Основы сварочного дела

Виды контроля сварных соединений

Для получения сварного соедине­ния хорошего качества необходимо осуществлять контроль, начиная с проверки качества подготовки шва и кончая проверкой полученного сварно­го соединения. Качество основного ме­талла, электродной проволоки, приса­дочного металла, флюса и других ма­териалов проверяют по сертификатам и заводским документам. Маркиров­ка и качество должны соответствовать установленным техническим условиям и технологическому процессу сварки. Сборку под сварку и разделку шва проверяют по стандартам и техниче­ским условиям.

Сварное соединение проверяется внешним осмотром, металлографичес­кими исследованиями, химическим анализом, механическими испытания­ми, просвечиванием рентгеновскими и гамма-лучами, магнитными мето­дами и с помощью ультразвука. Пред­варительно сварное соединение очи­щают от шлака, окалины и металли­ческих брызг.

Внешним осмотром выявляют на­ружные дефекты шва. Осмотр произ­водят невооруженным глазом или с по­мощью лупы с десятикратным увели­чением. Размеры сварных швов про­веряют шаблонами и мерительным инструментом.

Металлографические исследования Заключаются в следующем: сверлят отверстие, проходящее через шов и ос­новной металл. Поверхность отверс­тия протравливают 10%-иым водным раствором двойной соли хлорной ме­ди и аммония в течение 1...3 мин. Осадок меди удаляют водой. Протрав­ленную поверхность осматривают не­вооруженным глазом или с помощью лупы. При этом выявляют качество провара и наличие внутренних дефек­тов. Для ответственных сварных кон­струкций производят более полные ме­таллографические исследования мак­ро - и микрошлифов из специально сва­ренных контрольных пластин или из пластин, вырезанных из сварных сое­динений.

Химическим анализом определяют сослав основного и наплавленного ме­таллов и электродов, а также их соответствие установленным техничес­ким условиям на изготовление свар­ного изделия. Методы отбора проб для химического и спектрального ана­лизов предусмотрены ГОСТ 7122—81.

Механические испытания проводят либо специально сваренных контроль­ных образцов, либо образцов, выре­занных из сварного соединения. Опре­деляют предел прочности на растяже­ние, ударную вязкость, твердость и угол загиба.

Рентгенодефектоскопия основана на различном поглощении рентгенов­ских лучей различными веществами. Этим методом обнаруживают поры,

Микротрещины, непровары, неметал­лические включения. Рентгеновские лучи направляют на сварной шов, а с обратной стороны, прикладывают фотопленку. Дефектные места пропус­кают лучи с меньшим поглощением, чем сплошной металл. После проявле­ния на пленке хорошо видны очер­тания дефектов шва.

Рентгеновские лучи—коротковол­новое электромагнитное излучение— получают в рентгеновских трубках бомбардировкой быстрыми электрона­ми положительного электрода. К рентгеновской трубке подводится ток высокого постоянного напряжения (104—10® эВ). Следует иметь в виду, что рентгеновские лучи вредны для че­ловеческого организма, поэтому рент­геновская трубка изолируется защит­ным свинцовым кожухом, в кото­ром имеется узкая щель для выхо­да лучей, направляемых на контро­лируемое изделие. Для контроля в монтажных условиях очень удобны малогабаритные отечественные рент­геновские аппараты РУП-120-5-1, ИРА-1Д, ИРА-2Д, РИНА-ЗД и др. Толщина металла, которая может кон­тролироваться этими аппаратами,— 25... 100 мм. Схема просвечивания рентгеновскими лучами показана на рис. 117: 1—рентгеновская трубка, 2—контролируемый шов, 3—кассета с фотопленкой.

Гамма-дефектоскопия также осно­вана на различном поглощении ве­ществами гамма-лучей. Как и при
рентгенодефектоскопии, получают те­невой снимок сварного шва. Гамма - лучи получаются при ядерном распаде естественных и искусственных радио­активных веществ (радия, мезатория, кобальта, цезия, иридия и др.). Наи­большее распространение как более дешевые получили радиоактивные изотопы кобальта 60Со, цезия 137Cs и иридия 192 1г. Гамма-лучи обла­дают большой проникающей способ­ностью и позволяют контролировать металл толщиной до 350 мм. Гамма - лучи также вредны для человека, поэтому ампула с радиоактивным ве­ществом помещается в переносной свинцовый контейнер или в стацио­нарный аппарат с дистанционным управлением. Контейнер устанавли­вают против контролируемого участка, а с обратной стороны сварного шва помещают кассету с пленкой. Затем с помощью дистанционного управления выдвигают ампулу из аппарата или открывают щель в контейнере для вы­хода гамма-лучей. На рис.118,а пока­зана* схема просвечивания сварного шва: 1—контейнер, '2—ампула, 3— контролируемый шов, 4—кассета с пленкой; на рис.118,б—схема устрой­ства ампулы с радиоактивным вещест­вом: 1—радиоактивное вещество, 2— стеклянная ампула, 3—вата, 4—ла­тунная или алюминиевая оболочка, 5—крышка, 6—свинцовый футляр. Для гамма - просвечивания применяют аппараты ГУП-1г-5-2, ГУП-Сэ-2-1 и др.

Магнитные методы контроля осно­ваны на исследовании магнитных по­лей рассеяния на намагниченном кон­тролируемом изделии. Применяется несколько методов магнитного конт­роля сварного шва: магнитно-порош­ковый, магнитографический, индук­ционный и др.

Метод порошковой дефектоскопии является наиболее простым, но и менее четким. После намагничивания изде­лия сварной шов опыливают магнит­ным порошком (изготовляют из желез­ной окалины)или покрывают суспен­зией (смесь магнитного порошка с керосином, маслом или другими ве­ществами). В зоне дефекта порошок распределяется неравномерно—скап­ливается у краев пор, трещин; по этим скоплениям определяют расположение дефектов в сварном шве. Для боль­шей наглядности магнитный порошок или суспензию окрашивают в яркие цвета.

Магнитографический контроль сварных швов разработан ВНИИСТ. Он широко применяется при контро­ле сварных швов магистральных тру­бопроводов. На сварной шов трубы накладывают ферромагнитную плен­ку, а затем намагничивают шов со­леноидом или дисковым магнитом. В зависимости от вида и величины дефектов шва в соответствующих мес­тах пленки будет та или иная сте­пень .намагниченности. Магнитные сигналы преобразуют в звуковые с помощью магнитофона или наблюда­ют на экране осциллографа. Аппараты для магнитографического контроля с осциллографом позволяют проверять сварные швы со скоростью 0,5... 1 м/мин. Кроме высокой производите­льности они отличаются большой точ­
ностью (не уступающей рентгено - и гамма-дефектоскопии), простотой контроля, дешевизной применяемых материалов, возможностью проверки швов в различных пространственных положениях и безопасностью работы.

Индукционный метод контроля ос­нован на рассеянии магнитного потока датчиком дефектоскопа и последую­щем наведении электродвижущей си­лы в индикаторе. Наведенный индук­ционный ток усиливается и подает­ся на телефон, сигнальную лампу или на магнитоэлектрический прибор. По звуку, отклонению стрелки прибора или зажиганию лампы определяют расположение дефекта. Индукцион­ный контроль производят дефектоско­пом, МД-138.

Ультразвуковой метод контроля Основан на способности ультразвуко­вых колебаний проникать в-толщу ме­талла на значительную глубину и отражаться от неметаллических вклю­чений и других дефектных участков шва. Ультразвуковые дефектоскопы работают по следующему принципу. Пластинка из кварца или сегнетовой соли под действием переменного элект­рического поля высокой частоты дает ультразвуковые колебания, которые с помощью щупа направляются на про­веряемое сварное соединение. На гра­нице между однородным металлом и дефектом эти волны частично отра­жаются и воспринимаются второй пластинкой. Под действием перемен­ного давления ультразвуковой волны на гранях этой пластинки появляется переменная разность потенциалов, за­висящая от интенсивности отраженной волны. Электрические колебания от граней пластинки усиливаются и на­правляются в осциллограф. На экране осциллографа одновременно изобра­жаются импульсы излучаемой и отра­жаемой волн. По относительному рас­положению этих импульсов и по ин­тенсивности отраженного импульса можно судить о местонахождении и характере дефекта в сварном шве. В настоящее время выпускают ультра­звуковые дефектоскопы, работающие на одной пластинке, которая подает короткими импульсами ультразвуко­вые волны на контролируемый шов. Отраженные волны воспринимаются этой же пластинкой в промежутки времени между импульсами излуче­ния. При этом получается высокая четкость излучаемых и отраженных ультразвуковых волн. Ультразвуко­вой метод контроля позволяет обна­ружить все основные дефекты сварных швов. Кроме того, ультразвуковые де­фектоскопы УЗД-7н имеют приспособ­ления для настройки на заданную тол­щину шва и для определения глуби­ны расположения обнаруженного де­фекта. Недостатками ультразвукового контроля являются трудность опреде­ления характера дефекта и проверки швов толщиной менее 10 мм.

Испытание сварных швов емкостей на герметичность проводят раз­личными методами.

Испытание керосином: емкости, ра­ботающие без избыточного давления, с внутренней стороны обильно смачи­вают керосином; сварные швы с внешней стороны покрывают меловым водным раствором. При наличии да­же мельчайших пор, трещин или не­плотностей керосин просачивается че­рез них и на покрытой мелом повер­хности появляются керосиновые пят­на.

Испытание. сжатым воздухом про­водят нагнетанием в испытываемый резервуар сжатого воздуха до давле­ния, указанного в технических усло­виях на изготовление резервуара. Швы покрывают мыльной эмульсией; при наличии дефектов появляются мыльные пузырьки. Если габариты позволяют погрузить испытываемый резервуар в ванну с водой, тогда де­фекты определяют по пузырькам воз­духа. Трубопроводы и большие резер­вуары испытывают сжатым воздухом на величину потери давления за вре­мя, установленное техническими усло­виями.

Вакуум-аппаратом контролируют сварные швы, имеющие односторонний доступ, когда невозможно использо­вать керосин, воздух или воду. Аппа­рат состоит из камеры с вакууммет­ром и насоса. Контролируемый свар­ной шов покрывают мыльной эмуль­сией, на нее устанавливают камеру и включают насос, который создает в ка­мере вакуум, в результате камера при­сасывается к испытуемой поверхности. Для герметичности камера имеет в торце мягкую резиновую прокладку. Если шов имеет дефекты (поры, трещи­ны, неплотности), то появляются мы­льные пузырьки, которые наблюдают­ся через стекло камеры.

Испытание аммиаком проводят нагнетанием в испытываемый резер­вуар воздуха до рабочего давления или давления, указанного в техничес­ких условиях на изготовление изде­лия. Затем добавляют 1% аммиака от объема воздуха в резервуаре при нор­мальном давлении. Контролируемые сварные швы обертывают бумагой, пропитанной 5%-ным водным раство­ром азотнокислой ртути. При наличии неплотностей (поры, трещины и др.) аммиак проходит через них и, взаимо­действуя с азотнокислой ртутью, дает на бумаге черные пятна.

Гидравлическое испытание прово­дят с целью проверки не только плот­ности швов, но и их прочности. Та­кому испытанию подвергают сварные трубопроводы, сосуды и резервуары для газа или жидкости, работающие под давлением. Для этой цели все от­верстия изделия плотно закрывают заглушками и заполняют его водой. С помощью гидравлического пресса создают давление, в 1,5 раза превы­шающее рабочее давление, и выдер­живают в течение времени, указанно­го в технических условиях на изго­товление изделия. Затем снижают давление до рабочего значения и про­веряют наличие потения и пропусков воды в швах. При этом изделие обсту­кивают молотком на расстоянии 20 мм от сварного шва. Вертикальные ци­линдрические резервуары обстукивать при испытании водой не разрешается.

Для контроля сварных соединений магистральных трубопро­водов используют передвижную ла­бораторию PMJ12B, смонтированную на автомашине. Оборудование состоит из рентгеновской установки, позво­ляющей просвечивать стыки трубо­проводов диаметром 720... 1420 мм, гамма-дефектоскопа и установки для магнитографического контроля. За смену лаборатория проверяет гамма - просвечиванием 6 стыков, рентгеновс­ким просвечиванием 12 и магнитогра­фическим контролем 20 стыков. Масса лаборатории— 5 т.