Сварные соединения

Рисунок 1.18 – Использование  компенсаторов при радиографировании  разнотолщинных изделий (а) и бортового шва (б)

Т.к. спектр тормозного излучения  сплошной, то разностенность при рентгеновском контроле влияет на качество снимка сильнее, чем при гамма-контроле, где излучение, как правило, более жесткое. Также по мере увеличения толщины просвечиваемого изделия спектральный состав ИИ меняется, т.к. мягкая его компонента задерживается, а жесткая – остается.

Расшифровку снимков и  оценку качества ведут обычно на негатоскопах, рассматривая снимки в проходящем свете на матовом стекле. Поскольку рентгеновская пленка – детектор с высоким уровнем собственной дефкектности, то расшифровщик должен уметь отличать дефекты пленки от дефектов изделия. Неравномерность полива эмульсии, ее пятнистость, царапины, некачественное проявление и другие дефекты снимков приводят иногда к необходимости вторичного экспонирования стыка, поэтому для ответственных изделий используют зарядку кассет двумя комплектами пленок.

В общем виде рентгеновский  снимок должен удовлетворять следующим  требованиям:

– на снимке должен быть виден  весь оцениваемый участок шва  с усилением и околошовная зона необходимой ширины

– должны быть отчетливо  видны маркировочные знаки и  эталоны чувствительности;

– дефекты пленки должны отсутствовать или не превышать  допустимых по НТД размеров;

– оптическая плотность  снимка должна составлять 1,5..2,5 ед.

По совокупности обнаруженных на снимке дефектов участок шва или  стык может быть классифицирован  как «годный» или «негодный», т.е. по двухбалльной шкале. Более предпочтительна  трех- или пятибалльная система оценки дефектности снимков, учитывающая  размеры и число дефектов разного  вида. По ГОСТ 23055-78 установлено семь классов сварных соединений, с толщиной элементов от 1 до 400 мм, по максимальным допустимым размерам дефектов, увеличивающимся от 1 к 7 классу [6, c. 50-55].

При проведении РК требуется  соблюдение некоторых требований радиационной безопасности. Защиту от ИИ осуществляют как у источника, так и в  помещениях радиационной лаборатории  в целом. Рентгеновские аппараты в неработающем состоянии защиты не требуют.

Радиационные лаборатории  располагают либо в отдельных  зданиях, либо в цехах в технологической  цепочке. Для гамма-источников оборудуют специальные хранилища. Рабочие помещения, как и хранилища, должны иметь защитные стены из баритобетона или другого материала с толщиной, отвечающей нормам безопасности персонала или населения. Необходима хорошая вентиляция помещения. Операторы-дефектоскописты должны иметь при себе индивидуальные дозиметры [6, c. 60-61].

 

1.3.3 Магнитопорошковый  метод НК

 

Сущность этого метода состоит в том, что на поверхность  намагниченной детали наносят ферромагнитный порошок. Под действием пондемоторной (втягивающей) силы магнитных полей рассеяния частицы порошка ориентируются по направлению силовых линий, перемещаются и скапливаются над дефектами, обрисовывая их контуры. Порошки применяют как в сухом виде, так и в виде суспензии с керосином, маслом, мыльным раствором или в виде магнитного аэрозоля. Используют также цветные и магнитолюминесцентные порошки, проявляющиеся при освещении ультрафиолетом.

Применяют контроль при непрерывном  намагничивании в приложенном поле, в соответствии с рисунком 1.19. Пользуются также остаточной намагниченностью изделий. Первым способом контролируют изделия из магнитомягких материалов, вторым – магнитотвердых при остаточной индукции не менее 1 Тл. В приложенном поле детали можно намагничивать постоянным, переменным или импульсным током. При постоянном поле подповерхностные дефекты выявляются лучше, чем при переменном. В последнем случае основной магнитный поток под влиянием скин-эффекта вытесняется на поверхность металла. Вследствие этого сильнее намагничиваются поверхностные слои и лучше выявляются именно поверхностные наружные и мелкозалегающие дефекты типа закалочных или усталостных трещин.

Ат – автотрансформатор, В – выпрямитель, ЭМ – электромагнит, Ш – сварной шов, СП – скопление порошка.

Рисунок 1.19 – Схема магнитопорошкового контроля

 

Основные способы намагничивания: продольное (соленоидом) для круглых  изделий, в соответствии с рисунком 1.20, а; циркулярное, пропусканием тока через изделие или по токоведущему стержню, коаксиальному с изделием, как показано на рисунках 1.20, б, в; а  также комбинированное (рисунок 1.20, г). Выбор направления магнитного поля, а следовательно, и способа намагничивания, зависит от ожидаемого расположения трещин: поперечных или продольных (рисунок 1.20, д, е).

Контроль способом остаточной намагниченности предпочтительно  вести после воздействия импульсного  униполярного или постоянного поля. При этом способе используют четыре уровня выявления дефектов:

– поле на поверхности около 30 А/см – режим обнаружения грубых дефектов;

– поле на поверхности около 60 А/см – режим пониженной жесткости;

– поле на поверхности около 100 А/см – стандартный режим;

– поле на поверхности около 200 А/см – повышенный режим, чувствительность наивысшая.

Рисунок 1.20 – Основные схемы  намагничивания при магнитопорошковой  дефектоскопии и направление  магнитных потоков для выявления  трещин

 

Для сравнения – в обычных  малоуглеродистых сталях насыщение  достигается при поле на поверхности  около 1000 А/см.

Размагничивание необходимо только после намагничивания деталей  постоянным или импульсным полем. Размагничивают их также постоянным полем, но при  изменении его направления с  частотой, возрастающей от долей до 50 Гц и при плавном уменьшении амплитуды напряженности до нуля. В отдельных случаях недопустимая остаточная намагниченность имеется  и при контроле изделий в переменных полях. Тогда изделия размагничивают в специальных электромагнитах  переменного тока. Можно размагничивать детали нагревом, если это допускается  технологией.

Последовательность контроля сварных швов следующая:

– подготовка (очистка) поверхности;

– подготовка суспензии  – интенсивное перемешивание  ферромагнитного порошка с транспортирующей жидкостью;

– намагничивание изделия;

– нанесение на него суспензии;

– осмотр поверхности и выявление скоплений порошка [6, c. 101-103].

1.3.4 Капиллярные  методы НК

 

КК применяют для обнаружения  трещин, пор, окисных пленок, узких  непроваров и других дефектов, имеющих  выход на поверхность.

При проведении КК на поверхность  ОК наносят индикаторные пенетранты, способные проникать в капиллярные отверстия и имеющие характерный цветовой тон или (и) люминесцирующие под действием УФ-излучения. После некоторой выдержки остатки жидкости смывают с неповрежденной поверхности изделия, поверхностные же дефекты при этом остаются заполненными ею. Схема выявления дефектов при капиллярном контроле приведена на рисунке 1.21.

Для того чтобы обеспечить наиболее полное удаление пенетрантов, применяют различные очистители. В зависимости от типа пенетранта очищать можно протиркой салфетками с применением или без применения очищающего состава или растворителя; промывкой водой, специальными очищающими составами или их смесями, обдувкой струей песка, косточковой крошки, опилками.

1 – сечение ОК, проходящее через трещину; 2 – поверхность ОК; 3 – проявляющее вещество; 4 – след пенетранта; 5 – трещина с остатками пенетранта; I – источник УФ-излучения в люминесцентном контроле; II – источник видимого света в цветном контроле; III – глаз оператора.

Рисунок 1.21 – Схема выявления  дефектов в капиллярных методах  НК

После этого различными способами, например, нанесением мелкодисперсного порошка, специальных лаков и  т.п., вытягивают оставшийся в поверхностных дефектах пенетрант и создают благоприятные условия для его визуального выявления в местах расположения дефектов. При этом пенетрант несколько расплывается над дефектным участком, образуя так называемый след, который можно наблюдать невооруженным глазом или с помощью луп небольшого увеличения. Вещества, вытягивающие пенетранты из мелких дефектов, называют проявителями.

По характеру следов пенетранта и особенностям их обнаружения различают  три основных метода КК: люминесцентный, цветной и люминесцентно-цветной. Следы пенетрантов проявляют  в основном сухим сорбционным, мокрым сорбционным, растворяющим (диффузионным) методами и самопроявлением.

Технология люминесцентного, цветного и люминесцентно-цветного контроля поверхностных дефектов включает в себя операции:

– подготовка деталей к  контролю, их очистку и обезжиривание;

– сушку деталей и устранение растворов из полостей дефектов;

– нанесение на контролируемую поверхность пенетранта;

– удаление пенетранта с  неповрежденной поверхности;

– нанесение проявителей  и выдержка;

– обнаружение дефектов при наблюдении поверхности в  темноте в УФ-свете или в видимом свете;

– разметка дефектов и разбраковка  ОК;

– очистка деталей.

Отдельные из перечисленных операций при контроле могут быть исключены.

Оценивая в целом возможности  КК, можно сказать, что этот технологически простой контроль позволяет выявлять трещины с раскрытием до 1 мкм и протяженностью, сравнимую с величиной зерен сплава. Технологическая последовательность применения КК определяется ГОСТ 18442-73.

 

4.  Комплексный контроль сварных соединений

 

На практике широко применяют  методы НК, обеспечивающие высокую  достоверность оценки качества сварных  соединений с возможностью рассортировки  их по категориям годности: годные, подлежащие исправлению (подварке), окончательно забракованные. Оценку качества и разбраковку сварных изделий по результатам НК следует проводить в соответствии с ТУ на изготовление и приемку контролируемых изделий.

Если в ТУ на ОК нет указаний о допустимых или недопустимых дефектах, то при оценке качества и разбраковке изделий необходимо учитывать влияние технологических дефектов на эксплуатационные свойства ОК. Методы оценки влияния дефектов на эксплуатационные свойства ОК должны включать характеристику влияния дефектов на прочность деталей в связи с чувствительностью сварного и паяного соединения к дефектам, расположением и ориентировкой их в поле напряженного состояния и условиями работы.

Наиболее опасны сильно вытянутые  и острые по очертаниям дефекты, менее  опасны дефекты округлой формы. Опасна такая ориентировка дефекта, при  которой наибольшее растягивающее  напряжение действует перпендикулярно  направлению вытянутого дефекта, менее  опасна такая, при которой растягивающие напряжения действуют параллельно направлению дефекта.

При статическом нагружении соединения влияние дефектов наименьшее. В случае повторного нагружения с ограниченным числом циклов влияние дефектов более опасно. При длительных повторных нагрузках опасность сильно возрастает. При симметричных циклах опасность обычно наибольшая; с ростом асимметрии цикла она уменьшается. Влияние дефектов увеличивается с увеличением длительности работы детали в напряженном состоянии и особенно в условиях коррозионного воздействия.

В различных отраслях промышленности действуют нормативы, которые регламентируют допуски на величину и тип дефекта  в швах сварных соединений. Однако эти допуски в значительной мере установлены исходя из технологических возможностей предприятия и не имеют количественного обоснования с позиций несущей способности, прочности и пластичности сварного соединения. Практика эксплуатации неразъемных соединений ответственных конструкций указывает на необходимость создания таких нормативов на допустимые дефекты не только согласно технологическим возможностям, но и с учетом влияния типа и величины дефекта на прочность и несущую способность изделий.

Решение задачи по оценке качества сварных соединений требует установления четких научно обоснованных браковочных  признаков, позволяющих однозначно определить принадлежность ОК к той или иной категории. Браковочные признаки должны иметь устойчивую взаимосвязь с одним или несколькими параметрами, контролируемыми с помощью средств НК. Такими параметрами могут быть размер дефектов, глубина их залегания, взаимное расположение в наплавленном металле (например, равномерное распределение пор или их расположение цепочкой) и т.д.

На выбор оптимального сочетания методов НК оказывают  влияние класс и вид сварки, а также вид сварного соединения. Наиболее распространенный вид сварных  соединений, выполненных сваркой  плавлением – стыковые соединения.

Для выявления поверхностных  дефектов рекомендуются магнитопорошковый  метод при контроле ферромагнитных сталей и капиллярные методы (цветной  и люминесцентный) при контроле алюминиевых, титановых сплавов и других немагнитных  и магнитных металлов. Для выявления  внутренних дефектов можно применять  РК или УЗК.