Контроль сварных соединений. Дефект изделия – каждое отдельное несоответствие изделия требованиям, установленным нормативной документацией

Дефект изделия – каждое отдельное несоответствие изделия требованиям, установленным нормативной документацией.

В сварочном производстве различают дефекты подготовки и сборки заготовок под сварку и собственно сварочные дефекты. Дефекты подготовки и сборки проявляются в неправильных углах скоса кромок, непостоянстве зазора между стыкуемыми кромками, расслоениях и загрязнениях на

кромках, несовпадении стыкуемых поверхностей, несоответствии линейных и угловых размеров изделия чертежу и т.д. основные причины этих дефектов – ошибки конструктора, несоответствие исходных материалов технологическим требованиям, неисправности технологического оборудования и оснастки, низкая квалификация сварщика и низкая технологическая дисциплина на производстве. Сварочные дефекты могут быть наружными (дефекты формы шва: наплывы, подрезы, не заделанные кратеры, прожоги) и внутренними (дефекты структуры материала и различные несплошности). Наплывы - натекание расплавленного металла электрода на нерасплавленный основной металл из-за чрезмерной силы тока при длинной дуге и большой скорости сварки, неудобного пространственного положения шва, увеличенного наклона плоскости, неправильного ведения электрода, недостаточного опыта сварщика. Подрезы – углубления в основном металле, идущие по краям шва. Возникают из-за значительного тока, повышенного напряжения дуги, неудобного пространственного положения при сварке, небрежности сварщика. Кратер – углубление в конце шва при внезапном прекращении сварки. Прожоги – сквозные отверстия в сварном шве, образующиеся в результате вытекания сварочной ванны при сварке металла небольшой толщины, и первого слоя в многослойных швах, при сварке снизу вверх вертикальных швов. Причинами прожогов являются чрезмерно высокая погонная энергия дуги, неравномерная скорость сварки, увеличенный зазор между кромками свариваемых элементов. Поджоги – возникают в результате возбуждения дуги «чирканье электродом» на краю кромки. К внутренним дефектам (несплошностям) относятся: поры, шлаковые включения, непровары, несплавления, трещины. Поры – полости округлой формы, заполненные газом. Они образуются вследствие загрязненности кромок, использования влажного флюса, отсыревших электродов, недостаточной защиты шва при сварке в СО2, увеличенной скорости сварки, завышенной длины дуги. Шлаковые включения в металле сварного шва - небольшие объемы, заполненные неметаллическими веществами. Окисные пленки – возникают из-за: загрязненности поверхностей свариваемых элементов; плохой зачистке от шлака слоев шва при многослойной сварке; низкого качества электродного покрытия или флюса; низкой квалификации сварщика. Непровары – местные несплавления в сварном соединении. Причинами непроваров являются: плохая зачистка кромок; блуждание или отключение дуги; чрезмерная скорость сварки; смещение электрода в сторону одной из кромок; неудовлетворительное качество исходных материалов; неудовлетворительная работа сварочного оборудования; низкая квалификация сварщика. Трещины – частичное местное разрушение сварного соединения в виде разрыва. Появлению трещин способствуют факторы: сварка легированных сталей в жестко закрепленных конструкциях; высокая скорость охлаждения при сварке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе; применение высокоуглеродистой электродной проволоки; использование повышенных плотностей сварного тока; недостаточный зазор между кромками деталей при электрошлаковой сварке; выполнение работ при низкой температуре или на сквозняке. Слипания - несплошности малого раскрытия на свариваемых поверхностях или кромках металла. Возникновение слипания наиболее при аргонодуговой сварке алюминиевых и магниевых сплавов и при сварке давлением.

Различают три уровня контроля производства сварных конструкций: предварительный (входной), текущий и приемочный.

При входном контроле устанавливают соответствие сертификационных данных в документах предприятий (производств) поставщиков и фактическое соответствие основных параметров поставляемых материалов и полуфабрикатов требованиям, предъявляемым к ним в соответствии с назначением изделия. При изготовлении ответственных конструкций сваривают контрольные образцы. Из них вырезают образцы для испытаний. По результатам испытаний оценивают качество основного и сварочных материалов, квалификацию сварщиков, корректируют технологические режимы сварки. При текущем контроле проверяют соблюдение сварщиками технологических режимов, исправность технологического оборудования и оснастки. Контролируют фактические геометрические параметры сварного шва, наличие в нем дефектом и геометрические параметры сварной конструкции. Замеченные отклонения устраняются в процессе изготовления данной конструкции.

Ответственные конструкции подвергаются приемочному контролю. Поверхностные дефекты и геометрические отклонения шва и конструкции в целом определяются внешним осмотром и с помощью линейно – угловых средств измерений. Проводятся испытания сварных швов на плотность, герметичность. Для выявления внутренних дефектов швы подвергаются магнитному контролю, контролю различными видами излучений (рентгеновское, гамма-излучение), контролю ультразвуком.

Испытанию на плотность и герметичность подвергаются емкости, сосуды, трубопроводы, предназначенные для кратковременного или продолжительного хранения или передачи жидкостей или газов под избыточным давлением. Различают испытания: гидравлические, пневматические, с помощью течеискателей и керосином. При гидравлических испытаниях, изделие заполняют водой, создают избыточное давление (в 1, 5…2 раза больше рабочего). Выдерживают изделие в течение 5…10 минут. Затем контролируют швы на наличие течи, капель, отпотеваний. При пневматических испытаниях, в изделие нагнетается воздух под избыточным давлением (на 0, 01..0, 02 МПа). Швы смачиваются мыльным раствором или опускают в воду. Наличие неплотности определяется по мыльным или воздушным пузырькам. При испытаниях с помощью течеискателей внутри изделия создается разряжение, а швы снаружи обдуваются воздушно - гелиевой смесью. Через неплотности гелий засасывается внутрь изделия, откуда отсасывается в течеискатель и регистрируется специальной аппаратурой. При испытаниях керосином, швы снаружи смачиваются керосином. Другая сторона шва окрашивается мелом.

Неплотности обнаруживаются в виде потемневших пятен на мелованной стороне.

Электромагнитные методы контроля основаны на регистрации изменения взаимодействия электромагнитного поля с контролируемым объектом и эталонным образцом. Для этого используют как постоянные, так и переменные (с частотой до 10 МГц) электромагнитные поля. При взаимодействии электромагнитного поля 2 (рис. 14.28) с исследуемым объектом 3 дефект 9 даст возмущение поля 8. Структуру поля вблизи объекта 3 можно установит с помощью подвижного датчика 4 и сканирующей системы 5. Регистрация структуры поля осуществляется измерительной 6 и записывающей 7 системами. При сравнении структуры поля эталонного объекта, не имеющего дефектов со структурой исследуемого объекта можно судить о наличии дефектов. Магнитопорошковый метод контроля основан на различии магнитного рассеивания основного металла сварного соединения и дефектных участков. Исследуемый объект намагничивают. На поверхность сварного соединения наносят масляную суспензию железной окалины. Для облегчения подвижности окалины, образец слегка простукивают. По скоплению окалины судят о наличии дефектов с глубиной залегания до 0, 6 м.

Рис. 14.28.. Схема установки для электромагнитного контроля:

1 – источник излучения; 2 – электромагнитное поле; 3 – исследуемый объект; 4 – датчик; 5 – сканирующая система; 6 – измерительная система; 7 – записывающая система; 8 – возмущение электромагнитного поля; 9 – дефект.

Радиационные методы контроля основаны на поглощении и рассеивании ионизирующего излучения 2, проходящего через исследуемый объект 3 (рис. 14.29).

Рис. 14.29. Схема радиационной дефектоскопии: 1 – источник излучения; 2 – излучение; 3 – исследуемый объект; 4 – ослабленное излучение; 5 – детектор; 6 – дефект.

Степень ослабления излучения зависит от: интенсивности и энергии излучения; толщины и плотности объекта 3. Наличие в объекте дефекта (имеющего определенные размеры и иную, чем у объекта плотность) меняет характеристики ослабленного излучения 4. Следовательно, структура ослабленного излучения несет информацию о внутренней структуре объекта 3. В промышленности применяют установки с рентгеновским излучателем или с источником гамма-излучения (кобальт–60, тулий- 170, иридий -192). Промышленные рентгеновские аппараты позволяют просвечивать соединения из стали толщиной до 200мм с регистрацией дефектов, размеры которых составляют до 2% от толщины металла. Промышленные аппараты с гамма источником более компактны, чем рентгеновские, но при малых толщинах исследуемого объекта (от 50 мм) имеют низкую чувствительность.

Ультразвуковые методы контроля основаны на изменении структуры ультразвуковой волны 6 (рис. 14.30) при прохождении участков с различной плотностью и протяженностью. Акустическое поле излучателя 5 распространяется в объеме исследуемого объекта 1. При наличии дефекта 4 акустическое поле изменяет свою структуру (появятся акустическая тень 7 и отраженная волна 3). Регистрируя с помощью приемника 2 отраженную волну и приемника 8 ослабление волны, можно судить о расположении и размерах дефекта. Промышленные ультразвуковые дефектоскопы позволяют обнаружит дефекты размером 1…2 мм2 на глубине от 1 до 250 мм.

Рис. 14.30. Схема ультразвуковой дефектоскопии: 1 - исследуемый объект; 2, 8 – приемник акустических колебаний; 3 – отраженная волна; 4 – дефект; 5 – излучатель; 6 – ультразвуковая волна; 7 - тень.