4. Методы контроля сварных соединений

Качество сварных соединений считают удовлетворительным, если при любых видах контроля не обнаруживаются следующие дефекты:

• трещины всех видов и направлений, расположенные; в металле шва и в около шовной зоне основного металла, в том числе микротрещины, выявляемые при микроисследований;

• непровары (несплавления), расположенные на поверхности и по сечению сварного соеди­нения (между отдельными валиками и слоями шва и между основным металлом и металлом шва);

• непровары в вершине (корне) угловых и тавровых сварных соединений, выполненных без разделки кромок;

• поры в виде сетки;

• наплывы (натеки), незаваренные кратеры, свищи, подрезы, прожоги и подплавления ос­новного металла;

• газовые и шлаковые включения свыше установленных норм.

Ниже приведены установленные Правилами Госгортехнадзора СССР и нормативно-технической документацией нормы оценки качества по отдельным видам контроля.

Внешний осмотр.

Отклонение от прямолинейности образующей не должно превышать допусков, указанных на чертежах или в другой технической документации.

Овальность а определяют по формуле

где D_макс, D_мин —наибольший и наименьший наружные диаметры, измеренные в одном се­чении.

Овальность в любом поперечном сечении не должна превышать 1%, а у днищ должна быть в пределах допуска на диаметр.

Отклонения профиля выпуклой части днищ от установленного в чертежах определяют шаблонами. Измеренные отклонения не должны превышать следующих значений: для днищ внутренним диаметром до 500 мм — 1% номинального внутреннего диаметра для днищ внут­ренним диаметром более 500 мм — 1,25% диаметра.

Смещение кромок стыкуемых листов в стыковых сварных соединениях, определяющих прочность сосуда, должно бьггь не более 10% номинальной толщины тонкого листа, но не более 3 мм, а в других стыковых сварных соединениях должно быть не более 10% номинальной тол­щины тонкого листа плюс 1 мм, но не более 4 мм. Смещение кромок в соединениях биметал­лов не должно превышать 70% толщины облицовочного слоя.

В стыковых сварных соединениях труб, входящих в сосуд, смещение кромок не должно превышать приведенных ниже значений:

Номинальная толщина стенки трубы S, мм	<3	3-6	6-10	10-20	>20
Максимально допустимое смещение кромок, мм	0,2S	0,1S+0,3	0,15S	0,05S+1	0,1S, но <3

Смещение кромок в стыковых сварных соединениях деталей с одинаковой номинальной толщиной стенки, измеренное с наружной стороны шва, не должно превышать значений, приве­денных в справочной литературе (Справочник механика химических и нефтехимических про­изводств., М., «Химия», 1985, табл. 10.4).

Нормы на допускаемые дефекты, выявляемые при внешнем осмотре сварных соединений, приведены в справочной литературе (Справочник механика химических и нефтехимических производств., М., «Химия», 1985, табл. 10.5).

В стыковых сварных соединениях (а также в угловых и тавровых с разделкой кромок) мо­гут быть допущены местные непровары (несплавления), утяжки или провисания в корне шва глубиной до 10% номинальной толщины стенки сваренных элементов, но не более 2 мм, при условии, что суммарная протяженность этих дефектов не превышает 20% внутреннего периметра соединения. Для стыковки сварных соединений деталей с различной толщиной стенки допускаемая величина определяется по толщине более тонкостенной детали.

Механические испытания.

Сварные соединения по результатам механических испыта­ний отбраковывают в следующих случаях:

• если временное сопротивление ниже минимально допустимого предела для основного ме­талла по ГОСТ или техническим условиям;

• если угол изгиба при испытании сварных соединений ниже приведенного в табл. 2;

• если расстояние между сплющивающимися поверхностями при появлении первой трещи­ны больше величины, нормируемой при испытании труб на сплющивание;

• если ударная вязкость металла шва ниже 0,5 МДж/м² для сварных соединений элементов из стали перлитного и мартенситоферритного классов или ниже 0,7 МДж/м² — для сварных со­единений элементов из стали аустенитного класса.

Таблица 2. Минимальный допускаемый угол изгиба при испытании сварных соединений на изгиб

СТАЛЬ	УГОЛ ИЗГИБА (град) ПРИ СВАРКЕ
	ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ, КОНТАКТНОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ПРИ ТОЛЩИНЕ СТЕНКИ СВАРИВАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (мм)		ГАЗОВОЙ ПРИ ТОЛЩИНЕ СТЕНКИ БОЛЕЕ 12 мм
	<20	>20
Углеродистая	100	100	70
Низколегированная марганцовистая и кремнемарганцовистая	80	60	50
Низколегированная хромомолибденовая и хромомолибденованадиевая	50	40	30
Высоколегированная хромистая	50	40	-
Высоколегированная хромоникелевая	100	100	-

Металлографические испытания.

По результатам металлографического исследования сварные соединения бракуют в тех случаях, когда имеются следующие дефекты:

• макро- и микротрещины в наплавленном металле, а также в основном металле по зонам сплавления и термического влияния;

• непровары, расположенные в корне шва угловых и тавровых сварных соединений и по се­чению сварного соединения (между отдельными валиками и слоями шва и между основным ме­таллом и металлом шва);

• поры в виде сплошной сетки; наплывы (натеки); шлаковые и неметаллические включения свыше установленных норм, другие дефекты, превышающие установленные нормы.

Ультразвуковая дефектоскопия.

Сварные соединения бракуют, если при ультразвуко­вой дефектоскопии или просвечивании обнаружены следующие дефекты:

• трещины всех видов и направлений, расположенные в металле шва, по линии сплавления и в околошовной зоне основного металла;

• непровары (несплавления), расположенные в сечении сварного соединения (между от­дельными валиками и слоями шва и между основным металлом и металлом шва);

• свищи; поры в виде сплошной сетки.

В соответствии с ОСТ 26-291—79 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования» в сварных соединениях сосудов не допускаются также следующие дефекты:

• единичные газовые и шлаковые включения по группе А (ГОСТ 7512-82) глубиной более 10% от толщины стенки и длиной более 3 мм при толщине стенки до 40 мм и длиной более 8 мм при толщине стенки свыше 40 мм;

• цепочки пор и шлаковых включений по группе Б (ГОСТ 7512—75), имеющих суммарную длину дефектов более толщины стенки на участке шва, равном десятикратной толщине стенки, а также имеющие отдельные дефекты с размерами, превышающими указанные выше;

• скопления газовых пор и шлаковых включений по группе В (ГОСТ 7512—82) на отдель­ных участках шва свыше 5 на 1 см² площади шва; максимальный линейный размер отдельного дефекта по наибольшей протяженности не должен превосходить 1,5 мм, а сумма их линейных размеров не должна быть более 3 мм.

По результатам ультразвуковой дефектоскопии стыковые сварные соединения бракуют, если дефекты, превышают нормы, приведенные в справочной литературе (Справочник механи­ка химических и нефтехимических производств., М., «Химия», 1985, табл. 10.7).

Средства контроля и измерений.

Их подразделяют на меры (инструменты, приспособления), измерительные приборы и измерительные преобразователи.

Меры воспроизводят физи­ческую величину одного размера (например, гири, конечные меры длины) или же ряд одно­именных величин различного размера (например, масштабные линейки).

Измерительные при­боры предназначены для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

К измерительным преобразователям отно­сят средства измерений, предназначенные для выработки измерительного сигнала в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки, но не поддающейся непосред­ственному восприятию наблюдателем.

ГОСТ 16263—70 допускает также применение термина измерительные устройства для категории средств измерения, охватывающей измерительные приборы и измерительные преобразователи.

Все средства контроля и измерений делятся на измерительные и проверочные. Первые по­зволяют определить размеры деталей и отклонения от них, вторые лишь указывают на наличие ошибок в размерах и форме деталей, но не позволяют фиксировать их абсолютного значения.

По назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие. Образцовые служат для проверки рабочих средств, которые предназначены для практических целей.

Для прямых измерений применяют измерительные средства, имеющие штриховые (ли­нейные или угловые) шкалы, с которыми сравнивают измеряемую (линейную или угловую) ве­личину. К ним относятся линейки, штангенинструменты, угломеры и различного рода оптиче­ские приборы — измерительные микроскопы, длиномеры и др. Повышение точности отсчета, связанное с оценкой доли деления шкалы, производится при помощи специальных устройств — нониусов.

Линейки изготовляют жесткими, складными и упругими. Жесткие линейки имеют преде­лы измерений от 100 до 1000 мм, упругие — от 150 до 5000 мм. Интервал делений линеек равен 1 или 0,5 мм. Погрешности миллиметровых делений не должны превышать ±0,05 мм, сантиметровых ±0,1 мм. Измерение проводят непосредственным наложением линейки на проверяемую деталь. Если непосредственное измерение размеров деталей с помощью линеек затруднено или невозможно (например, измерение диаметров отверстий и валов на некотором расстоянии от торца), применяют кронциркули и нутромеры в сочетании с линейками.

Щупы применяют для измерения зазоров. Щупы плоские изготовляют длиной 100 или 200 мм; первые поставляют наборами, вторые — отдельными пластинками.

Ниже дан перечень щупов длиной 100 мм, поставляемых в наборах:

набор № 1 - 9 щупов толщиной (в мм) соответственно 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1;

набор № 2 - 17 щупов толщиной (в мм) соответственно 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,15; 0,20; 0,25; 0,3; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50;

набор № 3 - 10 щупов толщиной (в мм) соответственно 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85, 0,9; 0,95; 1;

набор .№4-10 щупов толщиной (в мм) соответственно 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1.

Щупы клиновые (предел измерения зазора от 1 до 8—10 мм) имеют скользящий по клину движок, указывающий значение захода щупа в зазор.

Штангенинструменты.

К ним относятся штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы, штангензубомеры и др. Отличительный признак штангенинструментов — нали­чие двух штриховых шкал: основной и дополнительной. Основная шкала служит непосредст­венно для измерения, а дополнительная (нониус) — для повышения точности отсчета по основ­ной шкале. Интервалы между штрихами по основной шкале составляют 1 или 0,5 мм, а по но­ниусу—0,1, 0,05, реже—0,02мм.

Штангенциркули применяют для измерения диаметра вала, отверстия, расстояния между отверстиями и т. д., штангенглубиномер — для измерения расстояний между параллельными поверхностями уступов, расточек, глубины отверстий, канавок и т. п., штангенрейсмас—для измерения высоты деталей (он является также основным измерительным инструментом при разметке деталей).

Микрометрические инструменты (микрометры, микрометрические глубиномеры и нут­ромеры) — наиболее распространенные средства измерения линейных размеров; цена деления шкалы — 0,01 мм.

Микрометры служат для измерения наружных размеров деталей с точностью до 0,01 мм; перемещение микрометрического винта при измерении составляет 25 мм.

Микрометрические нутромеры (штихмассы) служат для измерения внутренних диаметров изделий или расстояний между поверхностями с точностью до 0,01 мм; пределы измерения—от 50 до 10000 мм. Штихмассы изготовляют с двумя головками: микрометрической и микромет­рической с индикатором (например, часового типа).

Индикаторы часового типа.

Предназначены для относительных измерений наружных раз­меров, отклонений формы и расположения поверхностей и имеют цену деления 0,01 мм. Пре­делы измерения составляют О—5 и 0—10 мм.

Рамные уровни.

Предназначены для контроля горизонтального и вертикального положений поверхностей.

Брусковые уровни.

Предназначены для контроля горизонтального положения поверхностей. Под ценой деления уровня понимают его наклоны, соответствующий перемещению пузырька ампу­лы на одно деление шкалы, проградуированной в мм на 1м.

По цене деления ампулы уровни разделяют на три группы:

Группа уровней	I	II	III
Цена деления ампулы на 1м, мм	0,02÷0,05	0,06÷0,10	0,12÷0,20

Наклон, равный 0,01 мм/м, соответствует углу 2".

Ниже приведена длина рабочей поверхности уровней (в мм):

ТИПЫ УРОВНЕЙ	ГРУППЫ УРОВНЕЙ
	I		II и III
Рамные	200; 250	100; 150; 200; 250
Брусковые	200; 250; 500	100; 150; 200; 250; 500

Поверочные плиты.

Применяют для контроля плоскостности, нанося краску на контроли­руемую деталь и оценивая площадь пятен.

Поверочные угольники.

Предназначены для контроля углов на просвет, а также для лекаль­ных и слесарных работ.

При использовании измерительных инструментов следует стремиться к тому, чтобы по­грешности измерения были минимальны. Под погрешностью измерения принято понимать раз­ность между истинным размером и размером, полученным в результате измерения. Во избежа­ние грубых ошибок необходимо следить за тем, чтобы на поверхности инструментов не было: царапин, следов коррозии, которые могут повлиять на точность измерения. При сдвигании губок штангенциркуля нулевые штрихи шкал нониуса и штанги должны совпадать, а между измерительными поверхностями губок не должно быть просвета.

Показателями исправности микрометров служат:

• свободное движение микрометрического винта в гайке и отсутствие мертвого хода (люфта);

• свободное перемещение барабана по стерж­ню при зазоре, не превышающем 0,15 мм на сторону;

• отсутствие повреждении на измеритель­ных поверхностях;

• отсутствие просвета между измерительными поверхностями пятки и винта микрометра;

• совпадение нулевого штриха барабана с нулевым делением.

Под погрешностью показании индикатора в пределах данного участка понимают сумму абсолютных значений наибольших (положительной и отрицательной) погрешностей, накоплен­ных на данном участке при прямом и обратном ходе измерительного стержня.

Допускаются следующие погрешности показаний:

• в пределах участка шкалы, равного 0,1 мм в начале второ­го оборота стрелки, — 6 мкм;

• в пределах 1 мм на любом участке измерения —12 мкм;

• в преде­лах всего интервала измерений на участках 0÷2; 0÷3; 0÷5; 0÷10 мм соответственно 12, 15, 18, 22 мкм. Вариация показаний составляет 3 мкм.

Знание погрешностей приборов и способов измерения позволяет выбирать средние, наи­более вероятные показания, а также вносить коррективы в результаты измерений.