Локальная вакуумная камера для сварных швов: когда нужен колпак

Длинный сварной шов днища резервуара или крупного корпуса удобно проверять по участкам. Над швом устанавливают небольшой колпак с уплотнением, откачивают его полость и создают перепад давления через стенку. Всё изделие при этом помещать в камеру не требуется.

Такой колпак применяют в пузырьковом и гелиевом контроле. В первом случае оператор наблюдает образование пузырьков в индикаторном растворе. Во втором газ из проверяемого участка поступает к течеискателю. От выбранного способа зависят конструкция колпака и смысл результата.

Откуда берутся пузырьки над швом

На поверхность шва наносят индикаторный раствор. Затем участок накрывают рамкой с прозрачным окном и мягким уплотнением по периметру. Насос удаляет воздух из полости под окном. Давление здесь становится ниже давления с противоположной стороны стенки.

Если через шов проходит открытый сквозной канал, газ движется со стороны большего давления в полость колпака. На выходе канала он раздувает плёнку раствора и образует пузырьки. Такая схема описана в руководстве AWS B1.10M/B1.10:2016, пункт 5.7.5, и в описании вакуумной рамки DELTA-VB600.[2][3]

Пузырьки должны возникать над выходом канала. Пена, оставшаяся после нанесения раствора, и воздух, захваченный при установке рамки, могут мешать наблюдению. Раствор должен покрывать участок и образовывать плёнку, в которой виден проход газа; состав и время наблюдения выбирают по принятой процедуре контроля.

Вакуумметр показывает, создан ли нужный режим под колпаком. Он не измеряет поток газа через отдельный канал в шве. Пузырьковая индикация подтверждает обнаруженную сквозную негерметичность в этих условиях, но не устанавливает предел обнаружения гелиевого течеискателя.

Нужен ли доступ с обратной стороны

Для установки пузырьковой рамки достаточно доступа с одной стороны. AWS приводит этот способ именно для такой ситуации.[2] Например, на днище колпак ставят сверху; подходить снизу к каждой установке не требуется.

Однако с обратной стороны должен быть газ и возможность его поступления к дефекту. Односторонний доступ оператора и свободный путь газа относятся к разным условиям испытания. Если выход канала перекрыт плотной подкладкой, покрытием или содержимым объекта, наблюдаемого прохода газа может не возникнуть.

Представим шов листового корпуса, доступный только снаружи. Если внутренняя поверхность сообщается с воздушной полостью, рамка может создать нужное направление движения газа. Если за листом находится материал, плотно закрывающий канал, сначала выясняют, пригоден ли такой способ для собранной конструкции. Увеличение разрежения под колпаком не восстанавливает отсутствующий путь газа.

Как устроен гелиевый локальный контроль

В гелиевой схеме откачиваемый колпак соединяют с течеискателем, а с другой стороны стенки создают среду с гелием. Газ проходит через дефект в колпак и далее в измерительный тракт.

Для закрытого корпуса гелий можно подать во внутреннюю полость через штуцер. Подходить к внутренней поверхности каждого шва не обязательно, если газ достигает всех проверяемых мест. Для открытого листового объекта гелий подают непосредственно к обратной поверхности. Эти два варианта локальной вакуумной камеры описаны в предварительном просмотре EN 13185:2001.[1]

Прибор получает сигнал от всей зоны под колпаком. Если внутри неё несколько течей, по одному показанию их положение не определяется. Для уточнения места уменьшают зону сбора или применяют другой локализующий способ. Колпак полезен, когда нужен чувствительный контроль отдельного соединения, а общая камера для изделия слишком велика или неудобна.

Через негерметичное уплотнение в колпак поступает наружный воздух. Если рядом выпущен гелий, он может попасть в прибор по этому пути и создать ложный сигнал изделия. Поэтому при пробной установке проверяют герметичность рамки и фоновое показание до подачи пробного газа.

Почему форма колпака влияет на контроль

Уплотнение должно прилегать вокруг проверяемой зоны и оставлять сам шов внутри окна. Если рамка опирается на высокое усиление шва, по её краю может остаться зазор. Насос будет откачивать наружный воздух, а нужный перепад через стенку не установится.

Для прямого шва на плоском листе удобна плоская рамка. На цилиндре её основание согласуют с кривизной поверхности; у углового соединения требуется другая посадка. Слишком жёсткое уплотнение плохо повторяет неровности, слишком мягкое может сместиться и закрыть часть зоны. Выбор проверяют на реальных участках, включая пересечения швов и переходы поверхности.

При откачке наружное давление прижимает колпак к объекту и нагружает прозрачное окно. Поэтому увеличение площади окна увеличивает нагрузку на его конструкцию. Толщину окна, крепления и допустимый перепад рассчитывают для конкретной рамки. Перед перестановкой полость соединяют с атмосферой, чтобы снять прижим; отрывать колпак под вакуумом не следует.

Как пройти весь шов без пропусков

Длину проверяемой зоны определяют по видимому участку внутри уплотнения. Габарит рамки для этого не подходит: шов под уплотнением остаётся вне наблюдения.

Последующие установки выполняют с перекрытием проверенных зон. На прямом участке можно работать с постоянным шагом. Возле патрубка или на переходе кривизны шаг меняют, поскольку окно и посадка могут закрывать другой участок. Начало и конец каждой установки отмечают на схеме шва.

Если у патрубка рамка не прилегает или часть шва не видна, этот участок остаётся непроверенным. Для него нужна другая оснастка либо подходящий метод. Запись «пузырьков нет» была бы неверной: полноценного наблюдения здесь не было.

После ремонта повторно проверяют отремонтированный участок и его границы. Пузырьковый контроль ищет сквозные каналы; замкнутые внутренние несплошности без выхода на обе стороны он не выявляет. При требованиях к прочности шва его дополняют соответствующими методами контроля.

Что нужно для изготовления рамки

Изготовителю передают профиль шва, кривизну поверхности, фотографии характерных участков и размеры доступного места. Полезно отдельно показать препятствия для окна, шланга и рукояток: рамка должна не только уплотниться, но и позволить оператору наблюдать шов.

Для пузырьковой схемы уточняют состояние обратной стороны и возможность применения раствора. Для гелиевой показывают внутренние сообщения полостей, подачу газа и подключение течеискателя. Пробная посадка на реальном объекте позволяет выбрать уплотнение и размер зоны раньше, чем будут изготовлены все сменные колпаки.

Источники

[1] SIST EN 13185:2002 / EN 13185:2001 — предварительный просмотр.

[2] AWS B1.10M/B1.10:2016 — Guide for the Nondestructive Examination of Welds.

[3] Delta Test Technologies — DELTA-VB600.