Визуально измерительный контроль сварных соединений (ВИК): преимущества, инструменты и особенности проведения

Для того, чтобы осуществить качественную и полноценную оценку работоспособности различных систем и конструкций на промышленных предприятиях обязательно проводят контроль сварных швов, используя несколько методов, например, ультразвуковой контроль сварных швов. Все методы подразделяются по принципу воздействия на исследуемый объект на две обширные группы: методы неразрушающего контроля и методы разрушающего контроля. Предпочтительней и практичней в применении методы первой группы, но многие из них являются достаточно дорогостоящими и имеют свои особенности проведения. Поэтому экономически выгодней начинать любой контроль сварного шва с самого простого метода — визуальный контроль качества.

Этот способ контроля считается самым доступным и оперативным и потому является обязательным, предварительным методом обследования, перед проведением любого другого метода испытания шва.

Преимущества и недостатки метода

Визуальный и измерительный контроль сварных соединений — простой способом контроля, который не требует особых знаний, умений и оборудования. К его основным преимуществам относится:

наиболее дешевый метод, поэтому его проведение не влияет на конечную стоимость конструкции;
отсутствие необходимости использования узкоспециализированные реактивы и другие расходные материалы;
высокая точность и возможность определить практически любые бракованные соединения;
не требуются специальные навыки, достаточно основных знаний о сварных швах;
максимально высокая скорость оценки;
визуальный контроль сварных соединений выполняется перед любым другим методом контроля или самостоятельно.

Несмотря на явные преимущества применения, данные методы имеет и ряд недостатков. Основным из них является возможность найти только наружные дефекты. При этом внутренние дефекты могут оказаться скрытыми и со временем станут причиной разрушения соединения. Кроме того, результаты контроля фиксируются вручную, что может вызвать сложности в том случае, если необходимо предоставить отчет о качестве.

Инструменты для визуального и измерительного контроля

Внимание! Каждый из инструментов первично проходит метрологическую проверку на соответствие ГОСТ в органах стандартизации и вносится в реестр СИ. На прибор составляется подтверждающий документ (паспорт, свидетельство, сертификат) утвержденной формы. В процессе эксплуатации инвентарь проходит обслуживание, а через указанный период и поверку, которая подтверждает точность систем измерения.


Индикаторный прибор	Опорная планка для индикаторного прибора	Приспособление «Струна»

В перечень входят приборы оптические и измерительные. Универсальные средства измерения – это линейки со стандартными штрихом, ленты, угольники, сравнительные шаблоны, люксметры и профилографы. Возможно использование инструментов или приборов с улучшенными метрологическими показателями, а также с уникальными свойствами. Для подготовки поверхности к осмотру используются металлические, синтетические щетки. Для несения надписей – мел, маркер, битум для горячей поверхности.

Линейка и рулетка. Изготавливаются из углеродистой с коррозионной защитой или нержавеющей стали (для измерения уровня в агрессивных средах) по ГОСТ 7502-98; ГОСТ 427-75.
Угольник стальной плоский. В стандартном исполнении предлагаются углы 45, 60, 90, 120 градусов. ГОСТ 3749-77.
Шаблоны радиусные. Предназначены для проверки выпуклости или вогнутости поверхности. Состоит из пластин с уже заданным радиусом кривизны. ГОСТ 4126-82.
Щупы стальные. Представляют собой набор стальных пластин h 0,02-1,0 мм. Используются для определения зазоров между плоскостями и/ или элементами. ГОСТ 882-75.
Разработаны также и специализированные наборы под конкретные цели, например, для сварщиков. Основная цель – проверка качества деталей и непосредственно самого шва: ширина, угол соединения, выпуклость, катет угла, глубина подреза, усиление и т. д. Из отечественных наборов можно отметить УШС-2/ 3/ 4, УШК-1, Шаблон Ушерова-Маршака, импортных – WG01/ 1/ 2+, V-WAC, Skew-T и др.
Штангенциркуль. ГОСТ 169-90. Допускается использование улучшенного варианта с электронным табло. Микрометры ГОСТ 6507-90.
Профилограф используется для замера волнистости и шероховатости. ГОСТ 19300-86.
Шаблоны шероховатости поверхности. Такие измерения проводятся методом сравнения, для чего к изучаемой поверхности подбирается наиболее идентичная пластина (шаблон). ГОСТ 9378-93.

К оптическим относятся увеличительные стекла с масштабом увеличения до 6 раз.

Люксметр. Измерение степени освещения. ГОСТ Р8.865-2013.
Просмотровая лупа. Кратность увеличения 2-6 раз.
Измерительная лупа. Встроенная шкала позволяет делать замеры как линейные, так и угловые. ГОСТ 25706-83.
Фотоаппарат.
Осветительные приборы стационарные и переносные.
Зеркала. Для осмотра удаленных и труднодоступных зон.

Люксметр

Просмотровая лупа

Измерительная лупа

Самые современные приборы для ВИК совмещают в себе и визуальный и измерительный метод. Нередко используется и видео/ фото фиксация. Это электронные видеоскопы, бароскопы, фиброскопы. Они делают возможным осмотр труднодоступных мест, одновременно увеличивая точность показаний, исключая человеческий фактор. Несмотря на то что оборудование дорогостоящее, в определенных условиях это единственно возможный способ контроля.

Выбор используемых инструментов определяется индивидуально, исходя из требований руководящей документации, технологии, техники безопасности на рабочем месте и т. д. Учитывается также необходимая степень точности измерений, стоимость самого оборудования и его обслуживания.

Инструменты

Визуально измерительный контроль сварных швов включает в себя не только визуальную оценку соединений, но и использование специального оборудования. К наиболее удобным и востребованным инструментам для проведения контроля качества швов относится:

Щуп. Представляет собой бесшкальный измерительный прибор. Для работы с ними используются пластины разных размеров, которые и дают возможность выявить соответствие заготовки необходимым параметрам.
Штангенциркуль. Данный инструмент позволяет измерить параметры соединения, включая его диаметр, глубину трещин и пор.
Лупа. Дает возможность кратность при внешней оценки швов. Использования лупы с различной степенью увеличения позволяет обнаружить даже мелкие дефекты швов.
Угломер. Позволяет выявить, под каким углом расположены деталей относится друг друга. Данный параметр позволяет определить, насколько крепким и надежным будет шов при его эксплуатации.
Линейка. ВИК сварных швов удобнее всего выполнять при помощи металлических линеек различной длины.

Дополнительно могут использоваться различные шаблоны, микрометры, поверочные плиты, калибры и другие инструменты. Выявить наличие дефектов шва без использования специальных инструментов можно только в том случае, если они обладают значительным размером и ярко выражены. В противном случае не обойтись без дополнительных измерений.

Когда делают ВИК

Исследование выполняют на разных этапах сварки. Рассмотрим главные:

Проведение исследования входящих под сварку деталей. Проверяют целостность металла, чтобы при литье и прокате отсутствовал брак, а также соответствие маркировки материала.
Проверка сборки деталей под сварку, правильности очистки поверхности от коррозии, масла, мусора. Контролер смотрит на качество разделки кромок, которая должна соответствовать виду соединения, толщине металла, сварочному току.
Тестирование после окончания сварочных работ. Швы исследуют на разные виды дефектов, выявляемых визуально. Это подрезы, непровары, раковины, трещины, поры и пр.

Если нужно наплавить несколько слоев на изношенную металлоконструкцию, то освидетельствуют соединения после каждого слоя. Затем, когда работы завершатся, изделие сдают с актом проверки.

Визуально-измерительная методика также применяется на готовых конструкциях. Экспертизу заказывают, чтобы избежать травм или поломок при любом подозрении на возможный дефект.

Основные требования к сварным швам

После изготовления конструкций путем сварных соединений элементов требуется проведения оценки готового изделия. После ВИК сварных соединений выдается акт, который заполняется на основании осмотра и изменения основных элементов шва. В заданных пределах должна находится ширина и высота валика, при этом шов должен быть равномерным, не впадин и выпирающих частей. Шов должен иметь однородную структуру без чешуек. Кроме того, не должны наблюдаться трещины, прожоги, не проваренные участки и другие дефекты.

Возможности метода по выявлению дефектов

Визуальному контролю подвергаются сварные швы:

при выполнении наплавочных работ на этапе “приема – сдачи” обязательно заключается акт визуального осмотра;
при контроле многослойного сварного соединения (послойный контроль);
при итоговом осмотре мест касания сварочной дугой поверхности основного материала.
при сборке деталей из сборочных единиц под сварку;
при автоматическом изготовлении сварных деталей и технической оценки качества материала согласно техническому процессу;
по истечении установленного срока эксплуатации сварных швов.

Визуальный контроль сварных швов требует обязательного измерения и исключения следующих дефектов:

поверхностных трещин;
видимых грубых дефектов;
плохого качества зачистки металла в зонах приварки ( особенно технологических креплений),

а так же контроля и подтверждения наличия:

клеймения (маркировки) шва и верность ее производства;
ширины и высоты шва, выпуклости и вогнутости шва;
верных размеров катетов углового шва.

Дефекты, поддающиеся выявлению

При осмотре сварных швов не вооруженным глазом можно дать оценку:

неравномерности высоты и ширины швов;
чрезмерной чешуйчатости;
наплывов;
подрезов;
чрезмерному усилению или ослаблению швов;
не заваренным кратерам;
прожогам;
параметрам катетов углового шва.

Лупы и микроскопы позволяют обнаруживать:

трещины различного происхождения;
поверхностные коррозионные повреждения;
забоины;
открытые раковины;
поры;
непровары;
волосовины;
расслоения;
надиры;
риски;
осевые смещения и изломы;
дефекты лакокрасочных, полимерных и гальванических защитных покрытий швов.

Порядка выполнения проверки

ВИК контроль сварных соединений включает в себя такие этапы проведения процедуры:

Подготовка. Включает в себя удаление шлака, брызг металла и зачистку поверхности. Правильная и тщательная подготовка сварного соединения позволяет выявить даже мелкие дефекты.
Визуальный осмотр. Для начала шов осматривается невооруженным взглядом. Данный этап проверки дает возможность определить только явные дефекты.
Использование инструментов. Основной этап проверки качества сварных соединений. В него может быть включена просветка сварных соединений, измерение высоты и ширины шва, определение угла и сквозных дефектов.
Заключение. Завершающим этапом является составление акта, который может свидетельствовать о высоком качестве и надежности швов или о наличие дефектов. Если сварное соединение имеет много дефектов и является недостаточно качественным, эта информация вместе с перечнем дефектов заносится в акт.

ВИК сварка позволяет определить качество швов и минимизировать риск их повреждения в дальнейшем.

Схема проведения контроля

Процедура ВИК разрабатывается каждым предприятием индивидуально и под конкретный объект на основании первичной документации: стандартов, инструкции к оборудованию, технических характеристик (сырья, материалов, полуфабрикатов), требований ТБ и т. д. Разработанная таким образом руководящая документация регламентирует основные этапы:

Изучение РД определение норм отбраковки и оформление наряд-допуска на работы.
Подготовка поверхности (при необходимости): удаление следов эксплуатации или предыдущей операции (брызги металла, шлака, ржавчина, масло, пыль). При подготовке сложного объекта (оборудование, трубопровод, сосуды под давлением, резервуары и пр.) – вывод из эксплуатации (отсоединение его от напряжения, освобождение от рабочей среды, охлаждение), зачистка от изоляции. При проведении контроля внутренней структуры методом дефектоскопии необходимо уменьшить шероховатость поверхности (для ультразвука она составляет не более Ra 6.3, капиллярном – Ra 3,2).
Непосредственно осмотр и замеры. Первично они проводятся на подготовительном этапе и для каждой технологической операции, определяется свой перечень параметров. При подготовке к сварочным работам имеет значение смещение и состояние кромок, перекрытие элементов, расположение проволочного флюса. Особе внимание обращается на маркировку свариваемого металла, расходников и настроек аппаратуры. При принятии – геометрия шва и околошовной зоны, выпуклость и/ или вогнутость, высота шва, чешуйчатость и т. д. Для труб (перед сваркой) проверяется овальность, кривизна, длина и толщина стенки по всему объему). Для литьевых форм (готовые изделия, поковки, слябы и т.д.), а также фасонного и листового проката существуют свои классификаторы брака. — Большое значение идентификации дефектов и их измерения уделяется при обучении, кроме того существует большое количество вспомогательной визуальной документации (фотоальбомы, методические инструкции и пособия).
Фиксирование. Итоги проверки должны быть задокументированы в акте/ заключении/ протоколе (форма утверждается индивидуально каждым предприятием) с указанием Ф.И.О. проверяющего и номером удостоверения, фактических значений, названия и номера объекта. Так же указывается шифр РД, номер наряда-допуска, данные руководителя. Дополнительно все дублируется в журнале учета и информационной системе. Непосредственно запись о дефектах должна содержать полное описание: местоположение, размеры, вид.
После ВИК при подготовительных работах на самих объектах могут быть сделаны уточняющие записи для исполнительного персонала.

ВИК проводится на каждом этапе работ. Это позволяет убедиться в отсутствии брака и обеспечивает высокое качество изделия.

Сфера применения

Данный метод является самым простым и востребованным методом оценки их качества и надежности. С его помощью можно выявить поры, трещины, подрезы и другие дефекты, которые могут повлиять на надежность сварных соединений.

Данный метод контроля используются в различных сферах:

судоремонтные, автомобильные и судостроительные заводы;
металлургическая промышленность;
при различных строительных работах;
при изготовлении трубопроводов и металлоконструкций;
после любых работ, которые подразумевают использование сварки.

Контроль необходимо на всех этапах производства. В процессе сварки используется только визуальных контроль, а после окончания работ — измерительный этап.

Визуально измерительный контроль сварных соединений трубопроводов — один из наиболее ответственных и трудоемких процессов работ. В некоторых случаях временные, трудовые и материальные затраты на контроль качества могут достигать 30%. Это связано с тем, что визуальный и измерительный контроль сварных соединений трубопроводов имеет малую дозу автоматизации, поэтому требует внимательного подхода опытного мастера и временных затрат.

Задачи визуального и измерительного контроля

Работы, на которых проводится ВИК носят разный характера. Это производство готовой продукции и полуфабрикатов (фасонный, листовой прокат, литье заготовок, слябов, изделий), сборка и монтаж новых конструкций (все виды сварки), проведение ремонтных или укрепляющих операций, проверка состояния в процессе эксплуатации. Но, независимо от того на каком этапе проводятся освидетельствования, их цель состоит в подтверждении соответствия изделий, заготовок, элементов соответствию ГОСТ, ТУ и прочей нормативной документации:

Выявлении деформации, трещин, свищей в процессе эксплуатации.
Определении причин получения брака для последующего устранения при изготовлении изделий или на подготовительном этапе монтажных, сварочных работ – расслоение, забоины, закаты, раковины, зацепы, торцевую рванину (после рубки), ромбичность, плены.
Проверке на качество при приемке сварочных работ – прожоги, неметаллические включения (флюсовые, шлаковые, вольфрамовые), размер и качество околошовной зоны.
Определение размеров дефектов (ширина, глубина залегания, допустимое количество на площадь и т. д.).
Проверка геометрических параметров – соосность расположения, точность угла, зазоры, смещения.

После выявления признаков и устранения проблем (это может быть неправильная работа оборудования, ведение технологического режима) проводится вторичная проверка.

Дефекты, которые могут быть выявлены

Осмотр швов невооруженным взглядом уже дает возможность выявить ряд существенных дефектов сварных соединений:

чешуйчатость сварного соединения;
неравномерная высота ширины и высоты шва;
наличие наплывов;
усиление или ослабление соединения в определенных участках;
трещины различного происхождения;
прожоги;
подрезы.

При дополнительном использовании различных инструментов можно обнаружить и другие дефекты:

глубокие поры, которые влияют на эксплуатационные характеристики шва;
непровары;
коррозийные повреждения;
расслоение;
дефекты краски или полимерного покрытия;
осевые смещения шва или наличие изломов;
волосовины;
риски повреждений;
открытые раковины.

Выполнение внешнего осмотра шва производится еще в процессе выполнения сварного соединения, а также в процессе его зачистки. Визуально-измерительный контроль сварных соединений является одним из наиболее простых и эффективных способов проверки их качества. Он рекомендуется при сварке труб, строительстве и во многих отраслях промышленности.

Данные проверки требуются для акта о вводе в эксплуатацию, завершении строительства и другой технической документации. Использование данного метода гарантирует высокое качество соединений с минимальными затратами по времени, трудоресурсов, а также без применения специальных реактивов или дорогого оборудования.

Простой оптический метод подтверждения качества сварки металлов

Контроль любого сварочного соединения начинает проводиться еще при непосредственном создании сварного шва. Визуальный контроль является частью работы сварщика, и он периодически проводит внешний осмотр (на непровар, подрез и верность катета) несколько раз до полного окончания всего объема работы. Так же это старейший метод контроля итоговой работы и суть его существенно не поменялась, но методика реализации за последние годы усовершенствовалась.

Проверка сварного шва

Теоретическое определение и инструменты для реализации

Визуально — измерительный контроль (ВИК) сварных швов — это внешний осмотр достаточно крупных сварных конструкций, как невооруженным глазом, так и при помощи различных технических приспособлений для выявления более мелких дефектов, не поддающихся первоначальной визуализации, а также с использованием преобразователей визуальной информации в телеметрическую. ВИК относится к органолептическим (проводится органами чувств) методам контроля и осуществляется в видимом спектре излучений. Визуальное обследование в поисках теоретических дефектов производят с внешней стороны сварного шва, где при их обнаружении можно выполнить минимальные измерения с помощью оптических приборов и инструментов, заключить акт визуального осмотра.

Специалисты-контролеры при проведении визуального контроля сварных соединений металлов используют несколько видов инструментов.

Для наблюдения и выявления дефектов:

Обзорные, телескопические, напольные лупы;
линзы;
микроскопы;
эндоскопы и др.

Для проведения контроля в различных условиях работы:

Приборы цехового назначения. Область рабочей температуры от +5 °С до +20 °С, условия полного покоя, нормальное атмосферное давление, умеренная влажность.
Приборы полевого использования. Область рабочей температуры от -55 °С до +60 °С, условия умеренной тряски, вибрация, погодные осадки.

Использование данных приборов позволяет проводить более точный поиск дефектов и осуществлять визуально-оптический контроль качества сварных швов на любых объектах.

Визуально-оптический контроль — это второй этап визуального контроля с более широким, увеличенным диапазоном исследования за счет использования оптических приборов. В зависимости от применения метод предназначается для трех основных групп:

Для поиска и анализа скрытых объектов. Используются приборы: эндоскопы, бороскопы, видеосистемы, перископические дефектоскопы.
Для проведения контроля объектов, удаленных от рабочего места дефектоскописта. Диапазон применения — расстояние не более 250 мм от глаза контролера. Используются приборы: телескопические лупы, бинокли, зрительные трубы.
Для обследования мелких близлежащих объектов. Диапазон применения от глаза специалиста на расстояние равное или меньшее 250 мм. Используются приборы: лупы, микроскопы.

Визуальный контроль сварных швов требуется и в условиях непригодных для работы органов чувств человека. В таких областях как: повышенные температуры, опасный радиационный фон, внешняя химически активная среда и другие. А так же в условиях, когда конфигурация исследуемого объекта и его конструкция не позволяет в полной мере произвести анализ качества и измерения дефектов сварных швов (например, из-за большой высоты объекта или подземного его расположения). Тогда в дополнения к оптическим приборам для поиска и анализа скрытых объектов используются:

платформы дистанционного управления;
тепловизионные установки;
световые приборы;
автоматические системы транспортировки;
управляемые роботы.

Таким образом, преобразователи визуальной информации позволяют контролировать сварочные швы ванны с раскаленным металлом в процессе переплавки.

Измерительный контроль — это важная составляющая ВИК, который проводится в соответствии со строгими правилами контроля и нормативными документами регулирующими качество. Он заключается в присваивании дефекту категории или типа по одной из характеристик в виде конкретной физической величины, полученной путем практического измерения. Измерительные средства и их метрологические показатели указываются в нормативных документах.

Мерительный инструмент

При измерительном контроле применяют следующие инструменты, которые могут входить в обязательный набор инспектора технического надзора или дополнять его:

измерительные лупы;
угольники поверочные 900 лекальные;
угломеры с нониусом;
штангенциркули, штангенрейсмасы и штангенглубиномеры;
щупы;
микрометры;
измерители стенок труб и толщиномеры индикаторные;
микрометры;
калибры;
металлический измеритель длины (рулетки, стальные измерительные линейки);
нутромеры микрометрические и индикаторные;
шаблоны: специальные, радиусные, резьбовые и др.;
УШС-2, УШС-3 (шаблоны для геометрических параметров швов);
поверочные плиты;
набор специальных принадлежностей.

Данный метод контроля, ВИК относится к методам осуществимым с минимальным набором инструментов. Он заключается в сборе информации и основан на квалификации специалиста, человеческом факторе, но позволяет составлять акт визуального осмотра сварных швов, который считается объективным документом.

Суть проведения внешнего контроля

Качество формирования сварных швов на поверхности хорошо поддается оцениванию при профессиональном осмотре. Характеристика “качественный” или “не качественный” шов довольно условна, так как это сравнительная величина.

Контроль качества сварных швов и обследование конструкций сооружений, трубопроводов, зданий осуществляют в три взаимосвязанных этапа.

Поэтапный порядок проведения ВИК

Визуальный (измерительный) контроль. Предварительный контроль шва на наличие коррозии и возможных дефектов с проведением примитивных измерений: ширина, толщина, катет.
Контроль качества сварных соединений. Контроль качества проводится для уточнения параметров видимых дефектов (после заключения акта о предварительном осмотре), размеров дефектов и искажений сварных швов (процентное отклонение от допустимой нормы).
Детальное (инструментальное) исследование и запись результатов. Применяются более точные методики:

вихретоковой метод для определения степени износа сварного шва и усталости металла на изгибах;
ультразвуковой контроль сварных соединений для обнаружения серьезных глубинных дефектов;
капиллярная дефектоскопия для поверхностных и сквозных дефектов и так далее.

Своевременно и качественно проведенные осмотры позволяют выявить на ранних стадиях разрушение шва или брака свариваемости и после уточнить причины возникновения дефекта любым неразрушающим способом дефектоскопии.

Преимущества и недостатки проведения данной методики

Преимущества метода ВИК:

Простой и доступный метод.
При сборе информации о качестве конструкции позволяет получить до 50% от всего объема.
Не трудозатратный и не требует дорогостоящего оборудования.
Легко подвергается проверки и повторному проведению.

Недостатки ВИК:

Человеческий фактор, который влияет на 100% результатов.
Низкая достоверность полученных результатов, субъективность.
Используется только для поиска крупных дефектов (не менее 0,1 – 0,2 мм) и подозрений на возможные.
Ограниченность исследования только видимой частью конструкции.
Важна техническая грамотность сотрудников, которые должны правильно подобрать методику измерения, сравнительный шаблон или нормативы и дать точную оценку результатам измерения.

По способу и качеству диагностики даже несовершенный визуальный контроль швов является необходимым методом, как и на стадии проведения комплексной диагностики, так и в течении всего технологического процесса.

Универсальный шаблон сварщика