Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принципы оценки качества сварных соединений

Принципы оценки качества сварных соединений

Сварным соединением как конструктивным элементом называют участок конструкции, в котором отдельные ее элементы соединены с помощью сварки. В сварное соединение входят сварной шов, прилегающая к нему зона основного металла со структурными и другими изменениями в результате термического действия сварки (зона термического влияния) и примыкающие к ней участки основного металла.

Свойства сварного соединения определяются свойствами металла самого шва и зоны основного металла, прилегающего к шву, с измененной структурой и во многих случаях с измененными свойствами — зоны термического влияния. Данная работа посвящена рассмотрению вопроса о методике оценки трещино-стойкости сварных соединений.

Контроль сварных соединений имеет большое значение при производстве металлоконструкций, разработано большое количество методик оценки сварных соединений, но для полной оценки требуется использование нескольких методик одновременно.

Цель работы – изучить методику оценки трещино-стойкости сварных соединений.

Структура работы – данная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

Трещины как дефекты сварных соединений

Дефекты сварных швов и соединений, выполненных сваркой плавлением, возникают из-за нарушения требований нормативных документов к подготовке, сборке и сварке соединяемых узлов, механической и термической обработке сварных швов и самой конструкции, к сварочным материалам.

Дефекты сварных соединений могут классифицироваться по различным признакам: форме, размеру, размещению в сварном шве, причинам образования, степени опасности и т. д. Наиболее известной является классификация дефектов, рекомендованная межгосударственным стандартом ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначения и определения». Согласно этому стандарту дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп:

· Полости, поры, свищи, усадочные раковины, кратеры;

· Несплавления и непровары;

· Нарушения формы шва – подрезы, усадочные канавки, превышения выпуклости, превышения проплава, наплавы, смещения, натеки, прожоги и др.;

Каждому типу дефекта соответствует цифровое обозначение, а также возможно буквенное обозначение, рекомендованное международным институтом сварки (МИС).

По ГОСТ 30242-97 трещиной называется несплошность, вызванная местным разрывом шва или околошовной зоны, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

В зависимости от ориентации трещины делятся на:

· Продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва) – цифровое обозначение 101, буквенное обозначение Ea;

· Поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва) – 102, Eb;

· Радиальные (радиально расходящиеся из одной точки) – 103, E.

· Они могут быть расположены в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

Также выделяют следующие виды трещин:

· Размещенные в кратере сварного шва – 104, Ec;

· Групповые раздельные – 105, E;

· Групповые разветвленные – 106, E;

· Микротрещины (1001), обнаруживаемые физическими методами не менее чем при 50-тикратном увеличении.

Принципы оценки качества сварных соединений

Показатели качества сварных соединений разделяют на количественные и качественные. При определении количественных показателей используют измерительный метод, основанный на прямых измерениях контролируемых характеристик (например, измерение ширины шва). Количественные показатели могут быть определены и расчётным путём. Этот метод основан на определении по теоретическим или экспериментальным зависимостям показателей качества от основных измеряемых характеристик. Например, определение предела прочности сварного соединения по измеряемым прямыми методами предельной нагрузке и площади поперечного сечения шва.

При оценке качества сварных соединений используют и качественные показатели. Например, степень окисленности поверхности сварного шва (по наличию цветов побежалости на поверхности сварного шва). В этом случае используют регистрационный метод, основанный на наблюдении и анализе зрительного восприятия информации. Точность определения качественных показателей зависит от накопленного опыта, квалификации и способности специалиста, производящего оценку.

Оценку качества контрольных сварных соединений производят по нормам, установленным действующими нормативными документами для указанной в заявке группы опасных технических устройств.

При испытании на излом оценку качества сварки контрольного сварного соединения в зоне излома производят по нормам нормативных документов, указанных в заявке. Качество контрольных сварных соединений считают неудовлетворительным, если при контроле каким-либо видом будут выявлены недопустимые внутренние или наружные дефекты. В тех случаях, когда неудовлетворительное качество контрольных сварных соединений не связано с недостаточной квалификацией сварщика, допускается повторное проведение практического экзамена.

4 Контроль качества сварных соединений

4.1 Швы сварных соединений стальных строительных конструкций по окончании сварки должны быть очищены от шлака, брызг наплавленного металла и натеков. Приваренные сборочные приспособления следует удалять без применения ударных воздействий и повреждения основного металла, а места их приварки должны быть зачищены до основного металла с удалением всех дефектов.

4.2 Произвести контроль качества всех выполненных сварных соединений.

4.3 В зависимости от конструктивного оформления, условий эксплуатации и степени ответственности швы сварных соединений разделяются на I, II и III категории, которые определяют высокий, средний и низкий уровень качества. Характеристики категорий и уровней качества приведены в таблице 4.1.

Категория и уровень качества сварных соединенийТип швов сварных соединений и характеристика условий их эксплуатации
I — высокий1 Поперечные стыковые швы, воспринимающие растягивающие напряжения σр ≥ 0,85 Ry (в растянутых поясах и стенках балок, элементов ферм и т.п.).
2 Швы тавровых, угловых, нахлесточных соединений, работающие на отрыв, при растягивающих напряжениях, действующих на прикрепляемый элемент σр ≥ 0,85 Ry , и при напряжениях среза в швах τуш ≥ 0,85 Rwf.
3. Швы в сварных конструкциях либо их элементы, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок (подкрановые балки; балки рабочих площадок; элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающих нагрузку от подвижных составов; фасонки ферм; пролетные строения транспортных галерей; сварные специальные опоры больших переходов линий электропередач (ВЛ) высотой более 60 м; элементы оттяжек мачт и оттяжных узлов; балки под краны гидротехнических сооружений и т.п.), а также в конструкциях в климатических районах строительства с расчетной температурой ниже минус 40°С (кроме случаев, отнесенных к типам 7-12).
II — средний4. Поперечные стыковые швы, воспринимающие растягивающие напряжения 0,4 Ry σр < 0,85 Ry , а также работающие на отрыв швы тавровых, угловых, нахлесточных соединений при растягивающих напряжениях, действующих на прикрепляемый элемент σр ≥ 0,85 Ry , и при напряжениях среза в швах τуш ≥ 0,85 Rwf. (кроме случаев, отнесенных к типу 3).
5. Расчетные угловые швы, воспринимающие напряжения среза τуш ≥ 0,75 Rwf. , которые соединяют основные элементы, работающие при статической нагрузке (фермы; ригели рам; прожекторные мачты; элементы комбинированных опор антенных сооружений; колонны; стойки; элементы настила перекрытий; вертикальные связи по колоннам с напряжением в связях свыше 0,4 Ry; элементы стволов и башен антенных сооружений; прогоны покрытий и другие сжато-изгибные элементы).
6. Продольные стыковые швы, воспринимающие напряжения растяжения или сдвига 0,4 Rσ ≤ 0,85 R.
7.Стыковые и угловые швы, прикрепляющие к растянутым зонам основных элементов конструкций узловые фасонки, фасонки связей, упоры и т.п. и т.п
III — низкий8 Поперечные стыковые швы, воспринимающие сжимающие напряжения.
9 Продольные стыковые швы и связующие угловые швы в сжатых элементах конструкций.
10 Стыковые и угловые швы, прикрепляющие фасонки к сжатым элементам
11 Стыковые и угловые швы во вспомогательных элементах конструкций
Читайте так же:
Бензопила штиль 180 высокие холостые обороты

σр — растягивающее напряжение металла шва;

Ry — расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести;

τуш — касательное напряжение металла шва;

Rwf — расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва;

σ — напряжение металла шва;

R — расчетное сопротивление металла шва

4.4 Методы и объемы контроля применяются в соответствии с указаниями настоящего документа, если в проектной документации не даны другие требования. По согласовании с проектной организацией могут быть использованы другие эффективные методы контроля взамен или в дополнение к указанным (см. таблицу 4.2).

Методы контроляТип контролируемых швов по таблице 4.1Объем контроляПримечание
Внешний осмотрВсе100%Результаты контроля швов типа 1-5 по таблице должны быть оформлены протоколом
Ультразвуковой или радиографический1 и 2100%
3100%Без учета объема, предусмотренного для швов типа 1 и 2
45%То же
5-81%
Механические испытанияТип контролируемых соединений, объем контроля и требования к качеству должны быть оговорены в проектной документации

4.5 Контроль должен осуществляться на основании требований соответствующих методических инструкций и нормативно-технической документации. Заключение по результатам контроля должно быть подписано дефектоскопистом, аттестованным на уровень не ниже 2-го разряда.

4.6 Сварные швы, для которых требуется контроль с использованием физических методов (ультразвукового, радиографического, капиллярного, механических испытаний и др.) и объем такого контроля, должны быть указаны в проектной документации в соответствии с требованиями стандарта предприятия, разрабатывающего чертежи.

Выборочному контролю в первую очередь должны быть подвергнуты швы в местах их взаимного пересечения и в местах с признаками дефекта. Если в результате выборочного контроля установлено неудовлетворительное качество шва, контроль должен быть продолжен до выявления фактических границ дефектного участка.

4.7 При внешнем осмотре сварные швы должны удовлетворять следующим требованиям:

а) иметь гладкую или равномерно мелкочешуйчатую поверхность без резких переходов к основному металлу (требование главного перехода к основному металлу должно быть специально обосновано и обеспечено дополнительными технологическими приемами);

б) швы должны быть плотными по всей длине и не иметь видимых прожогов, сужений, перерывов, наплывов, а также недопустимых по размерам подрезов, непроваров в корне шва, несплавлений по кромкам, шлаковых включений и пор;

в) металл шва и околошовной зоны не должен иметь трещин любой длины и ориентации;

г) кратеры шва в местах остановки сварки должны быть переварены, а в местах окончания шва — тщательно заварены.

4.8 По результатам неразрушающего контроля швы сварных соединений должны удовлетворять требованиям, указанным в таблице 4.3.

Дефекты сварных соединений

1. Общая характеристика и виды сварных соединений
Сварным соединением называется неразъемное соединение, выполненное сваркой. При сварке плавлением в сварном соединении (рис. 1) формируются различные участки, нагретые до различных температур, и отличающихся по этой причине физическими, химическими и механическими свойствами.

Читайте так же:
Как подключить двойной выключатель с розеткой видео

Расплавившийся и закристаллизовавшийся металл образует сварной шов 1 с литой структурой; частично оплавившийся металл образует зону сплавления 2. Примыкающие к ней участки металла, нагретые до температуры выше

1000°С, в которых протекают структурные превращения и возникают остаточные напряжения, образуют зону термического влияния 3. Далее следует основной металл 4, структура и свойства которого в процессе сварки не изменяются.
Взаимное расположение соединяемых элементов определяет тип сварного соединения. При ручной дуговой сварке наиболее часто применяют следующие сварные соединения (рис. 2): встык (а); внахлестку (б); тавровые (в); угловые (г); боковые (д). Соединение встык предпочтительнее других в силу своей экономичности и лучшей работоспособности. При стыковом соединении свариваемые кромки предварительно обрабатывают. При сварке тонких изделий кромки загибают для усиления шва (рис. 2, е, г). При толщине металла до 8 мм сварку производят без разделки кромок при зазоре до 2 мм (рис. 2, ж). Металл толщиной 8-15 мм сваривают с односторонней V-образной разделкой кромок (рис 2, з); толщиной 15-20 мм — с двусторонней Х-образной разделкой кромок (рис. 2, и); толще 20 мм — с U-образной односторонней или двусторонней разделкой кромок.

На процесс сварки и качество сварного шва сильно влияют загрязнения поверхности металлов оксидами, жировыми пленками и пр. Поэтому перед сваркой производят подготовку свариваемых поверхностей. Помимо устранения загрязнений поверхности металла принимаются меры для уменьшения загрязнений в процессе сварки, в первую очередь окислами. Для этой цели используют флюсы, шлаки, вакуум, защитные газы. Сварное соединение должно быть таким же прочным, как и основной металл, и не уступать ему при всех видах нагрузок (статических, ударных, циклических). Равнопрочность сварного соединения определяется отсутствием внутренних и внешних дефектов, а так же структурой и свойствами металла шва и зоны термического влияния.

2. Дефекты сварных соединений
В процессе сварки в металле шва и в зоне термического влияния могут возникать различные дефекты, которые снижают прочность соединения, приводят к негерметичности швов и снижению эксплуатационной надежности изделия. По расположению в сварном соединении дефекты делятся на наружные и внутренние. К наружным относятся надрезы, наплывы, наружные трещины и газовые поры. Эти дефекты, как правило, могут быть выявлены при наружном осмотре. Классификация основных дефектов сварных соединений:

Подрез представляет собой углубление (канавку) на основном металле вдоль линии сплавления сварного шва с основным металлом (рис. 3, а). Обычно образование подреза связано с формированием большой сварочной ванны за счет большого сварочного тока.

Наплыв — это натекание металла шва на поверхность основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним (рис. 3, б).

Непровар — местное несплавление вследствие неполного расплавления кромок свариваемых деталей (рис. 3, в, г). Место непровара в большинстве случаев заполнено шлаком, который, благодаря легкоплавкости и жидкотекучести, заполняет образующееся при непроваре полости. При дуговой сварке образование непровара связано с недостаточным сварочным током. Непровар является одним из наиболее опасных дефектов. Это связано с тем, что при нагружении непровар является концентратором напряжений. Напряжения, возникающие в этом месте, могут в несколько раз превышать средние напряжения в изделии. Это приводит к разрушению изделия при нагрузках, значительно меньших, чем расчетные. Кроме того, непровар часто сопровождается появлением трудно-выявляемых трещин в металле шва. Непровары обязательно устраняют подваркой дефектных участков.

Трещины — частичное местное разрушение (разрыв) в сварном шве и/или в околошовной зоне. При сварке трещины могут образовываться в процессе кристаллизации (горячие трещины) и в процессе фазовых и структурных превращений в твердом состоянии (холодные и другие виды трещин). Механизм образования горячих трещин заключается в следующем. Расплавленный металл шва после удаления источника нагрева начинает охлаждаться. При температуре ниже ликвидуса в расплаве начинают появляться кристаллы. По мере дальнейшего охлаждения объем, занимаемый кристаллитами, увеличивается, а сами кристаллиты объединяются в каркас, разделенный жидкими прослойками. В таком состоянии циркуляция жидкости между кристаллитами затруднена. Это приводит к снижению деформационной способности системы и опасности ее хрупкого разрушения за счет усадочных кристаллизационных напряжений. Разрушению способствует образование на границах кристаллитов выделений (сегрегаций) легкоплавких фаз (сульфидов, фосфидов, оксидов), ослабляющих связи между растущими зернами. Склонность к образованию горячих трещин тем выше, чем шире температурный интервал кристаллизации и чем ниже металлургическое качество стали. Углерод расширяет интервал кристаллизации и усиливает склонность стали к образованию горячих трещин. Холодные трещины образуются при охлаждении сварного шва ниже 200-300°С преимущественно в зоне термического влияния. Процесс их образования имеет, как правило, замедленный характер, что делает их особо опасными. Причиной образования холодных трещин являются внутренние напряжения, возникающие при структурных превращениях (особенно мартенситном) в результате местной закалки стали. В низкоуглеродистых сталях, где объемный эффект мартенситного превращения мал, холодные трещины встречаются редко. С ростом содержания углерода фазовые напряжения увеличиваются, что способствует появлению холодных трещин. В углеродистых сталях холодные трещины являются наиболее распространенным дефектом. Склонность к образованию горячих и холодных трещин определяет свариваемость металла — способность получения сварного соединения, равнопрочного с основным металлом. Углерод и все основные легирующие элементы отрицательно влияют на свариваемость. Низкой склонностью к образованию холодных трещин (высокой свариваемостью) обладают стали, у которых Сэкв < 0,45%, т.е. содержащие до

Читайте так же:
Какое масло заливается в рохлю

0,25% С. В эту группу входят углеродистые стали Ст1 — Ст4, 05, 08, 10, 15, 20, 25, а так же низколегированные стали 09Г2(Д), 14Г2, 17ГС и др., применяемые для изготовления различных металлоконструкций.

Поры — округлые или вытянутые полости, заполненные газом. Они могут быть микроскопическими и крупными (до 4-6 мм). Поры образуются в швах или на границе сплавления с основным металлом. Склонность к образованию пор зависит от концентрации газа в сварочной ванне, растворимости его в твердом или жидком металле при температуре кристаллизации, скорости кристаллизации металла, коэффициента диффузии газа в жидком и твердом металлах. Газовыделение связано с химическими реакциями в расплавленном металле. Из-за нерастворимости в железе СО в процессе реакции выделяется в виде пузырьков. Снижение растворимости газов по мере охлаждения сварочной ванны также является причиной образования пористости. При сварке строительных сталей основная причина образования пор — плохое раскисление сварочной ванны.

Неметаллические включения — это дефекты в виде инородных частиц в металле шва. Различают шлаковые, флюсовые, окисные и другие неметаллические включения. Шлаковые включения образуются в результате плохой очистки кромок свариваемых деталей, а так же недостаточно полного удаления шлака при многослойной сварке. При сварке плавлением основной металл и электрод плавятся, образуя жидкую ванну. В результате жидкофазного перемешивания компонентов и последующей кристаллизации формируется литая структура шва, химический состав которой отличается от состава основного металла. Рассмотрим возможные виды химической неоднородности металла шва (ликвации). Как и при кристаллизации слитка в литейной форме, можно выделить три вида ликвации: зональную, дендритную и гравитационную (по плотности). Зональная ликвация может наблюдаться в объеме шва. По мере кристаллизации шва по направлению от границы сплавления к центру металл будет обогащаться различными примесями, поэтому химический состав литой структуры по сечению будет неодинаков. Например, при сварке стали в центральной части шва может увеличиваться концентрация углерода и вредных примесей — серы и фосфора. Помимо зональной ликвации в структуре шва может наблюдаться дендритная ликвация — неоднородность химического состава по сечению зерна (дендрита). Центр зерна будет обогащен более тугоплавкими элементами, а междендритное пространство, затвердевающее в последнюю очередь, будет содержать наибольшее количество легкоплавких примесей. При сварке плавлением металлов, сильно отличающихся по плотности, возможна гравитационная ликвация. Верхняя часть шва будет обогащена более легкими компонентами, а нижняя более тяжелыми.

3. Изучение дефектов сварных соединений методами макроскопического анализа (макроанализа)
3.1 Общая характеристика макроанализа
Макроанализ состоит в определении макроструктуры металлов и сплавов невооруженным глазом или с помощью лупы при небольшом (20-30 раз) увеличении. В отличие от микроанализа макроанализ не позволяет исследовать микроструктуру металла. Макроанализ используется для контроля качества металлических деталей, изготовленных методами литья, обработки давлением, сварки, резания, термообработки. Макроанализ позволяет определить вид излома (вязкий, хрупкий и др.); нарушения сплошности металла (усадочную рыхлость, газовые пузыри, трещины и др.); дендритное и волокнистое строение; химические неоднородности литого металла (ликвацию серы, фосфора и других элементов).
Для выполнения макроанализа из изучаемой части детали изготавливают образец, который подвергают шлифовке и травлению специальными реактивами. Такой образец называют макрошлифом. На шлифованной поверхности не должно быть загрязнений, следов масла и т.п.
Для макротравления используют более сильные реактивы по сравнению с микротравлением. Результаты макроанализа можно зафиксировать, сделав фотоснимок макроструктуры при увеличении от 0,5 до 20 раз.

3.2 Макроанализ сварных соединений
Макроанализ позволяет определить форму, размеры и дендритное строение сварного шва, наличие в шве и основном металле различных дефектов: непроваров, трещин, шлаковых включений, газовых пор, ликваций углерода и вредных примесей (Р и S), усадочных рыхлостей.
Для выявления макростроения сварных соединений из низко- и среднеуглеродистых сталей чаще все используют методы поверхностного травления (реактив Гейна и метод Баумана).
Реактив Гейна имеет следующий состав: 85 гр. хлорной меди CuCl2, 53 гр. хлорида аммония NH4CI на 1000 мл воды. Макрошлиф протирают спиртом и погружают шлифованной поверхностью на 30-60 секунд в реактив; при этом происходит обменная реакция, по которой железо вытесняет медь из водного раствора. Медь оседает на поверхности шлифа. На участках, в которых обменная реакция не развивается полностью, и поэтому недостаточно защищенных медью (поры, трещины, непровары, неметаллические включения), происходит травление. После травления макрошлиф вынимают из раствора, снимают ватой под струей воды слой меди и просушивают, обдувая грушей, чтобы предохранить шлиф от быстрого окисления на воздухе.
Данный метод выявляет поры в месте стыка в наплавленном металле, а также участки, обогащенные углеродом, серой и фосфором. Участки стали с различным содержанием этих элементов травятся неодинаково. В участках, обогащенных углеродом и фосфором, медь выделяется менее интенсивно и меньше защищает поверхность металла от травящего действия хлористых солей реактива. В результате эти участки окрашиваются в более темный цвет. Лучшие результаты дает макроанализ стали, содержащей до 0,6% С. В стали с большим содержанием углерода осадок меди плохо смывается с макрошлифа. Реактив Гейна выявляет одновременно и ликвацию серы, поскольку характер распределения серы, фосфора и углерода в стали практически одинаков.
Для определения ликвации серы в сварном шве используют метод фотоотпечатков (метод Баумана). Бромсеребряную фотобумагу на свету смачивают или выдерживают 5-10 минут в 5% водном растворе серной кислоты и слегка просушивают между листами фильтровальной бумаги для удаления излишнего раствора. После этого на приготовленный макрошлиф укладывают фотобумагу и осторожно, не допуская ее смещения, проглаживают резиновым валиком или рукой (в резиновой перчатке) для удаления оставшихся между бумагой и макрошлифом пузырьков воздуха (пузырьки оставляют белые пятна и маскируют результаты анализа). Фотобумагу выдерживают на макрошлифе 3-15 мин.
Сернистые включения (FeS, MnS), имеющиеся в наплавленном металле на его поверхности, реагируют с серной кислотой, оставшейся на фотобумаге (пропитавшей ее). Образующийся сероводород непосредственно в очагах своего выделения воздействует на кристаллики бромистого серебра фотоэмульсии.
Темные участки сернистого серебра, образующиеся на фотобумаге, показывают форму и характер распределения сульфидов в сварном шве и зоне термического влияния. Снятую с макрошлифа фотобумагу промывают под струей воды, фиксируют 20-30 минут в растворе гипосульфита, затем промывают — 10 минут в воде и просушивают. Если в сварном шве содержится повышенное количество фосфора, то в участках со значительной его ликвацией фосфор участвует в реакции с бромистым серебром и образует фосфиды серебра темного цвета.

Читайте так же:
Действие магнитных полей на сварочную дугу

Виды контроля качества сварных соединений

Контроль качества сварных соединений является определяющим показателем дальнейшего поведения данного соединения конструкции.

Вне зависимости от выбранного способа проведения сварочных работ, контроль качества сварных соединений является определяющим показателем дальнейшего поведения данного соединения конструкции. Наличие различных дефектов в сварных соединениях, скрытых при простом визуальном осмотре, может приводить не только к потере его прочности или герметичности, но и к возможности аварийного разрушения во время эксплуатации.

Зачем необходим контроль

После проведения сварочных работ на ответственных конструкциях и изделиях необходимо проводить контроль качества выполненных работ на предмет обнаружения различных дефектов. Если наличие крупных наружных трещин и воздушных пор можно выявить при простом визуальном осмотре, то непровары, внутренние поры и вкрапления шлака уже невозможно обнаружить невооруженным глазом, так как большая их часть скрыта под поверхность металла, имея при этом довольно малые размеры.

Поэтому контроль качества сварных швов подразумевает применение различных методик, специальных приборов и реагентов для того, чтобы:

  • своевременно выявлять и устранять все виды дефектов;
  • получать сварные высококачественные соединения;
  • определять точность выполнения технологического процесса сварочных работ;
  • готовое изделие могло соответствовать предъявляемым заказчиком требованиям.

Контролирующие органы

Контроль качества сварных швов

Контроль качества сварных швов осуществляется специально подготовленными контролерами, имеющими аттестационные удостоверения, которые дают им право на проведение визуально-измерительного контроля сварных соединений, но только определенным способом или методикой.

Для этого из числа ИТР назначаются наиболее ответственные работники, которые проходят по специальной программе теоретическое и практическое обучение. После прохождения курса обучения и сдав аттестационные экзамены, контролеры допускаются отделениями Госгортехнадзора России к контролю качества сварных соединений.

Обучения контролеров осуществляется только специальными учебными заведениями, имеющими соответствующие лицензии на право подготовки таких специалистов.

Обучение контролеров проводится по программам теоретической и практической подготовки, строго по специализациям в зависимости от методики проведения контроля качества или вида сварных соединений. Специализация контролеров должна быть указана в их аттестационных удостоверениях, к примеру: вид радиографирования или ультразвуковая дефектоскопия.

Существующие методы контроля

  • разрушающий метод контроля,
  • неразрушающий метод контроля.

К разрушающим методикам проверки качества можно отнести:

  • все механические испытания готовых образцов;
  • различные химические и физические исследования;
  • металлографическое обследование;
  • мероприятия по контролю исходного материала.

Неразрушающий контроль сварных соединений включает:

  • квалификационную проверку производственного персонала;
  • проверку сварочного оборудования и режима сварки;
  • визуальный осмотр внешнего вида сварного шва;
  • различные методики проведения непосредственного выявления дефектов.

Выявление дефектов сварочных швов

К неразрушающим методикам выявления дефектов относятся:

  • метод тепловой томографии;
  • капиллярный метод контроля;
  • методом истечения или испытания избыточным давлением;
  • акустический или ультразвуковой метод контроля;
  • электромагнитная дефектоскопия;
  • различные радиографические методы;
  • рентгенографический метод.

При этом, вне зависимости от конечного способа контроля качества полученного соединения сварного шва, проверка обязательно должна включать и учитывать всю совокупность подготовительных, технологических и организационных мероприятий, начиная от качества подготовки поверхности заготовки, вида используемого оборудования и материалов, а также квалификации сварщика, заканчивая непосредственной технологией выполнения сварочных работ.

Технология применения

  • тепловой томографии;
  • капиллярную методику;
  • методом истечения или испытания давлением;
Читайте так же:
Винтовые домкраты с электроприводом

Метод тепловой томографии сварных соединений, в свою очередь, делиться на:

  • пассивный, когда не требуется внешнее тепловое поле;
  • активный, когда исследуемый образец нагревают за счет внешнего источника тепла.

Данная тепловая методика основывается на том, что все обнаруженные дефекты нарушений однородности в виде раковин, воздушных пор, трещин и тому подобных отклонений представляют собой локальные цветовые отклонения при отражении температурного поля на поверхности экрана тепловизора.

Капиллярная методика контроля

Отсутствие необходимости в дополнительных материалах и мероприятиях является главным достоинством такой методики. А вот обязательное наличие дорогостоящего тепловизора, а также невозможность выявить глубину обнаруженных дефектов можно отнести к недостаткам этого метода.

Капиллярная методика контроля основывается на физических свойствах различных активных жидкостей, которые заключаются в способности заполнять мельчайшие воздушные поры и каналы, которые могут образоваться в структуре сварного шва металла. Главным условиями работы такой методики являются наличие высокой текучести применяемой жидкости, а также и величина радиуса воздушного канала, причем чем выше текучесть и больше размер капиллярного отверстия, тем больше вероятность визуального выявления дефекта.

Методика, основанная на капиллярном эффекте, позволяет проверять сварные швы любых металлов как черных, обладающих ферромагнитными свойствами, так и цветных. Данную методику в основном применяют для обнаружения не только поверхностных неоднородностей, но и для выявления сквозных дефектов на открытых поверхностях, например таких, как сварные швы трубопроводов и различных наливных емкостей.

Для данного метода используют смесь керосина с мелом или пенетранты. Это специальные жидкости, которые обладают высокой текучестью и большой световой и цветовой контрастность, что позволяет с легкостью обнаруживать дефекты, за счет их особой окраски из-за заполнения пенетрантами.

Основным достоинством капиллярной методики контроля является быстрота и небольшая стоимость проведения работ. А вот невозможность выявить глубину и характер обнаруженных дефектов можно отнести к довольно существенным недостаткам данной методики.

Метод истечения или испытания давлением является одним из наиболее широко применяемых способов обнаружения дефектов в целостности сварных швов. Как правило, метод истечения применяется для закрытых трубопроводных систем или различных емкостей и сосудов.

Сущность метода заключается в нагнетании давления пневматическим или гидравлическим способом в закрытой системе. После достижения давления, превышающего рабочее для данного трубопровода или сосуда, производится визуальный осмотр сварных швов с использованием пенообразующих растворов, что позволяет выявлять все возможные утечки.

Для более точного и ответственного обнаружения дефектов используют более наукоемкие и технологически дорогие методики контроля сварных соединений:

  • ультразвуковая дефектоскопия;
  • электромагнитная дефектоскопия;
  • радиография;
  • рентгенография.

Ультразвуковая и электромагнитная дефектоскопия является относительно несложными методиками и позволяют по ряду визуальных признаков, отображенных на экране приборов, определять количество, вид и глубину дефектов, но при этом никак не получиться установить точный характер имеющегося отклонения в структуре металла.

  • в нефтегазовой промышленности при строительстве магистральных трубопроводов;
  • в точном и среднем машиностроении;
  • в авиационной и космической промышленности.

Самым достоверным способом проверки целостности основного металла и состояния сварных соединений является просвечивание с помощью рентгеновского излучения. Этот способ широко применяют для проверки качества сварных швов магистральных трубопроводов, технологических конструкций кранового оборудования, композитных соединений материалов в авиационной и космической промышленности.

Комплекс цифровой радиографии сварных швов

Рентгенографическая дефектоскопия основывается на физическом явлении, которое заключается в прохождении рентгеновского излучения практически через любой существующий материал. А точнее, используется интенсивность его прохождения, которая во многом зависит от физико-химических свойств испытуемого материала и его плотности. Отсюда, рентгеновские лучи, проходя через среду, позволяют показать на экране прибора или на фотопластине любые дефекты в масштабе, которые их ослабляют в зависимости от своей плотности.

Главным достоинством рентгенографии является возможность по отражению контрастности на детекторе не только визуально определять количество и расположение, но и размеры дефектов, а также их структуру в испытуемом материале.

  • громоздкость оборудования;
  • жесткое электромагнитное излучение, опасное для жизни человека;
  • существенные энергозатраты;
  • высокая стоимость исследований.

К более специфичным методикам контроля сварных соединений можно отнести различные радиографические способы. К ним можно отнести:

  • ксерорадиографию, использующую рентгеновское или Y-излучение, как ионизационное облучение для ионизации красящегося порошка в местах обнаружения дефектов;
  • флюорографию, позволяющего отразить структуру исследуемого материала со всеми дефектами на фотобумаге или фотопленке, за счет просвечивания его рентгеновским или Y-излучением;
  • цветовую радиографию, при которой можно получать дополнительно цветное изображение на обычном черно-белом рентгеновском снимке;
  • нейтронную радиографию, использующую облучение материала пучком нейтронов для показа его структуры на детекторе излучения;
  • протонную радиографию, где для просвечивания материала используются особенности прохождения различных веществ потоком протонов или α-чaстиц.

Все эти методики дефекторадиографии позволяют получать самую достоверную и высокоточную информацию при контроле качества сварных соединений, но они имеют один существенный недостаток, который заключается в необходимости использования жесткого электромагнитного излучения, которое, в свою очередь, сильно усложняет применение данной методике на практике.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector