Акустико-эмиссионный контроль в системе сварочного производства

В сварочном производстве важное место отводится операции контроля процесса формирования сварных швов и их дефектности, с одной стороны, и уровнем квалификации специалистов-сварщиков – с другой. На сегодняшний день регламентированы такие традиционные методы контроля сварных соединений, как внешний осмотр и измерения для выявления изломов и неперпендикулярности осей соединяемых элементов, отступлений по размерам и форме швов от требуемых, смещений соединяемых кромок, поверхностных трещин, наплывов, подрезов, прожогов, непроваров, пористости; ультразвуковая дефектоскопия, рентгено- и гаммаграфи-рование для выявления в сварных соединениях внутренних дефектов (трещин, пор, шлаковых включений, непроваров); металлографическое исследование для выявления внутренних дефектов и определения глубины проплавления и структуры металла шва и околошовной зоны; механические испытания для проверки прочностных и пластических свойств. Наряду с перечисленными методами контроля в системе сварочного производства, на наш взгляд, следует активно использовать и такой метод неразрушающего контроля, как акустико-эмиссионный (АЭ), который нами апробирован при ручной электро-дуговой сварке.

РЕАЛИЗАЦИЯ АЭ-МЕТОДА КОНТРОЛЯ

АЭ-метод контроля основан на регистрации и анализе акустических волн, возникающих в материалах при протекании в них структурнофазовых превращений, деформационных процессов, возникновении и развитии дефектов (преимущественно трещин), в том числе при сварке [1, 2]. При этом по характерным признакам акустических сигналов формируется адекватная система классификации причин, лежащих в основе отклика материала на протекающие в нем процессы, и уровня их влияния на контролируемый объект или технологический процесс. Практика использования АЭ-метода для контроля процессов ручной электродуговой сварки показала, что он весьма чувствителен к реализации самого процесса сварки (поджигу и характеру горения дуги), с одной стороны, и процессам, протекающим в сварном шве при его кристаллизации и остывании– с другой. На стадии кристаллизации сварных швов и их последующего остывания АЭ-метод позволяет надежно выявлять АЭ-активные области, где происходит формирование и развитие дефектов. Основной вклад в АЭ-активные области вносят преимущественно трещины, которые зарождаются на наиболее напряженных участках сварных швов в окрестностях пор и включений, выявляя тем самым последние.

АЭ-метод контроля процесса формирования сварных швов при ручной электродуговой сварке апробирован нами на АО «НК НПЗ» (г. Новокуйбышевск Самарской области). Был использован многоканальный вариант АЭ-системы «Раскат» [3] для локации мест зарождения дефектов в сварных швах крупногабаритных изделий. Параллельно сварные швы контролировались гаммаграфиро-ванием, результаты которого надежно подтвердили выводы, сделанные на основе данных АЭ-контроля при непосредственном формировании сварных швов. Отметим существенный момент, что рентгено- или гаммаграфирование проводятся по истечении достаточно продолжительного времени после процесса сварки и обнаруженные ими в сварных швах критические дефекты предполагают проведение достаточно трудоемкой операции по удалению соответствующих зон сварных швов и формированию на их местах новых бездефектных участков с дополнительными трудозатратами и временными потерями. Проблема заостряется при необходимой реализации многослойной сварки, когда рентгено- или гам-маграфирование выявляют критические дефекты в промежуточных швах. АЭ-метод обнаружения АЭ-активных областей позволяет сварщику сразу же переварить дефектный участок, не дожидаясь результатов рентгено- или гаммаграфирования. Поэтому в широком использовании активного АЭ-метода контроля процесса формирования сварных швов при ручной электродуговой сварке, в первую очередь, заинтересованы сами сварщики. По этой же причине данный метод активного контроля должен ими приветствоваться при отработке квалификационных навыков на стадии обучения сварочному процессу и последующей оценки приобретенных навыков в рамках системы сертификации специалистов-сварщиков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, АЭ-метод позволяет осуществлять активный контроль как самого сварочного процесса, так и его качества. Регистрация АЭ- активных областей на стадии формирования сварных швов ограничивает необходимость применения традиционных методов их контроля в пределах данных предварительно переваренных областей. Помимо непосредственного использования в сварочном производстве АЭ-метод может быть рекомендован к широкому применению в системе сертификации сварщиков на стадии отработки ими практических навыков ведения ручной электродуговой сварки с формированием качественных швов, с одной стороны, и на стадии проверки их квалификационного уровня непосредственно в процессе сварки и при последующем регламентированном контроле лишь АЭ-активных областей – с другой.