Методы неразрушающего контроля сварных соединений грузоподъемных устройств

Грузоподъемные механизмы попадают в категорию наиболее ответственных сооружений машиностроительной промышленности. Надежность эксплуатации этих ответственных устройств во многом зависит от качества сварных соединений. Не зря на законодательном уровне закреплено требование осуществления постоянного мониторинга состояния сварных швов методами неразрушающего контроля на протяжении всего периода эксплуатации грузоподъемных механизмов. Принятие соответствующих мер по обеспечению промышленной безопасности зависит от правильно выбранного метода контроля, а также его периодичности и глубины.

Основными критериями, влияющими на выбор метода неразрушающего контроля, являются:

• характер вероятных дефектов и их местоположение;
• функциональные особенности методов;
• особенности элементов и конструкций, на которых расположены контролируемые швы;
• фактическое состояние контролируемых элементов и другое.

Согласно классификации, все дефекты сварных швов различаются в зависимости от размеров, формы, местоположения, а также среды, которая в них присутствует. Различают поверхностные и внутренние дефекты. К первым относят подрезы, наплывы, кратеры, прожоги, свищи, а ко вторым – непровары и шлаковые включения. Трещины, поры и раковины, в свою очередь, могут наблюдаться, как внутри шва, так и на его поверхности. Плоскостные дефекты, к которым относятся непровары, трещины и подрезы, характеризуются протяженными очертаниями с различной степенью глубины и раскрытия. Внутри дефектных швов могут присутствовать оксиды, нагар и другие загрязнения. К объемным дефектам, обладающим округлой формой, относятся поры и раковины, и чуть реже – шлаковые включения.

В настоящее время в качестве металла для сооружения грузоподъемных кранов применяют высокопрочные низколегированные марки стали (14Х2ГМ, 14Х2ГМР, 14ХГНМ, 12ГН2М). Особенности сварочных работ с данными сталями проявляются в виде увеличения вероятности образования таких дефектов, как трещины в сварных швах и в их околошовной зоне. Назначение неразрушающего контроля связано с определением наличия трещин, образовавшихся во время эксплуатации.

Основным критерием выбора метода неразрушающего контроля является обеспечение наибольшей степени определения наличия дефектного шва. В качестве обязательных методов контроля применяют визуальный и измерительный методы. С их помощью можно определить наличие поверхностных дефектов.

Для выявления сварочных дефектов объемного типа более всего подходит радиационный метод контроля, который целесообразнее всего применять на стадии производства металлических конструкций грузоподъемных сооружений.

К универсальным способам контроля относят ультразвуковой метод, который позволяет определять наличие непроваров и трещин, как на стадии производства, так и в процессе эксплуатации.

Для выявления поверхностных дефектов, которые невозможно определить с помощью визуального контроля, оптимальным способом является применение магнитопорошкового контроля. Его допускается использовать для контроля не только сварных соединений, но и для проверки качества основного металла. При контроле сварных соединений данным методом не требуется снимать усиление шва или обеспечивать плавность перехода к основному металлу. Благодаря этому магнитопорошковый метод контроля целесообразно использовать на стадиях ремонта, изготовления и диагностики металлических конструкций, выполненных из высокопрочных низколегированных сталей. Следует отметить, что для осуществления технологии магнитопорошкового метода требуется наличие зоны намагничивания, поэтому говорить о его универсальности не приходится. В этом случае необходимо использовать капиллярный или вихретоковый методы. В первом случае потребуется обеспечение плавности перехода от шва к основному металлу, а во втором случае – устранить усиление швов.

Наибольшую эффективность для диагностики соединений сварных швов в процессе эксплуатации получил акустико-эмиссионный метод. С его помощью можно обнаружить дефекты на стадии их развития, что обеспечит получение информации о степени их опасности. Однако массовое применение данного метода ограничивается особенностями его технологии, дорогостоящим оборудованием, а также потребностью в высококвалифицированном персонале.

Несмотря на многообразие существующих методов контроля сварных швов, основным подготовительным мероприятием в данном направлении должно быть определение оптимального способа контроля, который позволит достичь наибольшего эффекта. С этой целью следует обратить внимание на такие параметры, как состав контролируемого материала, стадия контроля и объект контроля.