24artstroy.ru

Строительный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Всё о контроле качества сварных соединений

Всё о контроле качества сварных соединений

Проверка сварочных соединений — обязательный этап любых сварочных работ. Благодаря тщательному контролю можно выявить явные и скрытые дефекты, которые в дальнейшем повлияют на качество и долговечность всей металлической конструкции. Конечно, можно оценить качество сварного шваневооруженным взглядом, но это лишь один из методов.

С помощью визуального контроля вы не сможете обнаружить внутренние трещины и поры. Поэтому важно знать дополнительные способы контроля качества. На крупных производствах эту работу выполняет контролер сварочных работ, но на меленьком заводе эта обязанность часто ложится на плечи сварщика. В этой статье мы расскажем, как проверить швы и какие есть виды контроля качества помимо визуального осмотра.

Методы контроля качества сварных швов

На практике применяются разные средства технического контроля, которые отличаются нюансами в работе; обладают разными достоинствами и недостатками. Тем не менее, весь их функционал ориентирован на то, чтобы определить прочность и долговечность сварочного шва. Качество соединения двух металлических заготовок можно предсказать. Ведь в большей части оно зависит от мастерства исполнителя и качества используемых расходников. Обладая этими данными, несложно предусмотреть итог контроля. Однако, лучше выполнить несложные процедуры контроля, чтобы объективно убедиться в надежности соединения.

Самым распространенным способом определения качества сварного шва остается визуальный. Наряду с ним используются магнитный, капиллярный и радиационный виды контроля. Конечно, существуют и другие варианты, но перечисленный выше являются максимально простыми и наиболее часто востребованными. Желательно практиковать пооперационный контроль качества. Сначала сварочный шов осматривается, после этого выполняется капиллярное исследование образца и т.д.

Капиллярная дефектоскопия

В основе данного принципа лежит такое явление, как затягивание жидкости в тонкие трубки, благодаря действию сил поверхностного натяжения. Интенсивность наполнения капилляра зависит от его диаметра и смачиваемости материала. Чем больше смачиваемость и тоньше трубка капилляра, тем быстрее и глубже затягивается жидкость.

После проникновения жидкости в капилляр все изъяны обнаруживают себя. Специальные вещества для осуществления капиллярной дефектоскопии, называются пенетрантами. Они характерны своей цветовой контрастностью, а также малыми возникающими силами поверхностного натяжения. Полости дефектов наполняются пенетрантами и становятся легкоразличимыми.

В настоящее время разработано несколько десятков рецептур пенетрантов, и все они обладают различными свойствами. Некоторые из них изготавливаются на водной основе, а также на основе керосина, бензола или скипидара. Органические жидкости наиболее приемлемы, так как они повышают чувствительность средства к самым мелким дефектам. Частным случаем капиллярного исследования является люминесцентная дефектоскопия. При таком методе исследования в рецептуре пенетрантов включены люминесцирующие вещества. Исследуемую поверхность облучают ультрафиолетовыми лучами, после чего вещество, проникшее в трещину или пору, начинает светиться.

Все вещества для капиллярной дефектоскопии разделяют по чувствительности. Высшей степенью считается первый класс чувствительности. Вещества 1 класса проникают в капилляры, диаметр которых составляет 0,1 мкм. Существует и верхнее предельное значение, при котором еще наблюдается затягивание жидкости в капилляр. Оно примерно равняется 0,5 мм. Еще одно требование, предъявляемое к капилляру – его длина должна быть в десятки раз больше диаметра.

Обычно пенетарнты выпускают в виде аэрозоля. При такой форме выпуска его удобно наносить на поверхность. Но в комплект средств для дефектоскопии включается еще очиститель (для предварительной обработки), а также проявитель (для формирования окончательного рисунка). Применение пенетрантов имеет свои достоинства и недостатки.

  • К положительным моментам можно отнести низкую себестоимость процесса, элементарность технологии, производительность, широкий спектр исследуемых конструкций.
  • Недостатки сводятся к необходимости тщательной очистки шва, возможности проверки только поверхностных дефектов, а также невозможности применения метода для капилляров с диаметром более 0,5 мм.

Контроль качества сварочных швов с помощью керосина следовало бы отнести к проверке на проницаемость, однако этот метод все же основан на капиллярных явлениях. Он считается наиболее простым и доступным в материальном плане. Керосин обладает высокой текучестью и способен проникать в самые мелкие трещины. Забегая вперед, можно отметить, что капиллярный метод с использованием керосина настолько же эффективен, как и гидравлический метод под давлением 3-4 кгс/мм 2 . Недаром в состав некоторых пенетрантов входит керосин.

Алгоритм проверки сварного шва сводится к нескольким несложным действиям. Шов с двух сторон очищается от грязи, окалины и шлака. Одна из сторон выбирается для наблюдения и покрывается водным раствором мела (на 1 литр воды берется 400 г порошка). Для увеличения скорости высыхания суспензии можно шов просушить потоком горячего воздуха. Обратная сторона поверхности обильно смачивается керосином. Необходимо процедуру смачивания повторить 2-3 раза с интервалом в 15-30 минут.

Количество повторений и интервал зависят от толщины металла. Смачивание проводится любым доступным способом (ветошью, кистью, краскопультом). Протечка керосина станет заметной на стороне, покрытой меловой суспензией. Со временем появятся темные точки или полосы. Необходимо сразу после их появления зафиксировать места дефектов, иначе керосиновые пятна расплывутся, и трудно будет определить локализацию трещины, свища или поры.

Испытание может занять несколько часов. Чем выше температура окружающей среды, тем меньшей вязкостью обладает керосин. Следовательно, при повышенной температуре процесс оценки качества шва пройдет быстрее. Керосин преимущественно используют при проверке стыковых соединений. Швы, выполненные внахлест, подобным образом проверить гораздо проблематичнее.

Во время изготовления или ремонта различных емкостей, трубопроводных систем, пневматических систем к сварному шву предъявляются не только требования прочности, но и герметичности. Проверка на проницаемость может осуществляться разными способами, среди которых выделяют гидравлические и пневматические. Основная цель такой проверки – установить наличие сквозных пор, через которые впоследствии жидкость или газ будут выходить из резервуара.

В качестве вещества для испытаний применяется воздух, азот, вода или масло. Обычно нормального давления бывает недостаточно, поэтому создают избыточное давление, чтобы картина дефектов была более наглядной. При использовании пневматического способа исследуемая емкость наполняется газом (воздухом, инертным газом, азотом). Газ доводится до давления, превышающего рабочее в полтора раза. Чтобы визуально наблюдать утечку, наружную поверхность шва смачивают мыльным раствором. При наличии дефекта будут образовываться пузырьки. Если испытания проводятся при отрицательной температуре, мыльный раствор наводят на спирту.

Во время испытания необходимо следить за давлением и не превышать определенной нормы. Обычно в резервуар монтируют манометр и перепускной предохранительный клапан. Малогабаритные резервуары наполняют воздухом и погружают в воду, не смазывая мыльным раствором. Вышедший воздух в воде будет образовывать пузырьки.

К пневматическому способу контроля на проницаемость относится проверка аммиаком. Шов покрывается марлей или бинтом, пропитанным фенолфталеином. С обратной стороны шва подается смесь из аммиака и воздуха. Если аммиак проходит сквозь шов насквозь, то бинт окрашивается в красный цвет. Этот способ считается достоверным.

Самый примитивный способ пневматического контроля связан с обдувом шва воздухом. Обратную сторону соединения необходимо предварительно смазать мыльным раствором.

Для реализации гидравлического контроля полость заполняют жидкостью, обычно маслом или водой. Здесь также подразумевается проведение испытаний под давлением, превышающим рабочее значение на 50-100%. Чтобы выявить протечки достаточно выдержать емкость в таком состоянии около 10 минут. Параллельно с этим шов и околошовная зона обстукивается равномерно молотком. Если нет возможности создать избыточное давление, то емкость с жидкостью следует выдержать не менее двух часов.

Капиллярный метод

Данный способ контроля использует свойство жидкости затягиваться в очень мелкие капилляры. Быстрота и степень проникновения внутрь материала связана с его смачиваемостью и диаметром капилляров. Больше смачивается сплав и тоньше капилляры – глубже проникает жидкость.

Капиллярный способ контроля качества шва позволяет иметь дело не только с любыми металлами, но и с керамикой, пластмассой, стеклом. Главное его применение связано с проявлением внешних изъянов, которые невозможно или трудно определить невооруженным глазом. Иногда, используя, к примеру, керосин, можно обнаружить сквозные дефекты.

Способ очень простой, работает со времен возникновения потребности проверки сварочных швов. Для него даже разработан специальный ГОСТ 18442-80.

В капиллярном методе контроля качества сварки используют пенетранты – вещества, имеющие малое поверхностное натяжение и сильный цветовой контраст.

Проникая в дефектные зоны, и подсвечивая их, пенетранты визуализируют изъяны сварки. Их делают на основе воды, керосина, масла для трансформаторов и прочих жидкостей.

Наиболее чувствительные пенетранты могут проявить дефекты диаметром от 0,1 микрона. Капиллярный метод контроля качества сварки эффективен для дефектов до 0,5 мм шириной. При больших диаметрах пор или трещин он не работает.

Способ с применением пенетрантов заключается в очистке поверхности, нанесении контрольной жидкости и проявлении изъянов. Очень эффективен способ контроля сварных соединений с помощью керосина.

Несмотря на разнообразные приборы контроля качества сварки, проверку этим способом используют до сих пор. С одной стороны наносят раствор мела, дают время для сушки, затем с другой стороны шов смазывается керосином. Бракованные места проявляются через несколько часов в виде темных пятен.

Методы неразрушающего контроля

На данный момент различают следующие неразрушающие методы:

  • внешний осмотр;
  • радиационный метод;
  • магнитное исследование;
  • ультразвуковой метод;
  • капиллярный метод;
  • контроль проницаемости.

Внешний осмотр

Любой контроль качества сварных соединений начинается с простого внешнего осмотра. Этого бывает достаточно, чтобы определить как наружные, так и внутренние пробелы, плюс отсутствует необходимость использовать оборудование неразрушающего контроля. Например, разная высота шва может свидетельствовать о непроварах в различных участках. Перед осмотром швы отчищаются от технологичных загрязнений, а именно – шлака, окалин и брызг металла.

Читать еще:  Коэффициент прочности продольного сварного шва

Чтобы мелкие недочеты стали виднее, проводится обработка поверхности спиртовым раствором, а затем 10%-ным раствором азотной кислоты. После данной процедуры поверхность приобретет матовость и покажет поры и трещины.

Главное, не забыть очистить кислоту спиртом после дефектовки шва.

Осмотр – это основной способ выявить геометрические отклонения, такие как – поры, трещины, наплывы, подрезы. Более качественно провести данный пункт испытания можно с помощью дополнительных приборов.

Для этого лучше всего использовать лупу, а также более качественное освещение, желательно с мобильным источником света. Увеличительное стекло позволит обнаружить скрытые для глаза трещины и поры, а также проследить их путь. Для контроля ширины валиков, можно использовать измерительные приборы, вроде линейки или штангенциркуля.

Радиационная дефектоскопия

Радиографический метод контроля сварных соединений существует в двух вариациях:

  • рентгеновское излучение;
  • гамма-излучение.

Простейший из представленных способ выявить погрешности сварного шва – просветить изделие рентгеновскими лучами. Они обладают свойством проникать сквозь металлические предметы, действуя при этом на фотопленку. Таким образом, полученный снимок – прямая карта большей части дефектов. С помощью проникающих лучей выявляют – шлаковые включения, газовые поры, смещения кромок, прожоги и другие пробелы.

Перед началом работ, исследуемый участок и близ лежащая плоскость должны быть должным образом очищены. Для этого снимают шлак, брызги, окалины и другие изъяны. Также перед просвечиванием в обязательном порядке проводится осмотр и при выявлении некачественных участки должны устранятся.

Начинать просвечивание при наличии внешних дефектов – запрещено, так как процедура предназначена для диагностики и выявления скрытых дефектов.

При обнаружении погрешностей, решение о допуске или переделке конкретной детали лежит на нормативной документации. Именно установленные правила и инструкции позволяют определить вхождение погрешностей в установленные для данного изделия нормы.

Для проведения процедуры рентгеновскую трубку располагают так, чтобы пучок попадал на шов под прямым углом. На другой стороне изделия расположена кассета с рентгеновской пленкой. Так как существующие дефекты меньше влияют на проницаемость рентгеновских лучей, то они будут видны как более темные участки на пленке. Рентгенографическое испытание длится в зависимости от – качества пленки, толщины и фокуса. После пленка проявляется и можно увидеть результат сваривания.

При радиографическом контроле не выявляют:

  • любые несплошности и включения с размером в направлении просвечивания менее удвоенной чувствительности контроля;
  • непровары и трещины, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания;
  • любые несплошности и включения, если их изображения на снимках совпадают с изображениями посторонних деталей, острых углов или резких перепадов трещин просвечиваемого металла.

Гамма – излучение по принципу работы практически не отличается от рентгеновского. Это радиоактивные лучи, способные проникать сквозь металл и реагирующие на его неравномерность. В такой способ инспектирую от 10 до 25% всех швов, если конструкция – ответственная, то все швы.
В качестве источника излучения используют различные химические элементы, подходящие под определенные металлы:

  • Кобальт – 60 (сталь, чугун, медь, бронза и латунь толщиной до 25 см), благодаря жесткому проникновению элемент подходит для большинства сталей и больших толщин;
  • Цезий – 137 (сталь до 10 см);
  • Иридий-192 (сталь до 5 см, алюминий до10 см);
  • Тулий-170 (сталь и алюминий до 20 см).

Со снижением проникаемости снижается вид сплавов и их толщина, но при этом среднее качество изображения остается и позволяет определить основные дефекты.

В отличие от рентгеновского, гамма-лучи имеют ряд преимуществ:

  • изотопы сохраняют работоспособность долгое время;
  • более легкое оборудование;
  • возможность дефектовки сложных узлов;
  • повышенная проницаемость лучей;

Важно! Оба вида излучения чрезвычайно опасны для человека. Именно поэтому допуск к работам может быть только у специально обученных сотрудников, одетых в полный комплект защитной экипировки. Защищенным должно быть и место базирования и работы проникающего оборудования, для этих целей используют свинцовые пластины, экраны и другие средства.

Магнитная дефектоскопия

Такой контроль сварных соединений основывается на свойстве магнитных силовых линий реагировать на изменения в толще металла. Фиксируя подобные отклонения специальными приборами можно с высокой точностью найти погрешности в толще и на верхней части сплавов.

На данный момент существуют три вариации метода:

  • магнитно-порошковый;
  • магнитно-индукционный;
  • магнитно-графический.


Порошковый состоит в том, что на поверхность, заходя за стык шва, наносят сухой порошок или эмульсию, затем намагничивают сплав и определяют неточности. Если берется «сухой метод», то в качестве порошка выступает железная окалина или окислы. Намагничивают изделие электромагнитом, соленоидом или подавая ток на изделие. После, слегка постукивая молотком, дают порошку
возможность занять свое положение. Излишки снимаются струей воздуха и затем фиксируются изъяны. Последний шаг – размагничивание.

В мокром методе магнитный порошок смешивают с керосином или специальным маслом. Полученная суспензия наносится на шов, а ее подвижность, рассеивания или скопления порошка – прямые идентификаторы погрешностей.

При индукционном методе все данные фиксируются индукционной катушкой. Специальные приборы – дефектоскопы, фиксируют магнитное рассеивание у металлов толщиной до 25 мм.

Графический заключается в фиксации магнитных потоков на специальной ленте. Она крепится вдоль шва, а затем отклонения определяются на экране электронно-лучевой трубки.

Магнитные методы подходят исключительно для ферромагнитных сплавов, другие металлы таким образом исследовать не получится.

Ультразвуковой метод контроля

Наравне с предыдущим способом, ультразвуковая дефектоскопия дает возможность зафиксировать отклонения, образующиеся при отражении волн от границ сред с различными свойствами.

Ультразвуковой источник посылает сигнал, который при достижении конца сплава отражается. Если на своем пути сигнал встречает дефект, то это отражается на волне, что в свою очередь фиксируется прибором. Различные дефекты имеют свои собственные отражения, поэтому определить природу изъяна достаточно просто.

Из описанных уже методов, данный считают наиболее удобным для использования. Это обусловлено возможностью определить изъян как на поверхности, так и в глубине металла. Также, метод не имеет таких строгих ограничений, как магнитный. Есть ряд металлов с крупным зерном, например чугун, которые не поддаются ультразвуковому исследованию, но для всех других сплавов можно без труда вести контроль качества сварочных работ.

Есть еще один недостаток – сложность расшифровки полученных данных. Увы, дефектоскопы дают пользователю очень специфические данные, которые следует расшифровать. Без предварительной подготовки сделать это практически невозможно, поэтому для работ нужен обученный специалист.

Капиллярная дефектоскопия

Данный способ основан на свойствах жидкостей с малым поверхностным натяжением. Такие жидкости не сбиваются в крупные капли в одном месте и стремятся стечь, но в то же время способны заполнить мельчайшие канавки и отверстия. Подобным образом определяются поверхностные дефекты и в редких случаях сквозные каналы.

На шов наносится специальный раствор, который мгновенно заполняет все канавки, поры и другие мелкие дефекты. Затем осматривая шов можно обнаружить крупные изъяны. Для большего удобства жидкости подкрашивают красителем, добавляют люминесцентные и другие окрашивающие добавки.

Контроль качества сварки на проницаемость

Метод является логическим продолжением капиллярного. Основная идея в том, что используя жидкости со свойствами глубокого проникновения, можно определить сквозные канавы шва.

Для этого берут простой керосин, наносят на одну сторону шва, а на другой фиксируют мокрые пятна, сигнализирующие о сквозных каналах. Из недостатков стоит отметить необходимость тщательно очистки поверхности и соблюдение точности на всех этапах для исключения случайного загрязнения противоположной стороны сварного шва.

Методы контроля сварных швов

Для проведения контроля качества сварных швов комплектуется штат сотрудников. Люди проходят обучение, изучают разрушающие и неразрушающие виды исследований качества соединений. Учатся обращаться с приборами, созданными для контроля качества диффузного слоя сварного соединения. Разрушающие способы диагностики применяются редко, только при массовом производстве металлоизделий. Из партии произвольно выбирается несколько деталей, делаются разрезы по сварному соединению. На основании обследований нескольких изделий из партии принимают или отправляют в брак всю продукцию.

Для металлоконструкций применяют неразрушающие методики проверки качества, сохраняющие целостность соединений, проката, используемого для сварки. Существует масса методик, по которым определяют несплошности. О видах контроля сварных соединений, их особенностях полезно знать каждому сварщику.

Визуально-измерительный контроль

Для подобной проверки сварных конструкций не понадобятся специальные приборы или жидкости. Просто проводится тщательный осмотр диффузного слоя, околокромочной области. На сварном соединении не должно быть:

  • видимых несплошностей;
  • неоднородностей;
  • трещин;
  • раковин;
  • пор;
  • свищей;
  • сколов;
  • непроваров;
  • неравномерных складок.

Внутренние дефекты определяются с низкой вероятностью, предположения строятся по внешним факторам риска возникновения дефектов. Дополнительно с помощью измерительных приспособлений проводится проверка ширины и высоты шовного валика.

Внешний осмотр сварочных соединений всегда субъективен. Результат зависит от зоркости контролера, личного опыта. Для лучшей визуализации применяют лупы различной кратности, предусмотрены лампы или фонарики для освещения осматриваемой зоны. На основании визуального исследования делаются предварительные выводы.

Для измерения шовного валика контролеры пользуются штангенциркулем, металлическими линейками, сделанными по ГОСТу. Точность измерений большая.

Читать еще:  Сварка вертикальных швов инвертором для начинающих

Если выявлены внешние дефекты, параметры валика не соответствуют регламентированным, качество соединений признается низким. Соединение приходится переваривать.

Когда результаты проверки сварных швов сомнительные, проводится дальнейшая диагностика с помощью других методик.

Ультразвуковой метод

Ультразвуком выявляются инородные включения, внутренние раковины. У контроля сварных соединений имеются достоинства и недостатки. Но речь не об этом. Важно понять суть процесса. Прибор проверяет способность металла проводить ультразвук. Когда волны достигают края дефекта, они отражаются, меняют направление. До регистратора уже не доходят.

Разные типы несплошностей искажают поток ультразвуковых волн по-своему. У контролера имеются альбом иллюстраций, по которым методом сравнения определяется тип дефекта. Исследование доступное, часто применяемое. Дает хорошую результативность. Для оценки результатов не нужно делать поправки на физико-химические характеристики исследуемых сплавов.

Капиллярный контроль

Испытания соединения капиллярным методом основано на способности некоторых жидкостей проникать в самые мелкие микротрещины, незаметные глазу. Для контроля качества сварки требуются расходные материалы. Исследуемую область для лучшей визуализации покрывают краской или мелом. В жидкости добавляют хорошо видимые красящие пигменты. Выпускают индикаторные составы с люминесцентными свойствами. При попадании света на краску отраженный световой поток усиливается в несколько раз.

Жидкости называются пенетрантами (в переводе с английского «проникающая влага»). Имея незначительное поверхностное натяжение, пенетранты способны просачиваться в микропоры. На месте дефекта проявляется четкий контрастный рисунок. Этим методом проверяют качество сварки любых металлов. В качестве пенетрантов для самостоятельной проверки сплошности сварных конструкций применяют органические растворители и разбавители (керосин, бензол, скипидар и другие).

По рисунку получают объективную картину состояния шва. Чем больше краски на поверхности, тем хуже качество соединения. Метод чаще применяется для металлов, склонных к растрескиванию при термическом воздействии, сплавов с большой линейной усадкой при остывании.

Проверка сварочных швов на проницаемость

Когда от качества сварного шва зависит прочность сосудов высокого давления, гидросистем или трубопроводов, контроль особенно важен. У метода много названий:

  • пузырьковый метод контроля;
  • пневмоиспытание;
  • течеискание;
  • гидроиспытание и другие.

Технологии проведения испытаний условно делят на пневматические и гидравлические. Из названия понятно, что в первом случае речь идет о воздушной проверке сварных швов, во втором – водяной.

Контроль качества швов по проницаемости схож с капиллярной методикой, только жидкости или газовые смеси подаются под давлением. Пневматический контроль подразумевает применение сжатого газа или воздуха, который подается в исследуемую область. Снаружи шов покрывают мыльным раствором, образующим пленку. Для приготовления раствора соблюдается пропорция: 250 г мыла на литр воды. Если имеются несплошности, на поверхности появляются пузыри.

Разновидности пневматического контроля:

  1. Вакуумный метод. С одной стороны сварного соединения создается вакуум, с другой – наносится мыльный раствор. Причина появления – сквозные дефекты.
  2. Когда контроль качества проводится при отрицательных температурах, вместо воды используют спиртовой раствор с низкой температурой замерзания.
  3. Еще одна технология – метод погружения. Сварную деталь полностью погружают в мыльный раствор. Скопившийся в дефекте воздух выйдет наружу, образуя пузыри.
  4. Можно заменить газ аммиаком. Швы предварительно оборачивают бумагой. Там, где нарушена герметичность, на бумаге проступят красные пятна.

Гидравлический метод испытаний основан на способности воды или масла создавать давление. Деталь выдерживают в жидкости от 5 до 15 минут, чтобы заполнились все сквозные дефекты. После этого достают, зона около сварного соединения обстукивается молотком. По просачиванию жидкости определяют трещины.

Когда проверяют емкости, жидкости заливают вовнутрь. Трубопроводы тоже проверяют изнутри, фрагменты заполняют воздухом. Метод контроля герметичности простой, но действенный. При обнаружении дефектов швы переваривают. Затем контроль качества проводят еще раз.

Магнитная дефектоскопия

Магнитный метод основан на способности металлов намагничиваться под воздействием магнитного поля. Понятно, контроль сварных швов, основанный на эффекте электромагнетизма, не применяется для проверки соединений цветных металлов, алюминия, нержавеющих сплавов.

Технология магнитных исследований:

  • С помощью специального прибора контролер создает в области сварного соединения постоянное магнитное поле.
  • Формируются силовые электромагнитные линии, под воздействием которых мелкие частицы металла способны двигаться, занимать фиксированное положение.
  • В качестве индикатора для исследований используют металлический порошок или мелкую ферримагнитную стружку. Измельченный металл размещают в околошовной области.
  • Если металл однородный, рисунок получается без искажений. Когда имеются раковины, трещины, шлаковые включения, положение электромагнитных линий искажается.

Диагностика магнитопорошковым способом эффективна, поле способно исказить даже незначительные дефекты. В месте проекции на поверхности скапливается порошок. Главный недостаток методики – трещину не определить, если она параллельна силовым линиям.

Радиационный контроль

При проверке сварных соединений радиационными волнами важно соблюдать правила техники безопасности. Радиографический или гаммаграфический метод по сути – это рентген шва. Прибор по конструкции подобен рентген-аппарату, поэтому меры предосторожности следует соблюдать неукоснительно. Описание методики:

  • прибор продуцирует гамма-излучение;
  • рентгеновские лучи проникают через металл, там, где имеются несплошности, отклоняются от первоначальной траектории;
  • заканчивая свой путь, гамма-лучи создают изображение на специальной пленке;
  • результат оценивается по изменению плотности потока лучей.

Это самый передовой, дорогостоящий, небезопасный метод исследования качества сварного шва. Требуется специальное оборудование, длительное обучение контролера. Избыточное нахождение с излучателем рентгеновских волн негативно сказывается на состоянии здоровья контролера.

Современные аппараты с компьютерным блоком управления способны увеличивать получившуюся картинку, выводят ее на экран, расшифровывают в автоматическом режиме. Точность результатов повышается.

Этапы проведения контроля

Визуальное освидетельствование производится в несколько этапов, каждый из которых направлен на выявление определенных дефектов. Первое, что делает каждый контролер — это осматривает шов невооруженным глазом. Так можно обнаружить поры, трещины, подрезы, которые ослабляют место соединения. Легко находятся непроваренные участки и раковины. Если сварщик не выполнил «замок» и оставил кратер от сварочной ванны, то это тоже не сложно заметить. Грубая чешуя, наплывы металла, и слишком зауженный шов, будут свидетельствовать о нарушении технологии. Если обследуется уже эксплуатируемое соединение, то визуально легко заметна коррозия.

После такого обследования выполняется второй этап контроля — изучение шва с оптическими приборами. Это помогает детализировать участок и уточнить параметры дефекта. Используются лупы, микроскопы, бороскопы. Например, если при визуальном осмотре были выявлены риски, но непонятна их глубина, изучение места под микроскопом поможет определить степень серьезности дефекта и необходимость в других методах освидетельствования.

Третьим этапом контроля является измерение параметров сварного соединения инструментальными средствами. Меряется длина шва и сопоставляется с необходимым стандартом для данного участка с его нагрузками. Выводится катет наплавленного металла. Штангенциркулем определяется высота шва и ширина. Все это сопоставляется с толщиной стенки основного металла. Угольником меряется правильность установки сторон и отсутствие смещений при эксплуатации.

После всех этапов осмотра составляется акт, куда заносятся все найденные дефекты, описывается состояние соединения, и рекомендации по привлечению других методов контроля.

Визуальное изучение качества шва позволяет быстро получить информацию о его состоянии. Задействование несложного оборудования делает метод доступным во многих условиях. А своевременное проведение этого метода контроля позволит долго функционировать сварочным конструкциям.

При предварительном контроле основного и сварочных материалов устанавливают, удовлетворяют ли сертификатные данные в документах заводов-поставщиков требованиям, предъявляемым к материалам в соответствии с назначением и ответственностью сварных узлов и конструкций. Перед сборкой и сваркой заготовок проверяют, соответствуют ли их форма и габаритные размеры установленным, а также контролируют качество подготовки кромок и свариваемых поверхностей. При изготовлении ответственных конструкций сваривают контрольные образцы. Из них вырезают образцы для механических испытаний. По результатам испытаний оценивают качество основного и сварочных материалов, а также квалификацию сварщиков, допущенных к сварке данных конструкций.

При текущем контроле проверяют соблюдение сварщиками установленных параметров режимов сварки и исправность работы сварочного оборудования. Осматривают сварные швы для выявления внешних дефектов и замеряют их геометрические размеры. Замеченные отклонения устраняют непосредственно в процессе изготовления конструкций.

Готовые сварные соединения в зависимости от назначения и ответственности конструкции подвергают приёмочному контролю:

  • внешнему осмотру для выявления поверхностных дефектов;
  • обмеру сварных швов;
  • испытаниям на плотность;
  • магнитному контролю;
  • просвечиванию рентгеновским и гамма-излучениям, ультразвуком для выявлений внутренних дефектов (рис. 9)

Рис. 9. Методы контроля сварных соединений: а – рентгеновский; б – гамма-излучением; в – ультрозвуковой 1 – рентгеновская трубка; 2 – рентгеновские лучи; 3 – сварной шов; 4 – кассета с рентгеновской плёнкой; 5 – ампула с радиоактивным изотопом; 6 – свинцовый контейнер; 7 – гамма-лучи; 8 – сварное соединение; 9 – рентгеновская плёнка; 10 – кассета; 11 – сварное соединение; 12 – пьезометрический щуп; 13 – ультразвуковой дефектоскоп; 14 – осциллограф

На плотность испытывают ёмкости для хранения жидкостей, сосуды и трубопроводы, работающие при избыточном давлении, путём гидравлического и пневматического нагружения, с помощью течеискателей и керосином.

Магнитный контроль основан на намагничивании сварных соединений и обнаружения полей магнитного рассеяния на дефектных участках (рис. 10).

Рис. 10. Проверка качества сварных швов магнитной дефектоскопией

При контроле качества сварки магнитными дефектоскопами используется явление электромагнетизма. Прибор создает вокруг исследуемой области магнитное поле, поток линий которого, проходя через металл, искривляется в местах дефектов. Это искажение фиксируется определенными способами, из которых в сварочном производстве используются два — магнитопорошковый и магнитографический. При первом, на поверхность сварного соединения наносят сухой или влажный (в смеси с маслом, керосином или мыльным раствором) ферромагнитный порошок (например, железный), который скапливается в местах дефектов, свидетельствуя, таким образом, о наличие несплошностей.

Читать еще:  Шлифовка сварных швов

Более совершенный магнитографический способ предполагает наложение на шов ферромагнитной ленты, на которой после пропускания ее через прибор проявляются имеющиеся дефекты (рис. 11).

Рис. 11. Проверка качества сварных швов магнитной дефектоскопией: 1 — магнит, 2 — сварной шов, 3 — дефект, 4 — магнитная пленка.

Магнитным способам контроля могут подвергаться только ферромагнитные металлы. Хромоникелевые стали, алюминий, медь, не являющиеся ферромагнетиками, магнитному контролю не подлежат.

Рентгеновское просвечивание основано на различном поглощении рентгеновского излучения участками металла с дефектами и без них. Сварные соединения просвечивают с помощью специальных рентгеновских аппаратов. После проявления плёнки на ней фиксируют участки повышенного потемнения, которые соответствуют дефектным местам в сварном соединении. Вид и размер дефектов определяют сравнением плёнки с эталонными снимками (рис. 12).

Рис. 12. Выявление дефектов в сварных швах

Применяемые в промышленности рентгеновские аппараты позволяют просвечивать сварные соединения из стали толщиной 10 – 200 мм, алюминия до 300 мм, меди до 25 мм. При этом фиксируют дефекты, размеры которых составляют 2% толщины металла.

Просвечивание гамма-лучами (рис. 13) по сравнению с рентгеновским имеет ряд преимуществ. Благодаря портативности аппаратуры его можно применять в любых условиях (в цехах, полевых условиях, на монтаже и т.п.). Кроме того, просвечивание гамма-лучами – менее дорогостоящий способ.

Рис. 13. Просвечивания гамма-лучами сварных швов

Недостатком его является низкая чувствительность при просвечивании малых толщин (до 50 мм). На больших толщинах чувствительность такая же, как у рентгеновского метода.

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн отражаться от поверхности раздела двух сред. При встрече с поверхностью дефекта возникает отражённая ультразвуковая волна, дефект фиксируется на экране осциллографа.

Промышленные ультразвуковые дефектоскопы (рис. 14) позволяют обнаруживать дефекты на глубине 1 – 250мм. При этом можно выявлять дефекты с минимальной площадью (1 – 2 мм 2 ). С помощью ультразвукового метода можно выявить наличие дефекта и даже место его расположения, но нельзя установить его вид.

Рис. 14. Проверка сварных соединений трубопроводов

Организация контроля сварных швов

Проверка сварных швов является одним из обязательных условий производства. Для ее организации используют несколько методов. Первый – контроль проведения сварочных работ. Наиболее ответственный способ, обеспечивающий уменьшение вероятности появления дефектов шва. Такой контроль сварных соединений особенно эффективно проявляет себя при автоматической сварке.

Также проводится контроль по образцам проб. Для этого предварительно производятся образцы из идентичных материалов, с такими же параметрами размеров. Над взятым образцом проводят все нужные опыты, чтобы понять, соответствует ли он требованиям к сварным швам в данном случае. По нему оценивают все остальные изделия, которые должны обладать такими же характеристиками.

Следующий метод проходит с применением обобщающих параметров, которые обладают прямой взаимосвязью с качеством сварки. Один из примеров – дилатометрический эффект, который возникает при контактной сварке. Данный метод сложен, так как не всегда удается найти обобщающий параметр для конкретного вида соединений.

Контроль параметров сварки. Проверка сварных соединений показывает лучшие результаты, если изначально контролировать режим работы сварочных аппаратов для определенных типов соединения.

Важно! Правильно определенные характеристики обеспечивают более точный и эффективный результат.

Проверка сварных швов на дефекты

Дефекты сварных соединений и причины их возникновения

Контроль качества сварных соединений и швов нацелен на выявление дефектов. Чтобы проверить их надежность, требуется знать, что именно искать. Все они приводят к уменьшению прочности соединения и более быстрому его разрушению. Современные методы контроля сварных соединений позволяют выявить такие дефекты:

  • Наплывы. Они появляются во время натекания расплавленного металла на уже остывший или тот, который не расплавлялся. Протяженность наплыва может меняться, в зависимости от характера проведения работ. Основными причинами появления наплывов становятся слишком высокая электрическая дуга, завышенные параметры тока во время сварки.
  • Подрезы. Испытания сварных швов показывают, что при их наличии прочность становится менее крепкой. Подрез появляется при образовании продолговатого углубления рядом со швом. Он находится вдоль края соединения, создавая наиболее слабое место во всей конструкции. Причиной появления такого дефекта становится смещение электрода во время работы, из-за чего металл расплавляется не только в месте образования шва, но и рядом.
  • Прожог. Даже визуальный контроль качества сварных соединений и швов позволяет определить прожог, так как он очень хорошо заметен даже без специального оборудования. Он появляется тогда, когда в основном металле образуется отверстие от воздействия электрической дуги. Так происходит при слишком высокой силе тока, задержке сварочной ванны долго на одном месте и при отрыве. Чаще всего прожог появляется также при соединении тонких листов.
  • Непровар. Технологические методы контроля сварных швов более актуальны для непроваров, так как их сложнее заметить глазами, особенно без удаления шлака. Данный дефект заключается в отсутствии сварочного соединения в некоторых местах. Кромки остаются несваренными друг с другом, что снижает крепость соединения и делает его негерметичным. Требования к качеству сварных соединений не допускают подобных проблемных мест, которые появляются из-за малой силы тока и слишком высокой скорости создания шва.
  • Трещины. Нормы оценки качества сварных соединений не допускают наличия трещин, так как это один из опаснейших дефектов. Они образуются в околошовной области и в самом соединении. Могут иметь любое направление расположения и размер. Сложнее всего заметить микротрещины, которые представляют высокий уровень опасности. Они появляются из-за высокого содержания фосфора, серы или углерода в сварочной ванне.
  • Включения шлака. Контроль сварных швов по ГОСТ 23118 99 позволяет определять наличие шлаковых вкраплений внутри шва. Этот дефект проявляется при плохой зачистке кромок. Наличие оксидов в основном металле и расходном материале создает проблемные ситуации во время сварки, которые и приводят к появлению шлака внутри шва. Также он появляется из-за плохой очистки при многослойной сварке.
  • Газовые поры. Только сложный метод контроля качества сварных соединений металлоконструкций позволит определить наличие газовых пор внутри шва. Во время кристаллизации металла некоторые газы могут не выйти из него, оставив внутри поры. Это получается из-за высокого уровня углерода в металле. Неправильно подобранные защитные газы и быстрое создание шва также могут повлиять на их образование.

Виды неразрушающего контроля сварных соединений

Методы неразрушающего контроля сварных швов

Требования к сварным швам металлоконструкций в современных условиях использования нельзя полностью проверить без соответствующих видов контроля сварных соединений. Если возможно провести все без разрушения шва, то этот способ становится приоритетным. Существуют такие методы контроля сварных соединений по ГОСТ:

  1. Контроль керосином. В его основу положен физический эффект капиллярности. При наличии трещин и прочих сквозных дефектов керосин пройдет сквозь них и появится с другой стороны. Его проницаемость в данном случае намного выше, чем у других жидкостей. Этот физический метод контроля сварных соединений позволяет проверить качество по относительно низкой себестоимости.
  2. Контроль аммиаком. Оценка качества сварных соединений таким образом базируется на смене цвета определенных индикаторов при воздействии на них щелочной среды. Реагентом выступает аммиак, который может проникать в тонкие щели и трещины. С одной стороны располагают бумагу с индикатором, а с другой – аммиак. Если у шва есть дефекты, то они проявятся при прохождении аммиака сквозь них.
  3. Контроль с помощью воздушного давления. Такой проверке подвергают те изделия, которые будут работать под давлением. Данный тип обязательно входит в технологическую карту контроля качества сварных соединений металлоконструкций. Давление подается на 10-20% выше основного рабочего. Если труба выдерживает, то она может нормально работать в дальнейшем.

Разрушающий контроль качества сварных соединений

Методы контроля с разрушением сварных соединений

Проводя пооперационный контроль качества сварных соединений, не всегда есть возможность проверить качество без разрушения последних. Данная методика используется при проверке крупных партий, когда испытаниям подвергается только один образец. Здесь стоит учесть, что такое контролируемая зона контрольного сварного соединения, так как проверка может производиться для всего металла изделия, конкретных участков шва или только зоны термического воздействия. Разрушающие методы контроля предполагают такие виды испытаний:

  • на статическое растяжение – проводится до разрыва соединения, чтобы выяснить при какой силе это возможно, и насколько максимально растягивается металл;
  • статистический изгиб – определяется, при каких усилиях изгиб не позволит нормально функционировать изделию;
  • ударный изгиб – определяет критическую силу механического удара, повреждающую шов;
  • измерение твердости – определяет крепость шва;
  • стойкость против старения – искусственно создаются негативные условия, при которых все этапы старения шва проявляются значительно быстрее

Заключение

Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций неразрывны. Процедуры помогают обеспечить безопасность, так как образцы, которые не прошли контроль, не допускаются в работу. Выстроена целая система, позволяющая обеспечить высокий контроль качества для каждой сферы эксплуатации.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector