Битва методов: УЗК ФР против рентгена на аустенитных швах — кто победил?

На производственном объединении возникла задача: повысить достоверность контроля сварных соединений листов из стали 12Х18Н10 толщиной 30 мм.

Какую задачу решаем

Объект контроля: сварные соединения — листы стали 12Х18Н10, толщина 30 мм, Х-образная разделка кромок.

Главный запрос — оценить возможность УЗК с фазированными решетками на аустените и подтвердить результаты другим методом — цифровой радиографией.
 

Особенности и сложности контроля

   •  Аустенит для ультразвука сложен из-за высокого рассеяния и рефракции. Для радиографии — из-за более высокой плотности и дифракционных эффектов.
О главном преимуществе цифровой радиографии с применением матричных детекторов для контроля аустенита мы рассказали в кейсе.  

   •  Толщина 30 мм аустенитной стали — это интересный вызов. Требуется достаточная мощность источника излучения (для радиографии) и правильный выбор комплекта для контроля УЗК.

   •  Сравнительный анализ двух методов: задача была не просто «проконтролировать», а доказать, что результаты УЗК с ФР коррелируют с радиографическими снимками. Нужно было обеспечить одинаковую чувствительность обоих методов и корректно сопоставить выявленные дефекты.
 

Выбор метода контроля и оборудования

Испытания проводились по программе, включающей два этапа:

   •  Радиографический контроль на КЦР «Цифракон 2329» с размером пикселя 75 мкм, портативный рентгеновский аппарат Эра-42 с максимальным напряжением 200 кВ как эталонный метод визуализации внутренних дефектов.

   •  УЗК с фазированными решетками — «УСД-60ФР» со специально подобранным датчиком (рабочая частота 4мГц, 16 пьезоэлементов), настроечный образец был выбран с зарубкой размером 2х2 мм.
 

Ход контроля 

Этап 1. Радиография

Образец — пластина толщиной 30 мм со сварным соединением Х-образной разделки. Просвечивание проводилось аппаратом «Эра-42» при максимальном напряжении 200 кВ. Снимок получен на цифровой детектор «Цифракон 2329». Качество изображения позволило четко идентифицировать все дефекты, включая вольфрамовые включения (характерный дефект для сварки аустенита вольфрамовым электродом).

Этап 2. Подготовка к УЗК

Предварительно выполнено измерение скорости прохождения ультразвуковой волны в материале. Продольная волна - 5720 м/с, поперечная — 3050 м/с. Эти параметры критически важны для точного определения координат несплошностей при работе с ФР.

Этап 3. УЗК с фазированными решетками

Контроль проводился «УСД-60ФР» со специально подобранным датчиком. Для наглядной визуализации на В-скан и S-скан была наложена маска сечения сварного соединения. Это позволило оператору в реальном времени видеть, где именно в шве находится отражатель.
 

Результаты контроля
 

Общий снимок на КЦР Цифракон 2329 
 

   1. Подтверждена возможность выявления дефектов методом фазированных решеток, посредством ультразвукового дефектоскопа «УСД-60ФР» на представленных образцах из стали марки 12Х18Н10.

   2. Контроль методом полноматричной цифровой фокусировки позволяет визуализировать сигналы в конкретной плоскости сечения сварного соединения, проводя сканирования лишь в продольном направлении, без необходимости трудо- и время затратного продольно-поперечного перемещения при сканировании классическим методом.

   3. В целях достоверности результатов, в рамках сравнительного анализа, все образцы были просвечены рентгеновским аппаратом Эра-42 с получением цифровых снимков на КЦР Цифракон 2329. 
На примере такого дефекта, как вольфрамовое включение, можно смело заявить – УЗК ФР и РК являются двумя взаимодополняющими друг друга методами контроля.
 

Цифровая радиография помогает быстро увидеть — она наглядно визуализирует поры, трещины и вольфрамовые включения в проекции на плоскость снимка. УЗК с фазированными решетками выявляет плоскостные дефекты, определяет точную глубину залегания дефекта, его координаты и ориентацию в пространстве. 
Вместе они обеспечивают 100% достоверность контроля толстостенных аустенитных сварных швов.