Категория статей

Методы контроля  сварных швов

Методы контроля сварных швов.

 

Для обеспечения условий получения качественных сварных швов необходимо вести контроль за соблюдением технологических процессов до начала сварки, в процессе сварки, а также контроль качества шва и сварного соединения после сварки.


   До начала сварки следует проверить: документацию (сертификаты) на основной металл и сварочные материалы (электроды, проволоку, флюсы и т.д.); состояние металлов – наличие ржавчины, окалины и различных дефектов металла, а также состояние сварочных материалов – влажность, загрязнённость и пр.; качество подготовки и сборки металлов, прежде всего величину зазоров между свариваемыми элементами, правильность разделки кромки – углы скоса и притупления; исправность аппаратуры; правильность выбранной технологии на образец. В процессе сварки контролируют правильность ведения процесса: постоянство режимов, стабильность горения дуги, отсутствие видимых дефектов (трещин, пор, подрезов и т.д.), получение сварного шва заданной геометрии.

  При сварке ответственных изделий для контроля правильности выбора металлов, материалов, режимов и техники сварки применяют контрольные образцы, которые сваривают одновременно с изделием. Что (исключая сварку кольцевых швов) контрольные пластины представляют собой продолжение сварного соединения изделия. На контрольных образцах проверяют механические свойства сварного соединения  и наплавленного металла, макро- и микроструктуру (металлографические исследования), наличие скрытых трещин и микротрещин, газовых пор, шлаковых включений, непроваров, коррозионную стойкость металла шва и зон термического влияния согласно ГОСТам и Техническим условиям (сокращённо – Т.у.).

  Методы контроля качества сварных швов устанавливает ГОСТ 3242 – 69. Стандарт предусматривает выявление наружных дефектов, внутренних и сквозных.

  Для выявления наружных дефектов применяют: внешний осмотр и измерения; контроль красками и люминофорами; магнитно-порошковый метод.

  Внутренние дефекты выявляют, применяя технологические пробы; металлографический метод; контроль просвечиванием проникающими излучениями; метод ультразвуковой дефектоскопии; магнитно-порошковый метод; магнитно-индукционный метод; магнитно-графический метод; контроль вскрытием.

  Сквозные дефекты обнаруживают с помощью таких способов: смачивание керосином; обдув сжатым воздухом; контроль воздушным давлением; контроль аммиаком; контроль гидравлическим давлением; контроль наливом воды; контроль поливом воды; методы испытания течеискателями. 

КОНТРОЛЬ ВНЕШНИМ ОСМОТРОМ И ИЗМЕРЕНИЯМИ

  Внешний осмотр сварных швов применяется во всех случаях, независимо от других методов контроля, после тщательной очистки сварного соединения от шлака, брызг и других загрязнений. При осмотре выявляют: непровар, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, трещины в сварных швах и зоне термического влияния, пористость, смещение свариваемых элементов, правильность формы, размеров и расположения сварных швов, их соответствие чертежам, ГОСТам, нормалям, техническим условиям на изготовление сварного изделия.

  Осмотр производят без применения лупы или с помощью лупы с увеличением до 10 раз. Границы трещин выявляются после шлифовки дефектного участка наждачной бумагой и травления.

КОНТРОЛЬ КРАСКАМИ И ЛЮМИНОФОРАМИ

Капиллярные методы, неразрушающий контроль. – для выявления невидимых или слабо видимых глазом дефектов, выходящих на поверхность материалов и изделий любой формы. По способу выявления и регистрации дефектов аппаратуру подразделяют на: люминесцентную, цветную и комбинированную (люминесцентно-цветную и т.д.).

   Название «Капиллярные методы» связано со способностью некоторых жидкостей (светящихся или окрашенных) проникать в мельчайшие отверстия или щели (капилляры).

   Люминесцентный метод контроля основан на способности ультрафиолетовых лучей, вызывать свечение некоторых веществ (люминофоров), применяется для обнаружения мелких поверхностных дефектов (трещин, расслоений и т.д.) в ответственных деталях. Для контроля этим методом металл следует очистить от загрязнений и затем нанести на проверяемую поверхность жидкий раствор вещества – люминофора. Это может быть дефектоль, раствор которого в бензине при освещении ультрафиолетовыми лучами светится жёлто-зелёным светом. В поверхностные трещины за счёт капиллярного давления проникает раствор вещества люминофора. После небольшой выдержки (10-15 мин) контролируемую деталь промывают, просушивают и в затемнённом помещении облучают ультрафиолетовыми лучами. По свечению раствора на поверхности детали можно судить о наличии и расположении дефектов.

  Если применять окрашенные жидкости (цветной метод), то облучения не требуется.

Магнитные методы контроля

основаны на свойстве магнитных силовых линий изменять своё направление в местах  дефектов металла. Используя принцип магнитного рассеяния над дефектом металла при намагничивании, можно с достаточной точностью выявить наличие дефектных мест и на поверхности, и внутри металла.

  Существуют три магнитных метода контроля металла: магнитно-порошковый, магнитно-индукционный и магнитно-графический.

  Магнитно-порошковый метод заключается в том, что на поверхность контролируемого металла равномерным слоем наносят порошок (сухой метод) или эмульсию (мокрый метод), намагничивают металл и визуально фиксируют наличие дефекта.

  В качестве магнитного порошка при сухом методе применяют измельчённую железную окалину или закись-окись железа. Намагничивать металл можно с помощью электромагнита, соленоида или пропустив ток через контролируемый металл (через сварное соединение). При наведении магнитного поля контролируемый металл слегка обстукивают молотком, чтобы облегчить подвижность порошка, сдувают слабой воздушной струёй, а по оставшемуся порошку определяют наличие и расположение дефекта. После контроля металл размагничивают.

  При мокром  методе вместо порошка применяют магнитную суспензию, состоящую из жидкости (керосин, трансформаторное масло) и магнитного порошка. Дефекты обнаруживаются в местах магнитного рассеяния по скоплению порошка.

  Магнитно-индукционный метод отличается тем, что магнитное рассеяние фиксируется с помощью индукционной катушки. Для контроля сварных соединений применяют магнитные дефектоскопы. В промышленности зарекомендовали себя индукционные дефектоскопы, позволяющие определять дефекты сварных швов в стыковых соединениях толщиной 6-25 мм.

  Магнитно-графический метод основан на фикции потока рассеяния на магнитной ленте, которая плотно прижимается к поверхности шва. Отклонение силовых линий магнитного поля на ленте воспроизводится на экране электронно-лучевой трубки.

 

Метод технологической пробы

  Технологические пробы применяются для определения степени сплавления металла, характера излома (по шву или основному металлу) различных дефектов шва и позволяет уточнить правильность выбора металлов, материалов, режимов, техники сварки, а также те или иные отклонения от стандартов или технологии, которые необходимо устранить до сварки изделия.

 

Металлографический метод

  С помощью металлографического контроля выявляют структуру металла и наличие в нём дефектов. Изучение структуры металла нужно потому, что качество сварного сочетания зависит не только от химического состава металла, но в большой степени и от структуры. Металлографические исследования в общем случае предусматривают изучение микро- и макроструктуры металла шва и околошовной зоны.

  Микроструктуру металла можно увидеть только при сильном увеличении под микроскопом. Она характеризует состав металла, температуру нагрева, скорость остывания и, в конечном итоге, механические свойства металла.

   Макроструктура – это структура, которую можно увидеть невооружённым глазом или с помощью лупы.

  Образцы для металлографических исследований готовят следующим образом. Поперёк шва вырезают образцы, плоскость разреза подвергают механической шлифовке, полировке и травлению.

  Поскольку травление металла шва, зоны термического влияния и основного металла неравномерное (одни участки травятся сильнее, другие слабее), то с помощью травления можно чётко определить контуры основного металла и металла шва, величину зоны термического влияния, выявить неоднородность структуры, характер кристаллизации сварочной ванны, ликвацию (неравномерное распределение примесей) и конечно, дефекты сварного шва, которые попали в плоскость шлифа. Осмотр образцов производится под микроскопом и с помощью лупы.

  Образцы для контроля структуры должны изготавливаться путём механической обработки, абразивным инструментом, а также газовой резкой при условии, что припуски на обработку будут достаточными, чтобы представить структурные изменения исследуемого сечения.

 

Контроль просвечиванием проникающими излучениями

Для выявления внутренних дефектов сварные соединения просвечивают рентгеновскими или гамма-лучами. Этот метод контроля, обладая определёнными достоинствами и недостатками, нашёл широкое применение в промышленности.

  Рентгеновские лучи и гамма-лучи обладают ценными свойствами: способы проходить через непрозрачные предметы (металлы); действуют на фотоплёнку (рентгеновскую плёнку); способны вызвать свечение (флюоресценцию) некоторых химических элементов, что используется при применении усиливающих экранов во время просвечивания сварных швов.

   Методы контроля просвечиванием проникающими излучениями установлены ГОСТ 7512-69, который предусматривает использование проникающих излучений для определения следующих дефектов в шве сварного соединения и околошовной зоне: трещин, непроваров, шлаковых включений, газовых пор подрезов, разностенности стыкуемых элементов, смещения кромок, прожогов и других. Выявление трещин просвечиванием не гарантируется, не выявляются также некоторые виды непровара (плотное слипание и т.д.).

  Вид и величина допускаемых дефектов, их комбинация и объём контроля устанавливаются правилами, инструкциями или техническими условиями, утверждёнными на данные сварные изделия. Вид контроля (просвечивание на экране или изготовление снимков на рентгеновской плёнке) также должен оговариваться техническими условиями.

  Перед просвечиванием шов сварного соединения должен быть очищен от шлака, брызг, окалины и других загрязнений. Если при внешнем осмотре будет обнаружены дефекты шва сварного соединения (трещины, пористость, подрезы, шлаковые включения и др.), то перед просвечиванием они должны быть полностью устранены, поскольку просвечивание швов с видимыми дефектами категорически запрещается. На рентгеновской плёнке должны фиксироваться только скрытые дефекты.

  Источником рентгеновских лучей служит рентгеновская трубка. Пучок рентгеновских лучей направляется на сварное соединение перпендикулярно оси шва. С другой стороны шва устанавливают светонепроницаемую кассету, в которой  находятся рентгеновская плёнка и два экрана, усиливающие изображение. Дефектные места шва, имеющие газовые поры, шлаковые включения, трещины и другие дефекты, в меньшей степени снижают интенсивность проникающих лучей, чем сплошной металл. Поэтому степень засвечивания плёнки будет больше в местах расположения дефектов, которые будут проектироваться на плёнку в виде более тёмного изображения, чем сплошной металл.

  Время просвечивания (экспозиция) зависит от толщины просвечиваемого металла, фокусного расстояния, интенсивности излучения и чувствительности плёнки. После просвечивания плёнки проявляют, как это обычно делается в фотографии. На полученном негативе будут видны отдельные более тёмные участки, по которым можно судить о наличии и размерах дефектов в сварном шве или околошовной зоне.

  Просвечивание гамма-лучами аналогично просвечиванию лучами рентгеновскими. Гамма-лучи возникают в результате самопроизвольного распада естественных радиоактивных элементов (урана, радия, тория) или искусственных радиоактивных веществ,  полученных облучением ядерными частицами (нейтронами). В промышленности широко применяется просвечивание гамма-лучами (гаммадефектоскопия) с использованием искусственных радиоактивных изотопов (кобальт-60, цезий-137, тулий-170, иридий-192). Радиоактивный изотоп кобальт-60 может безотказно использоваться пять с лишним лет, а цезий-137 – более 30 лет. В этом заключается одно из преимуществ гаммаграфирования по сравнению с рентгенографированием. Гамма-лучи действуют во всех направлениях с одинаковой силой, а потому позволяют просвечивать кольцевые швы или одновременно несколько деталей, расположенных по кругу, за одну экспозицию.

  К существенным недостаткам гаммаграфирования следует отнести большое время экспозиции и меньшую чувствительность к выявлению дефектов в сварных швах толщиной до 50 мм. Кроме того, контейнер с ампулой радиоактивного вещества требует особого помещения для хранения, при работе с ним необходимы тщательные меры предосторожности от воздействия излучения, что часто бывает трудно выполнять. Поскольку большие дозы облучения приводят к лучевой болезни, доза облучения фиксируется специальным прибором-дозиметром, который на время работы дефектоскописта  прикрепляется к его куртке.

Метод ультразвуковой дефектоскопии

основан на пользовании ультразвуковых волн, которые представляют собой упругие колебания материальной среды с частотой колебания 20 кГц. Эта частица выше, чем та, которую способен воспринимать слуховой орган человека.

  В этом методе контроля используется способность ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своём пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т.д.), они отражаются от границы раздела металл-дефект. И могут быть зафиксированы при помощи специальных ультразвуковых дефектоскопов.

 

Контроль вскрытием

Метод не обеспечивает высокой точности результатов, но он прост, не требует специального оборудования и потому иногда применяется непосредственно в цехе. Его можно рекомендовать только в том случае, когда другие, более эффективные и надёжные, методы контроля невозможно применять по техническим причинам. Для контроля в определённых местах засверливают сварные швы. Осмотр этих мест позволяет выявить непровар, скрытые газовые поры, шлаковые включения, трещины. Засверловка производится пневматической или электрической дрелью с таким расчётом, чтобы сверло углубилось в основной металл на 2-3 мм. Места засверловки выбирает контролёр. После контроля отверстия заваривают.

Контроль на плотность

Контроль швов на плотность или непроницаемость применяется при изготовлении открытых ёмкостей для хранения жидкостей, закрытых сосудов для жидкости или газа, работающих в условиях высокого давления или вакуума. Применяют много различных способов контроля сварных швов на плотность: керосином, обдувом струёй сжатого воздуха, аммиака, воздушным давлением, гидравлическим давлением, водой, применением вакуума.

Испытание керосином.

Испытание плотности керосином сварных швов основано на известном свойстве керосина, проникать в мельчайшие отверстия (трещины) за счёт его высокой капиллярной способности. Испытание плотности керосином определено ГОСТ 3285 – 65.

  С одной стороны шва наносят водную суспензию мела с последующим подсушиванием, с другой – керосин. При больших объёмах работы керосин можно наносить с помощью керосинореза или краскопульта. Если керосин проходит шов насквозь, на поверхности, покрытой мелом, образуются тёмные пятна. Время контроля принимают в зависимости от толщины металла и температуры воздуха: от 12 часов при температуре выше 00С до 24 часов при температуре ниже нуля. Такие условия вызваны тем, что с понижением температуры проникающая (капиллярная) способность керосина меньше. Время испытания оговаривается в ТУ на изготовление изделия, а при ремонтных работах определяется опытным путём.

  Если в течение определённого времени на шве, покрытом мелом, не появятся тёмные пятна керосина, то плотность швов считается достаточной, чтобы удержать воду без давления или  при давлении до 2 – 3кгс/см2.

   Испытание воздушным давлением. Известны два варианта испытания: повышение давления в закрытом сосуде и обдув шва сжатым воздухом. По первому варианту в закрытый сосуд подают сжатый воздух, а швы снаружи смачивают мыльным раствором. По появлению пузырей можно судить о наличии в шве неплотностей. Если изделие небольшое, то для проведения испытаний его можно опускать в воду, где легко обнаружить пузыри выходящего воздуха при наличии сквозных неплотностей.

  Испытание сжатым воздухом или или пневматический контроль. В отличие от гидравлического он проще, не связан с применением воды и незамерзающих жидкостей в зимних условиях, но требует соблюдения мер предосторожности, так как при испытании возможен взрыв. Величина давления при испытаниях принимается не больше, чем 1,25 – 1,5 по отношению к рабочему давлению. Поскольку испытывать плотность сосудов воздухом опасно, обычно применяют давление воздуха до 2 кгс/см2.

   


  • Написал admin
  • Дата создания : 2017-02-03
  • Комментарий : 0

Тэги :