Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

Способы контроля сварных швов

Качество продукции — это совокупность свойств продукции» обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Качество сварных изделий зависит от соответствия материала техническим услови­ям, состояния оборудования оснастки, правильности и уровня обработки технологической документации, соблюдения техноло­гической дисциплины, а также квалификации работающих. Обес­печить высокие технические и эксплуатационные свойства изде­лий можно только при условии точного выполнения техно­логических процессов и их стабильности. Особую роль здесь играют различные способы объективного контроля, — как про­изводственных процессов, так и готовых изделий.

При правильной организации технологического процесса контроль должен быть его неотъемлемой частью. Обнаружение дефектов служит сигналом не только к отбраковке продукции, но и оперативной корректировке технологии. Сварніїе соедине­ния считаются качественными, если они не имеют недопустимых дефектов и их свойства удовлетворяют требованиям, предъявля­

емым к ним в соответствии с условиями эксплуатации сварного узла или конструкции.

Качество сварных соединений контролируют следующи­ми видами контроля:

- предварительным, в процессе которого выполняют про­верку качества исходных материалов (свариваемого ме­талла и сварочных материалов), контроль подготовки деталей под сварку и сборку узлов, а также состояния ос­настки, сварочного оборудования и приборов, квалифи­кации сборщиков и сварщиков. На стадии предваритель­ного контроля выполняют испытания на свариваемость, включающие s себя механические испытания, металло­графические исследования сварных соединений и испы­тания на сопротивляемость образованию горячих и холод­ных трещин;

- текущим (в процессе выполнения сварочных работ)* предусматривающим проверку соблюдения технологии сварки, зачистки промежуточных швов, заварку крате­ров и т. д.

- окончательным контролем готовых сварных конструкций, который проводится в соответствии с требованиями, предъявляемыми к изделию.

Трудоемкость контрольных операций может ДОХОДИТЬ до 30% от общей трудоемкости изготовления сварной конструкции. Контроль надо осуществлять, 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 лучами и гамма-излучением, магнитными методами и с помощью ультразвука. Предварительно сварное соединение очищают от шлака, окалины и металлических брызг.

Внешний осмотр выявляет наружные дефекты шва. Осмотр производят невооруженным глазом или с помощью лупы с десятикратным увеличением. Размеры сварных швов проверяют шаблонами и измерительным инструментом.

Металлографические исследования начинают с аасверлива - ния и доследующего травления поверхности отверстия в течение 1-3 мин. 10% - м водным раствором двойной соли хлорной меди и аммония. Осадок меди удаляют водой. Засверленная поверхность должна захватывать шов и основной металл. Протравленную повер­хность осматривают невооруженным глазом или с помощью лупы. При этом выявляют качество провара и отсутствие внутренних де­фектов. Для ответственных сварных конструкций производят более полные металлографические исследования. Для этой цели приготов­ляют макро - и микрошлифы из специально сваренных контрольных пластин или из пластин, вырезанных из сварных соединений.

Химический анализ определяет состав основного и наплав­ленного металла и электродов, а также их соответствие установ­ленным техническим условиям на изготовление сварного изде­лия. Методы отбора проб для химического и спектрального анализов предусмотрены ГОСТом.

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

Рентгенодефектоскопия основана на различном поглоще­нии лучей металлом и неметаллическими включениями. Этим методом обнаруживают поры, трещины, непровары, шлаковые включения. Рентгеновские лучи направляют на сварной шов, а с обратной стороны прикладывают рентгеновскую или фотогра­фическую пленку со светочувствительной эмульсией. Дефектные места шва пропускают лучи с меньшим поглощением, чем сплош­ной металл. После проявления на пленке хорошо видны очерта­ния дефектов шва.

Рентгеновская трубка изолируется защитным свинцовым кожухом, в котором имеется узкая щель для выхода лучей, на­правляемых на контролируемое изделие. Для контроля® монтаж­ных условиях очень удобны малогабаритные отечественные рент­геновские аппараты типов РУП-120-5—1, ИРА-1Д, ИРА— 2Д, РИНА-ЗД и др. Толщина металла, которая может контролиро­ваться этими аппаратами, 25—100 мм.

Просвечивание гамма-излучением также основано на раз - личном поглощении лучей металлом и неметаллическими вклю­чениями. Гамма-излучение действует на пленку так же, как и рент-геновское, показывая очертания дефектов сварного шва.

Гамма-излучение получается при ядерном распаде естествен­ных и искусственных радиоактивных веществ (радия, мезатория, кобальта, цезия, иридия и др.). Гамма-излучение обладает боль­шой проникающей способностью и позволяет контролировать металл толщиной до 350 мм. Гамма-просвечивание значительно проще, чем просвечивание рентгеновскими лучами, однако гам - ма-излучение вредно для человека, поэтому ампула с радиоактив­ным веществом помещается в специальный переносной свинцо­вый контейнер или в стационарный аппарат с дистанционным управлением. Контейнер устанавливают напротив 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-излучения.

Магнитные методы контроля основаны на создании не­однородного магнитного поля с образованием потоков рассеяния в местах расположения дефектов шва при намагничивании конт­ролируемого изделия. Применяются методы порошковой дефек­тоскопии, магнитографический, индукционный и др.

Метод порошковой дефектоскопии является наиболее про­стым, но и менее четким, После намагничивания изделия сварной шов покрывают магнитным порошком из железной окалины или суспензией магнитного порошка (смесь с керосином, маслом или другими веществами). На поверхности изделия порошок распре­деляется неравномерно, а по скоплениям порошка определяют рас­положение дефектов в сварном шве. Для большей наглядности маг­нитный порошок или суспензию окрашивают в яркие цвета.

Магнитографический контроль применяется при контроле сварных швов магистральных трубопроводов. Метод заключается

Рис. 99. Схемы просвечивания сварных швов: а - рентгеновским излучением; б - гамма-излучением;

1 ~ усиливающие экраны; 2 - рентгеновская пленка; 3 - кассета;

4 - рентгеновское излучение; 5 - рентгеновская трубка;

6 - гамма-излучение; 7 - свинцовый кожух; 8 - ампула с радиоактивным веществом

в следующем: состояние сварного шва записывают на специальную пленку, применяемую для магнитной звукозаписи. Для этого на свар­ной шов трубы накладывают ферромагнитную пленку, а затем намаг­ничивают шов соленоидом или обкатывают дисковым магнитом.

В зависимости от вида и дефектов шва в соответствующих местах пленки будет та или иная степень намагниченности. Для воспроизведения записанных на пленку дефектов ее пропускают через специальное устройство, преобразующее магнитную запись в звуковую (магнитофон) или электрическую (электрофонный осциллограф). Наиболее совершенные аппараты для магнитогра­фического контроля содержат осциллографы, они позволяют про­верять сварные швы со скоростью 0,5-1 м/мин.

Кроме высокой производительности, этот метод отличается большой точностью (не уступающей рентгеновскому и гамма- просвечиванию), простотой выполнения, дешевизной применя­емых материалов, возможностью проверки швов в различных про­странственных положениях и безопасностью работы.

Индукционный метод контроля основан на использовании магнитного потока, рассеиваемого в местах расположения дефек­тов шва, для наведения электродвижущей силы в специальной катушке, передвигаемой вдоль свариваемых кромок изделия.

Наведенный индукционный ток усиливается и подается на телефон, сигнальную лампу или специальный магнитоэлектри­ческий прибор. По звуку, отклонению стрелки прибора или за­жиганию специальной лампы определяют расположение дефекта. Индукционный контроль производят дефектоскопом типа 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 производит 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 от дефектов 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 типа УЗД-7н имеют специальное приспособление для настройки на заданную толщину шва и определения глубины рас­положения обнаруженного дефекта. Недостатком ультразвуково­го контроля является трудность проверки швов толщиной менее 10 мм и определения характера дефекта.