Контроль сварных швов

 

• Испытание сварного соединения на ударный разрыв (ударную вязкость) проводят на специальных машинах (маятниковых копрах). Для этой цели изготавливаются специальные квадратные образцы с надрезом со стороны раскрытия шва (рис. 119, г).

 

Металлографические  исследования сварных соединений.

 

• Основной задачей металлографического анализа является исследование структуры и дефектов (пороков) основного и направленного металла сварного соединения.

 

Металлографические  исследования включают

 

Макроструктурный  метод

 

Микроструктурный  метод

При макроструктурном методе изучаются макрошлифы и изломы металла.

 

Макрошлиф — это зашлифованный образец металла, протравленный 25%-ным водным раствором азотной кислоты.

 

Макроструктуру  рассматривают невооруженным глазом либо с помощью лупы.

 

Исследование  излома позволяет выявлять такие дефекты, как белые пятна (флокены).

 

Излом является одним из лучших методов" вы явления этого дефекта. По излому можно судить и о том, где произошло разрушение металла — по зерну или по границам зерен.

 

При микроструктурном методе (микроанализ) исследуется структура и пороки металла с помощью микроскопа, т.е. при более чем 50—100-кратном увеличении.

 

Поверхность шлифа тщательно полируется и протравливается.

 

С помощью микроисследования можно установить:

 

• качество металла, в том числе обнаружить пережог металла,

 

• наличие окислов по границам зерен,

 

• засоренность неметаллическими включениями (оксидами, сульфидами),

 

• величину зерен металла, изменение состава металла при сварке,

 

• микроскопические трещины,

 

• поры и некоторые другие дефекты структуры.

 

Физические  методы контроля сварных швов. 

 

Радиационная  дефектоскопия

 

Ультразвуковой  метод контроля

 

Магнитографический  метод контроля

 

Рентгено-телевизионный контроль

 

Гидравлические  испытания

 

Контроль  плотности соединений

 

Испытания сжатым воздухом

Радиационная дефектоскопия

 

Рентгено- и гамма-графия — это метод получения на рентгеновской пленке или экране изображения предмета (изделия), просвечиваемого рентгеновским или гамма-излучением.

 

Он основан на способности рентгеновского и гамма-излучения проходить через непрозрачные предметы, в том числе через металлы, и действовать на рентгеновскую пленку и некоторые химические элементы, благодаря чему последние флуоресцируют (светятся).

 

Дефекты, встречающиеся при сварке в теле изделия и чаще всего имеющие характер пустот (непроваров, трещин, раковин, пор и т. д.), на рентгеновской пленке (на рентгенограммах) имеют вид пятен (раковины, поры) или полос (непроваров).

 

 

Как правило; просвечивают 3 — 15% общей длины сварного шва. У особо ответственных конструкций просвечивают все швы.

 

Рентгеновские аппараты, применяемые для контроля изделий, состоят из:

 

• рентгеновской трубки,

 

• источника питания и пульта управления.

 

 

В зависимости от режима просвечивания (при толщине  металла До 50 мм), качества пленки и  правильности дальнейшей ее обработки  удается выявить дефекты размером 1 — 3% от толщины контролируемых деталей.

 

В настоящее время широкое применение нашли рентгеновские аппараты РУП-120-5-1, РУП-200-5, РУП-400-5, Мира-2Д и Мира-3Д и др.

 

Гамма-излучение  образуется в результате внутриатомного распада радиоактивных веществ. В качестве источников гамма-излучения применяют следующие радиоактивные вещества: тулий-170, иридий-192, цезий-13 7, кобальт-60 для просвечивания металла толщиной 1—60 мм.

 

Чувствительность  гамма-контроля ниже чувствительности рентгеновских снимков; например, на гамма-снимках при просвечивании стали толщиной 10—15 мм кобальтом-60 выявляются дефекты глубиной 0,5 — 0,7 мм, тогда как на рентгеновских снимках видны дефекты глубиной 0,1—0,2 мм.

 

Чувствительность  гамма-снимков, полученных при помощи радиоактивных изотопов — тулия-170, иридия-192 и других, приближается к чувствительности рентгеновских.

 

 

Гамма-излучение  вредно для здоровья человека, поэтому  ампулы с радиоактивным веществом  помещают в специальные аппараты — гамма-установки, имеющие дистанционное управление (рис. 121).

 

Сварный шов при радиационной дефектоскопии бракуется, если на рентгеновском или гамма-снимке обнаружены следующие дефекты:

 

• шлаковые включения или раковины по группе А (отдельные дефекты) и В (скопление дефектов) размером по высоте шва  более   10%  толщины  стенки,  

 

• если   она   не   превышает 20   мм,   а   также  более   3   мм   при   толщине   стенки   более 20 мм;

 

• шлаковые включения, расположенные цепочкой или сплошной линией вдоль шва (группа Б), при суммарной их длине, превышающей 200 мм на 1 м шва;

 

• поры, расположенные в виде сплошной сетки;

 

• скопление на отдельных участках шва свыше пяти пор на 1 см² площади шва.

Дефекты распределяют по группам А, Б, В по следую щим признакам:

 

 

А — отдельные дефекты, которые по своему расположению не образуют цепочки или скопления;

 

 

Б — цепочка дефектов, расположенных на одной линии в количестве более трех с расстоянием между ними, равным трехкратной величине дефектов и менее;

 

 

В — скопление дефектов в одном месте с расположением их в количестве более трех с расстоянием между ними, равным трехкратной величине дефектов и менее.

 

Ультразвуковой метод контроля.

 

Этот метод основан на способности высокочастотных колебаний частотой около 20000 Гц проникать в металл и отражаться от поверхности дефектов (от встретившихся препятствий).

 

Узкие направленные пучки ультразвуковых колебаний для целей дефектоскопии получают при помощи пьезоэлектрических пластин кварца или титаната бария (пьезодатчика). Эти кристаллы, помещенные в электрическом поле, преобразуют электрические колебания в механические. Таким образом, пьезо-кристаллы под действием переменного тока высокой частоты (0,8 — 2,5 МГц) становятся' источником ультразвуковых колебаний и создают направленный пучок ультразвуковых волн в контролируемую деталь.

 

Отраженные ультразвуковые колебания улавливаются искателем (щупом) и затем преобразуются в электрические импульсы. Отраженные электрические колебания через усилитель подаются на осциллограф и вызывают отклонение луча на экране электронной трубки. По виду отклонения судят о характере дефекта.

Схема ультразвукового метода контроля сварных соединений показана на рис. 123.

 

Промышленностью выпускаются  ультразвуковые дефектоскопы УДМ-3, УД-55ЭМ, ДУК-13ИМ и др.

 

Чувствительность  дефектоскопов обеспечивает выявление дефектов площадью 2 мм² и более.

 

При ультразвуковом методе трудно определить характер дефекта. Наиболее эффективно контроль выполняется при толщине металла более 15 мм; при толщине металла 4—15 мм контроль этим методом возможен, но требует весьма высокой квалификации дефектскописта (оператора).

 

Магнитографический метод контроля.

Сущность этого метода контроля состоит в намагничивании сварного соединения и фиксации магнитного потока на ферромагнитную ленту.

 

Магнитографический  метод применяется для контроля сварных соединений толщиной не более 12 мм.

 

Этим методом можно выявлять макротрещины, непровары глубиной 4— 5% от толщины контролируемого металла, шлаковые включения и газовые поры.

 

Магнитографический  метод требует высокой квалификации оператора.

 

Рентгено-телевизионный контроль.

Сущность способа контроля заключается в том, что дефект сварного шва изображается в момент просвечивания на телевизионном экране.

 

Контроль плотности соединений.

 

• Сварные швы испытывают на герметичность (непроницаемость) керосином,

 

• сжатым воздухом (пневматикой),

 

• вакуум-аппаратом, при помощи аммиака,

 

• гелиевым и галлоидным течеискателями,

 

•  гидравлическим давлением.

 

 

Испытание керосином применяют для сосудов, работающих без внутреннего давления, и как предварительный метод контроля для сосудов, работающих под давлением.

 

Керосин обладает высокой капиллярностью. На этой его способности основана методика контроля плотности сварных швов. Сварные швы должны быть тщательно очищены от шлака, грязи и осмотрены. Дефекты, выявленные внешним осмотром, должны быть устранены до начала контроля.

 

 

Вакуум-методом проверяют сварные швы, которые невозможно испытать керосином, воздухом или водой и доступ к которым возможен только с одной стороны, на пример сварные швы днищ резервуаров, газгольдеров и других емкостей.

 

Гидравлические испытания.

 

При этом способе контроля сварное изделие (сосуд) заполняют водой. Затем насосом или гидравлическим прессом создают давление, превышающее рабочее в 1,25 раза и более.

 

Способ гидравлического испытания, время выдержки, вели чина давления и допустимая утечка устанавливаются техническими условиями на контролируемый объект.

 

Гидравлические испытания выполняют при проверке прочности и плотности паровых и водяных котлов, трубопроводов и сосудов, работающих под давлением.

 

Испытание сжатым воздухом (пневматическое испытание).

 

Это испытание применяется для проверки сосудов и трубопроводов на герметичность, как правило, только при рабочем давлении изделия.

 

Плотность сварных соединений проверяют мыльным раствором или погружением сосуда в воду. В местах пропуска газа появляются пузыри.