Учебно-методический комплекс дисциплины «Теплотехнический эксперимент» для специальности «6М071700» — «Теплоэнергетика» (стр. 12 )

4 Контроль сварных соединений.

Дефектоскомп (лат. defectus недостаток + гр. ткпрещ наблюдаю) – устройство для обнаружения дефектов в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов методами неразрушающего контроля. К дефектам относятся нарушения сплошности или однородности структуры, зоны коррозионного поражения, отклонения химического состава и размеров и др. Область техники и технологии, занимающаяся разработкой и использованием дефектоскопов называется дефектоскопия. С дефектоскопами функционально связаны и другие виды средств неразрушающего контроля: течеискатели, толщиномеры, твердомеры, структуроскопы, интроскопы и стилоскопы.

Дефектоскопы используются в транспорте, различных областях машиностроения, химической промышленности, нефтегазовой промышленности, энергетике, строительстве, научно-исследовательских лабораториях для определения свойств твердого тела и молекулярных свойств и в других отраслях; применяются для контроля деталей и заготовок, сварных, паяных и клеевых соединений, наблюдения за деталями агрегатов. Некоторые дефектоскопы позволяют проверять изделия, движущиеся со значительной скоростью (например, трубы в процессе прокатки), или сами могут передвигаться с большой скоростью относительно изделия (например, рельсовые дефектоскопы, тележки и вагоны-дефектоскопы). Существуют дефектоскопы для контроля изделий, нагретых до высокой температуры.

Неразрушающий контроль (сокращённо НК) - контроль свойств и параметров объекта, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к использованию и эксплуатации.

Неразрушающий контроль (англ. Nondestructive testing (NDT)), также называется оценкой надёжности неразрушающими методами (англ. nondestructive evaluation (NDE)), и проверка без разрушения изделия (англ. nondestructive inspection (NDI)). НК особенно важен при создании и эксплуатации жизненно важных изделий, компонентов и конструкций. Для выявления различных изъянов, таких как разъедание, ржавление, растрескивание используются различные методы НК, такие как рентгеновские лучи, на снимках с использованием которых хорошо видны трещины, каверны и неоднородности материала или сварочного шва. Или ультразвук, где трещины проявляют себя всплесками эхо-импульсов на экране контроллера.

Контроль сварных соединений стальных конструкций необходимо вести систематически в процессе сварки. По внешнему виду швы сварных соединений элементов конструкций, а также швы сварных соединений крепления сборочных и монтажных приспособлений должны удовлетворять следующим требованиям: иметь гладкую или равномерно чешуйчатую поверхность (без наплывов, прожогов, сужений и перерывов), а в конструкциях, воспринимающих динамические нагрузки,- плавный переход к основному металлу, что должно быть оговорено в чертежах КМ; допускаются подрезы глубиной до 5 % толщины металла, но не более 1 мм; глубина удлиненных и сферических одиночных дефектов на поверхности шва не должна превышать 10 % толщины свариваемого элемента, но не более 3 мм, длина не должна превышать 20 % длины оценочного участка; глубина удлиненных и сферических дефектов на поверхности шва, образующих цепочку или скопление, не должна превышать 5 % толщины свариваемого элемента, но не более 2 мм, длина - 20 % длины оценочного участка; длина цепочки или скопления не должна быть более удвоенной длины оценочного участка; расстояние между близлежащими концами соседних по длине шва дефектов (непроваров, цепочек, скоплений) должно быть не менее 200 мм; все кратеры должны быть заварены. В швах сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С, не допускаются несплавления, цепочки и скопления наружных дефектов; допускаются местные подрезы поперек усилия и подрезы вдоль усилия глубиной не более 0,5 мм при толщине свариваемых элементов до 20 мм и не более 1 мм при большей толщине. Трещины всех видов и размеров в сварных соединениях не допускаются и должны быть устранены с последующей заваркой и контролем. Дефектные участки сварных швов удаляют механизированной рубкой и шлифовкой. Допускается удаление дефектов сварных соединений ручной кислородной резкой или воздушно-дуговой строжкой с обязательной последующей зачисткой (шлифовкой) поверхности реза абразивным инструментом на глубину от 1 до 2 мм, удалением выступов и наплывов. Все ожоги поверхности основного металла сварочной дугой зачищают абразивным инструментом на глубину (0,5ч0,7) мм. При удалении механизированной зачисткой (шлифовкой) дефектов сварных соединений, корня шва и прихваток риски от абразивной обработки металла направляют вдоль сварного соединения; при зачистке мест установки начальных и выводных планок - вдоль торцевых кромок свариваемых элементов конструкций; при удалении усиления шва - под углом (40ч50)° к оси шва. Ослабление сечения при обработке сварных соединений (углубление в основной металл) не должно превышать 3 % толщины свариваемого элемента и быть более 1 мм. При удалении поверхностных дефектов с торца шва абразивным инструментом без последующей подварки допускается углубляться с уклоном не более 1 : 20 на свободной кромке в толщину металла на величину 0,02 ширины свариваемого элемента, но не более чем на 8 мм с каждой стороны; при этом суммарное ослабление сечения (с учетом допустимого ослабления по толщине) не должно превышать 5 %. После обработки торцов швов необходимо закруглить острые грани. Исправление сварных соединений посредством чеканки не допускается. Швы сварных соединений проверяют одним из следующих методов неразрушающего контроля. стыковых соединений балок и ригелей друг с другом, а также тавровых с полным проплавлением соединений балок или ригелей с колоннами - радиографическим или ультразвуковым в объеме 5 % при ручной или механизированной сварке и 2 % при автоматизированной сварке (кроме случаев, особо оговоренных в чертежах КМ) от длины швов, выполненных каждым сварщиком; стыковых соединений оболочечного типа - радиографическим или ультразвуковым в объеме 10 % при ручной или механизированной сварке и 5 % при автоматизированной сварке от длины швов, выполненных каждым сварщиком. В случае обнаружения недопустимого дефекта проводят дополнительный неразрушающий контроль сварного шва на длине по 300 мм от концов первоначально проконтролированного участка. При обнаружении в этом случае хотя бы на одном из двух участков недопустимого дефекта сварной шов, выполненный данным сварщиком, подвергают 100 %-му контролю неразрушающим методом. При наличии соответствующего требования приемочного контроля в чертежах регламентируемые показатели прочности, пластичности и вязкости металла шва и зоны термического влияния сварного соединения проверяют испытанием контрольных образцов. Требования к контрольным образцам и их сварке аналогичны требованиям к пробным образцам.

Эффективность системы диагностики проявляется в выявлении зависимостей между критериями надёжности и оценка времени работы изделия до отказа. Время работы изделия до отказа в разработанной системе оценивается методами акустической эмиссии и методом автоциркуляции импульсов ультразвуковых волн. Для создания объективной системы диагностики необходимо рассматривать влияние эксплуатационных факторов на свойства основного металла паропроводов. К одному из методов неразрушающего контроля, использующегося в последнее время в теплоэнергетике, относится акустическая эмиссия (АЭ) – метод, основанный на регистрации волн напряжений от распространяющихся дефектов независимо от их природы и причин, вызывающих их развитие. Основным достоинством АЭ является возможность ее применения непосредственно в процессе эксплуатации энергооборудования, а также возможность определения координат возникающих несплошностей материала и, после дополнительных исследований для определения особенностей технологических режимов контролируемого объекта, оценить степень опасности развивающихся дефектов.

Получение полезной информации, которая может быть выделена из интегрального количества регистрируемых сигналов АЭ, осуществляется методами математической обработки, при этом число возможных учитываемых параметров может быть достаточно большим. В связи с этим определенное значение имеет выбор наиболее информативных параметров, несущих необходимую информацию о локальной динамической перестройке внутренней структуры твердых тел. В нашем случае контроль и эксперименты как в лабораторных, так и производственных условиях осуществлялись регистратором сигналов АЭ с переменной полосой пропускания в двух диапазонах 0,1-0,6 и 0,6-1,2 МГц при уровне шумов, приведенных ко входу менее 1,5 мкВ и ширине полосы пропускания 8 кГц. Прибор при этом может работать в двух режимах: регистратора сигналов АЭ с переменной полосой пропускания (предназначен для измерения активности, интенсивности и суммарного счета АЭ с дискриминацией по трем уровням) и анализатора спектра последо­вательного действия.

При установке комплекса контроля на теплоэнергетическое да и на любое другое промышленное оборудование априорно определяются участки паропроводов, подвергающиеся повышенным нагрузкам во время эксплуатации. При запланированных ремонтах на элементах конструкций, подлежащих периодическому или постоянному контролю, устанавливаются волноводы, рабочая часть которых выходит за слой теплоизоляции. При периодическом контроле на волноводы устанавливаются преобразователи, расстояние между волноводами которых составляет 8-10 метров. Данная система обеспечивает обнаружение и локализацию развивающихся дефектов с погрешностью менее 5 %. Контроль корпусов турбин происходит аналогичным образом. В общем случае на турбине устанавливается 8-12 волноводов на местах наиболее подверженных образованию трещин по данным отдела технического контроля ТЭС. Были произведены исследования корпуса вблизи предполагаемого дефектного участка. На данном месте в течение года осуществлялся периодический контроль по измерению активности сигналов акустической эмиссии. На первоначальном этапе активность сигналов акустической эмиссии от предполагаемого дефектного участка была в 2-3 раза выше, чем от остальных точек контроля. После наработки около 9 000 ч активность увеличилась почти в пять раз, что говорит о наличии развивающегося дефекта. При этом использовались лабораторные данные, полученные при испытании образцов литой стали с регистрацией акустической эмиссии. Оценка степени опасности дефекта позволила предотвратить аварийный останов, и во время планового ремонта в районе контролируемого участка была устранена трещина, и, следовательно, удалось избежать ущерба, который мог быть нанесен аварией. При эксплуатации тепловых электростанций в металле котлов, паропроводов, турбин, работающих при температурах 450-600°С наблюдаются процессы ползучести, т. е. с течением времени накапливается остаточная деформация узлов. Величина её составляет несколько процентов, а скорость накопления порядка (10-6-10-5)%/час. Наиболее интенсивно ползучесть протекает в гнутых отводах и сварных стыках паропроводов, что в конечном итоге является причиной их разрушения. На последней стадии пол­зучести на границах зерен возникают микропоры и клиновидные трещины, причем со временем количество их растет и они сливаются друг с другом, образуя цепочки микропор и микротрещин, что в конечном итоге приводит к зарождению одной или нескольких макротрещин. Насосы применяемые в теплоэнергетике так же подвергаются деформации, не так сильно как оборудование работающее под высокими температурами, но все же.