4ndt's Blog

About NDT procedures, standards. Technical discussions

Posts Tagged ‘lichide penetrante’

Sudarea subacvatica

Posted by 4ndt pe Noiembrie 28, 2009

Sudare subacvatică

Sudarea subacvatică este sudarea realizată sub nivelul apei şi reprezintă operaţia de îmbinare a două piese metalice prin încălzire locală.

Datorită interesului crescut din domeniul intervenţiilor subacvatice pentru întreţinerea, controlul şi repararea instalaţiilor, construcţiilor şi structurilor metalice imersate de importanţă deosebită în industrie cum ar fi conducte subacvatice, platforme offshore, construcţii hidrotehnice, nave etc, sudarea sub apă reprezintă unul dintre mijloacele de bază la care se face apel.

Operaţiile de sudare subacvatică se pot efectua fie în contact direct cu apa, procedeul numindu-se sudare în mediu umed, fie într-un spaţiu uscat fără contact cu apa, procedeu care poartă denumirea de sudare în mediu uscat.

Sudare în mediu umed (în apă)

Sudarea în apă

Sudarea în mediu umed sau în apă, este procedeul cel mai cunoscut şi cel mai aplicat la lucrările de reparaţii subacvatice precum şi la cele de ranfluări de nave. Sudarea se face cu arc electric, în apă, rezultând o îmbinare sudată cu caracteristici mecanice apropiate de sudura realizată la suprafaţă.

Lucrările de sudare subacvatică se efectuează atât în apă sărată cât şi în apă dulce.

Scurt istoric

  • Primele încercări de sudare cu arc electric sub apă datează din anul 1802 când Sir Humprey Davy a arătat că un arc electric imersat în apă continuă să funcţioneze.
  • În anul 1898, alţi cercetători au demonstrat posibilităţile de prelucrare a materialelor metalice sub apă, utilizând electrozi din sârmă, însă rezultatele obţinute au fost mediocre.
  • În anul 1907 suedezul Kjellberg brevetează electrodul de sudură cu înveliş, asigurând ridicarea calităţii îmbinărilor sudate.
  • În anul 1917, Amiralitatea Britanică a întreprins unele cercetări şi a demonstrat că se poate depune metal sub apă. Aceste încercări de sudură au fost efectuate în scopul de a repara, mai rapid, bastimente şi nave de război avariate.
  • După această dată, s-au efectuat cercetări susţinute privind sudarea subacvatică în mai multe ţări ca S.U.A., Germania, Anglia, Franţa, fosta U.R.S.S. şi Japonia.
  • În timpul celui de-al doilea război mondial, au fost folosiţi pentru prima dată electrozi înveliţi şi protejaţi cu un strat de lac. După cel de-al doilea război mondial, cercetările iau amploare ca urmare a necesităţii reparării şi scoaterii la suprafaţă a navelor avariate sau scufundate în timpul războiului.
  • În anul 1946 Van der Wiligen utilizează electrozi înveliţi, acoperiţi cu diverse substanţe hidroprotectoare.
  • În anii ’60, ca urmare a dezvoltării industriei de foraj marin offshore, creşte semnificativ interesul acordat sudării subacvatice în mediu umed, precum şi apariţiei şi dezvoltării unor publicaţii de specialitate.
  • În anul 1970, a fost realizată prima intervenţie de sudare subacvatică în mediu umed, în apă dulce, pe construcţia metalică a unui doc, de către firma Chicago Bridge & Iron Co.din S.U.A.,
  • În anul 1971 s-a efectuat prima reparaţie la o structură marină offshore utilizându-se procedeul de sudare în mediu umed. După anii ’70, industria şi firmele specializate pe plan mondial în lucrări tehnice sub apă, au început, în mod constant, să utilizeze procedeul de sudare în mediu umed.

În România, la Institutul de Sudură şi Încercări de Materiale din Timişoara s-au efectuat numeroase cercetări asupra diverselor procedee de sudură atât la suprafaţă, cât şi sub apă, şi s-au realizat mai multe echipamente specifice. În cadrul Universităţii Dunărea de Jos din Galaţi s-au pus la punct diferite instalaţii complexe, cum ar fi instalaţie de sudură subacvatică cu uscare locală şi simulatorul de sudare subacvatică hiperbară etc.

Particularităţi ale sudării în mediu umed

La realizarea operaţiei de sudare electrică sub apă, prezintă o deosebită importanţă procesele chimice, fizice şi tehnologice care au loc în timpul acestei operaţii.

Stabilitatea arcului electric

Stabilitatea arcului electric depinde de procesele chimice, fizice şi tehnologice determinante ce au loc în desfăşurarea operaţiei de sudare electrică subacvatică.

Procese chimice

  • Influenţa salinităţii apei – procesul de sudare în apă sărată are o desfăşurare mai stabilă decât în apă dulce, stabilitatea procesului de sudare subacvatică creşte cu mărirea salinităţii apei;
  • Interacţiunea cu oxigenul;
  • Interacţiunea cu hidrogenul.

Procese fizice

  • Existenţa pungii de gaze, creată de arcul electric subacvatic
  • Influenţa vitezei de răcire
  • Efectul adâncimii (presiunii hidrostatice)

Procese tehnologice

  • Sudabilitatea – este în funcţie de mai mulţi factori cum a fi:
    • Condiţiile de sudare:

– natura curentului electric: direct;

– tipul învelişului electrodului: rutilic, acid sau bazic;

– proprietăţile substanţei hidroizolante: etanşeitate, rigiditate, prezenţa elementelor ionizante;

– diametrul electrodului: maximum 4 mm;

– influenţa presiunii hidrostatice.

    • Procesele din zona topită:

– solidificarea: rapidă;

– pătrunderea: depinde de curentul de sudare şi creşte proporţional cu presiunea hidrostatică;

– defectele în cordon: incluziuni de zgură şi pori, numărul porilor creşte cu creşterea presiunii hidrostatice, iar la aceeaşi presiune depinde de intensitatea curentului de sudare, de natura şi tipul substanţei hidroizolatoare;

Echipament

Echipamentul care se utilizează pentru sudarea pe uscat este utilizat şi la sudura subacvatică în mediu umed : sursa de curent electric, cabluri electrice, electrozi, portelectrod şi accesorii.

Sursă de curent electric

Se utilizează numai surse de curent continuu de maximum 500 A. Arcul arde mai stabil la folosirea curentului continuu decât în cazul curentului alternativ, deoarece curentul continuu descompune apa în ioni înaintea amorsării arcului.

Sursele de curent continuu pot fi generatoare de sudare antrenate de motoare electrice sau de motoare cu ardere internă.

Cabluri electrice

Pentru conducerea curentului electric la portelectrod şi la clemele de contact ale piesei de lucru, se folosesc cabluri flexibile de sudare din CuE, de construcţie multifilară din sârme foarte subţiri de 0,2 mm diametru, acoperite cu o înfăşurare din fire de bumbac şi izolaţie de cauciuc, peste care se aplică o pânză cauciucată şi o îmbrăcăminte cu manta din cauciuc.

Electrozi

Electrozii pentru sudare subacvatică au vergeaua metalică din oţel cu conţinut redus de carbon (0,1%). Diametrul electrozilor este de 4…6 mm, lungimea de 350…450 mm, iar grosimea învelişului este de 0,2…0,25 mm.

Pentru a proteja electrozii înveliţi de apă, pe suprafaţa învelişului se aplică, prin impregnare sau imersare, o peliculă hidroizolantă. Substanţele utilizate pot fi parafină, celuloid dizolvat în acetonă, bitum, lac de cauciuc, diverse vopsele, lacuri pe bază de nitroceluloză, lacuri cu glicerină, policlorură de vinil şi răşini.

Portelectrozi

Portelectrodul serveşte la prinderea electrodului. În ultimul timp sunt tot mai des folosiţi portelectrozii combinaţi, folosiţi atât pentru sudură cât şi pentru tăiere (oxi-arc sau electrică), prin utilizarea unei mandrine interschimbabile. Portelectrozii pentru sudare trebuie să îndeplinească anumite condiţii cum ar fi:

  • să fie etanş;
  • să permită o bună manevrabilitate;
  • să permită fixarea lejeră şi sigură a electrodului;
  • să asigure o legătură electrică corespunzătoare;

Accesorii

La echipamentul de bază, sunt necesare o serie de accesorii şi scule:

  • clema de contact – serveşte la conducerea curentului electric de la sursa de curent la piesa de lucru sub apă;
  • întrerupătorul cu pârghie- permite cuplarea şi decuplarea rapidă a sursei electrice, la cererea scafandrului sudor;
  • peria de sârmă din oţel – este utilizată pentru curăţarea suprafeţei de rugină sau de depuneri marine; poate fi manuală sau acţionată mecanic (pneumatic sau hidraulic);
  • filtrul din sticlă colorată – este utilizat pentru protecţia ochilor;

Avantaje

Avantajele sudurii subacvatice umede sunt:

  • flexibilitate mare în aplicaţii, scafandrul sudor putând interveni la porţiuni ale unei structuri imerse care nu pot fi sudate prin nici o altă metodă de sudare;
  • cost redus, echipamentul utilizat fiind asemănător celui folosit la suprafaţă;
  • mobilitate ridicată a scafandrului sudor;
  • timp scurt pentru executarea lucrărilor;
  • libertate mai mare în alegerea metodologiei de reparat.

Dezavantaje

Dintre dezavantajele sudurii subacvatice umede pot fi menţionate:

  • calitate mai scăzută a îmbinărilor realizate, aproximativ 60…80% faţă de cele obţinute la suprafaţă;
  • răcire mare a băii metalice (de 10…15 ori mai mare decât în aer);
  • crater mai profund decât la sudarea în aer, conducând la dificultăţi de reamorsare;
  • oxidarea puternică a elementelor de aliere (Mn, Si).

Sudare în mediu uscat

Sudarea în mediu uscat se utilizează la lucrările de sudare la care se cere o înaltă calitate a sudurii, cum ar fi cazul sudării conductelor submerse de înaltă presiune aflate la adâncime mare.

Sudura în mediu uscat se efectuează în atmosferă uscată, fără apă, la presiune egală cu presiunea mediului acvatic exterior de la adâncimea de lucru.

Sudarea în mediu uscat în condiţii hiperbare are loc într-un habitat imers uscat, complet închis, numit cheson de sudură, unde presiunea este egală cu presiunea mediului acvatic exterior la adâncimea de lucru.

Procedeele de sudare în atmosferă uscată pot fi:

  • în mediu uscat, în condiţii hiperbare;
  • în mediu uscat, în condiţii hiperbare, în minihabitat;
  • în mediu uscat, efectuată la presiune atmosferică;
  • cu uscare locală.

Sudare în mediu uscat în condiţii hiperbare

Sudarea în mediu uscat hiperbar a fost dezvoltată în special datorită progreselor realizate de scufundarea de sistem unitară şi în saturaţie la mare adâncime pentru stabilirea de programe de decompresie pentru scafandrii sudori datorită perioadelor îndelungate de timp necesare efectuării operaţiei de sudare.

Scurt istoric

  • Ideea utilizării unor gaze pentru protejarea metalului topit cu arc electric aparţine lui Roberts şi Van Nuys, care în anul 1919 propun încercarea gazelor inerte (heliu, argon, azot).
  • Pionierii sudării în mediu uscat, în condiţii hiperbare, au fost firmele americane Ocean Systems, Reading and Bates, Taylor Diving and Salvage Co., Ray McDermott, Sub Sea Int. şi firma franceză Comex.
  • Prima sudare în mediu uscat, în condiţii hiperbare, a fost realizată în anul 1965, la o magistrală de conducte submerse în Golful Mexic, la adâncimea de 24 m.
  • Firma Taylor Diving and Salvage Co. a efectuat apoi, lucrări de sudare în mediu uscat la adâncimea de 167 m şi lucrări simulate la adâncimea de 366 m, în laboratorul propriu.
  • În prezent în condiţii simulate, au fost efectuate suduri în mediu uscat hiperbar la adâncimi de până la 600 m.

Metoda de sudare în mediu uscat, în condiţii hiperbare, este larg utilizată pentru îmbinarea porţiunilor orizontale ale conductelor submerse, pentru efectuarea de branşamente sau pentru montarea de vane pe acestea, precum şi pentru îmbinarea riser-ului (coloanei montante) platformei de foraj marin cu o conductă submersă. Grosimea pereţilor conductelor magistrale poate fi de 6…25 mm, iar diametrul exterior de 500…900 mm.

Numărul de treceri necesare efectuării unei suduri în mediu uscat în condiţii hiperbare depinde de grosimea pereţilor conductei.

Timpul necesar efectuării unei suduri hiperbare uscate, este în medie de 9 ore pentru un diametru de conductă de 800 mm. Aproximativ acelaşi timp este necesar pentru operaţiunile de pregătire ale conductei de sudat (curăţare, tăiere, şanfrenare).

Cele mai utilizate procedee de sudare în mediu uscat, în condiţii hiperbare, sunt sudurile Wolfram-Inert-Gas/Tungsten-Inert-Gas (WIG/TIG) şi Metal-Inert-Gas (MIG).

Sudare WIG(TIG) în condiţii hiperbare

Procedeul WIG (TIG) se utilizează la lucrările de sudare „cap-la-cap” ale conductelor magistrale submerse pentru sudarea rădăcinii şi a stratului de normalizare.

Procedel de sudare WIG (TIG) este un procedeu la care arcul electric se menţine cu un electrod nefuzibil de wolfram (tungsten in engleza) între piesa de sudat şi o sârmă fuzibilă ce se introduce în zona arcului.

Procedeul de sudare în atmosferă de gaz inert utilizând un singur electrod nefuzibil de wolfram a fost brevetat în anul 1926 de Hobart şi Devers. Datorită costului ridicat al heliului, acest procedeu a fost utilizat abia în anul 1942 de către firma Northrap Aircraft Co. pentru sudarea scaunelor de avioane.

Procedeul de sudare WIG a fost primul procedeu care a fost transferat în mediu uscat în condiţii hiperbare.

Sudare MIG în condiţii hiperbare

Procedeul de sudare MIG (Metal-Inert-Gas) este procedeul la care arcul electric se fomează între piesa de sudat şi o sârmă fuzibilă, derulată dintr-o bobină, care înaintează permanent în arcul electric, printr-un portelectrod special.

Sudarea MIG este un procedeu la care timpul de sudare este mai mare, iar randamentul ceva mai ridicat decât al procedeelor WIG sau TIG.

Utilizarea procedeului MIG la adâncimi mici nu este rentabil deoarece arcul electric devine instabil. La adâncimi mai mari (peste 70 m) arcul electric este mult mai stabil, iar sudarea devine mai uşoară.

Sudarea MIG cu impulsuri este un procedeu conex, cunoscut sub denumirea de „Hydroweld”. Sudarea în impulsuri (cu arc pulsat) se realizează prin suprapunerea a doi curenţi de sudare de valori diferite: un curent de bază, permanent, având o valoare redusă şi curentul de impuls, de valoare ridicată aplicat cu o anumită frecvenţă reglabilă peste curentul de bază. Cu acest procedeu se pot obţine îmbinări sudate comparabile cu cele realizate la suprafaţă.

Sudare cu electrozi înveliţi, în condiţii hiperbare

Electrozii înveliţi sunt folosiţi pentru efectuarea trecerilor de umplere şi a ultimului strat de sudură. Se utilizează în special electrozi cu conţinut scăzut de hidrogen.

Sudabilitatea la sudura manuală în mediu uscat, în condiţii hiperbare, cu electrozi înveliţi, poate avea următoarele caracteristici:

  • creşterea presiunii ambiante de lucru conduce la degajarea unei mari cantităţi de fum;
  • electrozii cu înveliş bazic dau un aspect plăcut cordoanelor de sudură;
  • electrozii cu înveliş rutilic produc pori în metalul depus;
  • pătrunderea creşte o dată cu creşterea presiunii ambiante;
  • creşterea presiunii ambiante de lucru conduce la modificarea compoziţiei chimice a sudurii;
  • viteza de răcire creşte o dată cu adâncimea de lucru;
  • proprietăţile mecanice ale sudurilor sunt egale sau slab inferioare celor efectuate la suprafaţă.

Electrozi, sârme-electrod şi gaze de protecţie

Electrozii de sudură folosiţi la procedeul WIG sunt din wolfram, wolfram toriat sau aliaje de wolfram, iar electrozii folosiţi la procedeul TIG sunt pe bază de tungsten.

Electrozii de wolfram sau tungsten, se fabrică sub formă de vergele cu diametrul de 1…8 mm şi lungimea de 175 mm, cu vârful ascuţit.

Portelectrodul pentru sudare WIG/TIG este de construcţie specială pentru a permite fixarea electrodului de wolfram sau tungsten.

Sârmele-electrod utilizate pot fi pline sau tubulare. Sârmele-electrod pline pentru sudarea WIG/TIG şi MIG se produc la diametre de 0,8 mm, 1 mm, 1,2 mm, 1,6 mm ?i 2,4 mm.

Compoziţia chimică a sârmei pentru sudarea WIG/TIG şi MIG se alege apropiată de cea a metalului de bază.

Sârmele electrod tubulare pentru sudarea în mediu uscat, în condiţii hiperbare, sunt realizate dintr-un înveliş metalic umplut cu un amestec de materiale pulverulente care constituie miezul sârmei.

Portelectrodul sau pistoletul pentru sudarea MIG este de construcţie specială pentru a permite trecerea prin interior a sârmei-electrod.

Utilizarea ca gaz de protecţie a amestecului heliu-oxigen (Heliox) şi argon-oxigen (Argonox), asigură protecţie totală atât scafandrilor sudori cât şi contra contaminărilor atmosferice. HELIOX şi ARGONOX constituie atmosfere ideale pentru sudarea hiperbară uscată.

Avantaje

Sudarea în mediu uscat, în condiţii hiperbare, a fost dezvoltată foarte mult la lucrările offshore efectuate în Golful Mexic şi în Marea Nordului, oferind o serie de avantaje cum ar fi:

  • securitate sporită pentru scafandrii sudori prin asigurarea unui habitat uscat, încălzit, iluminat, cu sistem propriu de control al atmosferei;
  • productivitate maximă datorită posibilităţii lucrului în schimburi;
  • monitorizare de la suprafaţă privind pregătirea asamblării, alinierea secţiunilor, sudarea, controlul nedistructiv etc.;
  • calitate a sudurii apropiată de cea realizată la suprafaţă;
  • posibilitate de aplicare a preîncălzirii sau a tratamentului termic.

Dezavantaje

Dintre dezavantaje pot fi enumerate:

  • echipament costisitor, de mare complexitate şi greu de manevrat;
  • durată mare de lucru;
  • dacă condiţiile meteorologice şi starea mării sunt nefavorabile, desfăşurarea operaţiunii se face cu greutate, conducând chiar şi la amânarea lucrărilor.

Sudare în mediu uscat, în condiţii hiperbare, în minihabitat

Spre deosebire de sudura în mediu uscat, în condiţii hiperbare, efectuată într-un cheson, acest procedeu utilizează o instalaţie de tipul unui clopot sau turelă deschisă la partea inferioară. Clopotul poate fi construit în mai multe modele şi mărimi conform configuraţiei structurii metalice submerse la care se va executa sudura. La acest procedeu, scafandrul sudor se află în mediul umed, în apă, dispunând doar de spaţiul lipsit de apă unde efectuează sudura uscată la o presiune egală cu presiunea ambiantă (minihabitatul se află în echipresiune cu mediul acvatic exterior).

Procedeul a fost dezvoltat în anii ’70 în S.U.A. unde s-a realizat sistemul Hydrobox, pentru repararea şi sudarea în mediu uscat a unor componente ale platformelor marine. Instalaţia Hydrobox poate fi utilizată pentru sudarea unei conducte atât în poziţie orizontală, cât şi în poziţie verticală.

În incintă este introdus aer sau un amestec de gaze (HELIOX, ARGONOX) la o presiune suficientă pentru evacuarea apei şi obţinerea mediului de sudare uscat.

Sudare în mediu uscat, efectuată la presiune atmosferică

Procedeul de sudare în mediu uscat, la presiune atmosferică, are loc în interiorul unei incinte special construite, menţinută uscată la presiunea atmosferică, de 1 bar (sc.abs.). Scafandrul sudor dispune de toate condiţiile pentru executarea unor suduri cu caracteristici mecanice similare celor executate la suprafaţă.

Procedeul este aplicat la repararea conductelor submarine, la executarea de branşamente şi la conectarea riser-ului la conducta submersă, la adâncimi cuprinse între 300 m şi 1000 m. Sudarea se poate executa în toate poziţiile, cu una sau mai multe treceri.

Firma COMEX a pus la punct un sistem de sudare uscată la presiune atmosferică numit Weld’AP.

Avantaje

Principalele avantaje ale procedeului sunt:

  • calitatea bună a îmbinărilor sudate,
  • condiţiile bune de lucru
  • posibilitatea aplicării preîncălzirii şi a tratamentului termic.

Dezavantaje

Dezavantajele procedeului sunt:

  • echipamentul foarte complex, greu de manevrat şi foarte costisitor,
  • personalul numeros,
  • utilizarea unei nave suport prevăzută cu un sistem de scufundare la mare adâncime şi cu instalaţii de aliniere şi poziţionare,
  • problemele de lansare pe timp nefavorabil sau la adâncimi mici unde este resimţită acţiunea valurilor,
  • durata mare de lucru.

Sudare cu uscare locală

Procedeul de sudare cu uscare locală se efectuează direct în apă, cu echipamente construite special, care îndepărtează apa din jurul arcului electric al sudurii. Procedeul a fost dezvoltat în S.U.A., Rusia, Polonia, Japonia şi România.

Se utilizează instalaţii MIG/MAG adaptate pentru sudarea în mediu umed. Capul de sudare este de construcţie specială, fiind prevăzut cu mai multe duze concentrice prin care se trimite un gaz de protecţie (CO2), aer comprimat încălzit şi apă sub presiune pentru răcirea pistoletului.

Aerul comprimat, uscat şi încălzit, formează un ecran protector între apă şi gazul de protecţie. Zona uscată asigură diminuarea răcirii rapide a sudurii.

Procedeul utilizează componentele aflate la suprafaţă pe nava suport care sunt:

  • sursa de curent,
  • panoul de măsură şi control,
  • compresorul de aer,
  • buteliile cu bioxid de carbon,
  • componentele aflate sub apă, la scafandrul sudor: capul de sudare, containerul etanş cu sârma-electrod de adaos plină sau tubulară, mecanismul de avans şi pompa de apă.

Sudarea cu uscare locală oferă o calitate bună a sudurii, costul sudurii fiind acelaşi cu cel al sudurii efectuate în mediu umed cu electrozi înveliţi. Procedeul s-a realizat cu succes sub apă până la adâncimi de 30…40 m.

Controlul îmbinărilor sudate sub apă

Controlul îmbinărilor sudate sub apă reprezintă o etapă necesară după efectuarea sudurii subacvatice. La sudarea subacvatică principala metodă este controlul nedistructiv (N.D.T.).

Metodele de control nedistructiv sunt:

  • radiaţii penetrante – cu raze X sau gamma
  • ultrasunete – care se face cu ajutorul aparatelor de examinare cu ultrasunete.

Daca piesa sudata subacvatic poate fi scoasa si uscata se mai pot efextua:

  • lichide penetrante – care constă în aplicarea unui lichid capilar activ penetrant pe suprafaţa de examinat, îndepărtarea penetrantului rămas în afara discontinuităţilor şi aplicarea unui material absorbant, ce absoarbe penetrantul aflat în discontinuităţi punând astfel în evidenţă, prin contrast, defectele existente; această metodă se aplică pentru depistarea defectelor de suprafaţă.
  • Particule magnetice – consta in magnetizarea piesei de examinat si aplicarea unor particule magnetice ce se vor “depune” in zonele de scapari ale campului magnetic

Înainte de aceste operaţii, se efectuează o curăţire a locului până la luciul metalic folosind diverse unelte subacvatice speciale acţionate pneumatic sau hidraulic.

Clasele de calitate ale îmbinărilor sudate, pe baza metodelor de control nedistructiv sunt următoarele:

  • clasa I, cu defecte interioare ce se determină cu radiaţii, cele exterioare vizual, cu lichide penetrante şi cu pulberi magnetice; se admite controlul în proporţie de 50% pentru detectarea defectelor interioare şi de 100% pentru detectarea defectelor exterioare;
  • clasa a II-a la care se admite controlul interior de 25% şi cel exterior de 100%;
  • clasa a III-a la care se admite controlul interior de 10% şi cel exterior de 100%;
  • clasa a IV-a la care nu se face controlul interior, iar cel exterior trebuie să fie de 100%.
Anunțuri

Posted in Uncategorized | Etichetat: , , , , , , , , , , , | 1 Comment »

Procedura operationala de examinare cu lichide penetrante

Posted by 4ndt pe Octombrie 18, 2009

1. SCOP

1.1. Prezenta procedura stabileste cerintele si responsabilitatile pentru examinarea nedistructiva cu lichide penetrante a materialelor in scopul evidentierii defectelor deschise la suprafata.

2.DOMENIUL DE APLICARE

2.1. Aceasta procedura se aplica la examinarea cu lichide penetrante a sudurilor, a produselor laminate, turnate si forjate.

2.2. Examinarea cu lichide penetrante se poate efectua in stare finala sau in faze intermediare de executie, functie de cerintele din documentatia tehnica a produsului. Totodata, poate fi utilizata complementar altor metode de control, ca de exemplu pentru confirmarea unor defecte constatate la examinarea vizuala sau la examinarea locurilor de contact dupa efectuarea controlului cu pulberi magnetice.

3.DEFINITII

3.1. In conformitate cu SR EN-urile in vigoare. Defectoscopie cu lichide penetrante. Terminologie

4. DOCUMENTE DE REFERINTA

EN 1330-6 Examinari cu lichide penetrante. Terminologie

SR EN 473-2002 Calificarea si certificarea personalului.

SR EN 571-1,2,3-1999 Examinari cu lichide penetrante.

SR EN 10163/1994, SR EN 10228-2/2000, SR EN 1956.

SR EN 10228-2-2000 Examinari nedistructive ale pieselor forjate. Examinarea cu lichide penetrante.

SR EN 5817 Imbinari sudate. Ghid de acceptare a defectelor.

Codul ASME sectiunea V 1998.

ASTM E 165,1209,1219,1220.

ASTM D 129,516,808,1552.

5. RESPONSABILITATI

Controlul cu lichide penetrante va fi efectuat de personal autorizat conform CR11 colectia ISCIR pentru examinari sub incidenta ISCIR si/sau SR EN 473/2002.

6. PROCEDURA

6.1. METODA  SI  MATERIALELE  UTILIZATE

a)     Este aplicabila orice metoda de control (prin pulverizare sau imersie, cu lichide penetrante colorate sau fluorescente), urmarindu-se o cât mai buna adaptare la conditiile concrete referitoare la numarul si dimensiunile pieselor, spatiul, dotarile si materialele disponibile etc. E de preferat, utilizarea unor lichide colorate pulverizate cu ajutorul unor spray-uri.

b)     Seturile de lichide utilizate vor fi adecvate metodei, fiind interzisa combinarea materialelor provenite de la producatori diferiti. Calitatea materialelor utilizate trebuie sa fie certificata de furnizor.

c)      Continutul maxim de halogeni admis, este de 250 ppm, iar continutul de sulf, sa nu depasesca 1% in greutatea reziduului.

d)     Cerintele specifice (de performanta) ale LP.

Materialele folosite in controlul cu LP, trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

  • sa nu dea reactii chimice cu materialul examinat;
  • sa nu dea reactii chimice intre ele;
  • nu se vor utiliza la otelurile inoxidabile austenitice LP cu continut de clor si flor, iar la otelurile cu continut mare de Ni, nu se vor utiliza materiale cu continut mare de sulf.

e)     Conditii climatice de utilizare.

Utilizarea LP in afara limitelor de temperatura prescrise de producator, poate conduce la cresterea vâscozitatii penetrantului si scaderea proprietilor de patrundere, in cazul temperaturilor aflate sub limitele prescrise, iar in cazul temperaturilor care depasesc limitele prescrise, evaporarea componentilor volatili reduc sensibilitatea metodei fata de defectele fine.

f)        Iluminarea necesara la locul de examinare in cazul penetrantilor colorati, trebuie sa fie de minim 500lux/metru patrat pe suprafata piesei examinate. Intensitatea luminoasa necesara poate fi obtinuta de la un bec de 100W la distanta de 0,2m, sau de la un tub cu lumina fluorescenta de 80W la distanta de 1m.

g) Pentru examinarea cu lichide penetrante fluorescente se vor folosi lampi care emit radiatii ultraviolete cu lungimea de unda cuprinsaintre 330-390nm. Laboratorul trebuie sa fie dotat cu aparat pentru masurarea iluminarii zonei de examinat pentru lumina alba sau UV si sa aiba in dotare un bloc de comparare.

6.2. PREGATIREA  SUPRAFETEI

a)     Starea suprafetei, care urmeaza a fi examinata trebuie sa corespunda prescriptiilor din standardul de produs, sau din documentatia tehnica de executie.

O suprafata bine pregatita va permite o penetrare foarte buna a defectelor, si implicit detectarea acestora ca urmare a obtinerii unor indicatii de defect bine conturate. De regula, se admite utilizarea oricarei metode de curatire, cu conditia ca aceasta sa nu provoace inchiderea sau mascarea defectelor si alterarea lichidelor penetrante.

b)     Suprafata de examinat si zonele adiacente pe o largime de 25mm, trebuie sa fie libere de oxizi, zgura, stropi, grasimi, uleiuri, vopsea, acoperiri de protectie si orice alt material strain.

c)      Curatirea se face pe cale chimica, prin spalare/degresare cu detergenti sau solventi si/sau pe cale mecanica prin folosirea periilor de sârma, a materialelor abrazive fine sau prin prelucrare.

Dupa curatirea mecanica se va efectua o degresare a suprafetei, pentru a indeparta impuritatile care pot obtura deschiderea la suprafata a defectelor.

Operatia de curatire se va face cu maxima atentie pentru a evita mascarea discontinuitatilor.

6.3. APLICAREA  PENETRANTULUI

a)     Temperatura piesei de examinat si a lichidelor penetrante trebuie sa fie cuprinsa intre 100 – 500C, daca in instructiunile de utilizare nu sunt prevazute alte limite de temperatura.

b)     Penetrantul se aplica pe suprafata piesei prin turnare, pulverizare, imersare sau pensulare.

c)      Timpul de penetrare trebuie sa fie cuprins intre 5 si 60 de minute, daca producatorul nu indica alte valori.

Se va urmari ca penetrantul sa acopere tot timpul intreaga suprafata a piesei si sa nu se usuce.

6.4. INDEPARTAREA  EXCESULUI  DE  PENETRANT

a)     Dupa scurgerea timpului de penetrare, penetrantul ramas pe suprafata piesei se indeparteaza. Se va evita spalarea excesiva, care poate extrage penetrantul din discontinuitati, ca si spalarea insuficienta, care lasa un fond de penetrant care poate masca discontinuitatile.

b)     Penetrantii lavabili cu apa se indeparteaza prin spalare cu apa. In cazul utilizarii unui jet de apa, temperatura apei va fi 10-400C, presiunea mai mica de 2,5 bar si unghiul mai mic de 300 fata de suprafata.

c)      Penetrantii solubili in solventi se indeparteaza prin stergere cu o pânza uscata, urmata de o stergere cu o pânza inmuiata in solvent.

6.5. USCAREA  SUPRAFETEI

Dupa indepartarea excesului de penetrant, suprafata de examinat se usuca prin unul din urmatoarele procedee:

  • stergere
  • evaporare naturala
  • evaporare fortata cu un jet de aer a carui temperatura nu depaseste 500C, cu orientarea jetului oblic pe suprafata, pentru a nu extrage penetrantul din discontinuitati.

6.6. APLICAREA  DEVELOPANTULUI

a)     Developantul se aplica dupa indepartarea excesului de penetrant si uscarea suprafetei.

b)     Developantul trebuie sa acopere cu un strat subtire si uniform toata zona examinata, fara a forma depuneri ce pot masca discontinuitatile.

c)      Timpul de developare se masoara din momentul uscarii developantului depus. El este cuprins intre 10 si 30 de minute, daca producatorul nu prevede altfel.

6.7. EXAMINAREA  SUPRAFETEI

a)     Suprafetele controlate cu penetranti fluorescenti se examineaza in incinte intunecate sau slab iluminate, folosind lampi cu radiatii ultraviolete. Inaintea inceperii examinarii, ochiul operatorului se va acomoda cu lumina mediului ambiant timp de minim 5 minute. Iluminarea suprafetei de examinat se efectueaza astfel incat directia fascicului de lumina sa nu depaseasca cu 300 unghiul format cu normala la suprafata, sa nu se creeze umbre sau reflexii de pe suprafata de examinat, iar in cazul lichidelor penetrante fluorescente lumina reziduala vizibila trebuie limitata la 20lx.

b)     Suprafetele controlate cu penetranti colorati se examineaza la lumina naturala sau artificiala, asigurându-se o iluminare adecvata pentru analizarea discontinuitatilor.

c)      Prezenta unei cantitati de penetrant pe fondul developantului indica existenta unei discontinuitati.

Discontinuitatile (fisuri, suprapuneri, stratificari) dau indicatii sub forma de linii continue, intrerupte sau punctate. Suflurile izolate apar sub forma de puncte, iar cele grupate apar ca o grupare de puncte sau ca o pata.

d)     Din marimea indicatiei nu se pot trage concluzii cu privire la adâncimea discontinuitatii.

e)     Datorita faptului ca o difuzie excesiva a penetrantului in stratul de developant poate denatura forma si marimea indicatiei, evolutia indicatiilor de defect va fi urmarita pe tot timpul examinarii, incepând cu momentul formarii lor.

f)        Informatii suplimentare se pot obtine prin indepartarea penetrantului si examinarea discontinuitatii cu ajutorul unei lupe.

g)     In cazul aparitiei unor indicatii nerelevante, zona respectiva se supune din nou examinarii, cu respectarea tuturor fazelor.

6.8. APRECIEREA  REZULTATELOR

Rezultatele examinarii vor fi apreciate dupa forma, marimea si dispunerea discontinuitatilor, in conformitate cu normele de acceptare prevazute in documentatia tehnica a produsului.

Exemple:

1.Criteriile de acceptare/respingere, dupa EN 1289-2002 (PT CR6-2003) sunt:

Nr.crt. Tipul indicatiilor Nivel de acceptare

1

2

3

1

Indicatii liniare

L=lungimea indicatiilor

L<2mm

L<4mm

L<8mm

2

Indicatii neliniare

D=axa cu dimensiunea maxima

D<4mm

D<6mm

D<8mm

2.Criterii de acceptare/respingere conform SR EN 5817/2006.

6.9. CURATIREA FINALA

Daca se prevede indepartarea penetrantului si a developantului dupa examinare, aceasta se realizeaza prin spalare cu apa sau stergere cu o pânza cu solvent.

7. MENTIUNI SI INREGISTRARI

7.1. Buletinul de examinare va fi conform anexei.

La solicitarea beneficiarului, raportul de examinare poate fi redactat pe un alt tip de formular decât cel continut in aceasta procedura, un exemplar insoteste produsul, iar un exemplar se pastreaza in arhiva laboratorului pe perioada de garantie a produsului.

Posted in Examinari nedistructive, Lichide penetrante LP (PT), PROCEDURA DE EXAMINARE | Etichetat: , , , , , , , , | Leave a Comment »

PRINCIPIU ŞI METODE DE EXAMINARE CU LICHIDE PENETRANTE:

Posted by 4ndt pe Octombrie 12, 2009

Controlul cu lichide penetrante constă în aplicarea pe suprafaţa supusă contro­lului a unui lichid cu bune calităţi de penetrare în discontinuităţile superficiale şi evidenţierea acestora prin contrast cu ajutorul unui developant (figura 1). Penetrarea în discontinuităţile cele mai fine – pori, fisuri ş.a. – se produce datorită fenomenului de capilaritate. Developarea penetrantului are loc datorită efectului de absorbţie a developantului.

95242667.jpg

Fig. 1 Principiul controlului cu lichide penetrante: a.- curăţirea suprafeţei; b.- aplicarea penetrantului şi infiltrarea in discontinuitate; c. – îndepărtarea excesului de penetrant; d. – aplicarea developantului şi adsorbţia penetrantului;

Controlul cu lichide penetrante pune în evidenţă în exclusivitate discon­tinuităţile deschise la suprafaţă, cum sunt: porii, fisurile, suprapunerile, lipsa de pătrundere îngust deschisă la suprafaţă, crestăturile marginale, exfolierile din materia­lul de bază, craterele. Relevante pentru controlul cu lichide penetrante sunt mai ales porii singulari şi fisurile, fie ele termice, fie de oboseală, care în majoritatea cazurilor sunt dificil decelate la controlul vizual. Suprafeţele poroase sau zonele cu densitate ridicată de pori sau foarte rugoase, nu pot fi controlate eficient datorită dificultăţilor de interpretare a indicaţiilor relevate. In principiu piesele se supun controlului înain­tea aplicării tratamentelor termice sau a prelucrărilor prin aşchiere întrucât, mai ales cele din urmă, pot masca sau chiar închide discontinuităţile mai fine.

Principalele metode de control cu lichide penetrante sunt următoarele:

Metoda colorării la care contrastul pentru relevarea discontinităţilor este unul de culoare, de obicei roşu pe fond alb, este cea mai frecvent utilizată;

Metoda fluorescentă la care contrastul pentru relevarea discontinuităţilor este obţinut prin strălucirea observată în lumină ultravioletă şi câmp de examinare negru; contrastul este de regulă galben – verde pe fond violet închis;

Metoda activării cu ultrasunete unde surplusul de energie de infiltrare a pene­trantului folosit este asigurat cu ajutorul vibraţiilor ultrasonore şi emisia unde­lor elastice în mediul de penetrare sau de postemulsionare. O frecvenţă mai joasă măreşte capacitatea de pătrundere dar poate avea efecte perturbatorii sub 20 kHz.

Activarea cu ultrasunete se aplică mai ales în cazul controlului etanşeităţii produselor contribuind la învingerea forţei de aderenţă şi forţarea procesului de infiltrare a penetrantului. Cu bune rezultate se foloseşte la spălarea suprafeţelor capilare de materiale contaminate. Vibraţiile contribuie de asemenea la mini­mizarea duratei de penetrare, metoda cu trasor radioactiv, unde evidenţierea discontinuităţilor se realizează prin impresionarea unui film radiografie aplicat în stare lichidă, de către sub­stanţe radioactive conţinute în mediul de penetrare.

Indiferent de felul penetrantului sau a developantului, controlul cu lichide penetrante comportă următoarele operaţii:

  1. pregătirea suprafeţei;
  2. aplicarea penetrantului;
  3. îndepărtarea excesului de penetrant;
  4. aplicarea revelatorului;
  5. examinarea suprafeţei şi interpretarea rezultatelor;
  6. marcarea pe piesă a locurilor cu indicaţii.

In cazul folosirii penetranţilor cu postemulsionare este necesară o fază su­plimentară de adăugare a agentului emulgator după epuizarea timpului de pătrundere a penetrantului.

Componentele se livrează în seturi de flacoane de 250 – 500 ml. Consumul de soluţii este obişnuit de aproximativ un flacon de 350 cm3 la 50 – 100 m cusătură sudată. Proporţia consumului între degresant – penetrant – developant este funcţie de starea suprafeţei, în general în limitele de 2-2,5:1,2:1. Pentru aplicaţii diferite de cea prin pulverizare, componentele se livrează la bidoane speciale.

Posted in Lichide penetrante LP (PT) | Etichetat: , , , , | Leave a Comment »

Examinari cu lichide penetrante LP (PT)

Posted by 4ndt pe Octombrie 12, 2009

  1. PARTICULARITAŢI:

Metoda de control cu lichide penetrante este cunoscută şi aplicată sub formă rudimentară (de exemplu: petrol cu praf de carbonat de calciu în amestec cu alcool) de peste un secol. Tehnicile moderne, într-o manieră similară celor folosite astăzi, se cunosc din preajma celui de-al doilea război mondial. Perfecţionările ulterioare îşi au originea în dezvoltarea aviaţiei, construcţiei de rachete, a tehnicii nucleare şi aero­spatiale.

Controlul cu lichide penetrante pune în evidenţă orice discontinuitate (imper­fecţiune) de suprafaţă. Se poate aplica la orice material, formă şi dimensiuni de piesă în condiţii de hală sau şantier pe suprafeţe uscate, la temperaturi de peste 10 ~ 15°C. Metoda este productivă, ieftină, uşor de folosit, se pretează şi la controlul pe suprafeţe (lungimi) mari. Rezultatele sunt concludente, imediate şi uşor de interpretat. Indicaţiile provenite de la discontinuităţi sunt mărite prin absorbţia penetrantului de câteva ori.

Controlul cu lichide penetrante implică curăţirea chimică a suprafeţei de impu­rităţi, operaţii de spălare postoperatorie, mai ales atunci când se aplică interfazic, în cursul depunerii succesive a straturilor de sudură. Limitări apar în anumite cazuri da­torită faptului că unele reţete de lichide penetrante utilizează materiale inflamabile şi toxice, care reclamă măsuri corespunzătoare de spălare şi evacuare.

Probabilitatea de detectare a defectelor este cu atât mai mare cu cât gradul de prelucrare a suprafeţei examinate este mai fin. Metoda de control este relevantă pen­tru discontinuităţi cuprinse în intervalul 0,1-5 mm. La nivelul performanţelor maxi­me, nivelul de detectabilitate ajunge până sub un micron.

Controlul cu lichide penetrante trebuie considerat ca o perfecţionare şi extin­dere în acelaşi timp a examinării vizuale. Controlul cu lichide penetrante a îmbină­rilor sudate implică, ca şi controlul cu pulberi magnetice, examinarea unor zone de minimum 20 – 30 mm de o parte şi de alta în lungul sudurii, ceea ce prezintă avantajul de a evidenţia şi eventualele fisuri propagate în materialul de bază. El poate fi aplicat în diferite faze de execuţie. Limitările în aplicarea metodei pot fi cauzate numai de temperatură, întrucât penetranţii obişnuiţi nu pot fi folosiţi la temperaturi ce depăşesc 50°C. Există şi lichide penetrante speciale, cu punct de inflamabilitate de peste 250°C [22], care fac posibil controlul între straturi depuse la sudare sau placare. Pentru controlul la temperaturi joase s-au elaborat penetranţi aplicabili până la – 35°C [10].

Controlul cu lichide penetrante se foloseşte cu rezultate bune şi în cazul pla­cărilor şi al metalizărilor. Aria de întrebuinţare nu este practic limitată de felul mate­rialului, putând fi utilizat la toate tipurile de oţeluri, fonte, aliaje de aluminiu şi magneziu şi, în general la metalele neferoase, precum şi la materiale amorfe, plastice, ceramice, sticlă etc.

Un domeniu de mare interes a metodei îl reprezintă controlul etanşeităţii pro­duselor.

Posted in Lichide penetrante LP (PT) | Etichetat: , , , | Leave a Comment »

CLASIFICARE EXAMINĂRILOR NEDISTRUCTIVE

Posted by 4ndt pe Octombrie 12, 2009

Metoda cu lichide penetrante, care are la bază efectul de capilaritate şi de absorbţie a unor substanţe contrastante, distingându-se:

  1. metoda cu penetranţi cu contrast de culoare;
  2. metoda cu penetranţi fluorescenţi;
  3. metoda cu penetranţi activaţi.

Metoda cu gaze penetrante, care se bazează pe efectul de capilaritate şi cel de difuzie a radiaţiei gama.

Metoda cu particule magnetice, fundamentată pe formarea câmpului de dispersie la suprafaţa materialelor feromagnetice introduse într-un câmp magnetic. Dintre posibilităţi se disting:

  1. metoda utilizând pulberi uscate;
  2. metoda utilizând pulberi în suspensie lichidă;
  3. metoda magnetografică.

Metodele CND specializate pe detectarea imperfecţiunilor sau discontinui­tăţilor interioare, nefiind excluse posibilităţile de detectare şi a discontinuităţilor exterioare, sunt:

Metoda radiografică, care are la bază interacţiunea radiaţiilor penetrante cu peli­cule fotosensibile. Se disting următoarele posibilităţi:

  1. radiografia cu raze X, cu energii medii de 50 + 500 kV;
  2. radiografia cu raze X, de înaltă energie, situată în domeniul 0,5   40 MeV;
  3. radiografia cu radiaţii gama, folosind izotopi radioactivi ca: Ir, Co, Cs, Tm, Yb, Se etc.

Metoda radioscopică sau fluoroscopică, care se sprijină pe interacţiunea radia­ţiilor penetrante cu substanţe fluorescente.

Metoda radiografică în timp real, care combină tehnica fluoroscopică cu posibilităţile de microfocalizare a radiaţiei X.

Metoda curenţilor turbionari, care se bazează pe principiul variaţiei permea­bilităţii magnetice în prezenţa discontinuităţilor din câmpul electromagnetic indus în piesă.

Metoda sondelor de potenţial, care funcţionează pe principiul variaţiei reluctanţei magnetice.

Metoda ferosondelor, care discriminează variaţiile de inductanţă din piesă.

Metoda ultrasonică, fundamentată pe principiul propagării şi reflexiei undelor elastice de înaltă şi foarte înaltă frecvenţă 0,5 – 50 MHz, utilizând mai multe tipuri de reprezentări:

reprezentare A, semnal reflectat – timp (distanţă);

reprezentări B, C, D – în diferite planuri;

metodele imagineriei procesate.

Posted in Examinari nedistructive | Etichetat: , , , , , , , | Leave a Comment »

Examinari nedistructive

Posted by 4ndt pe Octombrie 12, 2009

Examinarile nedistructive despre care o sa vorbesc in continuare sunt urmatoarele: examinari cu lichide penetrante LP (PT), examinari cu particule magnetice PM (MT), examinari cu ultrasunete US (UT) si examinari cu radiatii penetrante RT.

Probabil in viitor o sa extind si la examinarea vizuala a sudurilor VT , examinarei cu curenti turbionari ET, examinari de etanseitate LT.

O sa intocmesc si cateva proceduri de examinari nedistructive  pentru anumite produse, pur informativ.

O sa fac referire si la standarde pe care o sa le citez punctual pe ceea ce ne intereseaza.

Posted in Examinari nedistructive | Etichetat: , , , , , , , | Leave a Comment »