Средства неразрушающего метода контроля согласно ГОСТ 4.27-71 и ГОСТ 4.28-71 предназначены для выявления дефектов типа нарушения сплошности материала изделий. Они позволяют оцепить также параметры технологического процесса и другие качественные показатели продукции. В соответствии с ГОСТ 18353-73 их подразделяют на акустические, капиллярные, магнитные, оптические, радиационные, радиоволновые, тепловые, электрические и электромагнитные.

Для контроля качества сварных соединений из пластмасс могут быть использованы только часть из них. Чувствительность методов контроля поверхностных дефектов может характеризоваться следующими данными (табл. 55).

При визуальном контроле сварных соединений, проводимом с помощью оптических средств, используют лупы с фокусным расстоянием 125-12,5 мм и увеличением в 2-20 раз. Чаще всего применяют складные обзорные лупы ЛПК-470 и ЛПК-471 двукратного увеличения.

Для осмотра сварных швов труб, трубных деталей при монтаже технологических трубопроводов диаметром более 35 мм можно использовать перископический дефектоскоп ПД-60, позволяющий осматривать сварные швы с внутренней полости сварных конструкций, если они расположены не далее 900 мм от люков и торцов. Дефектоскоп состоит из телескопической трубки с объективом, дающим четырехкратное увеличение, подвижным окуляром и прямоугольной оптической 90-градусной призмой. Дефектоскоп снабжен осветителем.

Применяя для контроля сквозных и поверхностных дефектов сварных соединений капиллярные методы неразрушающего контроля, следует иметь в виду, что проникающие жидкости после обнаружения дефекта трудно удалить из дефектной полости.

В ряде случаев могут быть использованы методы яркостной капиллярной дефектоскопии, при которой в качестве проникающей жидкости используют керосин, невязкое масло или их смеси, подаваемые под давлением или наносимые без давления с внутренней или внешней поверхности сварных швов. В качестве проявителя применяют мел, наносимый с другой стороны в виде водной суспензии с добавками поверхностно-активных веществ или суспензии на основе органических растворителей.

При определении герметичности сварных швов замкнутых полых сварных конструкций из пластмасс широко используют контроль воздухом в водяных ваннах. Давление воздуха назначают, исходя из прочности соединений. Обычно его устанавливают таким, чтобы напряжения были ниже предела прочности на 20 - 30%. Герметичность швов пластмассовых изделий больших размеров можно проверять воздухом с предварительным промыливанием сварных швов снаружи и подачей воздуха внутрь. Сварные швы конструкции из жестких пластиков контролируют после покрытия швов мыльным раствором переносной вакуум-камерой шаговым способом. За каждый цикл проверяют герметичность участка шва, равного длине вакуум-камеры.

Можно добавлять в воздух, подаваемый в замкнутую сварную конструкцию, аммиак, обычно не более 1 % к воздушному объему. В качестве проявителя снаружи швы покрывают тканью или бумагой, пропитанной 5%-ным водным раствором азотнокислой ртути или спирто-водным раствором фенолфталеина. Место утечки воздуха проявляется в виде черных или фиолетовых пятен через 2-3 мин.

При люминесцентной дефектоскопии используют проникающие жидкости, способные люминесцировать под воздействием ультрафиолетовых лучей. При капиллярном контроле необходимо поверхности тщательно очищать от загрязнений.

Сквозные дефекты со значительной степенью достоверности могут быть выявлены при помощи галлоидных течеискателей. В отличие от жидких проникающих составов для контроля сквозных несплошностей в сварных швах замкнутых пластмассовых конструкций (емкостях, трубопроводах) применяют газообразные среды с добавлением в небольших дозах веществ, на которые реагируют галлоидные течеискатели. Это, например, четыреххлористый углерод, меркаптаны, гелий. В СССР применяют течеискатели ПТИ-4а и ПТИ-6.

К электрическим методам контроля сквозных дефектов сварных швов пластмассовых конструкций относятся электроискровой и электролитический. Электроискровая дефектоскопия основана на диэлектрических свойствах полимеров, к которым с внутренней и наружной стороны подводят электроды индуктора под напряжением 15-20 кВ. При синхронном движении электродов вдоль шва через сквозной дефект происходит разряд (проскакивает искра), что может фиксироваться визуально или с помощью загорающейся сигнальной неоновой лампы.

Для контроля сплошности сварных соединений из пластмасс могут быть использованы искровые дефектоскопы типа ДЭП (ДЭП-1М, ДЭП-2М), разработанные во ВНИИСТе и выпускаемые заводом Электроточприбор.

Приборы типа ДЭП устойчиво работают и сохраняют требуемые характеристики при температуре окружающего воздуха от -30 до +50° C, относительной влажности окружающего воздуха до 95% при температуре 25° C, атмосферном давлении 750 ± 30 мм рт. ст.

В отличие от предыдущего метода электролитический контроль основан на погружении сварной конструкции в электролит (обычно 3 – 4%-ный раствор поваренной соли), или, наоборот, электролит заливают в сварную конструкцию. Электродом-щупом проверяют все швы, другой электрод помещают в электролит. В зоне дефекта вследствие возникающей электропроводности регистрирующий прибор (гальванометр) фиксирует отклонение указателя.

Для проверки качества сварных швов пластмассовых конструкций эффективен контроль ультразвуком. Пластмассы, особенно со значительным количеством пластификатора, обладают большим коэффициентом затухания ультразвуковых колебаний. Поэтому рекомендуется использовать ультразвуковые генераторы с минимальными частотами (не более 15 МГц), чтобы затухание ультразвуковых колебаний на низких частотах было меньше.

Для возбуждения упругих УЗ-колебаний в контролируемом шве или околошовной зоне используют чаще всего пьезоэлектрические преобразователи; представляющие собой пластины, изготовленные из монокристалла кварца или пьезокерамических материалов - титаната бария, цирконата-титаната свинца и др. (ГОСТ 13927-74). Поверхность этих пластин покрывают слоем серебра, служащего электродом. При подаче на электроды переменного электрического напряжения пьезопластины совершают вынужденные механические колебания с частотой, аналогичной частоте тока.

При воздействии на пластину упругих механических колебаний на ее электродах возникает переменное электрическое напряжение с частотой действующих на нее механических колебаний. Если пьезопластину приложить к поверхности контролируемого материала, то в нем также будут возбуждаться и распространяться упругие волны. В зависимости от режима работы генератора они могут быть непрерывные или импульсные.

Для предохранения пьезопластины и улучшения условий ввода колебаний в контролируемый объект и приема отраженных колебаний от дефекта пьезопластину заделывают в специальные устройства - испытательные головки или датчики.

Сварные соединения пластмассовых конструкций контролируют при двустороннем доступе к сварному шву теневым методом, т. е. подачей с одной стороны изделия УЗ-колебаний, а с другой стороны шва их приемом. Таким методом можно контролировать нахлесточные соединения, полученные вибротрением, ультразвуком, контактной сваркой проплавлением.

При одностороннем доступе или невозможности ведения головок непосредственно по шву (при контактной сварке встык оплавлением, сварке экструдируемой присадкой с галтелью и др.) соединение контролируют эхо-импульсным методом сдвиговыми ультразвуковыми колебаниями (ГОСТ 14782-76).

Для этой цели применяют призматические искательные головки, рассчитанные на распространение сдвиговых колебаний в контролируемой детали под углами 40-80°. Сварные соединения контролируют с учетом вероятностного расположения опасных дефектов. Например, в стыковых соединениях жестких пластиков, выполненных прессовыми способами (контактной сваркой, трением, ИК-излучеиием и т. д.), наиболее опасный дефект - несплавление или дефект, возникающий при монтажных операциях, - трещины, располагаемые параллельно поверхностям стыкуемых кромок деталей. Эти дефекты обнаруживаются при зигзагообразном перемещении искателя по поверхности сваренных деталей непосредственно вблизи сварного шва.

Выявляемость дефектов зависит от угла наклона пьезоэлемента, расстояния до дефекта и ориентации его относительно ультразвукового пучка, а также шага перемещения. Чем больше толщина контролируемых сваренных деталей, тем под меньшим углом наклона должны находиться пьезоэлементы в искательных головках. Ультразвуковым контролем можно выявлять несквозные дефекты в сварных швах тавровых соединений и соединений, выполненных внахлестку, что невозможно выявить другим способом контроля.

Для контроля сварных соединений можно использовать дефектоскопы ДУК-8, ДУК-66П, УДМ-3, УЗДС-18, УЗД-НИИМ-5, УЗДНИИМ-9 или Краут Кремер, которые снабжены призматическими искательными головками с вводом в изделие ультразвуковых колебаний под углом 40, 50 и 54°.

Радиационные методы контроля качества сварных соединений термопластов весьма эффективны даже в том случае, когда материал шва по составу значительно отличается от основного материала. При ультразвуковом контроле возникают известные трудности в выявлении скрытых дефектов вследствие наводок, вызванных разнородностью материала в шве.

Рентгеновские лучи при прохождении через контролируемое соединение ослабляются за счет эффектов рассеяния и превращения. Уменьшение интенсивности излучения зависит от его энергии, толщины и плотности просвечиваемого материала. Вследствие невысокой плотности пластмасс для их контроля используют низкоэнергетические источники ионизирующих излучений с энергией менее 100 кэВ (как правило, рентгеновские аппараты).

Преобразование лучей, несущих информацию о качестве просвечиваемого шва, в видимое изображение осуществляется при помощи фотографирования или трансляции на специальный экран.

Рентгеновская установка для контроля состоит из излучателя рентгеновских лучей, источника электроэнергии высокого напряжения и контрольной аппаратуры.

В качество генераторов рентгеновских лучей служат рентгеновские трубки. Наиболее распространена двухэлектродная трубка, представляющая собой баллон, в который впаяны катод в виде спирали из вольфрамовой проволоки и анод в виде полого медного цилиндра и приваренного к нему вольфрамового диска.

К электродам подводится ток высокого напряжения. При накале спирали катода вследствие термоэлектродной эмиссии и воздействия электрического поля создается поток электронов, который тормозится вольфрамовой пластиной анода, вследствие чего возникает тормозное рентгеновское излучение. Большая часть энергии электронного потока превращается в теплоту, которая отводится от анода циркулирующим маслом, водой или газом.

Для контроля сварных соединений пластмассовых конструкций могут быть использованы рентгеновские аппараты, широко применяемые в различных отраслях промышленности СССР (табл. 56). В качестве рентгенографической пленки при просвечивании рекомендуется использовать пленки РТ-1, РТ-3, РТ-4М, РНТМ-1, РТ-5 и РТ-СШ. Фокусное расстояние принимают равным 0,5-1,2 м.

Расшифровка размеров дефекта на рентгеновском снимке облегчается с применением эталона чувствительности (пенетрометра). Эталон представляет собой пластинку из того же материала с нанесенными на ней канавками различной глубины. Сравнивая степень потемнения на пленке в месте эталона со степенью потемнения в месте дефекта, можно определить размер дефекта.

Основные параметры при рентгеноскопии сварных соединений из пластмасс: напряжение, подаваемое на рентгеновскую трубку, фокусное расстояние, экспозиция. Существенное значение при этом имеют тип рентгеновской трубки и качество пленки.

В практике для определения экспозиции, т. е. величины произведения анодного тока на время просвечивания, широко используют номограммы. Величины экспозиции при контроле сварных соединений из поливинилхлорида можно определять по номограммам, предназначенным для определения экспозиции при контроле алюминия, потому что интенсивность поглощения рентгеновских лучей этих двух материалов близка. Для контроля ПВХ используют рентгеновские аппараты РУП-150-10-1, РУП-120-5-1. Полиолефины, полиамиды, полистиролы имеют малые линейные коэффициенты ослабления рентгеновского излучения, поэтому при контроле сварных соединений из них следует применять мягкое излучение. Для их контроля используют аппараты РУТ-60-20-1 или РУП-150-10-1.

Контроль сварных соединений из пластмасс с помощью изотопов не получил распространения вследствие низкой производительности и чувствительности. Учитывая специфику поглощающей способности пластмасс, просвечивать их можно низкоэнергетическими радиоактивными изотопами, в том числе Tu 170, Am 241, Fe 55.

Гамма-дефектоскоп состоит из радиационной головки с источником излучения, встроенных или сменных каллиматоров, пульта управления выпуском и перекрытием пучка гамма-излучения, транспортного перезарядного контейнера.

Гамма-дефектоскопы могут быть использованы для контроля сварных соединений, выполняемых в монтажных и полевых условиях. Это гамма-дефектоскопы Трасса, Галниарид.

Перспективно с точки зрения производительности применение методов просвечивания с исключением длительного процесса обработки рентгенопленок. В настоящее время находит применение ксерографический метод с использованием пластин с нанесенным на них селеном и предварительно заряженных электростатическим электричеством, равномерное поле которого под воздействием ионизирующего излучения изменяется за счет стекания зарядов пропорционально интенсивности прошедших через контролируемое изделие лучей. При этом на пластине образуется скрытое электростатическое изображение проконтролированного объекта, обладающее теоретически неограниченной разрешающей способностью.

Ксерограмма может быть расшифрована практически немедленно после просвечивания или перенесена на обычную писчую бумагу. Находит применение также рентгеноконтроль с использованием электронно-оптических преобразователей (ЭОП), которые позволяют наблюдать на экране объект непосредственно в момент его просвечивания и давать заключение о качестве сварного соединения немедленно с разрешающей способностью 2 мин/мм (УРИ-135, УРИ-230).

Перспективно для экспресс-анализа качества сварных соединений применение телевизионных радиационно-интроскопических установок Микрон-1 и Микрон-2, микроскопов МРТ-1 и МРТ-2. В радиоизотопных источниках тормозного излучения типа ИРИС, ИРИП и др. мягкое излучение создается за счет бомбардировки специальных мишеней b -частицами радиоактивных элементов.