Рабочая тетрадь для выполнения практических занятий и лабораторных работ обучающегося по междисциплинарному курсу МДК 01. 04. «Контроль качества сварных соединений» профессионального модуля ПМ.01.Подготовительно-сварочные работы и контроль качества
учебно-методическое пособие на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖИ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СИМФЕРОПОЛЬСКИЙ ТЕХНИКУМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА И ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

для выполнения практических занятий и лабораторных работ обучающегося  группы__________________________________

_________________________________________________________________

по междисциплинарному курсу  

МДК 01. 04. «КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ»

профессионального модуля  ПМ.01.ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-СВАРОЧНЫЕ  РАБОТЫ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ ШВОВ ПОСЛЕ СВАРКИ.

по профессиям: 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки))

уровень образования -  базовый

срок обучения :2 года 10 мес. 

Симферополь 2018

Тематический план по выполнению лабораторных работ и практических занятий

по  междисциплинарному курсу  МДК 01. 04. «КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ»

профессионального модуля  ПМ.01.ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ ШВОВ ПОСЛЕ СВАРКИ.

Практические занятия

Таблица №1

Требования к подготовке, выполнению и сдачи лабораторных работ и практических занятий.

      К каждой лабораторной работе и практическому занятию студент должен приходить подготовленным, т.е. иметь конспект в виде письменных ответов на контрольные вопросы по данной теме. Студенты, не имеющие конспектов, к выполнению работы не допускаются.

Пропущенные практические занятия и лабораторные работы (по уважительной или неуважительной причинам)  должны быть отработаны. 

Порядок отработки лабораторных работ и практических занятий:

1. Написать конспект (ответить на контрольные вопросы).

2. Получить допуск на отработку у преподавателя.

3. Отработать работу в иное установленное время.

4. Отметить отработку у своего преподавателя. 

Требования к оформлению отчета:

1. Лабораторные работы оформляются в отдельной тетради, которая в конце семестра предъявляется преподавателю.

2. Графическая часть выполняется аккуратно карандашом.

3. Схемы микроструктур 25 мм.зарисовываются в квадрате размером не менее 25 

Порядок выполнения работы:

1. Студент допускается к выполнению работы после проверки конспекта.

2. Преподаватель выдает задания (индивидуальные или групповые).

3. Студент выполняет задание и оформляет отчет.

4. Студент показывает преподавателю оформленную работу.

5. Если студент ушел с занятия, не показав задание, работа считается невыполненной.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Цель: Ознакомиться с основной целью входного контроля сварочных материалов - проверкой продукции поставщиков материалов, предназначенной для использования при строительстве, ремонте или эксплуатации объектов, на соответствие ее требованиям ГОСТов, СНиПов, ТУ, проектов и т.д.

Оснащение:

• справочные таблицы;
• набор сварочных материалов;
• карточки- задания;
• бланки отчетов.

Ход работы.

1. Теоретическая часть.

Главная задача входного контроля сварочных материалов - недопущение поступления на объект не соответствующих требованиям нормативов и ТУ сварочных материалов, использование которых может привести к снижению уровня качества и эксплуатационных характеристик сооружаемых объектов; нарушениям условий безопасного проведения строительно-монтажных работ и контроля; отказам трубопроводов при испытаниях и эксплуатации; росту непроизводительных затрат .Сварочные материалы, подлежащие входному контролю - штучные сварочные электроды, сварочная проволока, сварочный флюс.

Общие положения

Сварочные материалы перед использованием должны быть проконтролированы:

- на наличие сертификата с проверкой полноты приведенных в нем данных и их соответствия требованиям стандарта, технических условий или паспорта на конкретные сварочные материалы;

- на наличие на каждом упаковочном месте (пачке, коробке, ящике мотке, бухте и пр.) соответствующих этикеток (ярлыков) или бирок с проверкой указанных в них данных;

- на отсутствие повреждений упаковок и самих материалов.

Применение сварочных материалов, на которые отсутствуют сертификаты, паспорта и другие документы, подтверждающие их качество, не допускается. Последовательность входного контроля

- входной контроль сварочных материалов проводится: при их поступлении на центральный склад  предприятия, при поступлении на монтажную площадку перед их применением;

- входной контроль сварочных материалов при их поступлении на центральный склад  предприятия - осуществляется комиссией входного контроля заказчика с оформлением акта (Форма 12) в срок - до 10 календарных суток с момента их поступления на склад;

- оценка качества сварочных материалов проводится согласно операционных технологических карт контроля качества СЭ-1.

 При поступлении сварочных материалов на участковый склад (монтажную площадку) входной контроль осуществляется перед их применением в срок до 5 календарных суток. Входной контроль проводят представители технадзора заказчика, представители подрядчика, представители заказчика.   По результатам входного контроля оформляются акты и делается запись в журнале.

II. Практическая часть.

1. Техническая задача: Провести контроль сварочных материалов. согласно технологической карты : электродов.

2. Контрольный тест:

1. Найдите соответствие защитным газам их свойств.

1. Аргон        А)        бесцветный газ без запаха, тяжелее воздуха
2. Гелий        Б) негорючий и невзрывоопасный        газ        без        цвета и запаха
3. Углекислый газ        В) инертный газ без цвета и запаха, легче        воздуха

2. Найдите соответствие применяемой проволоки для различных способов сварки.

1. от 1,6 до 6 мм        А) для наплавочных работ
2. более 6 мм        Б) для ручной дуговой сварки
3. от 2 до 5 мм        В) для автоматической сварки

3.Верно ли утверждение, что максимальное давление ацетилена в баллоне составляет 15 МПа?

4.Верно ли утверждение, что в качестве присадочной проволоки при сварке среднелегированных сталей используют проволоку по химическому составу отличающуюся от состава металла?

5.Каким электродом лучше сваривать низколегированные конструкционные стали?

1. Э42А;
2. Э46А;
3. Э50А;
4. Э60А.

6. Какая из приведенных марок сварочной проволоки обозначает низкоуглеродистую проволоку?                                                                                                                                                 1.Св - 12ГС

2.Св - 08Г2С

3.Св - 08ГА

4.Св - 12Х13

7.Применение электродов для сварки на постоянном токе обратной полярности условно обозначается

1. 0

2. 1

3. 2

4. 3

8.Определите вид покрытия электрода ВСЦ-1

1.Кислое покрытие

2.Целлюлозное покрытие

3.Рутиловое покрытие

4.Основное покрытие.

Вывод

Практическое занятие№1

Фамилия, имя обучающегося _________________________________ Группа  _______

Рассчитать длину дуги  при сварке  металле   толщиной 4мм выполненной РДС

._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 Рассчитать величину периода холостого хода трансформатора , если по паспорту ПР 60%

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рассчитать  силу сварочного тока при сварке  ВСт4сп , если толщина основного металла

5 мм

 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2

ИЗУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С РАЗЛИЧНЫМИ ДЕФЕКТАМИ.

Цель: Изучение основных видов дефектов сварных соединений. Получение практических навыков по обнаружению дефектов в сварных соединениях и оценке качества сварных изделий.

Оборудование: 

• справочные таблицы;
• набор сварочных конструкций;
• карточки- задания;
• бланки отчетов

Ход работы.

I.Теоретическая часть.

1. Классификация сварочных дефектов.

Дефект - отклонение от норм, предусмотренных ГОСТами, техническими условиями и чертежами проектов. «Дефекты при сварке плавлением образуются вследствие нарушения требований нормативных документов к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом». Т.е. если сказать проще из-за нарушения технологии сборки и сварки.

Также по ГОСТ 30242 дефекты делятся на шесть следующих групп:
1 - трещины;
2 - полости, поры;
3 - твердые включения;
4 - несплавления и непровары;
5 - нарушение формы шва;
6 - прочие дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы

По месту расположения дефекты бывают внешние и внутренние. Внешние дефекты, в отличие от внутренних, могут быть обнаружены наружным осмотром.

К внешним дефектам относятся нарушение установленной формы и размеров шва, подрезы, прожоги, наплывы, внешняя пористость, незаваренные кратеры, шлаковые включения и трещины на поверхности шва.

К внутренним дефектам относятся поры, неметаллические включения, непровары, пережог и перегрев металла шва, а также внутренние трещины.

Сразу уточним, что в ГОСТ 30242 присвоено:

1) Каждому дефекту - трехзначное цифровое обозначение каждого дефекта или четырехзначное цифровое обозначение его разновидностей.
Например: натек имеет обозначение 509, а его разновидность - натек при горизонтальном положении сварки - 5091

2) Большинству дефектов - буквенное обозначение дефекта, используемое в сборниках справочных радиограмм Международного института сварки (МИС).
Например: трещина - Е, газовая полость - А

Поэтому если в скобках после наименования дефекта или на рисунке Вы обнаружите буквы или цифры, не пугайтесь - это «идентификационный код» дефекта по ГОСТ 30242.

Henpoeap- это дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва .Непровар не только уменьшает рабочее сечение сварного шва, но и является концентратором напряжений, способствующих зарождению и развитию трещин.

Непровар (неполный провар) (402; D) - несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения илиместное нарушение сплавления между свариваемыми элементами, между металлом шва и основным металлом или между отдельными слоями шва при многослойной сварке.

Неполное проплавление (непровар) в стыковых соединениях может возникать в середине сечения при двусторонней сварке или в корне шва при односторонней сварке, как без подкладки, так и на формирующей подкладке, за счет неравномерного ее прилегания.

Непровар в корне шва происходит при недостаточной силе тока или при повышенной скорости сварки, непровар кромки шва - при смещении электрода с оси стыка, непровар между слоями - при плохой очистке предыдущих слоев, большом объеме наплавленного металла. Также причина образования непровара - плохая зачистка металла от окалины, ржавчины и загрязнений, малый зазор при сборке, большое притупление, малый угол скоса кромок, недостаточный сварочный ток, большая скорость сварки, смещение электрода от центра стыка.Участки с непроварами приходится вырубать до основного металла, зачищать и вновь заваривать.

Различают несплавления:

- по боковой стороне (4011)

- между валиками (4012)

- в корне сварного шва (4013)
Чаще всего несплавления образуются из-за неправильного выбора формы угла и разделки, плохо зачищенной поверхности кромок, из-за плохой зачистки шва между проходами, химической неоднородности металла, неправильных режимов сварки (маленькая сила тока, завышенная скорость сварки).

Подрез зоны сплавления - это дефект в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом. Он образуется из-за завышенного сварочного тока и напряжения на дуге, смещения электрода от оси шва и т. д. Подрез непрерывный протяженный (5011; F) - углубление продольное на наружной поверхности валика сварного шва, образовавшееся при сварке

Подрез перемежающийся локальный (5012; F) - углубление продольное отдельными участками на наружной поверхности валика сварного шва

Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и местной концентрации напряжений под влиянием рабочих нагрузок. При электродуговой сварке подрезы возникают при повышенном токе и напряжении дуги, а при газовой сварке - из-за повышенной мощности сварного пламени.

Подрезы часто образуются при сваривании горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При ручной дуговом сварке угловых соединении причиной возникновения подрезов часто является неправильная техника выполнения швов, в частности неправильное положение электрода по отношению к оси шва, особенно при работе в стесненных условиях. Иногда подрезы образуются на внутренних валиках швов, выполненных аргонодуговой сваркой. Причиной их образования могут быть плохая сборка (смешение кромок), неточное ведение электрода по разделке.

Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы полежит заварке тонким (ниточным) швов электродами малого диаметра.

Наплыв- это дефект в виде натекания металла шва на поверхность основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним. Наплав (506) (он же наплыв) - избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним

Они могут быть местными - в виде отдельных застывших капель, а также иметь значительную протяженность вдоль шва. Причины образования наплывов - большой сварочный ток, слишком длинная дуга, неправильный наклон электрода, большой угол наклона изделия при сварке на спуск, плохая очистка свариваемых кромок. При выполнении кольцевых швов наплывы образуются при недостаточном или излишнем смещении электрода с зенита. В местах наплывов часто могут выявляться непровары, трещины и др.

Наплывы удаляют механическим способом , проверяя, нет ли в этих местах непровара.

Кратер (2024; К) - усадочная раковина в конце валика сварного шва, не заваренная до или во время выполнения последующих проходов или - дефект сварного шва, который образуется в виде углублений в местах резкого отрыва дуги в конце сварки. В углублениях кратера могут появляться усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины.

Кратеры обычно появляются в результате неправильных действий сварщика. При автоматической сварке кратер может появляться в местах выводных планок, где обрывается сварочный шов. Кратеры уменьшают рабочее сечение сварочного шва, то есть снижают его прочность. Кроме того, в кратерах могут возникать усадочные рыхлости, которые способствуют образованию трещин.

Кратеры вырубают до основного металла, зачищают и заваривают.

II.Практическая часть.

1. Технологическая задача :Осмотреть сварные соединения и заполнить таблицу 1.

                                       Таблица 1. Результаты исследований качества сварного соединения

2.Контрольные вопросы:

1.  Что следует понимать под термином "дефект сварного соединения"?
2.  Классификация дефектов по геометрическому признаку.
3.  Какие дефекты относятся к наружным? Дать их характеристику и указать причины появления данных дефектов.
4.  Какие дефекты называются внутренними? Дать их характеристику и указать причины появления.
5.  Влияние дефектов на работоспособность сварной конструкции.
6.  Какие дефекты недопустимы в сварном соединении?

Вывод  ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3

УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВИДОВ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ ШВОВ ОТ РЕЖИМОВ СВАРКИ.

Цель работы: Установление зависимости видов дефектов сварных швов от режимов сварки.

Оснащение:

• справочные таблицы;
• набор сварочных конструкций;
• карточки- задания;
• бланки отчетов

Ход работы.

I.Теоретическая часть

К основным параметрам режима дуговой сварки относятся:

• величина, плотность, полярность и род сварочного тока;
• напряжение дуги;
• скорость сварки;
• площадь сечения (диаметр) проволоки (электрода).

Дополнительные параметры:

• толщина и состав электродного покрытия;
• вылет сварочной проволоки;
• положение электрода и изделия при сварке;
• размер зерен сварочного флюса и его состав.

От этих параметров зависят форма и размеры шва, его химический состав. На форму и размеры шва также влияет и техника сварки. С повышением сварочного тока возрастает глубина провара, а ширина шва практически не изменяется.

Рисунок 1. Влияние тока на форму и размеры сварного шва

С увеличением напряжения дуги ширина шва резко возрастает, глубина провара уменьшается. Также снижается и выпуклость (высота усиления) шва. При сварке на постоянном токе (в особенности обратной полярности) ширина шва будет гораздо больше, чем при сварке на переменном токе с таким же значением напряжения.

Рисунок 2. Влияние напряжения дуги на форму и размеры сварного шва

С возрастанием скорости сварки ширина шва уменьшается, а глубина провара сначала увеличивается (до скорости 40–50 м/ч), а затем понижается. При скорости сварки свыше 70–80 м/ч возможны подрезы по обеим сторона шва из-за недостаточного прогрева основного металла.

Рисунок 3.. Влияние скорости сварки на форму и размеры шва

С уменьшением диаметра проволоки (при прочих равных условиях) возрастает плотность тока в электроде, что приводит к росту глубины провара и выпуклости шва, но при этом снижается ширина шва. Таким образом, при уменьшении диаметра проволоки можно получить более глубокий провар при неизменной силе тока или такой же провар при меньшей силе тока.

При возрастании вылета проволоки диаметром не более 3 мм из токоподводящего мундштука снижается глубина провара, что может привести к возникновению краевых наплавов в шве. Повышение вылета проволоки диаметром 5 мм с 60 до 150 мм не оказывает влияние на форму сварного шва.

II.Практическая часть.

1. Техническая задача: Выявить дефекты сварных швов на образцах и установить причину их возникновения. Результаты осмотра занести в таблицу.

Таблица 1. Основные виды дефектов при сварке

2.Тест.

Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов. Выберите верный.

 1. Что считают дефектом сварного соединения?

а)          Каждую трещину.

б)        Некоторые поры.

в)          То и другое.

2.  В чем причины возникновения грубой чешуйчатости?

а)          Малая скорость сварки.

б)        Большой угол наклона горелки.

в)         Сварка «жестким» пламенем.

3. Как можно устранить подрез?

а)          Зачисткой.

б)        Подваркой.

в)          Зачисткой и подваркой.

4.  Что является причиной пор в шве?

а)         Неправильный выбор присадочной проволоки.

б)         Недостаточная защита ванны пламенем.

в)         Неправильный выбор присадочной проволоки и недостаточная защита ванны пламенем.

5.  Могут ли трещины образовываться в незаплавленном кратере?

    а)   Да.                          б)        Нет.

в)           В зависимости от места расположения.

 6. В чем опасность чрезмерной ширины шва?

а)           Делает хрупким металл.

б)        Создает опасность возникновения надрывов.

в)        Создает большие поперечные напряжения.

7. Что является причиной возникновения разности высот катетов сварного углового шва?

а)         Большая мощность пламени.

б)        Малая скорость сварки.

в)           Неправильный угол наклона горелки.

8.  Может ли сварщик подварить трещину, которую он обнаружил при осмотре?

а)           Да.

б)        Нет.

в)        В зависимости от условий.

9.  Можно ли не устранять кратер?

а)           Да.

б)        Нет.

в)        Не имеет значения.

10. Как предупредить появления наплывов?

а)           Уменьшить мощность пламени.

б)        Уменьшить скорость сварки.

в)        Изменить наклон горелки.

Вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4

ВЫЯВЛЕНИЕ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ И  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДОВ  ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ ШВОВ.

Цель: Ознакомиться с основными методами выявления причин возникновения и  определения методов  предупреждения и устранения дефектов сварных швов.

Оснащение:

• справочные таблицы;
• набор сварочных конструкций;
• карточки- задания;
• бланки отчетов

Ход работы.

I.Теоретическая часть.

Сварочный процесс, как и любой другой способ металлообработки, сопровождается образованием дефектов. Кристаллизация металла при формировании сварного шва, химическая неоднородность металла, взаимодействие жидкого металла сварочной ванны с твердым металлом детали, с газами и шлаком, больше всего влияют на образование сварочных дефектов.

Сварочные дефекты могут быть вызваны как физико-химическими явлениями: кристаллизационные и холодные трещины, несплавления, неметаллические включения, поры, так и несоблюдением технологии сварки: подрезы, прожоги, непровары, отклонения геометрии шва и т. д. Сварные дефекты приводят к уменьшению прочности конструкций, нарушению их работоспособности и авариям.

Основные причины возникновения сварочных дефектов.

Практически всегда они появляются в случае, когда стараются использовать исключительно дешевые и низкосортные материалы. То же самое можно сказать в отношении низкокачественного сварочного оборудования. Кроме того, частота возникновения дефектов нередко возрастает после некачественного ремонта используемых специалистами приборов. Разумеется, подобное сплошь и рядом происходит при нарушениях технологии работы. Серьезные дефекты сварного шва нередко встречаются у неопытных специалистов с низкой квалификацией.

Рис.7. Дефекты сварного шва.

        Несложно понять, что наиболее качественные изделия получаются в случае использование полностью автоматизированного оборудования. Не стоит забывать и об удобстве рабочего пространства. Так, крупная чешуйчатость шва и нарушения его ширины очень часто встречаются в тех случаях, когда сварщик (пусть даже опытный) работает в неудобном положении. Собственно, не случайно в требованиях к выполнению сварочных работ имеются пункты, которые особо оговаривают полноценное оснащение рабочего места, предусматривающее его качественную эргономику. Немаловажное замечание. Даже начинающим сварщикам прекрасно известно, что для обеспечения максимальной прочности шов должен иметь небольшое усиление высотой порядка 1-2 мм. В то же время те же сварщики нередко допускают грубую ошибку, когда делают усиление высотой 3-4 мм. В принципе, в простых случаях ничего страшного в этом нет, но не тогда, когда дело касается изделий, постоянно находящихся в состоянии динамической нагрузки. Все это приводит к концентрации напряжений и резкому повышению вероятности поломки.

     Неравномерность швов - так называется грубое несоответствие геометрических параметров соединений требуемым в нормативных документах характеристикам. Проще говоря, если сварка идет «змейкой», наискосок и т. п., речь как раз идет о подобном типе дефектов. Чаще всего они появляются при работе неопытных сварщиков, а также при значительных скачках напряжения, некачественном оборудовании и банальной спешке.

Рис.8.Неровности сварного шва.

 Опасен этот дефект тем, что зачастую комбинируется с недоваром, который уже куда опаснее. Если отклонение от осевой линии соединения незначительно и не вызывает снижения прочности изделия, деталь может быть допущена к эксплуатации. В этом случае всегда следует помнить одну простую вещь: чем меньше угол перехода от основного металла к слою наплавления, тем хуже становится механическая прочность свариваемого изделия. Конечно же, при изготовлении каких-то бытовых конструкций (каркас теплицы, к примеру) в условиях недостаточного напряжения обойтись без неравномерности швов просто нереально. Впрочем, в таком случае они и не представляют особой опасности.

Основные способы устранения, исправления дефектов.

Сразу скажем следующее: в большинстве случаев способы устранения дефектов сварных швов обсуждать не имеет смысла, так как в условиях более-менее строгого ОТК все изделия с какими-то изъянами попросту бракуются. Но порой действительно бывает так, что дефект не слишком серьезный, а потому его можно устранить. Как это делать? В случае со стальными конструкциями испорченную поверхность срезают (плазменно-дуговая сварка), тщательно зачищают место неудачного соединения, а затем повторяют попытку. Если имеются незначительные внешние дефекты сварных швов (неравномерность соединения, неглубокие оспины), то их можно попросту зашлифовать. Конечно же, при этом не стоит увлекаться и снимать слишком большой слой металла.

Важное замечание.

Если речь идет об изделиях из легированной стали, которые должны пройти обязательную термическую обработку, то исправление дефектов сварных швов должно производиться только (!) после отпуска в температурном диапазоне от 450 до 650 °С.

Исправление прочих разновидностей

Проще всего исправлять наплывы и механическую неравномерность шва. В таком случае место соединения просто зачищают (о чем мы уже писали). Об исправлениях подрезов мы уже говорили выше, но еще раз заметим – с такими дефектами деталь более целесообразно сразу выбраковать, так как ее эксплуатация может быть опасна! Если имеется прожог (что встречается не так часто), то устранение дефектов сварных швов провести довольно просто: сперва поверхность как следует зачищается, а затем ее повторно проваривают. Приблизительно так же поступают и с кратерами.

Основные условия «косметического ремонта»

При устранении дефектов нужно соблюдать определенные технологические условия. Во-первых, нужно следовать простому правилу: длина дефектного участка должна соответствовать его ширине, плюс 10-20 мм стоит оставить «на всякий случай». Важно! Ширина сварочного шва после его повторной проварки не должна превышать двукратного его размера до начала работ. Не ленитесь перед исправлением огрехов хорошо подготовить поверхность. Это предотвратит попадание в металл кусочков шлака. Кроме того, данная нехитрая мера поможет ускорить работу и повысить качество ее результатов. Очень важно подготовить выборку под вновь заделываемый участок. Если вы используете УШМ («болгарку»), то лучше взять диск самого маленького диаметра. Боковые грани выборки нужно делать как можно более ровными, без заусениц и прочих выступающих частей, которые в процессе сварки могут превратиться во все тот же шлак.

Если речь идет о соединениях алюминия, титана, а также сплавах этих металлов, то к делу стоит подойти еще более ответственно. При устранении дефектов в этом случае допускается использовать только (!) механические методы, применение же дуговой сварки недопустимо. Предпочтительнее всего вырубать испорченный участок, зачищать и заново заваривать шов.

Замечание по исправленным дефектам

Места с исправленными - повторно заваренными соединениями, должны вновь пройти процедуру ОТК. Если дефект в той или иной степени сохранился, его можно попробовать устранить опять. Важно! Количество исправлений зависит от марки стали и характеристик самого изделия, но в нормальных условиях переделывать работу можно не более двух-трех раз, так как в противном случае наблюдается резкое снижение прочностных качеств детали.

II.Практическая часть.

1.Технологическая задача: По фотоматериалам определить вид дефектов сварных швов, установить причины возникновения дефектов и предложить способы устранения их( заполнить технологическую карту).

2. Контрольные вопросы

1.Какие дефекты сварных соединений являются внешними и внутренними?

2.Что называют непроваром, наплывом, подрезом, шлаковым включением, пористо-стью, трещиной?

3. Каковы причины образования разных видов дефектов?

4. Какие дефекты в сварных соединениях допустимы с ограничениями, а какие — нет?

Вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Практическое занятие №5

ВЫЯВЛЕНИЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В СВАРНЫХ  ИЗДЕЛИЯХ.

Цель: Изучить причины возникновения напряжений и деформаций в сварных соединениях для их минимизации и снижения влияния на качество сварных конструкций – на изменение геометрической формы сварного шва.

Оснащение:

• справочные таблицы;
• набор сварочных конструкций;
• карточки- задания;
• бланки отчетов

Ход работы.

I.Теоретическая часть.

При сварке металлической конструкции в ней возникают внутренние напряжения и деформации. Под термином «сварочные деформации» понимаются перемещения различных точек свариваемого изделия, такие как укорочение, изгиб, поворот сечений, потеря устойчивости листовых элементов и др. (рис. 1). Таким образом, во время изготовления сварных конструкций искажаются проектные формы и размеры изделий, которые требуют для восстановления нежелательного внешнего силового воздействия (правки). В условиях эксплуатации остаточные напряжения и пластические деформации металла могут способствовать хрупкому и усталостному разрушению, уменьшению коррозионной стойкости, изменению жесткости или точности сварной конструкции. Между тем, правильное построение технологического процесса сборки и сварки, а также выбор рациональных режимов сварки, как правило, позволяют уменьшить уровень остаточных напряжений и деформаций.

Рис. 1. Виды перемещений при деформации сварных конструкций: а - прогиб; б - угол поворота; в - укорочение; г - выход из плоскости равновесия; д - грибовидность полок

Причины возникновения напряжений и деформаций при сварке

Деформации в сварных конструкциях являются результатом наличия внутренних напряжений, которые могут вызываться различными причинами.
К неизбежным причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся такие, без которых процесс обработки происходить не может. К этим причинам при сварке относят неравномерный нагрев, тепловую усадку швов, структурные изменения металла шва и околошовной зоны и т.д.
К сопутствующим причинам, способствующим возникновению напряжений и деформаций, относятся такие, без которых процесс сварки может происходить. К таким причинам при сварке относят неправильные решения конструкции сварных узлов (близкое расположение швов, их частое пересечение, неправильно выбранный тип соединения и т. д.), применение устаревшей техники и технологии сварки (неверно выбраны способы наложения слоев и диаметр электрода, не соблюдаются режимы сварки и т. д.), низкая квалификация сварщика, нарушение геометрических размеров сварных швов и т. д..

Основные причины возникновения внутренних напряжений и остаточных деформаций в сварных соединениях и конструкциях следующие:

1.Неравномерное нагревание металла. Все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Процессы сварки плавлением характеризуются местным нагревом металла и последующим охлаждением с образованием неравномерного температурного поля в сварном соединении. Следовательно, в свариваемой детали возникают сжимающие и (или) растягивающие термические внутренние напряжения. Их величина зависит от физических свойств металла, размеров нагретой зоны и градиента температуры. При сварке конструкции возможность её свободного перемещения в процессе нагрева и охлаждения ограничена, что увеличивает уровень термических напряжений, величина которых может значительно превышать уровень напряжений, возникающих при нагревании свободно изменяющей размеры конструкции Если величина внутренних напряжений превысит предел текучести металла от, в конструкции произойдет изменение формы, то есть появятся остаточные деформации.

       Аналогичным образом возникают внутренние напряжения и деформации при наплавке, например, валика на кромку металлической пластины (рис. 2, а). Наплавленный валик и нагретая часть пластины будут расширяться и растягивать холодную часть, вызывая в ней деформацию растяжения с изгибом. Сам же валик и нагретая часть пластины будут сжаты, поскольку их тепловому расширению препятствует ее холодная часть. Характер распределения напряжений показан на рис. 2, б. Растягивающие напряжения принято обозначать знаком «+», а сжимающие - знаком «-».

Нагретая зона и валик а               Графики напряжений

Рис.2. Напряжения и деформации при сварке

В процессе остывания наплавленный валик и нагретая часть полосы, претерпев пластическую деформацию, будут укорачиваться. Этому укорочению вновь будут препятствовать слои холодной части металла пластины. Теперь уже наплавленный металл и нагревшаяся часть пластины будут стягивать участки холодного металла. Они сожмутся, и пластина прогнется выпуклостью вниз (рис. 2, в), а остаточные напряжения в ней распределятся, как показано на рис. 2, г.

2.Литейная усадка наплавленного металла. При охлаждении и затвердевании жидкого металла сварочной ванны происходит его усадка, вследствие чего в основном металле, противодействующем этой усадке, возникают продольные и поперечные внутренние напряжения, вызывающие соответствующие деформации сварного соединения (рис. 3). За счет продольной усадки возникает деформация соединения в продольном направлении относительно оси шва (рис. 1, а и в), а поперечная, как правило, вызывает угловые деформации (рис. 1, б).

3.Напряжения от структурных превращений в металле. При сварке изделий из углеродистых и легированных сталей напряжения возникают при нагреве до критических температур, при которых происходят фазовые превращения с изменением типа кристаллической решётки и образованием фазы, обладающей большим удельным объёмом и другим коэффициентом линейного расширения. Поэтому сварочные напряжения в закаливающихся сталях более опасны. Для сварки таких материалов необходимо разрабатывать более сложный технологический процесс, регулируя условия предварительного нагрева и охлаждения после сварки.

Способы предупреждения напряжений и деформаций при сварке

1.Рациональное конструирование сварных узлов

Рабочие чертежи сварных конструкций следует разрабатывать с учетом мероприятий по уменьшению сварочных напряжений и деформаций.

К таким мероприятиям относятся:

1.  применение минимального количества швов с их минимальными размерами;
2.  уменьшение пересекающихся швов и швов разной толщины;
3.  избегание резких переходов сечений в сварных элементах;
4.  минимизация объёма наплавленного металла.

Например, при толщине металла более 12 мм и невозможности провара одностороннего шва следует применять двухсторонний шов с Х- и К-образной разделкой кромок;

2.Необходимо избегать расположения сварных швов в наиболее напряженных зонах при эксплуатации изделия;

3.Добавление к номинальным размерам конструкции припуска на изменение размеров.

II.Практическая часть.

II. Практическая часть.

1.Техническая задача: Как быть, чтобы избежать возникновения напряжения в сварном шве при сварке массивных деталей из высокопрочных сталей.

           2.Технологические вопросы:

 1.  Как влияет неравномерность нагрева при сварке на величину деформации основного металла?

1. Увеличивает величину деформации.
2. Не влияет на величину деформации.
3. Уменьшает величину деформации.

 2. От чего зависит величина деформации свариваемого металла?

1.От склонности стали к закалке.
2. От неравномерности нагрева.

3. От марки электрода, которым производят сварку.

 3. Как влияет величина объема металла, наплавленного в разделку за один проход, на величину деформации сварных соединений?

1. Увеличивает деформацию с увеличением объема.
2. Уменьшает деформацию с увеличением объема.
3. Не влияет.

4.Когда появляются временные сварочные деформации?

1. Образуются во время сварки.
2. Возникают после сварки.
3. Появляются после охлаждения свариваемого металла.

5. Какие сварочные деформации называют остаточными?

1. Деформации, появляющиеся во время сварки.

2. Деформации, появляющиеся по окончании сварки.

3. Деформации, образующиеся под действием эксплуатационных нагрузок.

 6.Как влияет подогрев изделий в процессе сварки на величину сварочных деформаций?

1. Увеличивает деформацию изделия.
2. Уменьшает деформацию изделия.

3. Не влияет.

7.Уменьшение, какой механической характеристики металла вызывает снижение остаточных сварочных напряжений?

1. Условного предела текучести металла.
2. Временного сопротивления разрыву металла.
3. Ударной вязкости металла.

 8. При какой форме разделки кромок под сварку величина остаточных деформаций

сваренных между собой листов (плит) окажется меньше?

1. Х-образная.
2. U- образная.
3. V- образная.

 9. В каком случае уровень деформаций будет меньше?

1. Сварка листов на проход одним сварщиком.
2. Сварка листов обратноступенчатым методом одним сварщиком.
3. Сварка листов "дуга в дугу" двумя сварщиками на вертикальной плоскости.

10.Какие механические характеристики материала определяют снижение остаточных сварочных напряжений после отпуска?

1. Снижение предела прочности материала.
2. Снижение предела текучести материала выше температуры 6ООград.С.
3. Увеличение ударной вязкости материала.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №6

НАИБОЛЕЕ РАЦИОНАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, ДЕФОРМАЦИЙ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ.

Цель: Научиться определять причины появления напряжений и деформаций в сварных конструкциях и правильно выбирать способы их предупреждения и устранения.

Оснащение:

• справочные таблицы;
• набор сварочных конструкций;
• карточки- задания;
• бланки отчетов

Ход работы

I.Теоретическая часть

Все мероприятия по уменьшению остаточных напряжений и деформаций можно разделить на три группы:

• мероприятия, выполняемые до сварки;
• выполняемые в процессе сварки;
• выполняемые после сварки.

К мероприятиям, выполняемым до сварки относятся рациональное конструирование сварного изделия (конструкционные мероприятия) и разработка технологии (технологические мероприятия).

К мероприятиям, выполняемые в процессе сварки и после сварки относятся технологические мероприятия.

II. Практическая часть.

1.Техническая задача:

После сварки таврового соединения произошла деформация.

a. Назовите причины возникновения этой деформации.

b. Укажите способы предупреждения деформации.

c. Предложите способы исправления дефекта.

                  Рис. а)                                   Рис. б)

2.Тест.

Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов.

Выберите верный.

1. В каком сварном соединении возможны большие деформации?

а)         В тонкостенной конструкции с протяженными швами.

б)         В стыковом соединении коротких незакрепленных труб.

в)         В угловом соединении хорошо закрепленных пластин.

2. При каких условиях в сварной конструкции возможны большие напряжения?а) При сварке стыковых соединений.

б)        При сварке пересекающихся стыковых швов.

в)           При сварке нахлесточных соединений.

3.  При каких условиях в жесткозакрепленной конструкции напряжения будут больше?

а)           При сборке с большим зазором.

б)        При сварке с малой скоростью.

в)           В обоих случаях.

4.Когда при газовой сварке напряжения выше?

а)           При сварке с большой скоростью.

б)        При сварке с малой скоростью.

в)           В обоих случаях.

5.Когда при газовой сварке напряжения выше?

а)         При сварке пламенем большей мощности.

б)        При сварке с большой скоростью перемещения горелки.

в)           При сварке без зазора.

6.В каком материале при одинаковом нагреве напряжения будут больше?

а)         В низкоуглеродистой стали.

б)        В высоколегированной стали.

в)         В меди.

7. Выберите правильный порядок наложения швов:

8. На каком рисунке показан обратноступенчатый способ сварки?

                                         1                  2                  3               4

а)                              

                                    4                  3                 2                1

б)

                                    1                 3                   2                4

в)

9.Как вы предупредите стягивание зазора при сварке?

а)           Жестко закрепите деталь.

б)        Поставите больше прихваток.

в)           Выполните и то и другое.

10.Как вы уменьшите поперечные деформации полки таврового соединения?

а)           Жестко закрепите деталь.

б)        Поставите больше прихваток.

в)           Выполните и то и другое.

Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №7

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ ШВОВ

ВНЕШНИМ ОСМОТРОМ.

Цель: Научить визуально,  обнаруживать  дефекты  сварных  соединений.  Изучить  приборы и инструменты , используемые при внешнем осмотре сварных конструкций.

Оснащение:

• справочные таблицы;
• набор сварочных конструкций;
• карточки- задания;
• бланки отчетов.

Ход работы

I.Теоретическая часть

Внешний осмотр и обмеры сварных швов и соединений являются первыми контрольными операциями по приемке готового сырья узла или изделия. Им подвергают все сварные швы независимо от того, как они будут испытаны в дальнейшем.

    Внешним осмотром проверяют:

• качество подготовки и сборки заготовок под сварку,
• качество выполнения швов в процессе сварки,
• качество готовых сварных швов.

Внешним осмотром контролируют все сварные изделия независимо от применения последующих видов контроля. Внешний осмотр во многих случаях достаточно информативен, наиболее дешевый и оперативный метод контроля.

     Только после внешнего осмотра изделия или соединения подвергают каким-либо физическим методам контроля для определения внутренних дефектов.

     Внешний осмотр сварных швов производят с целью выявления:

• смещения кромок стыкуемых элементов;
• неравномерности высоты и ширины швов;
• наплывов и подрезов в местах перехода от шва к основному металлу, резких переходов от основного металла к наплавленному;
• трещин, выходящих на поверхность шва или расположенных в зоне термического влияния шва;
• непроваров, не заваренных кратеров, шлаковых включений и пористости на наружной поверхности шва;
• излишне усиленных или ослабленных швов.

Перед осмотром сварной шов и прилегающую к нему поверхность основного металла на ширине не менее 20 мм по обе стороны шва очищают от шлака, застывших брызг металла, окалины и других загрязнений. Швы осматривают невооруженным глазом или применяя лупу с увеличением до 10 раз по всей их протяженности и (в случае доступности) обязательно с двух сторон. При недостаточном освещении используют карманные фонари или переносные электрические лампочки. Хорошо выполненный сварной шов имеет плавный переход к основному металлу, без наплывов и подрезов, а также равномерную ширину и высоту на всей длине.

По внешнему виду шва можно установить причину появления тех или иных дефектов:

• так, при малом токе шов получается слишком высокий, с закругленными краями и неглубоким проваром;
• завышенный ток ведет к неровностям краев шва и появлению подрезов;
• при сварке длинной дугой происходит интенсивное разбрызгивание металла и шов неодинаков по ширине;
• неравномерные чешуичатость, ширина и высота шва указывают на нарушения режима сварки и частые обрывы дуги; в этих случаях возможны непровары и поры.

Особенно тщательно осматривают незаваренные кратеры, так как в них наиболее часто образуются трещины и поры. При обнаружении трещин их границы выявляют шлифовкой дефектного места наждачной бумагой и травлением 20%-ным раствором азотной кислоты, а в отдельных случаях засверливанием или подрубкой зубилом. Мелкие трещины обнаруживают при нагревании сварного соединения до вишнево-красного цвета, когда они ярко выделяются на светлом фоне нагретого металла.

Осматривая швы на сталях, склонных к закалке, необходимо обращать внимание на характер распределения нагара по поверхности деталей. Металлическая пыль и частицы окалины под действием магнитных полей, возникающих при прохождении сварочного тока, скапливаются над трещиной в виде продолговатого бугорка. Эти места следует осматривать особенно тщательно. Трещина в шлаке часто указывает на наличие трещины в шве.

Внешний осмотр сварных швов на легированных сталях с целью выявления трещин выполняют дважды: сразу же после сварки и спустя 15—30 дней. Это объясняется тем, что структурные изменения в легированных сталях происходят медленно, и трещины могут появиться после того, как изделие уже осмотрено.

Обнаруженные трещины разделывают до основного металла, после чего их заваривают и проводят повторный контроль шва.

Внешний осмотр швов производится как во время сварки, так и при осмотре готового изделия. Во время сварки производится контроль за правильным расположением прихваток во время сборки под варку; за правильной, последовательной укладкой отдельных слоев в многослойных швах, при сварке обратноступенчатым швом, каскадным методом.

Особенно тщательно следует проверять первый слой многослойного шва по следующим причинам:

•  первый слой шва укладывается на холодный металл и при малом объеме расплавленного металла в нем возникают большие внутренние напряжения, которые могут вызвать трещины по металлу шва и в околошовной зоне при сварке конструкционных сталей при появлении закалочных структур;
•  в первом слое наиболее вероятен непровар, т.к. затруднен доступ к вершине шва.

Результаты внешнего осмотра позволяют предположительно судить о местах расположения внутренних дефектов и их характере:

• так, например, подрез на одной из сторон шва и наплыв на другой указывают на возможный непровар по его кромке;
• грубая чешуйчатость с закатами шва и ноздреватость свидетельствуют о повышенной пористости шва и загрязненности его неметаллическими включениями;
• непостоянная ширина шва часто является следствием неравномерной ширины зазора между свариваемыми кромками.
• в местах же с малым или очень большим зазором могут быть непровары, о наличии которых судят по перекосам, смещению кромок, большой высоте шва и мелким кратерам.

В некоторых случаях при внешнем осмотре применяют эталоны, по которым оценивают качество сварных швов изделия.

Обмеры сварных швов

Контроль любого сварочного соединения начинает проводиться еще при непосредственном создании сварного шва. Визуальный контроль является частью работы сварщика (рис. 1.), и он периодически проводит внешний осмотр (на непровар, подрез и верность катета) несколько раз до полного окончания всего объема работы. Так же это старейший метод контроля итоговой работы и суть его существенно не поменялась, но методика реализации за последние годы усовершенствовалась.

Рис.1.Проверка сварного шва

Теоретическое определение и инструменты для реализации

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

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

Для наблюдения и выявления дефектов:

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

Для проведения контроля в различных условиях работы:

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

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

Визуально-оптический контроль — это второй этап визуального контроля с более широким, увеличенным диапазоном исследования за счет использования оптических приборов.

 В зависимости от применения метод предназначается для трех основных групп:

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

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

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

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

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

Качество сварного соединения в значительной мере характеризуется размерами сварных швов. Недостаточное сечение шва уменьшает его прочность, завышенное — увеличивает внутренние напряжения и деформации в нем.

Для проверки размеров сечения у стыковых швов замеряют их ширину, высоту усиления и размер обратной подварки; в угловых швах, соединениях внахлестку и втавр,— катет шва. Значения этих величин, а также допускаемые отклонения устанавливаются техническими условиями или ГОСТами.

Размеры сварного шва контролируют измерительным инструментом с точностью измерения ± 0,1 мм или специальными шаблонами, имеющими вырезы под определенный шов, размер которого указан (выбит) на шаблоне.

Кроме того, есть предельные шаблоны с наибольшими (проходными) и наименьшими (непроходными) контрольными вырезами. Количество таких шаблонов должно соответствовать номенклатуре сварных швов и типов сварных соединений.

Удобно применять универсальные шаблоны, пригодные как для обмера швов, так и для проверки правильности подготовки кромок под сварку.

Ширину стыкового шва контролируют штангенциркулем, а шаг прерывистого шва — обычной металлической линейкой или складным метром.

Степень коробления изделия в процессе сварки и после нее определяют с помощью линеек, индикаторов, прогибомеров и тензометров.

Мерительный инструмент

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

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

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

Поэтапный порядок проведения ВИК

Визуальный (измерительный) контроль. Предварительный контроль шва на наличие коррозии и возможных дефектов с проведением примитивных измерений: ширина, толщина, катет.

Контроль качества сварных соединений. Контроль качества проводится для уточнения параметров видимых дефектов (после заключения акта о предварительном осмотре), размеров дефектов и искажений сварных швов (процентное отклонение от допустимой нормы).

Детальное (инструментальное) исследование и запись результатов. Применяются более точные методики:

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

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

Преимущества и недостатки проведения данной методики

Преимущества метода ВИК:

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

Недостатки ВИК:

• Человеческий фактор, который влияет на 100% результатов.
• Низкая достоверность полученных результатов, субъективность.
• Используется только для поиска крупных дефектов (не менее 0,1 – 0,2 мм) и подозрений на возможные.
• Ограниченность исследования только видимой частью конструкции.

Важна техническая грамотность сотрудников, которые должны правильно подобрать методику измерения, сравнительный шаблон или нормативы и дать точную оценку результатам измерения.

II.Практическая часть.

1. Техническая задача: Произвести внешний осмотр дефектов сварных швов. С помощью измерительного инструмента определить размеры дефектов. Заполнить таблицу №1

Таблица №1

2.Контрольные вопросы

1. Назовите основные виды дефектов сварных соединений.

2. Что  является  причиной  возникновения  дефектов  сварных  соединений?

3. В  каких  случаях  могут  образоваться  дефекты  и  как  их  можно избежать?  

4.  С помощью какого инструмента выполняется визуальный контроль сварного шва?

Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №8

                        ИСПЫТАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ (СПОСОБЫ, ПРИНЦИПЫ).

Цель: Ознакомить студентов с основными методами контроля  изделий с помощью проникающих веществ.

Оснащение:

• справочные таблицы;
• набор сварочных конструкций;
• карточки- задания;
• бланки отчетов

Ход работы

I.Теоретическая часть

      В настоящее время в различных областях техники широко применяют контроль изделий с помощью проникающих веществ. Методы испытаний различаются по виду проникающих веществ (жидкости или газы), назначению, областям применения, используемой технологической оснастке и др. Жидкие или газообразные пробные вещества проникают через несплошности конструкции вследствие наличия перепада давлений на ее стенке или за счет капиллярных сил. Для конструкций, работающих под избыточным относительно атмосферного давлением, перепад давлений считают положительным, для вакуумных – отрицательным, а для конструкций с разомкнутым объемом – равным нулю.

        Методы испытаний, при которых индикаторное вещество проникает через несплошности при положительном перепаде давлений,  называют компрессионными, а при отрицательном – вакуумными.

В зависимости от способа индикации первичной информации различают :

• гидравлические,
•  капиллярные,
• пузырьковые (пневматический,пневмогидравлический, вакуумный),
• манометрические (падение и нарастание давления, 
• дифференциальный, 
• микроманометрический),
• химический, 
• искровой, 
• акустический, 
• радиоактивный,
• галогенный,
• катарометрический
• масс-спектрометрический методы испытаний.

Контроль швов на непроницаемость с помощью керосина.

       Несмотря на свою простоту, контроль качества сварных соединений с помощью керосина достаточно эффективен и к тому же не требует сколько-нибудь значительных материальных затрат. Недаром им продолжают широко пользоваться и в наше время, богатое на различные высокофункциональные устройства и приборы. Керосин способен проникать сквозь мельчайшие трещины в сварных швах, благодаря чему позволяет обнаруживать мельчайшие дефекты. По своей эффективности способ контроля керосином эквивалентен гидравлическому испытанию с давлением 3-4 кгс/мм2. Он основан на том же явлении капиллярности, что и контроль пенетрантами. К слову сказать, в некоторые пенетранты фирменного изготовления керосин входит в качестве составляющего компонента.

Проверка керосином сводится к ряду последовательных операций:

• Очистка шва с двух сторон от шлака, грязи и ржавчины.
• Покрытие одной из сторон (той, за которой удобнее наблюдать) водной суспензией каолина или мела (350-450 г на 1 л воды). После нанесения суспензии необходимо подождать, пока она высохнет. Для ускорения процесса покрытие можно просушить горячим воздухом.
• Обильное смачивание обратной стороны керосином - 2-3 раза в течение 15-30 минут, в зависимости от толщины металла. Это можно делать струей из краскопульта или паяльной лампы, а также с помощью кисти или кусочка ветоши.
• Наблюдение за стороной, на которую нанесена меловая или каолиновая суспензия, и маркирование проявляющихся дефектов.

      Негерметичность швов обнаруживает себя появлением темных полос или точек на меловом или каолиновом покрытии, которые с течением времени расплываются в более обширные пятна. Именно поэтому наблюдать за обратной стороной нужно сразу после нанесения керосина - чтобы зафиксировать первые проявления керосина, точно указывающие на место и форму дефекта. Проявляющиеся точки свидетельствуют о порах и свищах, полоски - о сквозных трещинах. Этот метод, при котором в качестве проникающего вещества используют керосин (керосиновая проба), получил широкое распространение благодаря своей простоте и сравнительно высокой чувствительности. С помощью керосина контролируют открытые изделия – емкости, элементы гидравлических и газовых систем. В ряде случаев этот метод используют и при испытаниях закрытых систем – топливных отсеков, баков, а также сварных соединений различных изделий. Высокая проникающая способность керосина обусловлена тем, что он не является полярно-активной жидкостью, имеет сравнительно низкую вязкость, хорошо растворяет пленки жира и устраняет пробки в неплотностях. В качестве индикатора течи используют меловую обмазку того же состава, что и при гидравлических испытаниях.

Различают четыре способа испытаний:

• керосиновый;
• керосинопневматический;
• керосиновакуумный;
• керосиновибрационный.

Контроль керосиновым способом выполняют следующим образом.

1. На места контроля, предназначенного для осмотра, наносят меловую обмазку.
2. Противоположную сторону изделия несколько раз смачивают керосином либо укладывают на нее ленту или кусок ткани, смоченные керосином.
3. После выдержки, определяемой ТУ на изделие, его осматривают, выявляя места течей по пятнам керосина цвета ржавчины на меловой обмазке.

Чувствительность и порядок осмотра изделий при испытаниях керосиновым способом:

Иногда для повышения чувствительности контроля керосин окрашивают, растворяя в нем краски ярких цветов. Керосиновым способом могут быть выявлены течи диаметром до 0,1 мм в изделиях толщиной до 25 мм.

При керосинопневматическом способе контроля изделие после смачивания керосином обдувают струей сжатого воздуха под давлением 0,3...0,4 МПа, что повышает чувствительность контроля и ускоряет выявление дефектов.

Керосиновакуумный способ основан на применении переносных вакуумных камер, устанавливаемых на контролируемое изделие со стороны меловой обмазки. При этом так же, как и при керосинопневматическом способе, повышаются чувствительность и производительность контроля.

При керосиновибрационном способе на изделие, смоченное керосином, воздействуют ультразвуковыми колебаниями, что существенно ускоряет процесс проникновения керосина в неплотности и также повышает чувствительность и производительность контроля.

     Чувствительность способов испытаний керосином существенно зависит от чистоты последнего. Примеси, растворяемые керосином, повышают его вязкость, что приводит к уменьшению потока через течь, которая при малых размерах может закупориться. Особое влияние на чувствительность испытаний оказывают компоненты смазок, применяемых при сборке гидро- и газовых систем и вымываемых керосином из объектов в процессе контроля. Использование загрязненной проникающей жидкости может привести к невыявлению скрытых дефектов, которые в дальнейшем, при эксплуатации изделия, могут проявиться в виде значительных течей.        

Испытание сжатым воздухом применяется только для закрытых сосудов. Для испытания в сосуд с предварительно заглушенными отверстиями подается сжатый воздух под давлением 1,0—2,0 атм. Снаружи все швы смачиваются мыльной водой, и сжатый воздух, выходя через неплотности, образует мыльные пузыри, по которым определяют пороки в швах и исправляют их.

Рис.1. Цистерна, подготовленная для проверки на герметичность с использованием керосина

Испытание воздухом

Необходимо отметить, что испытание воздухом при неправильной подготовке изделий или подаче воздуха без чувствительного манометра и предохранительного клапана представляет значительную опасность. Крышки и заглушки перед испытанием должны быть надежно закреплены.Применять сжатый воздух давлением свыше 2 атм не рекомендуется вследствие опасности разрушения конструкций.

Гидравлическое испытание

       При гидравлическом испытании проверяется прочность и плотность различных сосудов, котлов и трубопроводов, работающих под давлением. При этом испытании сосуд с плотно закрытыми отверстиями наполняется водой. Воздух из него выходит через верхнее отверстие, которое после заполнения также заглушается. Затем давление доводится до необходимой величины, и сосуд подвергается тщательному осмотру. Швы, имеющие пороки, дают течь и потение, а слабые места даже разрушаются. После выдержки и осмотра давление в сосуде доводится до рабочего, и металл сосуда на расстоянии 15—20 мм от швов подвергается обстукиванию легкими ударами молотка (весом 0,4—1,5 кг) с круглым бойком для предупреждения образования вмятин. Величина давления при испытании устанавливается соответствующими инструкциями по контролю и правилами освидетельствования. Обычно испытательное давление на 25—100% больше рабочего. Рабочее место, где производится испытание, должно быть оборудовано в соответствии с правилами по технике безопасности.

II.Практическая часть.

1.Технологическая задача: Провести испытания на герметичность швов сварных конструкций. Данные контроля занести в таблицу.

2.Технологическая задача: Укажите способы контроля качества сварных швов емкости для хранения нефтепродуктов. Выберите наиболее эффективный. Обоснуйте ответ.

2. Тестовое задание.

1.        Ржавчина, окалина, масло, краска, влага являются причиной образования дефектов, которые называют:

1)        поры;                    3) включения;

2)        трещины;        4) несплавления.

2.        Трещины, непровары, несплавления относят к группе дефектов, которую называют:

1)        объемные;                        3) случайные;

2)        трещиноподобные;       4) аварийные.

3.        Самые опасные дефекты в сварных швах:

1)        поры;                    3) трещины;

2)        включения;        4) наплывы.

4.        Самые опасные концентраторы напряжений в сварных швах:

1)        поры;                    3) наплывы;

2)        включения;        4) трещины.

5.        При удалении дефектных мест длина удаляемого участка должна равняться длине дефектного участка плюс с каждой стороны:

1)        1-2 мм;        3)10-20 мм;

2)        5-10 мм;        4) 20-40 мм.

6.        Число исправлений одного и того же дефектного участка зависит от категории ответственности конструкции и не должно превышать:

1)        двух;        3) четырех;

2)        трех;        4) семи.

7.Зачистка шва предполагает удаление:

1. неровности;
2. шлаковой корки;
3. брызг застывшего металла.

8.Что должно подвергаться зачистке после сварки?

1. Только сварной шов.
2. Только околошовная зона.
3. Сварной шов и околошовная зона.

9.Брызги металла удаляются с поверхности сварного шва и околошовной зоны при помощи:

1. зубила и молотка;
2. шлифовального круга, закрепленного в шлифовальной машине;
3. круглой шлифовальной металлической щеткой, закрепленной в шлифовальной машине.

10.Ширина околошовной зоны, подвергаемой зачистке, составляет не менее:

1. 40 мм;
2. 20 мм;
3. 80 мм.

11.Шлаковую корку со сварного шва можно удалить:

1. молотком и зубилом;
2. молотком- шлакоотделителем;
3. шлифовальным кругом, закрепленным на пневмомашине.

12.        Контроль, который предусматривает проверку: квалификации сварщиков, качества сварочных материалов, состояния сварочного оборудования и аппаратуры, сборочно-сварочных приспособлений:

1)        предварительный;              3) приемочный;

2)        пооперационный;                  4) срочный.

13.        Контроль, который включает проверку качества подготовки и сборки деталей под сварку, соблюдения режимов сварки, порядка выполнения многослойных швов и т.д.:

1)        предварительный;           3) приемочный;

2)        пооперационный;               4) срочный.

14.        Контроль, производимый после завершения всех предусмотренных технологическим процессом операций, результаты которого фиксируют в сдаточной документации на изделие:

1)        предварительный;           3) приемочный;

2)        пооперационный;               4) срочный.

15.        Приемочный контроль, при котором проверяют все сварные соединения:

1)        сплошной;                          3) обязательный;

2)        выборочный;                          4) оперативный.

16.        Приемочный контроль, при котором проверяют часть сварных соединений:

1)        сплошной;                         3) необходимый;

2)        выборочный;                         4) срочный.

17.Документ, в котором указываются завод-изготовитель основного металла, марка и химический состав металла, номер плавки, профиль и размер материала, масса металла и номер партии, результаты всех испытаний, стандарт на данную марку материала:

1)        аттестат;                          3) диплом;

2)        калькуляция;                         4) сертификат

18.        Операции, выполняемые для проверки правильности соблюдения технологии данного производства и качества его продукции:

1)        контрольные;                          3) регистрирующие;

2)        технологические;             4) выпускающие.

19.Контроль, при котором выявляют дефекты, обнаруживаемые невооруженным глазом, а также с помощью лупы 10-кратного увеличения:

1)        физический;                        3) оперативный;

2)        визуальный;                        4) объективный.

20.Испытания, при которых определяют прочность, твердость, пластичность металла:

1)аналитические;                       3)технологические;

2)физические;                       4) механические.

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МАГНИТОПОРОШКОВЫМ МЕТОДОМ КОНТРОЛЯ

Цель: Изучение оборудования и методики магнитопорошковой дефектоскопии, получение навыков проведения магнитопорошкового контроля.

Оснащение:

• справочные таблицы;
• набор сварочных конструкций;
• карточки- задания;
• бланки отчетов

Ход работы

I.Теоретическая часть.

         Основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка в местах выхода на контролируемую поверхность изделия магнитного потока, связанного с наличием нарушения сплошности материала. В намагниченных изделиях нарушения сплошности (дефекты) вызывают перераспределение магнитного потока и выход части его на поверхность (магнитный поток дефекта). На поверхности изделия создаются локальные магнитные полюсы, притягивающие частицы магнитного порошка, в результате чего место дефекта становится видимым (ГОСТ 21105-75).

     Метод является одним из наиболее изученных и практически освоенных методов неразрушающего контроля. Он позволяет обнаруживать дефекты типа тонких поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности, волосовин, трещин, расслоений, и др. Метод используется для обнаружения нарушений сплошности с шириной раскрытия у поверхности 0,001 мм и более, глубиной 0,01 мм и более.

Магнитопорошковый метод применяется для выявления подповерхностных дефектов, находящихся на глубине до 1,5…2,0 мм. От глубины залегания дефекта зависит ширина наслоения над ним ферромагнитного порошка. Если глубина залегания дефекта более 3…4 мм, то выявить его практически невозможно (если дефект не очень велик), так как полоса наслоения порошка становится размытой и неясной.

     При наличии немагнитного покрытия на поверхности проверяемой детали чувствительность метода уменьшается. На рис. 1 показана схема выявления трещины на поверхности детали. Если немагнитного покрытия нет, то порошок над трещиной осаждается в виде четких линий (рис. 1, а), при толщине хромового покрытия 0,03 мм порошок осаждается в виде размытой линии (рис. 1, б), а при толщине покрытия свыше 0,1 мм практически все поле рассеяния дефекта сосредоточено в немагнитном покрытии и на поверхность не выходит, следовательно, дефект вообще невозможно обнаружить этим методом (рис. 1, в).

      Чувствительность метода определяется магнитными характеристиками материала изделия, его формой и размерами, чистотой обработки поверхности, напряженностью намагничивающего поля, способом контроля, взаимным направлением намагничивающего поля и дефекта, свойствами применяемого магнитного порошка (или магнитно-люминесцентного), а также освещенностью рабочего участка. 

Рисунок 1. Выявление трещин магнитопорошковым методом: а - открытой трещины; б - скрытой под слоем хрома толщиной 0,03 мм;в - скрытой под слоем хрома толщиной 0,1мм

      Магнитопорошковый метод осуществляется способами приложенного магнитного поля или остаточной намагниченности. При остаточной намагниченности деталь сохраняет намагниченность после снятия внешнего магнитного поля, затем следуют технологические операции по нанесению магнитного порошка и т. д.

       При контроле способом приложенного магнитного поля намагничивание и все остальные операции проводят одновременно. Этим способом пользуются, если деталь выполнена из магнитомягкого материала или имеет такую форму, что ее не удается намагнитить до требуемого значения индукции, а также в том случае, когда нужно обнаружить дефекты, расположенные на глубине более 0,01 мм, или скрытые под слоем немагнитного материала толщиной более 0,03 мм.

       При магнитопорошковом методе контроля предусматривается следующая последовательность технологических операций:

•  подготовка изделия к контролю. Изделия, подаваемые на намагничивающие устройства, должны быть очищены от покрытий, мешающих их намагничиванию или смачиванию (отслаивающаяся окалина, масла, грязь, иногда изоляционные покрытия и т. п.);
•  намагничивание изделия;
• нанесение магнитного порошка на контролируемое изделие. Применяют сухой магнитный порошок или магнитную суспензию (взвесь магнитного порошка в дисперсионной среде). В качестве дисперсионной среды могут применяться вода, масло, керосин, смесь масла и керосина и др. Водная суспензия должна содержать смягчающие и антикоррозионные добавки, а при необходимости - антивспенивающие;
•  разбраковка проводится путем визуального осмотра поверхности изделий по наличию отложений магнитного порошка в местах дефектов.

       При необходимости, расшифровка результатов контроля может проводиться с применением оптических средств, тип и увеличение которых устанавливаются технической документацией на контроль, годные изделия, прошедшие контроль, должны быть размагничены в случаях, если они имеют трущиеся поверхности, если их намагниченность осложняет сборку узлов, куда они входят, или вносит погрешность в показания окружающих приборов.

       Для размагничивания на изделие воздействуют переменным магнитным полем с напряженностью, убывающей от максимального значения до нуля. Изделия, нагреваемые после магнитного контроля до (600…700°С и выше, размагничивать не следует.

      При выявлении дефектов в ферромагнитных материалах с темной поверхностью целесообразно применить магнитно-люминесцентный метод. Он позволяет обнаруживать тонкие, невидимые для глаза трещины различного происхождения. От магнитопорошкового метода этот метод отличается лишь применением магнитно-люминесцентного порошка (на 100 г магнитного порошка берут 15 г люминофора, например, люмогена светло-желтого). Свечение его в ультрафиолетовом излучении обусловлено присутствием люминофора, адсорбированного на частицах. Дефекты обнаруживаются по яркому свечению порошка, оседающего над ними.

II. Практическая  часть.

1. Технологическая задача :Составить сравнительную таблицу « Основные виды контроля внутренних дефектов сварных швов»

Таблица 1. Виды контроля

2. Контрольные вопросы :

1.Какие виды дефектов сварки вы знаете?

2.Какие виды контроля сварных соединений вы знаете?

3.В чем сущность магнитографического метода контроля?

4.Чем отличается магнитопорошковый метод контроля от магнитографического?

5.Какие виды дефектов считаются недопустимыми?

6.Физическая сущность магнитопорошкового метода

Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Основные источники:

1. Покровский Б. С. П487 Слесарно-сборочные работы : Учеб.  для студентов учрежд. сред. проф. образования / Б. С. Покровский. ⎯ 7-е изд., стер. ⎯ М. : Издательский центр «Академия», 2017. ⎯ 352 с.
2. ГОСТ 4.140-85 Система показателей качества продукции. Оборудование электросварочное. Номенклатура показателей.
3. ГОСТ 3242-79 Соединения сварные. Методы контроля качества.

Дополнительные источники:

1. Банников Е.А. Сварочные работы: современное оборудование и технология работ – М.: АСТ: Астрель, 2009.
2. Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка: Учебник для нач. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2010;
3. Галушкина В.Н. Технология производства сварных конструкций: учебник для начального проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2012;
4. Колганов Л.А. Сварочные работы. Сварка, резка, пайка, наплавка: учебное пособие. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2008.