Неразрушающий контроль

Неразрушающие испытания осуществляются на самих изделиях. После окончания сварки швы зачищают от шлака, наплывов, а поверхность изделия от брызг. Затем готовое изделие проходит ряд контрольных операций.

Качество сварки проверяется разными методами, каждый из которых или сочетание из них назначается в зависимости от ответственности конструкции, ее геометрической формы и условий эксплуатации.

Визуальный контроль. Внешним осмотром и обмером сварных швов выявляют несоответствие шва требуемым геометрическим размерам, а также наличию или отсутствию наплавов, подрезов, глубоких кратеров, прожогов, наружных трещин, непроваров, свищей, пор и других внешних дефектов. При этом используют универсальный мерительный инструмент, шаблоны и простейшие оптические средства.

Испытаниям на плотность подвергают трубопроводы, емкости для горючего, масла, воды, паровые котлы. Существуют несколько методов контроля плотности сварных швов. Методы испытаний на непроницаемость и герметичность металлических труб регламентированы ГОСТ 3846-75.

Гидравлические испытания осуществляются наполнением трубопроводов или сосудов жидкостью. С помощью насоса или гидравлического пресса создают избыточное давление в 1, 5-2 раза больше рабочего. Сосуды и трубопроводы выдерживают под давлением в течение 5..10 мин. Осматривают швы на отсутствие течи, капель и отпотеваний. Применяют не только воду, но и авиационное масло или дизельное топливо (при контроле масляных и топливных баков, трубопроводов).

Пневматическим испытаниям подвергают трубопроводы и сосуды путем подачи в них сжатого воздуха, газа или пара под давлением 3…4 кгс/см². Сосуды малого размера погружают в ванну и по выходящим пузырькам газа через неплотности швов, обнаруживают дефекты. Швы трубопроводов и резервуаров значительных размеров, в которых создают указанное давление, смазывают пенным индикатором – водным раствором мыла – 1/3 часть шампуни, остальное вода. Этот раствор кисточкой наносят на швы. В случаях проницаемости шва, в этих местах образуется мыльная пена, по которой и обнаруживается дефектное место. Для устранения дефекта давление сбрасывают, шов вытирают, зачищают и проваривают дефектное место. После этого испытания повторяют.

Для испытания при отрицательных температурах пригодны смеси мыльного раствора с глицерином или льняное масло.

При пневматических испытаниях необходимо строго соблюдать правила техники безопасности: на подводящей магистрали должны быть запорные краны и контрольные манометры. Не допускается обстукивать сварные швы и исправлять дефекты в трубопроводах и сосудах, находящихся под давлением.

Вакуум-испытания тоже позволяют выявить неплотности швов. Для этого на шов изделия кисточкой наносят мыльный раствор, а затем на него устанавливают вакуум-камеру с резиновым уплотнением по контуру. Из камеры выкачивают воздух до разряжения 3…4 кгс/см². По вспениванию мыльного раствора, которое наблюдают через прозрачную крышку камеры, обнаруживают места проницаемости швов.

Испытания керосином основаны на явлении капиллярности, которым обладают сквозные поры и трещины в металле стыкового шва. Лицевую сторону стыкового шва покрывают мелом или водным раствором мела и, после его высыхания другую сторону шва смачивают керосином. Если на меловой поверхности появляются пятна, то это свидетельствует о наличии в шве пор или трещин.

Испытания аммиаком. Швы покрывают бумажной лентой или марлей, пропитанной 5%-ным водным раствором азотнокислой ртути или фенолфталеином. В изделие типа резервуара нагнетается воздух до небольшого давления и в него подают аммиак. Если в шве есть поры или трещины, то, проходя через них, аммиак оставляет темные пятна на бумаге или марле.

Испытания течеискателями. При использовании гелиевых течеискателей внутри испытуемого сосуда создают вакуум, а снаружи сварные швы обдувают смесью воздуха с гелием. При наличии неплотностей или трещин, гелий проникает внутрь сосуда и обнаруживается чувствительным элементом аппарата, помещенного внутри сосуда.

Рентгеновское просвечивание позволяет на светочувствительной пленке, помещенной в светонепроницаемом конверте, зафиксировать скрытые дефекты (поры, раковины, трещины, шлаковые и газовые включения) в просвечиваемом шве. Пленку помещают по одну сторону шва, а рентгеновскую трубку аппарата – по другую. После непродолжительного просвечивания пленку проявляют, промывают и фиксируют. Обработанная пленка готова для анализа. Этот метод применяют для проверки швов ответственных конструкций. Заменителем рентгеновского просвечивания является просвечивание гамма-лучами. Установка для просвечивания гамма-лучами портативна, легко размещается в малодоступных местах. Оба метода опасны вредностью излучений.

Электрорентгенографический способ получения рентгенограмм относится к новым способам исследований, в которых в качестве фоточувствительного материала используется не фотопленка, а светочувствительный полупроводник. Это упрощает обработку снимков, не требует затемненного помещения, увеличивает производительность обработки.

Ультразвуковой контроль сварных швов позволяет определить на экране по всплеску светящейся линии наличие дефекта на определенной глубине шва от 1 до 2500 мм. Но этот способ не дает ответа о том, какой это дефект (трещина, газовое или шлаковое включение) и какова причина его возникновения. Метод основан на способности ультразвуковых волн отражаться от границ раздела двух сред, одной из которых является металл, а другой, например, газовое или шлаковое включение.

Магнитные методы основаны на рассеянии магнитных силовых линий в намагниченном контролируемом изделии. Если сварной шов не имеет дефектов, то магнитные силовые линии по сечению шва распределяются равномерно. При наличии дефекта в шве магнитный силовой поток будет огибать дефект. Фиксирование силовых линий может осуществляться с помощью магнитного порошка, который наносится на поверхность изделия. Метод трудоемок, он используется для предварительной оценки качества сварного соединения.

Металлографическое исследование представляет собой разновидность разрушающего контроля и состоит в том, что разрезанный и отшлифованный участок шва рассматривается на металлографическом микроскопе. Этот способ позволяет выявить микро- и макроструктуру металла сварного шва, дать качественный анализ его механических свойств, установить наличие или отсутствие пор, трещин, включений, обнаружить скопления серы, фосфора по границам кристаллов. Для проведения этого исследования используются контрольные образцы после их разреза или элементы разрушенной конструкции. На предприятиях, выполняющих большой объем сварочных работ, существуют передвижные контрольные лаборатории.

2.2.2. Разрушающий контроль

Разрушающие испытания с целью определения соответствия прочностных показателей соединения, регламентированных технической документацией на изделия, приводят на нескольких образцах из большой партии изделий, на специальных модельных образцах по ГОСТ 6996-66 «Сварные соединения. Методы определения механических свойств» и по стандартам СТ СЭВ 3521-82…СТ СЭВ 3524-82. Испытания проводят на растяжение, изгиб, сплющивание, ударную вязкость, отрыв от пластины, вибрационное разрушение и т.д. Полученные значения разрушающей нагрузки или деформации сравнивают с требованиями технических условий или стандартов.

Разрушающему контролю, в частности, подвергают трубные соединения магистральных трубопроводов, систем отопления и водоснабжения. Разрыву подвергаются трубные сварные образцы диаметром менее 100 мм по три образца. Применяется разрывная машина Р50, на которой осуществляется растяжение до трещины или разрыва. Применяют сегментные образцы и цилиндрические отрезки труб.

Сварные трубы большого диаметра от 159 до 1000 мм разрезают на полосы вдоль оси. Ширина полос 15 мм. Проверка таких швов осуществляется как на разрыв, так и на изгиб. Определяют величину изгиба, характеризующуюся углом изгиба , при котором в растянутой зоне образуется первая трещина, являющаяся браковочным признаком. Если этот угол изгиба меньше нормативного угла, то сварной шов характеризуется как недостаточно пластичный и недостаточно прочный.

Испытания образцов труб диаметром от 15 до 89 мм на сплющивание производится до появления на поверхности образца трещин при определенном внутреннем просвете сплюснутой трубы. Если этот просвет, при котором появилась трещина, больше нормативного, то сварной шов характеризуется как недостаточно пластичный и недостаточно прочный.