Методи контролю якості зварних з’єднань
Під контролем якості зварювання маються на увазі перевірка умов та порядок виконання зварювальних робіт, а також визначення якості виконаних зварних з'єднань відповідно до технічних вимог.
У зварювальному виробництві застосовують такі види контролю: вхідний (попереджувальний), поточний (поопераційний) та приймальний (вихідний) готових виробів та вузлів.
Мета вхідного контролю – зменшити ймовірність виникнення шлюбу і під час зварювальних робіт (контроль документації, якості вихідних і зварювальних матеріалів, кваліфікації зварювальників тощо. буд.).
Поточний контроль здійснюється у процесі складально-зварювальних робіт.
Приймальний або вихідний контроль здійснюється для виявлення зовнішніх і внутрішніх дефектів зварювання.
Розрізняють руйнівні та неруйнівні методи контролю якості зварних з'єднань.
Руйнівні методи контролю якості зварних з'єднань
Випробування, що руйнують, проводять на зразках-свідках, моделях і рідше на самих виробах для отримання інформації, що прямо характеризує міцність, якість або надійність з'єднань. До них належать: механічні випробування, металографічні дослідження, хімічний аналіз та спеціальні випробування. Ці методи застосовують головним чином розробки технології виготовлення металевих конструкцій чи вибіркового контролю готової продукції.
Механічні випробування передбачають статичні випробування різних ділянок зварного з'єднання на розтяг, вигин, твердість та динамічні випробування на ударний вигин та втомну міцність.
Металографічні дослідження проводять для встановлення структури металу зварного з'єднання та наявності дефектів.
При макроструктурному методі визначають характер та розташування видимихдефектів у різних зонах зварних з'єднань шляхом вивчення макрошліфів та зламів металу неозброєним оком або за допомогою лупи.
При мікроструктурному аналізі досліджують структуру металу на полірованих та травлених реактивами шліфах зі збільшенням 50. 2000 раз. Такі дослідження дозволяють виявити перепал металу, наявність оксидів за межами зерен, сульфідних та оксидних включень, розміри зерна, мікроскопічні тріщини та інші дефекти структури.
Хімічний аналіз дозволяє встановити склад основного та наплавленого металу, електродів та їх відповідність ТУ на виготовлення зварного з'єднання.
Спеціальні випробування проводять для отримання характеристик зварних з'єднань, що враховують умови експлуатації (корозійна стійкість, повзучість металу під впливом підвищених температур та ін.).
Неруйнівні методи контролю якості зварних з'єднань
При неруйнівних випробуваннях оцінюють ті чи інші фізичні властивості, що побічно характеризують міцність або надійність зварної сполуки. Неруйнівні методи (ними перевіряється більше 80% зварних з'єднань) застосовують, як правило, після виготовлення виробу для виявлення дефектів. До неруйнівних методів контролю якості зварних з'єднань відносяться: зовнішній огляд, радіаційний, ультразвуковий та магнітний контроль, контроль на непроникність та низку інших методів, що мають обмежене застосування.
На зовнішній огляд піддається 100 % зварних з'єднань. Огляд виконують неозброєним оком або за допомогою лупи, використовуючи шаблони та міряльний інструмент. При цьому перевіряються геометричні розміри швів, наявність підрізів, тріщин, непроварів, кратерів та інших зовнішніх дефектів.
Контролю на непроникність піддають трубопроводи та ємності,призначені для транспортування та зберігання газів та рідин і, як правило, що працюють при надмірному тиску.
Пневматичні випробування засновані на створенні з одного боку шва надлишкового тиску повітря (10. 20 кПа) та промазуванні з іншого боку шва мильною піною, що утворює бульбашки під дією проникаючого через нещільність стисненого повітря. Негерметичність можна також оцінити падіння тиску повітря в ємності, з манометром.
Вид гідравлічного випробування залежить від конструкції виробу. Налив води застосовують для випробування на міцність та щільність вертикальних резервуарів, газгольдерів та інших судин із товщиною стінки не більше 10 мм. Воду наливають на повну висоту судини і витримують не менше 2 годин. При випробуванні з додатковим гідростатичним тиском останнє утворюють у наповненій водою та закритій посудині за допомогою гідравлічного насоса. Величину тиску визначають за технічними умовами та правилами Котлоннагляду. Дефектні місця встановлюють за наявністю крапель, струмків води та відпітувань.
Внутрішні дефекти зварних сполук виявляють просвічуванням рентгенівськими променями (товщина металу до 60 мм (рис. 1)) або гамма-променями (товщина металу до 300 мм (рис. 2)). Виявлення дефектів ґрунтується на різному поглинанні рентгенівського або гамма-випромінювання ділянками металу з дефектами та без них. Результати фіксуються на плівці чи виводяться на спеціальний екран. Розміри дефектів, що виявляються: при рентгенографії – 1. 3 % від товщини металу, при радіографії – 2. 4 %.
Мал. 1. Рентгенографічний контроль зварних з'єднань: 1 – рентгенівська трубка; 2 – зварне з'єднання; 3 – касета; 4 – плівка
При оцінціЯкість швів рекомендується мати еталонні знімки характерних дефектів для різних товщин металу. Альбоми еталонних знімків затверджуються інспекцією Ростехнагляду і є невід'ємною частиною ТУ приймання виробів.
Мал. 2. Схема просвічування гамма-променями: 1 – затвор; 2 – свинцева капсула; 3 – капсула з речовиною; 4 – зварне з'єднання; 5 – касета з плівкою
Магнітографічний контроль заснований на виявленні полів розсіювання, що утворюються в місцях розташування дефектів при намагнічуванні контрольованих зварних з'єднань (рис. 3). Поля розсіювання фіксуються на еластичній магнітній стрічці, що щільно притиснута до поверхні шва. Запис роблять на дефектоскопі. Магнітографічний контроль можна застосовувати тільки для перевірки зварних з'єднань металів і сплавів невеликої товщини, що мають феромагнітні властивості. Виявляють поверхневі та підповерхневі макротріщини, непровари, пори та шлакові включення глибиною 2. 7 % на металі завтовшки 4. 12 мм. Менш чітко виявляються пори округлої форми, широкі непровари (2,5...3 мм), поперечні тріщини, напрямок яких збігається з напрямком магнітного потоку.
Ультразвуковий контроль заснований на здатності ультразвукових коливань (механічні коливання частотою 16. 25 МГц) відбиватися від поверхні, що розділяє середовища з різними акустичними властивостями. Для отримання ультразвукових коливань використовують властивість титанату барію, кристалів кварцу та деяких інших речовин перетворювати електричні коливання на механічні та навпаки (зворотний та прямий п'єзоефекти).
Мал. 3. Схема проходження магнітного потоку в зварному з'єднанні: а – за відсутності дефекту; б – за наявності дефекту; 1 – поле магнітного розсіювання; 2 – дефекти шва
Ультразвуковий контроль маєпевні переваги перед радіаційними методами: високу чутливість (площа дефекту, що виявляється 0,2. 2,5 мм² при товщині металу до 10 мм і 2. 15 мм² при великих товщинах), можливість контролю при односторонньому доступі до шва, високу продуктивність, можливість визначення точних координат залягання дефекту; мобільність апаратури.
Основним методом УЗ-контролю є луна-метод. Цим методом контролюють близько 90% всіх зварних з'єднань завтовшки понад 4 мм.
На рис. 4 представлена принципова схема УЗ-контролю ехоімпульсним методом з суміщеною схемою включення шукача та приймача. Імпульсний генератор 1 формує короткі електричні імпульси з довгими паузами. Шукач 5 перетворює ці імпульси на ультразвукові коливання. При зустрічі з дефектом хвилі від нього відбиваються, знову потрапляють на шукач і перетворюються на електричні коливання, що надходять на підсилювач 2 і далі на екран приладу 3. Зондуючий імпульс генератора 6 розміщується на початку розгортки, імпульс від донної поверхні 8 в кінці розгортки імпульс від дефекту 7 між ними. У процесі контролю зварного з'єднання шукач переміщається зигзагоподібно по основному металу вздовж шва 4. Для забезпечення акустичного контакту поверхню виробу в місці контролю рясно змащують маслом (наприклад, компресорним).
До недоліків методу слід віднести насамперед низьку завадостійкість до зовнішніх відбивачів, різку залежність амплітуди сигналу від орієнтації дефекту.
Мал. 4. Ультразвуковий контроль зварних з'єднань: 1 – генератор; 2 – підсилювач; 3 – екран приладу; 4 – зварний шов; 5 – шукач приймач; 6 – початковий імпульс; 7 – імпульс від дефекту; 8 – імпульс від донної поверхні
Люмінесцентна та кольорова дефектоскопіяналежать до методів капілярної дефектоскопії. Контрольовану поверхню покривають шаром розчину флюоресцирующего або яскраво-червоної проникаючої рідини. Потім розчин або рідина видаляють, а поверхню опромінюють ультрафіолетовим світлом (люмінесцентний метод) або покривають білою фарбою (кольорова дефектоскопія). У першому випадку дефекти починають світитися, а в другому виявляються на тлі білої фарби. За допомогою цих методів виявляють поверхневі дефекти, головним чином тріщини, у тому числі зварних з'єднаннях з немагнітних сталей, кольорових металів і сплавів.
У кожному конкретному випадку спосіб та обсяги контролю якості зварного з'єднання вибираються залежно від призначення та ступеня відповідальності конструкції відповідно до галузевих нормативних документів, спеціальних технічних умов або проекту.
Переглядів: 38452 Створено: 2012-10-20 Джерело: Трубні технології