техническое творчество
методическая разработка на тему

Введение

Качество - это совокупность свойств продукции, обусловливающая её пригодность удовлетворять потребности заказчика в соответствии с её назначением. Это категория относительная и комплексная. Требования, предъявляемые к изделиям различного назначения, не могут быть одинаковыми. Качество сварных соединений оценивается совокупностью показателей: прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью, структурой металла шва и околошовной зоны, числом дефектов, числом и характером исправлений, вероятностью безотказной работы за заданное время. Сварка является дефектоносной  технологией и поэтому вопросы своевременного выявления дефектов является весьма актуальной задачей.

Для получения качественных сварных конструкций на всех этапах их изготовления применяются различные методы контроля, обеспечивающие обнаружение дефектов и их предупреждение.

Во всем мире неразрушающему контролю и диагностике уделяется самое пристальное внимание.

Своевременное проведение неразрушающего контроля (НК) — одно из необходимых условий промышленной и экологической безопасности. Комплекс работ по неразрушающему контролю или по техническому диагностированию является составной частью промышленной безопасности опасных производственных объектов.

Неразрушающий контроль охватывает деятельность по изготовлению, строительству, монтажу, ремонту, реконструкции, эксплуатации технических объектов, зданий и сооружений.

Необходимы  способны обеспечения контроля качества сварных соединений- как трубопроводов, так и многих других сварных конструкций на различных стадиях их строительства, эксплуатации и ремонта. Необходим контроль исходных материалов, а также визуальный контроль проверки сварных швов и оценка остаточного ресурса.

Целью моей работы является введение в образовательные организации СПО лабораторий по неразрушающему контролю, возможность сокращения дефектности, улучшения качества сварных соединений и подготовка высококвалифицированных рабочих- сварщиков. Показать преимущества создания лабораторий по контролю качества сварных соединений в образовательных учреждениях СПО. Для раскрытия цели я поставил следующие задачи:

Во-первых считаю, что необходимо показать как будут использоваться данные лаборатории. Во вторых раскрыть технологии и особенности неразрушающего контроля. И в третьих понять эффективность внедрения лабораторий неразрушающего контроля при обучении учащихся высококвалифицированных специалистов сварочного производства.

Контроль качества

Нередко возникает необходимость исследовать изделие на предмет обнаружения дефектов и повреждений и для этого используют методы неразрушающего контроля. Чаще всего дефектоскопию применяют при исследованиях материалов, подверженных высоким нагрузкам. Основные факторы, влияющие на качество сварных соединений, можно разделить на две группы:

1)конструктивно-эксплуатационные (конструкция соединения, качество основного металла, условия эксплуатации и др.);

2)технологические (качество сварочных материалов, оборудование, подготовка и сборка, выбор параметров режима сварки, квалификация оператора сварочных комплексов или сварщика).

Различают три этапа контроля качества:

1) предварительный контроль.

2) текущий (операционный контроль) контроль.

3) контроль в готовом изделии.

Входной контроль включает первоначальную проверку качества и соответствия стандартам и СНиПам проектной документации (чертежей), материалов, предназначенных для изготовления конструкций и сварки (металла, комплектующих конструкций и изделий, электродов, газов, флюсов и т. п.), сварочного оборудования и инструмента. Входной контроль является важным предупредительным мероприятием по обеспечению качества сварочных работ.

Операционный контроль осуществляется в процессе проведения работы и включает в себя контроль качества обработки металла и сборки деталей по проектным размерам и под сварку, при этом проверяют соосность собранных элементов, углы разделки кромок, величину притупления и зазора, отсутствие депланации в стыковых соединениях (превышение одной кромки над другой), очистку кромок от грязи, влаги и ржавчины, закрепление стыков прихватками или сборочными приспособлениями. Выявленные отклонения не должны превышать величин, допускаемых ГОСТами или СНиПами. При сварке контролируют соблюдение технологического процесса, режимов сварки и техники выполнения швов.

Контроль в готовом изделии (наружный осмотр и проверка размеров швов).

Контроль осуществляется техническими средствами, обеспечивающими необходимую достоверность и полноту контроля.

Важнейшими условиями обеспечения качества сварных изделий являются прогрессивная технология и постоянное улучшение системы контроля качества. Анализ разрушения сварных конструкций показывает, что одной из причин выхода их из строя является слабый технический контроль или его отсутствие вообще на некоторых стадиях производства. Однако контроль должен не только фиксировать брак, но и предупреждать его появление. В условиях монтажного производства при значительной разбросанности и удаленности объектов от базы монтажных подразделений с характерной изменчивостью и сложностью работ предварительная подготовка и отладка всех стадий процесса особенно необходимы. Подготовка каждого объекта к качественному выполнению сварочных работ, поддержание стабильности технологического процесса — важнейшая задача предупредительного контроля.

Предупредительный контроль можно разделить на предобъектный и объектный. В задачу первого входит проверка состояния технической документации, возможность организации качественного выполнения сварочных работ и осуществления технического контроля, готовность объекта к производству работ.

При объектном предупредительном контроле проверяют качество всех элементов производства до начала работ. Сюда относится проверка качества основных и сварочных материалов, состояния сварочного и механического сварочного оборудования, подготовки изделий под сварку, квалификации сварщиков и технологии сварки. Основным материалом для изготовления различного вида сварных конструкций является металл. Поступивший металл должен соответствовать сертификату, которым завод-изготовитель снабжает каждую отправляемую партию металла. При отсутствии сертификата металл нельзя запускать в производство. Прокат металла проверяют также на наличие расслоений, окалины, равномерности толщины листа.

Сварочные материалы прежде всего должны соответствовать действующим стандартам. Электроды выборочно проверяют на равномерность толщины покрытия, наличие трещин, вздутий, пор, включений неразмешанных компонентов. Для установления характера плавления электродного стержня и покрытия, степени отделения шлака, качества формирования шва, степени влажности покрытия следует заварить несколько образцов. Электроды, не имеющие сертификата, нельзя применять до определения их характеристики. После проверки качества электродов устанавливают режим их хранения на складах. У сварочной проволоки проверяют чистоту поверхности, наличие закатов, расслоений и покрытий, нежелательных для заданного технологического процесса сварки. Затем, как и для электродов, выполняется сварка пробных образцов. Защитные газы проверяют на отсутствие вредных примесей и влаги.

Качество сварки в значительной мере зависит от качества сварочного и механического сварочного оборудования. Задачей контроля в данном случае является поддержание сварочного оборудования в рабочем состоянии в соответствии с паспортными данными. Источники питания для ручной дуговой сварки должны обеспечивать нормальное зажигание дуги, устойчивое ее горение, необходимую точность и правильную регулировку сварочного тока, показания приборов должны соответствовать действительному сварочному току и напряжению на дуге. Контрольно-измерительные приборы проверяют, сравнивая их показания с показаниями эталонных приборов и средств измерения. При газовой сварке важное значение имеет проверка источников питания газами. Контроль работы ацетиленовых генераторов должен обеспечивать подачу чистого и сухого газа при нормальной температуре и постоянном давлении. Следует постоянно проверять плотность присоединения горелок к вентилям и шлангам. При контроле работы редукторов необходимо особое внимание обращать на постоянство рабочего давления, пропускную способность, стойкость против замерзания и чувствительность регулировки.

Контроль механического сварочного оборудования ставит перед собой задачу обеспечения четкой работы каждого узла этого оборудования. Прежде всего, должно быть обеспечено четкое фиксирование свариваемых изделий в оборудовании, постоянство скорости вращения или передвижения изделия в соответствии с заданной технологией, безотказность работы в течение всего технологического цикла.

Подготовка элементов и сборка их в определенную конструкцию для последующей сварки влияют не только на производительность, но и на качество сварки. С этой целью проверяют качество подготовки кромок и сборки заготовок — чистоту кромок, соответствие угла разделки, зазора, притупления, количества и размеров прихваток допускаемым значениям. Для этого применяют специальные шаблоны или универсальный измерительный инструмент. (Например:  универсальный шаблон сварщика УШС-3).

Контроль материалов, оборудования, подготовки изделий под сварку не будет эффективным без проверки квалификации сварщиков. Поэтому на всех этапах технологического процесса сварки необходимо знать не только квалификацию сварщика, но и его индивидуальные возможности. Для этого следует проверять как его медико-физиологические данные, так и квалификационные показатели. Квалификацию сварщиков необходимо проверять перед допуском их к работе, а также в процессе производства работ.

Такие испытания регламентируются ответственностью свариваемых изделий и марками свариваемых материалов. Знание индивидуальных возможностей и способностей сварщика позволит избежать ошибок при выборе рабочего для сварки того или иного изделия.

Операционный контроль позволяет уже в процессе выполнения работ проверять элементы технологии сварки, сварочные материалы, оборудование, приспособления и состояние сварщика. Внимательное и непрерывное наблюдение за ходом технологического процесса даст возможность обнаружить дефекты, причины их появления и принять меры к недопущению дефектов в дальнейшем. Режимы сварки контролируют для соблюдения сварщиком тока, напряжения, скорости сварки в установленных пределах. Проверяется последовательность выполнения швов и их размеры.

У электродов контролируют условия их хранения, режим прокалки, соответствие применяемой марки электрода предусмотренной в технологии. В источниках сварочного тока проверяют исправность регулирующих механизмов, приборов, соответствие значений тока и напряжения на дуге показаниям специальных приборов. У механического сварочного оборудования контролируют пригодность установочных поверхностей, исправность зажимных устройств, флюсовых подушек.

В связи с нарушением процесса сварки и ненадлежащего контроля подготовки заготовок, сварочных материалов, качества подготовки деталей под сварку и соблюдения технологии производства сварочных работ допускаются дефекты.

Перед проведением всех видов неразрушающего контроля выполняют визуальный контроль.

По сравнению с другими методами неразрушающего контроля визуальный контроль легко применим и относительно недорог, который может выполняться и часто выполняется без какого-либо оборудования и проводится с использованием простейших измерительных средств.

Организация неразрушающего контроля качества сварных соединений и их механических испытаний в образовательных учреждениях СПО

Для снижения дефектности, улучшения качества сварных соединений при подготовке высококвалифицированных рабочих- сварщиков - считаю целесообразным создание лабораторий неразрушающего контроля на базе образовательных организаций среднего профессионального образования.

Лаборатория по неразрушающему контролю является материально-технической и методической базой образовательного процесса и представляет собой специализированный учебный полигон, предназначенный для совместной деятельности преподавателей и студентов при освоении профессиональных модулей основной образовательной профессиональной программы в соответствующими с действующими образовательными стандартами

Нормативной основой лаборатории являются:

-правила внутреннего трудового распорядка.

-положение лаборатории.

-паспорт лаборатории, карта оснащенности.

-приказ директора о закреплении кабинетов, учебных мастерских и лабораторий.

-инструкция по охране труда.

-план развития (работы) лаборатории.

-график работы лаборатории.

Основные задачи лаборатории неразрушающего контроля качества сварных соединений:

- обеспечение учебного процесса необходимыми наглядными пособиями, приборами, агрегатами, деталями, инструментами, инструкциями по проведению практических занятий, стандартными, раздаточными материалами, техническими средствами для повышения качества сварных соединений.

- создание условий для самостоятельной исследовательской работы студентов.

- мотивация студентов к выпуску качественной продукции.

- эффективное использование выделенных технических средств.

Материально – техническая база и дидактическая система кабинета (лаборатории) по неразрушающему контролю

Материально-техническая база и дидактическая система кабинета представляет собой комплекс специализированного оборудования в соответствии с требованиями ГОСТа и типовым перечнем средств обучения, отвечающих современному состоянию уровня преподаваемой учебной дисциплины, а также научно-технического прогресса в отрасли, для которой готовят специалистов.

Материально-техническая и дидактическая (обучающая) система кабинета обеспечивает:

-научную организацию учебного труда преподавателей и студентов.

-способствует повышению эффективности и результативности образовательного процесса и включает необходимые научно-методические материалы, систематизированные средства наглядности, технические средства обучения.

Учебно-методические материалы:

-государственные образовательные стандарты.

-действующие типовые и рабочие учебные программы.

-карта оснащенности дисциплин.

-структурно-логические схемы (межпредметные связи) преподаваемых дисциплин.

-выписка из соответствующей квалификационной характеристики специальности.

-основная учебная, справочная, нормативная, дополнительная литература.

-карточки обеспечения (оснащения) учебных занятий по дисциплине.

-календарный график видов учебной деятельности студентов, выполняемых на базе кабинета.

-методические указания и рекомендации, инструкции к видам самостоятельной учебной работы студентов, типовые задания к контрольным.

-к работам, экзаменационные вопросы по темам дисциплин, темы рефератов и докладов.

-рекомендуемая литература для самостоятельной подготовки.

Наглядные и технические средства обучения:

-изобразительные (образные и условно-схематические) материалы (фотографии, картины, плакаты, рисунки, карты, таблицы, диаграммы, схемы, графики.

- натурально – природные объекты, материалы, приборы, машины, детали.

- локальные ТСО – экранные (диапозитивы, диафильмы, кодограммы), звуковые (грампластинки, магнитофонные записи, лазерные диски), аудиовизуальные (кинофильмы, видеофильмы), автоматизированные обучающие системы.

-вычислительная техник и персональные ЭВМ.

Работа лаборатории неразрушающего контроля

-организационная работа.

-подготовка лаборатории к началу учебного года.

-составление режима работы лаборатории.

-обновление рабочей документации и др.

-разработка и соблюдение правил техники безопасности и правил пожарной безопасности.

-оформление и переоборудование лаборатории.

-изготовление и ремонт наглядных пособий и др.

Библиографическая и информационная работа.

-ведение поурочных карточек наглядности.

-накопление в лаборатории информационной литературы.

-обеспечение учащихся методическими разработками, заданиями.

-организация выставок лучших работ учащихся.

Документация лаборатории.

-паспорт лаборатории хранится в кабинете мастера производственного обучения (по мере необходимости в паспорт вносятся изменения).

-утвержденный план работы лаборатории.

-журнал инструктажа по технике безопасности (там, где это необходимо).

-инструкция по технике безопасности.

-должностные инструкции.

-норма расхода используемых материалов, инструмента и т. д. (там, где это необходимо).

-перечень экспонатов, представленных на выставку научно-технического творчества.

-журнал учета санитарного и технического состояния кабинета.

Применение методов неразрушающего контроля

Качество сварных соединений, а иногда и конструкций в целом проверяют различными методами неразрушающего контроля.

Визуально-измерительный контроль (ВИК)

С помощью визуального контроля можно обнаруживать отклонения формы деталей и изделий, изъяны материала и обработки поверхности, а также другие дефекты: остаточную деформацию, поверхностную пористость, крупные трещины, подрезы, риски, надиры, эрозионные и коррозионные поражения, следы наклепа и др. Визуально определяют состояние защитных покрытий, контролируют качество изделий по их цвету и осуществляют другие контрольные функции.

Основные преимущества данного метода - простота контроля, несложное оборудование, сравнительно малая трудоемкость.

Недостатки - невысокие достоверность и чувствительность

Комплект для визуального и измерительного контроля

Состав базового комплекта: 

Нормативный документ РД 03-606-03

Фонарик карманный

Маркер по металлу

Лупа с подсветкой

Батарейки

Рулетка измерительная 200 см

Линейка измерительная 30 см

Штангенциркуль

Универсальный шаблон сварщика УШС-2 (для измерения катетов угловых сварных швов)

Универсальный шаблон сварщика УШС-3

Угольник поверочный

Лупа измерительная ЛИ-2-8х

Набор щупов № 4 Кл. (0,1 - 1,0 мм)

Набор радиусов №1(1-6 мм)

Набор радиусов № 3 (7 - 25 мм)

Лупа 7х

Сумка упаковочная

Неразрушающие методы используют для проверки качества швов без их разрушения. При неразрушающих испытаниях, осуществляемых обычно на самих изделиях, оценивают те или иные физические свойства, косвенно характеризующие прочность или надежность соединений. Эти свойства, а точнее их изменение, обычно связаны с наличием дефектов. В связи с этим с помощью данных методов можно узнать местоположение дефектов, их размер и характер, что объясняет их обобщенное название – дефектоскопия. Все неразрушающие методы дефектоскопии различаются физическими явлениями, положенными в их основу.

Контролю в первую очередь должны быть подвергнуты швы в местах с признаками дефектов. Внешним осмотром проверяются внешние дефекты шва: неравномерность по ширине и высоте, подрезы, непровары корня шва, выходящие на поверхность трещины и поры, неправильную форму разделки кромок заготовок, неперпендикулярность реза, чистоту реза и др. Размеры швов и вырезанных заготовок проверяют шаблонами или измерительным инструментом.

Неразрушающий контроль качества сварных соединений необходимо выполнять после исправления недопустимых дефектов, выявленных визуальным и измерительным контролем.

Качество и надежность узлов и изделий в большой степени зависит от правильной организации и строгого выполнения контрольных операций. Контрольные операции в основном выполняют в соответствии с действующей технологией на изготовление сварных узлов, производственными инструкциями или техническими условиями.

Ультразвуковой контроль

Звуковая волна это механические колебания распространяющиеся в материале в результате вибрации. Данные вибрации задаются пьезоэлектрическим преобразователем по средствам  подачи напряжения на кристалл ПЭП.

Когда волна достигает границы раздела, она отражается, воспринимается пьезо-кристаллом, конвертируется в электросигнал и после оцифровки отображается на экране дефектоскопа в виде А-Скана.

Дополнительными критериями оценки качества швов сварных соединений являются механические испытания образцов, вырезанных из контрольных сварных соединений. Для этого образцы подвергают статическому растяжению для определения предела текучести, относительного удлинения и сужения материала; статическому изгибу или сплющиванию для оценки пластических свойств; ударному изгибу для оценки ударной вязкости и измерению твёрдости для оценки структурно-фазовой составляющих металла сварного шва.

Перспективным направлением оценки следует считать проведение металлографического анализа металла шва, околошовной зоны и зоны термического влияния сварного соединения.

Для реализации последних методов уже необходимо создавать лаборатории механических испытаний.

Использование технологий неразрушающего контроля и механических испытаний будет дальнейшим шагом создания на базе образовательной организации аттестационного центра  аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства, работающих на опасных объектах нефтепроводного транспорта

Цель проведения механических испытаний:

Выявление фактических характеристик металла шва и сварного соединения в целом таких как:

Прочность,

Пластичность,

Ударная вязкость

Твёрдость металла шва

Механические испытания проводят в следующих случаях:

Перед допуском сварщика к работе (его аттестации) для проверки его способности выполнять сварной шов равнопрочный с основным металлом

Перед использованием новых сварочных материалов (электроды, сварочная проволока, флюсы и т. д.) или новых марок металлов

При внедрении новых технологий и способов сварки

При возникновении спорных вопросов о качестве сварного шва

Эффективность работы лаборатории НК в образовательной организации СПО

В лаборатории будут организованы рабочие места для практической отработки навыков электродуговой сварки, для работы с различными современными промышленными сварочными аппаратами, а также зоны для теоретических занятий с учащимися с набором оборудования рабочего места преподавателя, зоны контроля качества сварных соединений, включающие в себя вспомогательное оборудование, средства измерения, материалы, позволяющие изучить, наглядно продемонстрировать и приобрести навыки и умения по самостоятельному проведению сварочных работ и их контроля качества. 

Основное назначение лаборатории - повышение качества подготовки специалистов сварочного производства, объективной оценки квалификации выпускников учреждения профессионального образования.

Процесс обучения требует хорошей лабораторной базы, от качества которой во многом зависит уровень подготовки специалистов.

Заключение

Выход на высокий уровень по подготовке высококвалифицированных специалистов сварочного производства невозможен без принятия соответствующих решений. Одним из решений для обучения высококвалифицированных специалистов в области сварочного производства является создание лаборатории по неразрушающему контролю качества сварных соединений в образовательных организациях СПО.

Целью создания лаборатории по неразрушающему контролю является подготовка высококвалифицированных специалистов сварочного производства (техников сварочного производства, электрогазосварщиков), возможность сокращения дефектности, улучшения качества сварных соединений, выход на высокие рабочие навыки и тем самым обеспечение заинтересованности работодателей и получение гарантированных рабочих мест для выпускников. В данной научной работе представлены все неоспоримые преимущества создания лабораторий НК.

Применение лабораторий по неразрушающему контролю качества сварных соединений станет основой разработки приемов улучшения качества сварных соединений и обучения высококвалифицированных специалистов в области сварочного производства.

Библиографический список

1.        Федеральный закон от 29.12.2012 N 273-ФЗ (ред. от 03.02.2014) "Об образовании в Российской Федерации"

2.        Гост 3242-79, 19521, 25997-83, 3242-79; ИСО 2437-72.

3.        «Сварка. Резка. Контроль».- Н.П.Алешина, Г.Г.Чернышова. Москва 2004 г.

4.        Справочник по неразрушающему контролю. Г.Крауткремер. 1991 г.

5.        «Контроль качества сварных и паяных соединений».- Л.П.Герасимова. Москва 2007 г.

6.        РД-19.100.00-КТН-001-10 «Неразрушающий контроль сварочных соединений при строительстве и ремонте МТ».