Радиографический контроль сварных стыков

К физическим методам контроля сварных стыков газопроводов относятся радиографический и ультразвуковой. Также как визуальный и измерительный контроль они являются неразрушающими.

Радиографический контроль

При радиографическом контроле для оценки качества сварных соединений используются источники ионизирующего излучения. Вариантов два — рентгеновские лучи или гамма-излучение. Они представляют собой поток фотонов, обладающих высокой энергией. По характеру рентгеновские лучи во многом сходны с гамма-излучением. Они отличаются только происхождением и иногда длиной волны: рентген имеет большую длину волны и более низкие частоты в сравнении с гамма-лучами.

В строительно-монтажных и газораспределительных организациях для контроля сварных стыков в основном применяют рентгеновское излучение. Гамма-излучение используется для контроля более толстых материалов и крупных сварных конструкций. Оно генерируется при распаде радиоактивных изотопов, таких как иридий-192 или кобальт-60. Такие дефектоскопы могут просвечивать стенки толщиной до 500 мм (полметра стали — это много). Кстати, первый рентгеновский снимок человеческого организм, а именно кисть руки жены немецкого физика Вильгельма Конрада Рентгена, был получен 22 декабря 1895 года (рис.1). В дальнейшем изобретение дало жизнь новым направлениям науки и техники — рентгенологии, рентгенодиагностике, рентгенометрии, рентгеноструктурному анализу и др.

Рис.1 Первый рентгеновский снимок

Принцип радиографического контроля

Взаимодействуя с материалом трубы и сварного шва, рентгеновское излучение формирует на детекторе рентгеновский снимок. При этом на пленке фиксируется изображение просвеченного участка (рис.2). Для более продвинутой компьютерной радиографии используют запоминающие пластины, для цифровой — плоскопанельные детекторы.

Рис.2 Рентгеновский снимок кольцевого сварного шва

Рентгенографический контроль направлен на выявление внутренних дефектов — объемных трещин, пор, непроваров, флюсовых и шлаковых включений, а также других проблем — подрезов, смещений кромок и пр. Принцип прост. Излучение хорошо поглощается металлом, поэтому после прохождения лучей на пленке появляются более светлые участки. Дефектные зоны задерживают меньше электромагнитных волн, поэтому на рентгеновском снимке трещины, поры, включения намного темнее (рис.3).

Рис.3 Трещина сварного стыка

Радиографический контроль не «видит»:

• любые несплошности и включения с размером в направлении просвечивания менее удвоенной чувствительности контроля;

• непровары и трещины, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания, то есть когда дефекты находятся в плоскости, перпендикулярной плоскости раскрытия;

• любые несплошности и включения, если их изображения на снимках совпадают с изображениями посторонних деталей, острых углов или резких перепадов трещин просвечиваемого металла.

Как проводят радиографический контроль?

Радиографический метод применяют на газопроводах наружным диаметром до 1420 мм включительно. Просвечивается не только сварной шов, но и прилегающая к нему околошовная зона.

Основным государственным нормативным документом для дефектоскопии многие десятилетия является ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод». Есть еще ГОСТ ISO 17636-1-2017 «Неразрушающий контроль сварных соединений. Радиографический метод», который идентичен международному стандарту ISO 17636-1:2013* «Неразрушающий контроль сварных швов. Радиографический контроль. Часть 1. Методы рентгеновского и гамма-излучения с применением пленки».

Рис.4 Схема радиографического контроля

Радиографический контроль (рис.4) через две стенки применяется для газопроводов диаметром более 50 мм. Угол наклона пучка излучения И должен быть как можно меньше, но в тоже время таким, чтобы не было наложения двух изображений. Для закрепления рентгеновского аппарата на газопроводе служат стяжные ремни, штативы, а также иные крепёжные приспособления.

При просвечивании контролируется часть сварного шва, под которой закрепляется пленка. После проверки следующая пленка закрепляется напротив другого участка и так до тех пор, пока не будет проверен все сварное соединение. Рядом со швом размещается эталон чувствительности, сравнение с которым позволяет определить размеры дефектов. Для контроля всего сварного соединения обычно требуется не менее трех снимков.

Рис.5 Медицинский негатоскоп

После съемки рентгеновские пленки проявляются и высушиваются, их расшифровывают с помощью негатоскопа. Это настольный прибор со смотровым окном и мощным осветителем. Почти все современные негатоскопы используют светодиодный свет. Кстати, этот прибор часто показывают в сериалах про медиков (рис.5).

Когда бракуют сварные стыки?

Выявленные дефекты регистрируются в протоколе проверки сварных швов газопровода радиографическим методом, в котором делается вывод о качестве сварного соединения.

Рис.6 Непровар в корне шва

По результатам радиографического контроля стыки бракуют при наличии следующих дефектов:

• непровары по разделке шва;

• трещины, прожоги, незаваренные кратеры;

• непровары в корне шва (рис.6) и между валиками свыше 25 мм на каждые 300 мм длины сварного соединения или свыше 10% периметра при длине сварного соединения менее 300 мм;

• размеры дефектов стыков (пор, шлаковых и других включений) превышают установленные для класса 6 по ГОСТ 23055.

Рис.7 Группа пор

ГОСТ 23055 «Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединении по результатам радиографического контроля» устанавливает класс сварных соединений по максимальным допустимым размерам пор (рис.7), шлаковых, вольфрамовых и окисных включений, выявляемых при радиографическом контроле.

Таблица 1

Для 6 класса стандартом определены максимальные размеры дефектов, указанные в таблице 1. При превышении размеров дефектов сварные стыки признаются негодными и бракуются.

В следующей статье расскажем об оборудовании для радиографического контроля.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь