Контроль сварных соединений на герметичность.

Капиллярные: люминесцентные, цветные, газосорбционный, керосиновая проба

Компрессионные: гидравлический, газовый, люминесцентно-гидравлический, пузырьковый, метод контроля воздушно-аммиачной смесью, газолюминесцентный, манометрический, галоидный, гелиевый

вакуумные

Герметичность — это свойство изделия ограничивать проникновение жидкости или газа сквозь элементы конструкций и их соединения. Степень герметичности измеряют величиной течи (утечки) газа или жидкости в единицу времени.

Испытание изделий на герметичность, или контроль проникающими веществами, выполняют с применением пробных веществ (жидкостей или газов), которые легко проникают через сквозные дефекты и хорошо различимы визуально или с помощью приборов — течеискателей и других средств регистрации.

Контроль проникающими веществами позволяет обнаруживать в сварных соединениях и основном металле изделий сквозные дефекты типа трещин, непроваров, газовых пор, свищей, прожогов и др. Контроль проникающими веществами классифицируют на капиллярные, компрессионные и вакуумные методы, которые, в свою очередь имеют разновидности.

Капиллярные методы контроля предназначены для обнаружения нарушений сплошности в поверхностных слоях изделий из металлов и неметаллов. Основан на проникновении жидкости в сквозные неплотности под действием капиллярных сил.

Изменить соотношение контрастностей изображения дефекта и фона можно двумя способами. Первый способ заключается в полировании поверхности контролируемого изделия с последующим травлением ее кислотами. При такой обработке дефект забивается продуктами коррозии, чернеет и становится заметным на светлом фоне полированного материала. Этот способ имеет целый ряд ограничений. В частности, в производственных условиях нерентабельно полировать поверхность изделия, особенно сварных швов. Способ травления чаще применяют для контроля каких-либо локальных подозрительных участков металлических изделий.

Второй способ состоит в изменении светоотдачи дефектов заполнением их с поверхности специальными люминесцирующими веществами. Такой метод контроля называют люминесцентным (люминесцентная дефектоскопия — ЛД).Если же основой пенетранта (специальная свето- и цветоконтрастная индикаторная жидкость) являются красители, видимые при дневном свете, то метод контроля называют цветным (цветная дефектоскопия — ЦД). В ЦД используют красители ярко-красного цвета.

Сущность капиллярной дефектоскопии. Поверхность изделия очищают от грязи, пыли, жировых загрязнений, остатков флюса, лакокрасочных покрытий и т. п. После очистки, обезжиривания и сушки на подготовленную поверхность контролируемого изделия наносят слой пенетранта и некоторое время выдерживают, чтобы жидкость смогла проникнуть в открытые полости дефектов. Затем поверхность очищают от жидкости, часть которой остается в полостях дефектов.

Чтобы повысить выявляемость дефектов, на поверхность изделия после удаления с нее пенетранта наносят специальный проявляющий материал в виде быстро сохнущей суспензии или лаковые покрытия. Проявляющий материал (обычно белого цвета) вытягивает пенетрант из полости дефектов, что приводит к образованию на проявителе индикаторных следов. Индикаторные следы полностью повторяют конфигурацию дефектов в плане, но больше по их размерам. Такие индикаторные следы легко различимы глазом даже без использования оптических средств. Размер индикаторного следа тем больше, чем глубже дефект, т. е. чем больше в нем пенетранта и чем больше выдержка с момента нанесения проявляющего слоя.

Наиболее распространены пенетранты на основе различных органических жидкостей (керосина, скипидара, бензола и др.). Хотя они и требуют осторожности в обращении, но зато обеспечивают высокую чувствительность выявления дефектов.

В случае ЛД осмотр изделия производят при освещении объекта ультрафиолетовым излучением. При ЦЦ осмотр осуществляется при электрическом освещении и дневном свете.

Большое значение при контроле придается выявлению зарождающихся микротрещин с малым раскрытием. Такие микродефекты могут быть выявлены с помощью газосорбционного метода. Изделие помещают в вакуумную камеру для того, чтобы освободить полости поверхностных дефектов от молекул воздуха. Затем в камеру вводят радиоактивный газ криптон-85. При этом молекулы газа адсорбируются поверхностными дефектами. Затем изделие удаляют из камеры и на его поверхность накладывают детектор излучения (например, высокочувствительную радиографическую или фотопленку). В местах скопления радиоактивного газа, т. е. в дефектах, пленка засвечивается, и после ее фотообработки на снимке получается визуальное изображение поверхностных дефектов. В перспективе этим методом можно контролировать протяженные сварные соединения крупногабаритных изделий, применяя локальные вакуумные камеры.

Керосиновая проба. Этот метод контроля основан на явлении капиллярного проникновения жидкости, обладающей высокой смачивающей способностью, в сквозные дефекты.

При контроле на одну поверхность изделия, предварительно очищенную от загрязнений, обильно наносят проникающую жидкость, например керосин, а на другую —адсорбирующее покрытие в виде меловой обмазки. После определенной выдержки контролируемое соединение осматривают, выявляя сквозные дефекты по желтым пятнам керосина на меловой обмазке. Метод керосиновой пробы применяют при контроле сварных соединений наливных емкостей, нефтяных резервуаров, цистерн и других изделий, в которых возможен доступ к сварным швам с обеих сторон.

Компрессионные методы контроля основаны на создании в испытуемом изделии (замкнутой системе) избыточного давления пробного вещества (жидкости или газа) и регистрации на наружной поверхности изделия мест течи пробного вещества. В зависимости от типа пробного вещества различают гидравлические и газовые методы течеискания.

Гидравлический метод течеискания применяют в качестве обязательного при контроле различных замкнутых систем (например, паровых котлов, нефтехимаппаратуры и др.), работающих под давлением. Контролируемое изделие заполняют рабочей жидкостью или водой, герметизируют, а затем с помощью гидравлического насоса создают в нем избыточное давление и выдерживают под этим давлением некоторое время. Затем производят визуальный осмотр наружной поверхности изделия.

Признаком дефекта является появление капель жидкости (например, воды)на наружной поверхности. Гидравлическим испытаниям должен предшествовать контроль радиационный или ультразвуковой, если они предусмотрены техническими условиями.

Разновидностью компрессионного метода является люминесцентно-гидравлический, отличающийся тем, что в состав пробного вещества добавляют люминофор и осмотр наружной поверхности изделия проводят в ультрафиолетовом свете.

Газовые методы течеискания. Они являются более чувствительными, чем жидкостные, поскольку пробные вещества — газы — значительно легче проходят через мелкие сквозные дефекты. Газовые методы контроля применяют исключительно для испытания замкнутых объемов. Самый простой из газовых методов — пузырьковый, заключающийся в погружении изделия, в котором с помощью, например, воздуха создано избыточное давление, в водяную ванну и регистрации мест течи по появляющимся пузырькам. Если размеры изделия велики и в ванну его не поместить, то наружную поверхность изделия покрывают пенообразующим веществом (мыльным раствором) и места течи фиксируют по мыльным пузырькам. Химические компрессионные методы основаны на использовании для индикации течей химических реакций пробного вещества с индикаторным слоем, нанесенным на наружную поверхность испытуемого шва.

К компрессионным методам относится и метод контроля воздушно-аммиачной смесью, заклю­чающийся в том, что наружную поверхность шва испытуемого изделия покрывают бумажной лентой, смоченной 5%-ным раствором азотнокислой ртути. Затем в изделие подают смесь воздуха с 1—10% аммиака. Бумагу выдерживают 1— 15 мин. Аммиак, проникая через сквозные дефекты, оставляет на бумаге в местах течи черные или фиолетовые пятна.

Весьма технологичен газолюминесцентный способ контроля герметичности. Наиболее простым из компрессионных методов контроля является манометрический. Метод заключается в регистрации изменения давления внутри сосуда, происходящего в случае его негерметичности, с помощью манометров за определенный период времени. Метод дает приближенную оценку герметичности, но зато может применяться для периодической проверки эксплуатирующего оборудования, работающего под давлением, без каких-либо дополнительных операций.

В практике контроля герметичности изделий необходимо обнаруживать течи значительно меньше тех, что могут выявлять указанные выше методы. Такие дефекты выявляют галоидным и гелиевым течеисканием.

При галоидном методе в качестве пробного газа используют фреон-12 (химическое соединение на основе галоидного элемента фтора), обладающий высокой проникающей способностью. Индикатором при галоидном течеискании служит электронный прибор, содержащий чувствительный элемент в виде платинового диода, и коллектор которого раскалены до 800—900 °С и разделены воздушным или вакуумным промежутком.

При попадании в этот промежуток молекул фреона электрический ток через диод резко возрастает, что фиксируется стрелочным прибором.

При гелиевом течеискании пробным веществом является газ гелий, обладающий малой молекулярной массой и, следовательно, хорошей способностью проникать через мельчайшие дефекты.

Вакуумный метод течеискания основан на регистрации падения вакуума в замкнутом объеме контролируемого изделия или на фиксации молекул пробного газа, появившихся в этом объеме. На чувствительность вакуумного метода сильно влияет степень очистки полости изделия от грязи, масел и т. п. Поверхность изделия перед контролем многократно промывают растворителями и протирают, в отдельных случаях шлифуют до блеска.

Выбор метода контроля зависит от класса герметичности изделия, устанавливаемого конструктором. Так, в атомной энергетике в зависимости от условий эксплу­атации и возможностей ремонта все оборудование делят на пять классов герметичности. Каждому из классов герметичности соответствуют определенные методы испытания в зависимости от их чувствительности. Например, к I классу относят изделия, надежность которых должна быть очень высока в силу специфических особенностей их эксплуатации.

Течеискание является весьма трудоемкой и длительной операцией, требующей высокой производственной культуры. Поэтому в настоящее время стремятся автоматизировать весь цикл таких испытаний.