Виды контроля сварных швов

Наружный осмотр и проверка размеров шва выявляют внешние дефекты: неровности по ширине и высоте, подрезы, неполномерность, непровар в корне шва (если он доступен для осмотра), трещины, шлаковые вклю­чения, крупные поры. С помощью лупы 10—20-кратного уве­личения можно заметить мелкие трещины и поры шва.

Место шва, где предполагают наличие трещин, промы­вают спиртом, затем травят 10%-ным водным раствором азотной кислоты до появления матовой поверхности. Перед травлением поверхность металла зачищают личным на­пильником и наждачной бумагой. После осмотра через лупу поверхность металла зачищают наждачной бумагой и про­тирают денатурированным спиртом для удаления остатков кислоты.

Размеры шва (ширину и высоту валика, размеры подвар — ки с обратной стороны и пр.) проверяют соответствующими шаблонами или универсальными измерителями.

Испытание механических свойств наплав­ленного металла и сварного соединения. Для этого испытания одновременно со сваркой шва сваривают пробные пластины из того же металла, той же толщины и теми же режимами. Из пластин вырезают и изготовляют на станках образцы стандартной формы и размеров, которые подвергают испытаниям в лаборатории с целью определения предела прочности, относительного удлинения, ударной вяз­кости, твердости. Методы определения механических свойств металла шва и сварного соединения регламентированы ГОСТ 6996—66.

Засверливание шва применяют для определения непровара корня или кромки в отдельных местах. В прове­ряемом месте шов засверливают сверлом или конической фрезой (шарошкой), диаметр которых на 3 мм больше ши­рины шва. Угол заточки сверла или шарошки равен углу раскрытия кромок шва. Поверхность засверленного места протравливают 10—12%-ным водяным раствором двой­ной соли хлористой меди и аммония; при этом непровар хо­

рошо заметен. После испытания засверленное место зава­ривают.

Исследование макро — и микроструктуры. Структура металла, видимая невооруженным глазом на от­шлифованной и протравленной 10%-ным водным раствором азотной кислоты поверхности образца, называется макро­структурой. Шлиф делают на образцах, вырезанных из шва или пробных пластин. При этом способе выявляют непро­вар, шлаковые включения, раковины, поры, трещины, не­сплавление и пр.

Микроструктурой называется строение металла, види­мое под микроскопом при увеличении в 100—2000 раз. По­верхность шлифа должна быть тщательно отполирована и протравлена 2—4%-ным спиртовым раствором азотной кис­лоты или другими специальными реактивами. Микрострук­тура позволяет обнаружить перегрев и пережог металла, на­личие окислов по границам зерен, изменение состава метал­ла вследствие выгорания его элементов при сварке, микро­скопические трещины, поры и пр.

Исследование макро — и микроструктуры проводят в ла­боратории и по их результатам судят о правильности приме­няемого режима сварки. Эти испытания позволяют также установить причины дефектов шва и предупредить их появ­ление в процессе сварки.

Гидравлические и пневматические испы­тания сосудов. Цель пневматических испытаний —про­верка плотности шва. Гидравлические испытания, помимо проверки плотности, позволяют проверить прочность сосуда в целом при наибольших нагрузках.

При гидравлическом испытании сосуд наполняют водой и гидравлическим насосом создают в нем давление, превы­шающее максимальное рабочее давление для данного изде­лия *. Под пробным давлением сосуд выдерживают 5 мин. Затем давление снижают до рабочего и при этом давлении швы слегка обстукивают на расстоянии 15—20 мм от кро­мок закругленным молотком весом 1 кг, после чего тща­тельно осматривают швы. Места, в которых обнаружены при осмотре течь или потение, отмечают мелом и после сня­тия давления вырубают и заваривают вновь.

* Для сосудов, у которых рабочее давление менее 5 кгс/см2, величи­на пробного гидравлического давления берется на 50% больше рабоче­го давления, но ие ниже 2 кгс/см2. При рабочем давлении свыше 5 кгс/см2 пробное гидравлическое давление должно на 25% (но не ме — лее чем на 3 кгс/см2) превышать рабочее давление.

Птематическое испытание производят сжатым возду­хом при рабочем давлении сосуда. Плотность швов проверя­ют обмазыванием их мыльным раствором или погружением в воду, если это позволяют габариты сосуда. В местах не­плотностей образуются пузыри. В целях безопасности пнев­матическое испытание производят только после предвари­тельного гидравлического испытания сосуда.

Плотность шва можно проверить также керосином. Для этого шов с одной стороны обмазывают мелом, разведен­ным на воде. После высыхания мела шов с обратной стороны смачивают керосином. При наличии неплотностей, пор и тре­щин керосин просачивается через них и на меловой покрас­ке появляются пятна. Способ применяют при проверке плотности швов резервуаров и сосудов, не работающих под давлением.

Плотность шва можно проверить способом С. Т. Назаро­ва. Для этого шов снаружи оклеивают полосками бумаги, пропитанной 5%-ным раствором азотнокислой ртути, а со­суд испытывают на рабочее давление сжатым воздухом с примесью 1% аммиака. Аммиак проникает через неплотно­сти шва и вызывает потемнение бумаги против дефектного места.

Просвечивание швов позволяет обнаружить внут­ренние дефекты — трещины, непровары, поры, шлаковые включения. Этим способом проверяют швы ответственных изделий, например сосудов, работающих под давлением. Для просвечивания применяют рентгеновские лучи или из­лучение радиоактивных элементов (гамма-лучи[27]). Эти лучи, не видимые человеческим глазом, способны проникать через толщу металла, действуя на светочувствительную фотоплен­ку, приложенную к шву с обратной стороны. В тех местах шва, где имеется дефект (поры, трещины и др.) поглощение лучей металлом будет меньше, и они окажут более сильное воздействие на чувствительную к лучам эмульсию пленки. Поэтому в данном месте на пленке после ее проявления бу­дет более темное пятно, соответствующее по размерам и форме имеющемуся дефекту. Снимок шва, сделанный на пленку, носит название рентгенограммы или гаммограммы шва. Обычно просвечивают от 10 до 25% общей длины шва, согласно нормам, установленным правилами Госгортехнад­зора для сосудов, работающих под избыточным давлением свыше 0,7 кг’с/см2.

Для просвечивания сварных швов применяют рентгенов­ские аппараты, состоящие из специального трансформатора с выпрямителем и особой лампы—рентгеновской трубки. При прохождении через электроды трубки выпрямленного тока высокого напряжения (150 000—180 000 в) в трубке возникают рентгеновские лучи.

В качестве источников гамма-лучей используют следую­щие радиоактивные вещества: при толщине стали 1 — 15 мм — тулий-170, 3—50 мм — иридий-192 и европий-152-154, 5—100 мм — цезий-137, 20—250 мм — кобальт-60. Неболь­шое количество радиоактивного вещества помещают в сте­клянную ампулу.

Выявляемость дефектов при просвечивании гамма-луча — ми ниже, чем при просвечивании рентгеновскими лучами. Поэтому гамма-лучи используют только в тех случаях, когда рентгеновские лучи нельзя применять из-за формы изделия, малой доступности шва или большой толщины металла.

Рентгеновские и гамма-лучи при больших дозах облуче­ния вредны для организма, поэтому рентгенотрубку или ам­пулу с радиоактивным веществом помещают в свинцовую оболочку. Свинец не пропускает рентгеновские и гамма-лу­чи и делает процесс просвечивания безопасным для обслу­живающего персонала. В свинцовой оболочке делают узкую щель, через которую лучи могут падать на просвечиваемый участок шва. Ампулу с радиоактивным веществом в момент просвечивания временно вынимают из свинцового футля­ра, в котором она постоянно хранится. Просвечивание швов рентгеновскими и гамма-лучами выполняется специально обученным персоналом. После проявления пленки шов обоз­начается на ней в виде светлой полосы. Темные точки на светлой полосе шва указывают места расположения пор или шлаковых включений. Непровар или трещина дают на плен­ке темные линии. Схемы просвечивания сварного шва пока­заны на рис. 147, 148. ампула с радиоактивным веществом — на рис. 149.

ГОСТ 7512—55 установлены следующие условные обоз­начения дефектов швов, обнаруживаемых при расшифровке рентгено — и гаммограммы: П — газовые поры; Ш — шлако­вые включения; Н — непровары; НС — непровар сплошной; ТП — трещины поперечные, ТР—трещины радиальные, ТПр — трещины продольные.

По характеру распределения дефекты делятся на груп­пы: А — отдельные дефекты; Б — цепочка дефектов; В — скопление дефектов. Например, если на рентгенограмме име­ется надпись ПБ-1-15; ТП-4-1; Ш-0; Н-0; длина снимка 100 мм, то она означает, что на участке шва длиной 100 мм выявлены: цепочка пор размером 1 мм на протяжении 15 мм;

Виды контроля сварных швов

*ис. 147. Схема просве — ивания шва рентгенов­скими лучами

— рентгеновская тр>бка,

‘ — футляр со свинцовой іболочкой, 3 — просвечивае­мый металл 4 — фотопленка і черной бумаге (кассета),

— свинцовые пластники, б — дефект в металле

Рис. 148 Схема просвечивания шва трубы гамма-лучами:

/ — державка, 2 — трубка эбонитовая, 3 — сварной шов, 4 — ампула, державки, 5 — пояс, 6 — свинцовое кольцо, 7 — кассета

одна поперечная трещина длиной 4 мм шлаковых включе­ний и непроваров не обнаружено.

Ультразвуковой и магнитный методы контроля швов. Ультразвуковой метод основан на спо­собности высокочастотных (свыше 20 000 гц) колебаний про­никать в металл шва и отражаться от поверхности пор, тре­щин и других дефектов. Ультразвуковые колебания получа­ются с помощью пластинки из кварца или титаната бария (пьезодатчика), к которой подведен переменный ток повы­шенной частоты (0,8—2,5 Мгц). Отраженные колебания улавливают искателем (щупом) и затем преобразуют в электрические импульсы, дающие на указательный прибор
сигнал о наличии дефекта в данном месте шва. Схема уль­тразвукового контроля показана на рис. 150.

Виды контроля сварных швов

Рис. 149 Ампула с радиоак­тивным веществом:

/ — крышка, 2 — вата, 3 — стеклян­ная ампула, 4 — латунная гильза, 5 — радиоактивное вещество, 6 свинцовый футляр

Ультразвуковой метод может применяться только для металла толщиной не менее 4 мм. Этим способом можно предварительно определить местонахождение скрытого де­фекта, а затем просветить это место рентгеновским или гам­ма-лучами для более точного выявления размеров и харак­тера дефекта.

Магнитный метод состоит в покрытии шва стального и чугунного изделия смесью из масла и железного порошка с размером частиц 5—10 мк.

Затем изделие намагничива­ют с помощью постоянного или переменного сварочного тока до 200 а от преобразо­вателя или трансформатора.

Ток пропускают по окружаю­щей изделие обмотке из не­скольких витков. Под дейст­вием магнитного поля части­цы железного порошка рас­полагаются гуще около мест, где имеются дефекты: непро­вар, включение шлака, тре­щина и пр. Это объясняется образованием на этих участ­ках местных магнитных по­люсов, притягивающих час­тицы порошка. Магнитным методом можно выявить в стальных изделиях мелкие внут­ренние трещины и непровары на глубине до 5—6 мм. Де­фекты на большей глубине, а также поры и шлаковые включения этим методом не выявляются.

Институтом ВНИИСТ разработан и внедрен магнито­графический метод контроля сварных швов сталь­ных трубопроводов. Дефекты шва этим способом отмечают­ся (фиксируются) на ферромагнитной пленке, подобной звукозаписывающей. Вследствие неоднородности металла шва в дефектном месте магнитная проницаемость его изме­няется, соответственно меняется и степень намагничивания пленки в этом месте. Наличие дефекта, например трещины,

увеличивает остаточную намагниченность пленки. Если за­тем пленку пропустить через аппарат для воспроизведения магнитной звукозаписи, а получаемые импульсы передать на осциллограф [28], то по величине и форме отклонения луча

Виды контроля сварных швов

Сигнал от дефекта Лонный сигнал

Виды контроля сварных швов

в)

Рис 150. Ультразвуковой метод контроля СЕарпых швов:

а — схема, б — дефектоскоп (общий вид), в — сигналы дефектоскопа (слева шов без дефектов, справа с трещи­ной или непроиакюм)

Начальный импульс—

Виды контроля сварных швов

на экране осциллографа можно судить о величине и харак­тере дефекта шва.

Магнитографический метод контроля прост и точен, им можно проверять швы в различных пространственных поло­жениях, он безопасен для обслуживающего персонала. Этот метод может применяться для стали толщиной не более

Рис. 151. Схема записи при магнитографическом методе контроля.

Виды контроля сварных швов

Виды контроля сварных швов

Рис. 152. Схема устройства для воспроизведения записи:

1 — катушка с лентой, 2 — при — ємная головка, 3 — усилитель, 4 — осциллограф

1 — контролируемый образец, 2 — электромагнит, 3 — ферромагнит­ная леїпн, 4— неточний постоянно­го тока

Шов без дефектов

Трещины и неправары

Виды контроля сварных швов

Виды контроля сварных швов

Рис. 154. Схема электронно-оптического преобразователя для контроля сварных швов

Шлаковые и газовые включения

Рис. 153. Характер кривых на экране осциллографа при воспроизведении записи

Виды контроля сварных швов

ггке

12 мм. Им пользуются при контроле стыков трубопрово-
дов, свариваемых в полевых условиях. На рис. 151 дана схе-
ма записи контроля при магнитографическом методе, а на
рис. 153 — схема устройства для воспроизведения записи,
па рис. Ї53 -— характер кривых на экране осциллографа при
воспроизведении записи.

Контроль с помощью электронно-оптичес-
кого преобразователя. Схема электронно-оптичес-
кого преобразователя показана на рис. 154. Шов 1 просве-

(■*0

чивают рентгеновскими лучами, которые пройдя стеклянную стенку вакуумной трубки, вызывают свечение слоя 3 флюо­ресцирующего вещества, нанесенного на алюминиевый эк­ран 2, на котором возникает изображение шва. Непосред­ственно на флюоресцентный экран 5 нанесен фотокатод 4. Свечение экрана освобождает электроны фотокатода, число которых в каждой его точке будет пропорционально яркости свечения экрана и интенсивности лучей, прошедших через шов. Освобожденные электроны ускоряются высоким на­пряжением внешнего источника питания и попадают на анод—флюоресцентный экран 5, вызывая его свечение, яр­костью в 1000 раз большей, чем у экрана 3. На экране 5 воз­никает уменьшенное изображение шва, которое наблюда­тель 7 рассматривает через оптическую увеличительную лин­зу 6. Этим методом можно просматривать все сварные швы, выявляя скрытые дефекты.

Способ контроля сварных швов просвечиванием рентге­новскими лучами с применением электронно-оптических пре­образователей позволяет в несколько раз ускорить, а также автоматизировать контроль.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

plazmorez.com