Главная → Статьи

Качество сварных соединений

Качество подготовки и сборки под сварку металлоконструкций, трубопроводов, емкостей и другого нестандартного оборудования определяют мастера или другие инженерно-технические работники по сварке, а также представители сварочной лаборатории.

Цель контроля подготовки и сборки под сварку — предупредить возможность появления брака.

Сварное соединение контролируют визуальным осмотром, замером сварного шва, испытанием на плотность (для сосудов, работающих под давлением), металлографическим, физическим и химическим исследованиями, механическими испытаниями.

Визуальным осмотром определяют внешние дефекты сварного шва: неравномерность швов по высоте и ширине, подрезы, трещины, внешние поры и т. д.

Для определения механических свойств сварного соединения сварщик заваривает образцы в тех же условиях и из того же металла, что и металлоконструкция. Из сварных пластин изготовляют стандартные образцы, которые подвергают механическим испытаниям для определения предела прочности, относительного удлинения, ударной вязкости, угла загиба и твердости.

При химическом методе испытания в сосуд со сжатым воздухом подают аммиак в количестве 1% объема изделия. Предварительно на сварные швы накладывают бумажные ленты, пропитанные 5%-ным раствором азотнокислой ртути. Проникая через поры и трещины шва, аммиак вызовет почернение бумаги в том месте, где имеется дефект.

Металлографический метод контроля сварных соединений состоит в исследовании макро- и микроструктуры сварного шва и околошовной зоны (зоны термического влияния).

Макроструктурой называется структура металла, видимая невооруженным глазом на отшлифованной поверхности образца, протравленной 10%-ным водным раствором азотной кислоты. Этим методом выявляют трещины, несплавления, непровары, шлаковые включения, раковины, поры и др.

Микроструктурой называется строение протравленного металла, видимое под микроскопом при увеличении в 100—2000 раз.

Поверхность вырезанного образца должна быть отшлифована, отполирована и протравлена специал^ым реактивом (в зависимости от марки материала).

При данном методе исследования выявляется наличие окислов по границам зерен, изменение структуры металла вследствие выгорания отдельных его элементов при сварке, перегрев и пережог металла, микротрещины и другие дефекты.

По результатам макро- и микроисследований сварного соединения можно судить о правильности подбора режима сварки и о ведении процесса сварки.

Способ засверливания шва применяют для определения непровара корня или кромки в отдельных сомнительных местах. Отмеченное место шва засверливают сверлом или конической фрезой, диаметр которых на 3 мм больше ширины сварного шва. Засверленную поверхность протравливают 10—12%-ным двойным раствором хлористой соли и аммония.

Если в месте засверловки будет непровар, то после травления его легко обнаружить. Место засверловки после испытания заваривают.

Метод гидравлического и пневматического испытания позволяет определить плотность сварного шва. Кроме того, гидравлическое испытание позволяет установить прочность сосуда или емкости.

Гидравлические испытания производят следующим образом: сварной сосуд наполняют водой, затем гидравлическим насосом создают в сосуде давление, превышающее максимальное давление в полтора раза для данного сосуда. При созданном давлении сосуд выдерживают 5 мин, после чего давление снижают до рабочего и производят легкое простукивание сварных швов молотком весом в 1 кг. Запотевшие места или участки, давшие течь, отмечают мелом. После снятия давления места, отмеченные мелом, вырубают и заваривают вновь.

Пневматические испытания производят сжатым воздухом. Давление воздуха должно быть равно рабочему давлению в сосуде. Перед испытаниями сосуд погружают в воду. Если это по каким-либо соображениям сделать нельзя, сварные швы обмазывают мыльным раствором. В дефектных местах появятся пузыри.

Плотность сварного шва можно проверить керосином на различных резервуарах или сосудах, не работающих под давлением. Для этого сварной шов покрывают водным раствором мела со стороны, наиболее доступной для устранения выявленного дефекта. После высыхания мелового раствора шов с обратной стороны промазывается керосином. При наличии дефектов в сварном шве в виде сквозных пор, неплотностей и трещин керосин, просачиваясь через них, даст на меловой поверхности хорошо заметные темные пятна.

Просвечивание сварных швов рентгеновскими лучами и гамма-лучами позволяет обнаружить внутренние дефекты в сварных швах: поры, непровары, трещины, шлаковые включения.

Данный метод контроля применяют для ответственных металлоконструкций, трубопроводов, сосудов, емкостей и других изделий.

Для просвечивания пучок рентгеновских лучей или гамма-лучей наиравляют на сварной шов. Эти невидимые лучи способны проникнуть через толщу металла и действовать на фотопленку, расположенную с обратной стороны шва.

В местах нахождения дефекта (непровар, трещина и др.) поглощение лучей металлом будет меньше, и они окажут более сильное воздействие на пленку. При проявлении фотопленки на месте дефекта будет более темное пятно, по своей форме соответствующее данному дефекту. Снимок сварного шва, сделанный на пленку рентгеновскими лучами, называется рентгенограммой, а гамма-лучами — гаммограммой.

Нормы на просвечивание сварных швов устанавливает Госгортехнадзор, а также специальные ведомственные инструкции или нормативные материалы.

Сварные швы просвечивают рентгеновскими аппаратами, состоящими из трансформатора с выпрямителем и лампы (рентгеновской трубки).

Гамма-лучи — лучи, излучаемые радиоактивными источниками.

Источники гамма-лучей используют в тех случаях, когда рентгеновские лучи не применимы из-за конфигурации изделия, в труднодоступных местах и при большой толщине металла.

Схемы просвечивания сварного шва приведены на рис. 58 и 59.

Рис. 58. Схема просвечивания сварного шва рентгеновскими лучами

Рис. 59. Схема просвечивания сварного шва трубы гамма-лучами

Рис. 60. Ультразвуковой метод контроля сварных соединений
а — дефектоскоп; б — сигнал дефектоскопа

Ультразвуковой метод основан на упругих высокочастотных колебаниях 20 000 гц, способных проникать в металл шва и отражаться от поверхности дефекта. Ультразвуковые колебания получают с помощью пьезо-датчика, в который вмонтирована пластинка из кварца или титаната бария и подведен переменный ток частотой 0,8—2,5 Мгц.

Отраженные ультразвуковые колебания улавливают щупом с последующим преобразованием их в электрические импульсы, сигнал которых показывает на экране прибора наличие дефекта на данном месте шва. Схема ультразвукового контроля приведена на рис. 60. Ультразвуковым методом можно контролировать металлоконструкции с толщиной стенки не менее 4 мм.

Магнитный метод контроля заключается в покрытии сварного шва смесью масла с железным порошком с размером частиц 5—10 мк. После покрытия шва деталь или узел намагничивается постоянным или переменным током до 200 а от сварочного преобразователя или трансформатора. Ток пропускается по кольцевой обмотке, состоящей из нескольких витков. Частицы железного порошка под действием магнитного поля располагаются густым налетом около дефектных мест. Подобное явление объясняется образованием местных магнитных полюсов, притягивающих частицы порошка.

Данным методом контроля можно обнаружить в стальных конструкциях мелкие внутренние трещины и непро-вары на глубине 5—6 мм.

Магнитографический метод контроля, разработанный ВНИИСТ, заключается в фиксировании дефекта сварного шва трубопровода на ферромагнитную пленку. В месте дефекта металл шва неоднороден, следовательно, неоднородна и его магнитная проницаемость, поэтому меняется и степень намагничивания пленки в этом месте.

Рис. 61. Схема записи контроля при магнитографическом методе
1 — сварной образец; 2 — электромагнит; 3 — ферромагнитная лента; 4 — источник постоянного тока

Рис. 62. Виды кривых на экране осциллографа при воспроизведении записи

При пропускании такой пленки через соответствующую аппаратуру, с которой импульсы поступают на экран осциллографа, по величине и форме кривой на экране можно судить о величине и характере дефекта сварного шва. Подобный метод контроля точен и прост, поэтому проверять сварные швы можно в различных пространственных положениях. Магнитографическим методом можно контролировать трубопроводы с толщиной стенки до 12 мм. На рис. 61 приведена схема записи контролируемого стыка трубопровода. На рис. 62 показан характер кривых на экране осциллографа в зависимости от характера дефекта.

Ваш отзыв