МДК.01.04. Контроль качества сварных соединений
Презентации по дисциплине: Контроль качества сварных соединений.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 9_deformatsii_i_napryazheniya_pri_svarke.pptx | 1.92 МБ |
| 10_defekty_svarnyh_shvov.pptx | 1.17 МБ |
| kontrol_svarnyh_soedineniy.pptx | 1.33 МБ |
| 11_sposoby_kontrolya_kachestva_svarnyh_shvov_i_soedineniy.pptx | 1.26 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
( I ) Общие сведения Любое силовое воздействие на тело сопровождается возникновением в нем напряжений и развитием деформаций. Напряжением называют силу, отнесенную к единице площади сечения тела. Деформацией называют изменение размеров или форм тела под действием приложенных к нему сил. Деформации могут быть упругими и пластическими.
В зависимости от характера приложенных сил различают напряжения : растяжения; сжатия; изгиба; кручения; среза.
Помимо напряжений и деформаций, возникающих в деталях под действием приложенных нагрузок, в них могут быть так называемые свободные ( собственные ) напряжения и деформации и существующие в телах при отсутствии внешних сил . К ним относятся сварочные напряжения и деформации.
В зависимости от продолжительности существования сварочные напряжения и деформации разделяют на: временные , существующие в период выполнения сварки; остаточные , устойчиво сохраняющиеся в течение длительного времени после сварки.
В зависимости от характера и объемов распределения напряжения различают: одноосные (линейные); двуосные (плоскостные); трехосные (объемные). А так же напряжения: I рода (в макро объемах тела), II рода (в пределах кристаллических зерен металла) III рода (в пределах кристаллической решетки).
Сварочные деформации обычно характеризуются прогибами элементов, углами поворота, укорочениями, величинами выхода точек тела из плоскости равновесия и т.д. Деформации , приводящие к изменению размеров всего изделия, искривлению его геометрических осей, называют общими . А деформации, относящиеся к отдельным участкам изделия, называют местными .
( II ) Причины возникновения напряжений и деформаций при сварке Основными причинами возникновения напряжений и деформаций при сварке являются: 1) Неравномерный нагрев металла Все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются . При наличии жестких связей между нагретыми и холодными участками металла это приводит к образованию сжимающих или растягивающих внутренних сварочных напряжений.
Внутренние напряжения и деформации возникают при наплавке валика на кромку металлической пластины . Наплавленный валик и нагретая часть пластины будут расширятся и растягивать холодную часть, вызывая в ней деформацию растяжения с изгибами. Сам же валик и нагретая часть пластины будут сжаты, поскольку их тепловому расширению препятствует ее холодная часть. Растягивающие напряжения принято обозначать знаком " + ", а сжимающие - знаком " - " . Пластина прогнется выпуклостью вверх.
В процессе остывания наплавленный валик и нагретая часть полосы, претерпев пластическую деформацию будут укорачиваться. Этому укорочению вновь будет препятствовать слой холодной части металла пластины. Теперь уже наплавленный металл и нагревшаяся часть пластины будут стягивать участки холодного металла. Они сожмутся и пластина прогнется выпуклостью вниз.
2) Литейная усадка расплавленного металла Явление усадки объясняется тем, что при затвердевании металл становится более плотным, в результате чего объем его уменьшается. Ввиду того, что металл шва жестко связан с основным металлом, остающимся в неизменном объеме и противодействующим этой усадке, в сварном соединении возникают внутренние напряжения.
Металлы имеют разную усадку, измеряемую в процентах от первоначального размера: сталь низкоуглеродистая литая - 2,0 % ; чугун серый литейный - 0,7-0,8 % ; латунь - 2,06 % ; медь - 2,1 % ; бронза - 1,45-1,6 % ; алюминиевые сплавы - 1,7-1,8 % .
Если металл недостаточно пластичен, конструкция дает трещины в зоне термического влияния. Напряжения от усадки являются причиной горячих трещин , возникающих во время затвердевания металла шва после сварки. При газовой сварке кислородно-ацетиленовым пламенем образуется большая зона нагрева, а следовательно, и большие сварочные деформации.
Различают деформации от усадки: продольную; поперечную (угловую, в сторону большего объема наплавленного металла).
3) Структурные превращения в металле При сварке легированных и высоко углеродных сталей наряду с тепловыми возникают объемные структурные напряжения, т.к. при охлаждении изменяется структура металла (размеры и взаимное расположение зерен), что сопровождается изменением объема металла и вызывает внутренние напряжения.
( III ) Способы уменьшения величины напряжений Внутренние напряжения в сварных швах снижают следующими способами: 1.Послойная проковка швов обычно выполняется пневматическим зубилом с закругленным бойком. Проковка рекомендуется при многослойной сварке деталей большой толщины, причем во избежание появления трещин и надрывов первый и последний слои шва не проковывают. Швы, склонные к закалке, проковывать не следует.
Проковка швов
2. Предварительный или сопутствующий подогрев применяют при сварке сталей, склонных к закалке и образованию трещин. Подогретый металл медленнее остывает и не закалится (не будет трещин), кроме того уменьшается перепад температур между основным металлом и швом, следовательно уменьшатся напряжения (не будет трещин и деформаций) . Температуру подогрева ( 100-600° С ) выбирают в зависимости от марки стали и жесткости конструкции. Подогревают изделия индукторами, многопламенными горелками, в печах. 3.Термическая обработка после сварки , необходимая для выравнивания структуры шва и зоны термического влияния, также снимает внутренние напряжения. Для этого применяют отпуск или отжиг изделия из расчета 2-3 мин на 1 мм толщины металла и медленное охлаждение его вместе с печью.
( IV ) Способы борьбы с деформациями 1. Мероприятия выполняемые до сварки а) Рациональное конструирование сварных изделий ограничение количества наплавленного металла , не допущение скопления и пересечения швов , не расположение швов там, где действуют максимальные напряжения от внешних нагрузок, размещение швов симметрично , применение преимущественно стыковых швов, правильный выбор вида сварки, правильный выбор режима сварки и т.п.
б) Правильная сборка деталей с учетом взаимных деформаций, применение метода обратных деформаций (рисунок) или использование сборочных приспособлений, допускающих некоторое перемещение деталей при усадке металла.
2.Мероприятия, выполняемые в процессе сварки. а) Рациональная последовательность наложения сварочных швов: замыкающие швы, создающие жесткий контур, завариваются в последнюю очередь; сварку конструкции выполняют от середины к краям; применение многослойных швов вместо однослойных; использование обратноступенчатого способа заполнения швов по длине; применение для многослойных швов способов «каскад», «горка», «блоки» ;
б) Уравновешивание деформаций . В этом случае швы выполняют в такой последовательности, при которой последующий шов вызывает деформации обратного направления по сравнению с деформациями от предыдущего шва
в) Жесткое закрепление деталей при сварке . Детали закрепляют в сборочно-сварочных приспособлениях, обладающих значительной жесткостью. После сварки в сварных швах возрастут внутренние напряжения.
3.Мероприятия, выполняемые после сварки. а) Механическая правка . С помощью молотов, домкратов, винтовых прессов и других устройств создается ударная или статическая нагрузка, которую обычно прикладывают со стороны наибольшего выгиба изделия.
Схема исправления сварной тавровой балки путем приложения статической нагрузки
Схема исправления деформированных изделий из тонколистового металла а - листы после сварки до прокатки, б - схема процесса прокатки, 1 - сварной шов, 2 - накладка, 3 - прокатные валки
б) Термическая правка. Заключается в местном нагреве небольших участков металла деформированной конструкции. При охлаждении нагретых участков верхние волокна на выпуклой стороне изделия сжимаются (т.к. уменьшились в объеме при нагревании (подсели), т.к не могли свободно расширится) и выпрямляют его.
Расположение участков нагрева при термической правке а- тавровой балки, б - балки швеллерного сечения, в - рамы из швеллеров
в) Термомеханическая правка . Заключается в сочетании местного нагрева с приложением статической нагрузки, изгибающей исправляемый элемент конструкции в нужном направлении
Термомеханическая правка сварного фундамента с применением домкрата (цифрами показана последовательность мест нагрева) 1 - опоры, 2 - места нагрева, 3 - домкрат
Все способы правки следует вести в приспособлениях, позволяющих контролировать размеры выпрямляемых элементов и их прогибы. В большинстве случаев дефекты сварки, а также деформации сварных конструкций можно исправить описанными выше способами. В противном случае изделие бракуют и составляют акт по форме, принятой в данной организации.
Самостоятельно 1 вариант Термомеханическая правка металла – это? Для каких металлов применяется метод обратных деформаций? Каскадный метод сварки – это? Для чего применяется? В чем заключается метод уравновешивания деформаций? Почему неравномерный нагрев металла является основной причиной деформаций? Как обозначается напряжение сжатия? Способы предупреждения напряжений и деформаций. Для чего применяют термическую обработку металла после сварки? Отпуск – это? Виды отпуска. 2 вариант В чем заключается термическая правка металла? Для каких металлов применятся жесткое закрепление? Блочный метод сварки – это? Для чего применяется? Рациональная последовательность сварных швов – это? Основные причины образования напряжений и деформаций при сварке. Как обозначается напряжение растяжения? Способы исправления деформаций и напряжений? Для чего применяют предварительный подогрев металла? Отжиг металла – это? Его преимущества.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
( I ) Общие сведения Дефекты - отклонения от установленных норм и технических требований, приводящие к ухудшению работоспособности сварных конструкций, снижению их эксплуатационной надежности, ухудшению внешнего вида изделия. Дефекты часто являются причиной преждевременного разрушения сварных конструкций.
( II )Классификация дефектов Типы дефектов: 1) по расположению: а) наружные (можно обнаружить внешним осмотром); б) внутренние (для обнаружения требуются специальные методы); 2) по форме: а) компактные, протяжные; б) плоские, объемные; в) острые, округлые. 3) по размерам: а) мелкие; б) средние; в) крупные. 4) по количеству: а) единичные; б) групповые.
5) В зависимости от причин возникновения дефекты делят на две группы: а) Дефекты, связанные с металлургическими процессами – горячие и холодные трещины в металле шва и околошовной зоны, поры, изменение свойств металла шва и зоны термического влияния .
б) Дефекты формирования шва – непровары , подрезы, прожоги, наплывы, шлаковые включения, незаваренные кратеры и несоответствие размеров шва рассчетным . Они возникают в результате нарушения режима сварки, неправильной подготовки и сборки элементов конструкции, небрежности и низкой квалификации сварщика.
( III ) Характеристика основных видов дефектов 1 . Дефектами формы и размеров сварных швов являются их неполномерность , неравномерные ширина и высота, бугристость, седловины, перетяжки и т.п. Эти дефекты снижают прочность и ухудшают внешний вид шва. Причины их возникновения , неправильный угол наклона электрода, неточное направление электрода, неустойчивый режим сварки т.п. Дефекты формы и размеров швов косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов в шве.
2. Наплывы образуются в результате натекания жидкого металла на поверхность холодного основного металла без сплавления с ним. Они могут быть местными - в виде отдельных застывших капель, а также иметь значительную протяженность вдоль шва. Чаще всего наплывы образуются при выполнении горизонтальных сварных швов на вертикальной плоскости. Причины образования наплывов - большой сварочный ток, слишком длинная дуга, неправильный наклон электрода. В местах наплывов часто могут выявляться непровары , трещины и др.
3. Подрезы представляют собой продолговатые углубления (канавки), образовавшиеся в основном металле вдоль края шва. Причины . Они возникают в результате большого сварочного тока и длинной дуги. При выполнении угловых швов является смещение электрода в сторону вертикальной стенки. Подрезы приводят к ослаблению сечения сварного соединения и концентрации в нем напряжений, что может явиться причиной разрушения.
4. Прожоги - это сквозные отверстия в шве, образованные в результате вытекания части металла ванны. Причинами их образования могут быть большой зазор между свариваемыми кромками, недостаточное притупление кромок, чрезмерный сварочный ток, недостаточная скорость сварки. Наиболее часто прожоги образуются при сварке тонкого металла и выполнении первого прохода многослойного шва. Прожоги могут также образовываться в результате недостаточно плотного поджатия сварочной подкладки или флюсовой подушки.
5. Непроваром называют местное несплавление кромок основного металла или несплавление между собой отдельных валиков при многослойной сварке. Причины образования непроваров - 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. Непровары уменьшают сечение шва и вызывают концентрацию напряжений в соединении, что может резко снизить прочность конструкции.
6. Шлаковые включения , представляющие собой вкрапления шлака в шве Причины: образуются в результате плохой зачистки кромок деталей и поверхности сварочной проволоки от оксидов и загрязнений. Они возникают при сварке длинной дугой, недостаточном сварочном токе и чрезмерно большой скорости сварки, а при многослойной сварке - недостаточной зачистке шлаков с предыдущих слоев. Шлаковые включения ослабляют сечение шва и его прочность.
7. Трещины - разрывы в металле, также как и непровары , являются наиболее опасными дефектами сварных швов. Они могут возникать как в самом шве, так и в околошовной зоне и располагаться вдоль или поперек шва. По своим размерам трещины могут быть макро- и микроскопическими. Причины: повышенное содержание углерода, а также примеси серы и фосфора, резкое охлаждение металла, высокие напряжения в жесткозакрепленных конструкциях.
8. Газовые поры – полости в шве, появляются в сварных швах при недостаточной полноте удаления газов при кристаллизации металла шва. Причины пор - повышенное содержание углерода при сварке сталей, загрязнения на кромках, использование влажных флюсов, покрытий и защитных газов, высокая скорость сварки, неправильный выбор присадочной проволоки. Поры могут располагаться в шве отдельными группами, в виде цепочек или единичных пустот. Иногда они выходят на поверхность шва в виде воронкообразных углублений, образуя так называемые свищи. Поры также ослабляют сечение шва и его прочность, сквозные поры приводят к нарушению герметичности соединений.
9. Незаваренные кратеры - углубление в шве после обрыва дуги, в нем образуются рыхлости, скопление окислов и возможно образование трещин. 10. Перегрев характеризуется чрезмерным укрупнением зерна и огрублением структуры металла. 11. Пережог - наличие в структуре металла зерен с окисленными границами и рост зерна. Такой металл имеет повышенную хрупкость и не поддается исправлению. Причиной является сварка на чрезмерно большой силе тока или мощности пламени.
( IV ) Исправление дефектов сварных соединений Дефекты формы и размеров сварных швов – зачищаются и подвариваются. Наплывы – удаляют и подваривают. Прожоги в швах очищают и заваривают. Перегрев исправляется термической обработкой.
Подрезы допустимы без исправления глубиной не более 0,5 мм при толщине низкоуглеродистой стали до 10 мм и не более 1мм при толщине стали более 10 мм . Подрезы исправляют наплавкой тонкого ниточного шва по всей длине подреза после зачистки.
Поверхностные поры диаметром более 2 мм выплавляют или вырубают и заваривают. На 1 м длины шва допускается не более 4 пор при расстоянии между ними не менее 10 мм , если диаметр поры не превышает 1 мм и расстояние не менее 25 мм при диаметре пор 2 мм . Свищ очищается и место дефекта заваривается.
Трещины - металл с поверхности зачищают, шлифуют и травят 20% -ным раствором азотной кислоты. Дефект исправляют предварительным засверливанием отверстий по границам трещин , выплавлением или вырубкой металла с последующей заваркой этого места.
Непровары , внутренние поры, шлаковые включения – являются недопустимыми дефектами, дефектное место вырубают и заваривают. После исправления дефекта проводят повторный контроль шва. Одно и тоже место допускается ремонтировать не более 2 раз .
Самостоятельно Название дефекта Схема Описание Причина Допуски и способы устранения 1. Дефекты формы и размеров сварных швов 11.
Самостоятельно 1 вариант Чем опасны дефекты? Дефекты металлургических процессов. Виды трещин. Виды дефектов по форме. Виды дефектов по количеству. Какие дефекты возможны от влажного покрытия электрода? Какие дефекты возможны при большом содержании углерода? Какие дефекты возможны при чрезмерном токе? Какие дефекты возможны при длинной дуге? Как обозначаются по ГОСТу следующие дефекты: а) радиальные трещины; б) равномерно распределенные поры; в) разобщенные шлаковые включения; г) несплавления валиков; д ) избыточная выпуклость стыкового шва. 2 вариант Что называется дефектом? Дефекты формирования шва. Виды пор. Виды дефектов по расположению. Виды дефектов по размерам. Какие дефекты возможны от загрязнения на кромках. Какие дефекты возможны при избытке серы и фосфора? Какие дефекты возможны при недостаточном токе? Какие дефекты возможны при неправильном положении электрода? Как обозначаются по ГОСТу следующие дефекты: а) разветвленная тещина в металле шва; б ) свищ; в) флюсовые включения ; г) несплавление по боковой стороне; д ) вогнутость корня шва.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Контроль сварных соединений План урока: Основные виды контроля на разных стадиях технологического процесса производства сварных конструкций Контроль готовой продукции по внешнему виду
Цели учебного занятия 1) усвоение и закрепление знаний о содержании входного контроля, пооперационного контроля и контроля готовой продукции; содержании , методах и средствах контроля готовой продукции по внешнему виду; 2) формирование представлений о структуре контроля сварочного производства;
I Основные виды контроля на разных стадиях технологического процесса производства сварных конструкций Для обеспечения высокого качества сварных соединений, необходимо проводить контроль на всех стадиях проектирования и производства: Входной контроль (предварительный контроль); Пооперационный контроль (контроль в процессе сборки и сварки); Контроль готовой продукции (приемочный контроль).
1 Входной контроль ( предварительный контроль ) включает в себя: а) проверку проектной и исполнительной документации на соответствие ГОСТ и ТУ; б) проверку квалификации сварщиков , дефектоскопистов и ИТР ; в) проверку качества основного металла, сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки, флюса, газов и др.); г ) проверку соответствия нормативным документам и состояния сварочного оборудования, оснастки и контрольно-измерительных приборов .
2 Пооперационный контроль ( контроль в процессе сборки и сварки ) состоит из проверки: а) качества заготовок (соответствие чертежу); б) качества подготовки и чистоты кромок и чистоты прилегающих поверхностей; в) качества сборки (зазоры, смещение кромок, углы сопряжения элементов); г) параметров режима сварки (марка и диаметр электрода, сила тока и напряжение на дуге, скорость сварки, порядок наложения швов, температура предварительного и сопутствующего подогрева)
3 Контроль готовой продукции ( приемочный контроль ) - вид контроля выбирают в зависимости от назначения изделия и требований, которые к нему предъявляются: а) внешний осмотр и измерение сварных соединений; б) неразрушающие методы контроля ( НРК ) – радиационный контроль (рентгеновский и гамма-лучами), ультразвуковой контроль, магнитная дефектоскопия, капиллярная дефектоскопия (керосиновый метод, вакуум метод), гидравлические и пневматические испытания), химические способы ( гелеевым течеискателем , аммиаком); в) разрушающие методы контроля ( РК ) – механические испытания (испытания на растяжение, изгиб, ударную вязкость) металлографические исследования (макро- и микроанализ).
Практикум из электронного учебника «Сварка на автоматических и полуавтоматических машинах Задание №1 Задание №2
II Контроль готовой продукции по внешнему виду Внешнему осмотру и измерению подлежат все сварные швы на всей протяженности. Внешний осмотр предшествует всем другим методам контроля . Это наиболее дешевый, оперативный и достаточно информативный метод контроля.
Внешний осмотр проводится в условиях достаточной освещенности. Сварные швы должны быть тщательно очищены от шлака, а если необходимо, то и протравлены.
Ведомость к уроку Внешний осмотр проводится с целью выявления в следующих возможных наружных дефектов : а) трещин всех видов и направлений; б) непараллельности или неперпендикулярности осей соединяемых элементов; в) смещения кромок соединяемых элементов; г) отступления размеров и формы швов от чертежей (по высоте, катету и ширине шва, по равномерности усиления и т.п.); д ) наплывов, подрезов, прожогов, незаваренных кратеров, непроваров , пористости и других технологических дефектов.
Контроль размеров сварного шва и определение величины выявленных дефектов следует производить измерительным инструментом, имеющим точность измерения ± 0,1 мм, или специальными шаблонами для проверки геометрических размеров швов. При внешнем осмотре рекомендуется применять лупу с 5-10 – кратным увеличением.
Инструмент и оборудование для внешнего осмотра Шаблон для сварных швов “S”
Набор шаблонов для контроля высоты сварных швов
Нониусный измеритель высоты сварных швов
Цифровой измеритель высоты сварных швов
Шаблон универсальный с регулируемыми углами
Универсальный шаблон сварщика УШС-3
Инспекционное зеркало, для осмотра сварных швов. Зеркало изготовлено из полированной стали.
Комплекта визуального контроля ВИК ВИК Производство комплекта визуального контроля ( Юртэкс , г. Уфа ) Набор инструментов ВИК предназначен для визуального и измерительного контроля сварных соединений, швов, основного металла и т. д. В составе набора ВИК (шаблон сварщика УШС-3, штангенциркуль, лупы, линейка измерительная, зеркало телескопическое, наборы радиусных шаблонов, наборы щупов для контроля зазоров) . Цена комплекта ВИК - 6490 рублей.
Лаборатория контроля качества сварных швов трубопроводов (ЛККС)
Система осмотра сварных швов Секция дисплей, интегрированного управления, была удалена от самого зонда, для легкой манипуляции вводной трубки , при круговом, на 360 градусов, осмотре сварного шва. 4-дюймовая гибкая секция изгиба была добавлена между головой и вводной частями зонда, для облегчения прохождения мест с 90 градусным изгибов в трубах и трубных конструкциях.
Требования к качеству, допустимые размеры дефектов при ручной дуговой сварке: Поверхность шва: слегка выпуклая, равномерно-чешуйчатая, плавный переход к основному металлу; ноздреватость, грубая чешуйчатость не допускается; Пористость: На 1 метре длины допускается не более 4пор диаметром до 1мм , при расстоянии между ними более 10мм ; если диаметр поры 2мм , то расстояние между ними должно быть более 25мм . Подрезы: вдоль усиления глубина не более 0,5 мм при толщине свариваемого проката до 20 мм и не более 1 мм при большей толщине ; Трещины, непровары , несплавления , цепочки и скопления наружных дефектов - не допускаются .
Участки швов с обнаруженными дефектами всех видов должны быть устранены и вновь заварены, после чего их повторно осматривают. Результаты осмотра, как и всех других методов контроля , оформляются в соответствующих документах (актах).
Практическое задание в программе Microsoft PowerPoint Сколько процентов сварных швов проверяют внешним осмотром? Варианты ответов: 25% 50% 100%
Правильный ответ Дальше
Неправильный ответ Назад
Сколько пор допускается на одном метре длины шва? Варианты ответов: 4 2 8
Правильный ответ Дальше
Неправильный ответ Назад
Чему должна быть равна точность измерительного инструмента для проведения внешнего осмотра? Варианты ответов: ±1мм ±0,1мм ±0,01мм
Правильный ответ Дальше
Неправильный ответ Назад
Практическое задание в программе Smart Board
Подведение итогов Ведомость к уроку
Домашнее задание 1 . на сайте преподавателя найти изученную тему и письменно ответить на вопросы в конце темы (в поисковике набираете мои ФИО и открываете первую ссылку (социальная сеть работников образования) 2. На следующем уроке мы будем изучать способы контроля скрытых (внутренних) дефектов швов. Задание: найти в сети интернет виды радиационных методов контроля качества, их преимущества и недостатки. Ответы в виде сообщения.
Спасибо за внимание и
Самостоятельно заполнить схему Основные виды контроля на разных стадиях технологического процесса производства сварных конструкций Входной контроль: Пооперационный контроль: Контроль готовой продукции:
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
( I )Неразрушающие методы контроля Методы контроля готовых сварных швов в зависимости от того, нарушается или не нарушается целостность сварного соединения при контроле делятся на неразрушающие и разрушающие . К неразрушающим способам контроля качества сварных соединений относят: внешний осмотр; контроль на непроницаемость (или герметичность) конструкций; контроль скрытых внутренних дефектов.
(1) Внешний осмотр и обмеры сварных швов - наиболее простые и широко распространенные способы контроля их качества. Они являются первыми контрольными операциями по приемке готового сварного узла или изделия. Этим видам контроля подвергают все сварные швы независимо от того, как они будут испытаны в дальнейшем.
Внешним осмотром сварных швов выявляют наружные дефекты: непровары , наплывы, подрезы, наружные трещины и поры, смещение свариваемых кромок деталей и т.п. Визуальный осмотр производят как невооруженным глазом, так и с применением лупы с увеличением до 10 раз.
Обмеры сварных швов позволяют судить о качестве сварного соединения: недостаточное сечение шва уменьшает его прочность, слишком большое - увеличивает внутренние напряжения и деформации. Размеры сечения готового шва проверяют по его параметрам в зависимости от типа соединения. У стыкового шва проверяют его ширину, высоту, размер выпуклости со стороны корня шва, в угловом - измеряют катет. Замеренные параметры должны соответствовать ТУ или ГОСТам . Размеры сварных швов контролируют обычно измерительными инструментами или специальными шаблонами.
Внешний осмотр и обмеры сварных швов не дают возможности окончательно судить о качестве сварки . Они устанавливают только внешние дефекты шва и позволяют определить их сомнительные участки, которые могут быть проверены более точными способами.
(2)Контроль непроницаемости (герметичности) сварных швов и соединений(емкости, трубопроводы, химическая аппаратура и т.д.). Этот вид контроля производится после окончания монтажа или изготовления конструкции. Дефекты, выявленные внешним осмотром, устраняются до начала испытаний.
Непроницаемость сварных швов контролируют следующими методами: а) капиллярным (керосином); б) химическим (аммиаком); в) пневматические и гидралвлические испытания (пузырьковый метод); г) вакуумированием (вакуум метод); д ) течеискателями .
(а) Контроль керосином основан на физическом явлении капиллярности , которое заключается в способности керосина подниматься по капиллярным ходам - сквозным порам и трещинам. Сварные швы покрываются водным раствором мела с той стороны, которая более доступна для осмотра и выявления дефектов. После высушивания окрашенной поверхности с обратной стороны шов обильно смачивают керосином. Неплотности швов выявляют по наличию на меловом покрытии следов проникшего керосина.
Появление отдельных пятен указывает на поры и свищи, полос - сквозных трещин и непроваров в шве. Благодаря высокой проникающей способности керосина обнаруживаются дефекты с поперечным размером 0,1 мм и менее. Разновидностью капиллярных методов являются люминесцентный контроль и метод красок.
(б) Контроль аммиаком основан на изменении окраски некоторых индикаторов ( раствор фенолфталеина, азотнокислой ртути ) под воздействием щелочей. В качестве контролирующего реагента применяется газ аммиак. При испытании на одну сторону шва укладывают бумажную ленту, смоченную 5% -ным раствором индикатора, а с другой стороны шов обрабатывают смесью аммиака с воздухом. Аммиак, проникая через неплотности сварного шва, окрашивает индикатор в местах залегания дефектов.
(в) Пневматическим и гидравлическим испытаниям подвергают сосуды и трубопроводы, работающие под давлением, а также резервуары, цистерны, котлы, и т.п. Малогабаритные изделия полностью погружают в ванну с водой, после чего в него подают сжатый воздух под давлением, на 10 - 20% превышающим рабочее. Крупногабаритные конструкции после подачи внутреннего давления сварные швы покрывают пенным индикатором (обычно раствор мыла). О наличии неплотностей в швах судят по появлению пузырьков воздуха. При испытании сжатым воздухом (газами) следует соблюдать правила безопасности!
Контроль гидравлическим давлением. Сварные швы с наружной поверхности тщательно просушивают обдувом воздухом. Затем изделие заполняют водой под избыточным давлением , в 1,5 - 2 раза превышающим рабочее , и выдерживают в течение заданного времени. Дефектные места определяют по проявлению течи, капель или увлажнению поверхности швов.
Гидростатическое испытание
(г) Вакуумному контролю подвергают сварные швы, которые невозможно испытать керосином, воздухом или водой и доступ к которым возможен только с одной стороны. Его широко применяют при проверке сварных швов днищ резервуаров, газгольдеров и других листовых конструкций. Сущность метода заключается в создании вакуума на одной стороне контролируемого участка сварного шва и регистрации на этой же стороне шва проникновения воздуха через имеющиеся неплотности . Контроль ведется с помощью переносной вакуум-камеры, которую устанавливают на наиболее доступную сторону сварного соединения, предварительно смоченную мыльным раствором .
Вакуумный контроль шва 1 – вакуумметр, 2 - резиновое уплотнение, 3 - мыльный раствор, 4 - камера.
( д )Контроль газоэлектрическими течеискателями применяют для испытания ответственных сварных конструкций, так как такие течеискатели достаточно сложны и дорогостоящи. В качестве газа-индикатора в них используется гелий . Обладая высокой проникающей способностью, он способен проходить через мельчайшие несплошности в металле и регистрируется течеискателем . В процессе контроля сварной шов обдувают или внутренний объем изделия заполняют смесью газа-индикатора с воздухом. Проникающий через неплотности газ улавливается щупом и анализируется в течеискателе .
(3) Для обнаружения скрытых внутренних дефектов применяют следующие методы контроля: а) магнитные; б) радиационные методы; в) ультразвуковой контроль
(а) Магнитные методы контроля основаны на обнаружении полей магнитного рассеяния, образующихся в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий. Изделие намагничивают, замыкая им сердечник электромагнита или помещая внутрь соленоида. Требуемый магнитный поток можно создать и пропусканием тока по виткам (3 - 6 витков) сварочного провода, наматываемого на контролируемую деталь. В зависимости от способа обнаружения потоков рассеяния различают следующие методы магнитного контроля: метод магнитного порошка, индукционный магнитографический.
При методе магнитного порошка на поверхность намагниченного соединения наносят магнитный порошок (окалина, железные опилки) в сухом виде ( сухой способ ) или суспензию магнитного порошка в жидкости ( керосин, мыльный раствор, вода - мокрый способ ). Над местом расположения дефекта создадутся скопления порошка в виде правильно ориентированного магнитного спектра. Для облегчения подвижности порошка изделие слегка обстукивают. С помощью магнитного порошка выявляют трещины, невидимые невооруженным глазом, внутренние трещины на глубине не более 15 мм , расслоение металла, а также крупные поры, раковины и шлаковые включения на глубине не более 3 - 5 мм .
При индукционном методе магнитный поток в изделии наводят электромагнитом переменного тока. Дефекты обнаруживают с помощью искателя, в катушке которого под воздействием поля рассеяния индуцируется ЭДС, вызывающая оптический или звуковой сигнал на индикаторе. При магнитографическом методе поле рассеяния фиксируется на эластичной магнитной ленте, плотно прижатой к поверхности соединения. Запись воспроизводится на магнитографическом дефектоскопе. В результате сравнения контролируемого соединения с эталоном делается вывод о качестве соединения.
Магнитографический контроль
Магнитная запись дефектов на ленту 1 - подвижный электромагнит, 2 - дефект шва, 3 - магнитная лента.
(б) Радиационные методы контроля являются надежным и широко распространенными методами контроля. Выявление дефектов при радиационных методах основано на разном поглощении рентгеновского или гамма-излучения участками металла с дефектами и без них. Сварные соединения просвечивают специальными аппаратами. С одной стороны шва помещают источник излучения, с противоположной стороны плотно прижимают кассету с чувствительной фотопленкой. При просвечивании лучи проходят через сварное соединение и облучают пленку. В местах, где имеются поры, шлаковые включения, непровары , крупные трещины, на пленке образуются темные пятна. Вид и размеры дефектов определяют сравнением пленки с эталонными снимками. Источниками рентгеновского излучения служат специальные аппараты ( РУП-150-1, РУП-120-5-1 и др .).
Рентгенопросвечиванием целесообразно выявлять дефекты в деталях толщиной до 60 мм . Наряду с рентгенографированием (экспозицией на пленку) применяют и рентгеноскопию, т.е. получение сигнала о дефектах при просвечивании металла на экран с флуоресцирующим покрытием. Имеющиеся дефекты в этом случае рассматривают на экране. Такой способ можно сочетать с телевизионными устройствами и контроль вести на расстоянии.
При просвечивании сварных соединений г амма-излучением источником излучения служат радиоактивные изотопы: кобальт-60, тулий-170, иридий-192 и др . Ампула с радиоактивным изотопом помещается в свинцовый контейнер. Технология выполнения просвечивания подобна рентгеновскому просвечиванию. Гамма-излучение отличается от рентгеновского большей жесткостью и меньшей длиной волны, поэтому оно может проникать в металл на большую глубину. Оно позволяет просвечивать металл толщиной до 300 мм . Недостатками просвечивания гамма-излучением по сравнению с рентгеновским являются меньшая чувствительность при просвечивании тонкого металла (менее 50 мм ), невозможность регулирования интенсивности излучения, большая опасность гамма-излучения при неосторожном обращении с гамма-аппаратами .
Радиационный контроль
Просвечивание γ -лучами
Схема радиационного просвечивания швов а - рентгеновское, б - гамма-излучением: 1 - источник излучения, 2 - изделие, 3 - чувствительная пленка
(в) Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн проникать в металл на большую глубину и отражаться от находящихся в нем дефектных участков. В процессе контроля пучок ультразвуковых колебаний от вибрирующей пластинки-щупа ( пьезокристалла ) вводится в контролируемый шов. При встрече с дефектным участком ультразвуковая волна отражается от него и улавливается другой пластинкой-щупом, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрический сигнал. Эти колебания после их усиления подаются на экран дефектоскопа, которые свидетельствуют о наличии дефектов. По характеру импульсов судят о протяженности дефектов и глубине их залегания.
Ультразвуковой контроль имеет следующие преимущества: высокая чувствительность ( 1 - 2% ), позволяющая обнаруживать, измерять и определять местонахождение дефектов площадью 1 - 2 мм 2 ; большая проникающая способность ультразвуковых волн, позволяющая контролировать детали большой толщины; возможность контроля сварных соединений с односторонним подходом; высокая производительность и отсутствие громоздкого оборудования. Существенным недостатком ультразвукового контроля является сложность установления вида дефекта . Этот метод применяют и как основной вид контроля, и как предварительный с последующим просвечиванием сварных соединений рентгеновским или гамма-излучением.
Ультразвуковой контроль
Ультразвуковой контроль швов 1 - генератор УЗК, 2 - щуп, 3 - усилитель, 4 - экран.
Ультразвуковой дефектоскоп общего назначения по ГОСТ 23049-84 типа УД2-12.
Ультразвуковая дефектоскопия
( II )Разрушающие методы контроля К этим методам контроля качества сварных соединений относятся: механические испытания, металлографические исследования, специальные испытания с целью получения характеристик сварных соединений. Эти испытания проводят на сварных образцах, вырезаемых из изделия или из специально сваренных контрольных соединений - технологических проб , выполненных в соответствии с требованиями и технологией на сварку изделия в условиях, соответствующих сварке изделия.
Целью испытаний является : оценка прочности и надежности сварных соединений и конструкций; оценка качества основного и присадочного металла; оценка правильности выбранной технологии; оценка квалификации сварщиков. Свойства сварного соединения сопоставляют со свойствами основного металла. Результаты считаются неудовлетворительными, если они не соответствуют заданному уровню.
Механические испытания проводятся по ГОСТ 6996-66 , предусматривающему следующие виды испытаний сварных соединений и металла шва: ( испытание сварного соединения в целом и металла разных его участков (наплавленного металла, зоны термического влияния, основного металла) ) : на статическое растяжение, статистический изгиб, ударный изгиб, стойкость против старения, измерение твердости.
Контрольные образцы для механических испытаний выполняют определенных размеров и формы. Испытаниями на статическое растяжение определяют прочность, пластичность и упругость сварных соединений. Испытаниями на статический изгиб определяют пластичность соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом. Испытаниями на ударный изгиб определяют ударную вязкость сварного соединения . По результатам определения твердости судят о структурных изменениях и степени подкалки металла при охлаждении после сварки.
Схемы механических испытаний
(2) металлографические исследования Основной задачей металлографических исследований являются установление структуры металла и качества сварного соединения, выявление наличия и характера дефектов . Металлографические исследования включают в себя макро- и микроструктурный методы анализа металлов. При макроструктурном методе изучают макрошлифы и изломы металла невооруженным глазом или с помощью лупы. Макроисследование позволяет определить характер и расположение видимых дефектов в разных зонах сварных соединений.
При микроструктурном анализе исследуется структура металла при увеличении в 50 - 2000 раз с помощью оптических микроскопов. Микроисследование позволяет установить качество металла, в том числе обнаружить пережог металла, наличие оксидов, засоренность металла шва неметаллическими включениями, величину зерен металла, изменение состава его, микроскопические трещины, поры и некоторые другие дефекты структуры .
Методика изготовления шлифов для металлографических исследований заключается в вырезке образцов из сварных соединений, шлифовке, полировке и травлении поверхности металла специальными травителями . Металлографические исследования дополняются измерением твердости и при необходимости химическим анализом металла сварных соединений.
(3) Специальные испытания проводят с целью получения характеристик сварных соединений, учитывающих условия эксплуатации сварных конструкций: определение коррозионной стойкости для конструкций, работающих в различных агрессивных средах; усталостной прочности при циклических нагружениях ; ползучести при эксплуатации в условиях повышенных температур и др.
Применяют также и методы контроля с разрушением всего изделия . В ходе таких испытаний устанавливают способность конструкций выдерживать заданные расчетные нагрузки и определяют разрушающие нагружения , т.е. фактический запас прочности. При испытаниях изделий с разрушением схема нагружения их должна соответствовать условиям работы изделия при эксплуатации. Число изделий, подвергающихся испытаниям с разрушением, устанавливается техническими условиями и зависит от степени их ответственности, системы организации производства и технологической отработанности конструкции.