Неразрушающий контроль сварных соединений: не только про дефектоскопию 

Когда говорят про неразрушающий контроль сварных соединений, многие сразу представляют оператора с ультразвуковым дефектоскопом. Это, конечно, основа, но лишь вершина айсберга. На деле, всё начинается гораздо раньше — с понимания, что именно мы сварили, для каких нагрузок, и что будет, если где-то в шве ?сидит? непровар. В нашей сфере — энергетическое оборудование, те же конденсаторы или выхлопные устройства для турбин — цена ошибки слишком высока. Частая проблема — формальный подход: ?пробили УЗК, получили протокол, и ладно?. А потом на монтаже, при обвязке трубопроводов, всплывают проблемы, которые на стенде в цехе должны были отловить.

Методы: инструменты и их ограничения

Ультразвук — наш рабочий конёк, особенно для толстостенных узлов, тех же корпусов подшипников или пароохладителей. Современные аппараты вроде OmniScan дают хорошую картинку, но требуют от оператора не просто следования инструкции, а именно понимания физики процесса. Звук в разнородных швах, скажем, при переходе от основной металлической стенки к литому патрубку, ведёт себя непредсказуемо. Часто ложные сигналы принимают за трещины, и наоборот. Здесь без накопленной базы эхограмм, без эталонных образцов с искусственными дефектами — никуда. Мы в своё время намучились с оценкой трещин в зоне термовлияния сварных соединений кожухов, пока не сделали несколько учебных дефектов и не ?набили руку?.

Визуальный и измерительный контроль (ВИК) — многие его недооценивают, считая чем-то второстепенным. А зря. Перед тем как включать дорогую аппаратуру, стоит просто внимательно посмотреть. Неравномерная чешуйчатость шва, резкий переход к основному металлу, подрезы — это уже косвенные признаки возможных внутренних проблем. Особенно это критично для ответственных пароводяных трубопроводов, где усталостные трещины часто стартуют именно с поверхностных дефектов. Всегда заставляю мастеров сначала пройтись лупами и шаблонами, а потом уже ?ставить датчики?.

Капиллярный контроль (ПВК) — незаменим для выявления поверхностных дефектов на сложнопрофильных сварных соединениях, например, на швах диафрагм или редукторов давления. Но тут своя головная боль — подготовка поверхности. Остатки окалины, шлифовки или просто плохая обезжирка сведут чувствительность на нет. Был случай на одном из дренажных расширителей — пропустили сетку мелких трещин из-за того, что поверхность зачистили лепестковым кругом и ?заполировали? микровыступы. Пришлось переделывать узел почти полностью.

Из практики: где чаще всего ?зарыта собака?

Опыт подсказывает, что основные проблемы с качеством швов всплывают не столько в основных продольных швах сосудов (там технология обычно отлажена), сколько в монтажных стыках и приварных штуцерах. Например, монтажная сварка встроенных масляных баков на объекте. Положение неудобное, доступ ограничен, плюс ветер, влажность. Контроль часто проводится в спешке, под давлением графика. Именно здесь вероятность появления непроваров и пор резко возрастает. Приходится ужесточать режимы контроля, иногда идти на 100-процентный контроль стыков, а не выборочный, как по документации.

Ещё один тонкий момент — контроль сварных соединений после термической обработки для снятия напряжений. Казалось бы, процедура стандартная. Но если печь ?не вышла? на нужную температуру или был неравномерный прогрев (частое явление для габаритных узлов типа выхлопных устройств), то в зоне шва могут формироваться хрупкие структуры. Ультразвук здесь может не показать изменений, а вот твердомер или даже металлографический анализ вырезки дадут картину. Поэтому для критичных узлов мы всегда закладываем вырезку технологических соединений-свидетелей и их исследование.

Работа с комплектными масляными трубопроводами высокого давления научила другому. Здесь главный враг — не сквозные дефекты, а несплошности, идущие вдоль шва. Они могут не давать течи сразу, но под действием вибрации и гидроударов разрастаться. Для таких соединений, помимо УЗК, крайне полезен рентгенографический контроль. Он даёт плоскую картинку всего шва на плёнке, которую можно архивировать и пересматривать. Правда, организация радиационной безопасности — это отдельная сложность, особенно на действующей площадке.

Организация процесса: протоколы, люди и ответственность

Любая система неразрушающего контроля сварных соединений держится на трёх китах: грамотная технологическая карта контроля, квалифицированный персонал и чёткое распределение ответственности. Техкарта — это не бюрократическая бумажка. В ней должен быть прописан не только метод и объём контроля, но и конкретные настройки аппаратуры для данной марки стали, толщины, типа соединения. Копируя карты ?как у всех?, можно прозевать специфику. Например, для нержавеющих швов в конденсаторах настройки УЗК будут одни, а для жаропрочных сталей паропроводов — другие.

Персонал — это отдельная тема. Дефектоскопист должен не только иметь удостоверение НАКС, но и постоянно поддерживать навык. Регулярные тренировки на образцах, межлабораторные сравнения, участие в разборах дефектов с технологами и сварщиками. У нас в компании, ООО Гуандун Хайен Энергетические Технологии, стараемся выстраивать именно такую систему. Информация о типичных дефектах, выявленных на этапе производства (скажем, на сварке кожухов или подшипниковых узлов), сразу доводится до всех контролёров. Это позволяет не наступать на одни и те же грабли.

Ответственность. Часто возникает спор: дефект выявлен, что делать? Заварить и переконтролировать? Или утилизировать узел? Решение должно приниматься не дефектоскопистом в одиночку, а совместно с главным сварщиком, технологом и представителем ОТК. Для этого нужны чёткие критерии приемки, заложенные в стандартах проекта и ТУ. Иногда, оценивая экономику, проще и надёжнее вырезать сомнительный участок и заварить заново, чем пытаться его ?реанимировать? и потом нести риски на этапе пусконаладки. Наш сайт www.haienenergy.ru отражает наш подход к комплексности — от проектирования до обслуживания, где контроль качества является сквозным и обязательным элементом на всех этапах.

Мысли вслух о будущем контроля

Сейчас много говорят про цифровизацию и автоматизацию неразрушающего контроля. Системы с фазированными решётками, томографию, дроны для осмотра. Это, безусловно, прогресс. Они повышают скорость и объективность данных. Но в нашем сегменте — штучное и мелкосерийное производство энергооборудования — тотальная роботизация часто нерентабельна. Гораздо важнее, на мой взгляд, развивать ?цифровую историю? изделия. Чтобы эхограмма или рентгенограмма каждого ответственного шва были не просто бумажкой в папке, а были привязаны к цифровому паспорту изделия, к его 3D-модели. Это позволит отслеживать состояние шва на протяжении всего жизненного цикла оборудования, вплоть до его ремонта и модернизации.

Ещё один тренд — совмещение методов. Не просто УЗК, а УЗК + вихретоковый контроль для оценки поверхностного слоя. Или термография для оценки качества теплоизоляции сварных участков паропроводов. Такая комплексная диагностика даёт более полную картину. Мы пробовали внедрять термографию для контроля обвязки после монтажа — интересные результаты по теплопотерям получили, но метод пока требует доработки для прямой оценки качества самого шва.

В конечном счёте, какой бы совершенной ни была аппаратура, последнее решение всегда остаётся за человеком. За его опытом, интуицией и, что немаловажно, профессиональной честностью. Можно ?не заметить? сигнал, чтобы не срывать график. Но в нашей отрасли такая ?экономия? рано или поздно оборачивается куда большими потерями. Поэтому культура качества, где неразрушающий контроль — не карательный орган, а часть общего процесса создания надёжного изделия, — это, пожалуй, главное.