК. Радиография используется там, где необходимо исследовать внутреннее состояние соединения и метод технически применим к конкретной конструкции.

Выбор зависит от толщины металла, типа сварного шва, предполагаемых дефектов и нормативных требований.

При проверке сварных деталей и узлов большое значение имеет их геометрия. Даже если рентген контроль деталей подходит для поиска предполагаемого дефекта, конструкция должна позволять правильно разместить источник и приемник излучения.

Поэтому техническую возможность проведения исследования оценивают до начала работ.

Проверка сварочных швов рентгеном состоит из нескольких связанных этапов. Пропуск одного из них может повлиять на достоверность результата.

Логика работ выглядит так:

исходные данные → подготовка соединения → выбор схемы → маркировка → просвечивание → получение изображения → расшифровка → оценка результата.

До проведения РК необходимо определить:

• тип объекта;
• материал;
• толщину просвечиваемого участка;
• тип и количество сварных соединений;
• расположение контролируемых зон;
• доступ к соединениям;
• требования нормативной и проектной документации.

Именно поэтому специалисты ЛСЦ «Металлы и Сплавы» сначала уточняют исходные данные. Одинаковую технологию нельзя автоматически использовать для сварного стыка трубопровода, стенки резервуара и сложной детали.

Контролируемый участок предварительно осматривают. Состояние поверхности не должно мешать проведению исследования и последующей расшифровке изображения.

Радиографический и визуальный контроль здесь связаны причинно: сначала оценивается доступная поверхность, затем при необходимости исследуется внутренний объем соединения.

Следующий этап — определить взаимное расположение источника излучения, сварного соединения и системы регистрации.

Схема зависит от конструкции объекта, толщины, типа соединения и доступа.

Если геометрия детали не позволяет расположить оборудование требуемым образом, стандартная схема может оказаться неприменимой. Поэтому возможность проведения РК нельзя достоверно определить только по фразе «нужно проверить сварной шов».

После подготовки участка выполняют маркировку, размещают оборудование и проводят экспонирование.

Излучение проходит через контролируемый участок металла и формирует изображение на системе регистрации. При выполнении работ организуют контролируемую зону и соблюдают требования радиационной безопасности.

Если одинаковый дефект присутствует в двух разных соединениях, это не означает, что на снимках он будет выглядеть одинаково.

На результат влияют:

• материал и толщина;
• параметры источника;
• геометрия просвечивания;
• система регистрации;
• качество изображения;
• размеры несплошности;
• положение и ориентация дефекта.

Например, объемная пора способна сформировать заметную индикацию при разных направлениях просвечивания. Для тонкой трещины направление имеет значительно большее значение.

Именно поэтому рентгеновский контроль материала требует выбора технологии под конкретный объект.

РК и УЗК позволяют исследовать внутреннее состояние сварных соединений, но работают по разным физическим принципам и имеют разную чувствительность к дефектам.

Требования к радиографическому контролю определяются не одним универсальным документом для всех сварных конструкций.

Нормативная база зависит от:

• типа объекта;
• материала;
• конструкции сварного соединения;
• технологии контроля;
• отраслевых требований;
• проектной документации.

К базовым нормативным документам относится ГОСТ 7512–82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод». Для конкретного объекта могут действовать другие стандарты и отраслевые требования.

Поэтому специалисты ЛСЦ «Металлы и Сплавы» определяют применимую нормативную базу до проведения работ. Она влияет и на технологию исследования, и на последующую оценку обнаруженных дефектов.

Рентгенографический контроль нужен не потому, что сварной шов «нужно на всякий случай просветить», а когда необходимо решить конкретную диагностическую задачу.

Метод применяется:

• после выполнения сварочных работ, если РК предусмотрен требованиями к объекту;
• при приемочном контроле;
• после ремонта сварных соединений;
• при изготовлении деталей и оборудования;
• при контроле трубопроводов, резервуаров и других конструкций;
• когда необходимо выявить внутренние несплошности без разрушения изделия.

Правильная последовательность выглядит так:

какой дефект необходимо найти → подходит ли для него РК → можно ли технически провести контроль на объекте → какие требования установлены документацией → какая схема исследования необходима.

Такой подход позволяет не просто выполнить метод контроля РК, а получить результат, который действительно отвечает поставленной задаче.