Ультразвуковой контроль трубопроводов из аустенитных сталей

Особенности УЗК аустенитных сталей

Ультразвуковой контроль сварных соединений из аустенитных сталей имеет особенность: невозможность контроля сечения сварного шва поперечными волнами по причине полного рассеивания ультразвука на границе зерен никеля (дефектоскоп фиксирует только шумы – полезного эхо-сигнал отсутствует ).

Наибольшую проблему при контроле представляет именно сварной шов. Материал трубы, в подавляющем большинстве случаев, при производстве проходит термический процесс нормализации, при котором зерно никеля уменьшается в размерах и не представляет никакой сложности для контроля поперечными волнами (исключение могут составлять специальные сплавы с высоким содержанием никеля, типа Paralloy, Inconel, Incoloy).

Во всяком случае необходимо производить проверку акустических параметров для каждой партии материала. Контроль самого сварного шва возможен только продольными волнами ввиду их способности проникать в крупнозернистые структуры незначительно подвергаясь рассеиванию.

Возможное решение. Матричные (DMA) преобразователи на фазированной решётке

Зачастую при решении этой задачи производители и инспекционные компании прибегают к контролю с использованием матричных (DMA / Dual-matrix array) преобразователей на фазированных решётках. DMA датчики состоят из двух преобразователей на фазированной решетке, подключенных к одному разъему, и способны генерировать продольные звуковые волны приема-передачи (TRL). 

DMA датчики на фазированной решётке в самом деле идеально походят для контроля сварных соединений крупнозернистых, аустенитных, коррозионностойких сплавов и разнородных металлов. Наша компания обладает данной технологией и производит собственные DMA преобразователи.

Однако проблема состоит в том, что использование DMA датчиков приводит к существенному удорожанию самой технологии контроля.

С такой проблемой к нам и обратился заказчик.

Оптимальное решение. Контроль фазированными решётками и CRW датчиками головной волны.

Рассмотрим схему контроля сварных соединений из нержавеющих сталей толщиной до 20-25 мм с использованием стандартных ФР преобразователей, при которой линия сплавления и зона термического влияния контролируется поперечными волнами, а материал сварного шва – продольными. 

Контроль продольными волнами имеет худшую разрешающую способность по сравнению с контролем поперечными волнами из-за большей длины волны, но его применение является вынужденной мерой ввиду причин, перечисленных выше. Кроме того, контроль продольными волнами может производиться только прямым лучом, так как при отражении происходит трансформация большей части энергии продольной волны в поперечную волну.

На рисунке выше представлена схема контроля сварного соединения датчиками продольной (синий цвет) и поперечной (красный цвет) волнами. Сектор сканирования продольными волнами распространяется до угла 80°. 

Для контроля сварного соединения в подповерхностной зоне может использоваться раздельно-совмещенный датчик для излучения головных продольных волн (Creeping Wave). 

Комплект оборудования для ультразвукового контроля сварных соединений трубопроводов из аустенитных сталей диаметром 108-400 мм с толщиной стенки 5-20 мм