Прожог – это дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшегося в результате вытекания части металла сварочной ванны. Причинами прожога являются чрезмерно высокая погонная энергия, заниженная скорость сварки, чрезмерный зазор между свариваемыми деталями и т.п. Особенно часто прожоги возникают при сварке тонких деталей, т.е. когда ширина сварочной ванны превышает толщину дета-

Слей.

Внутренние дефекты. Газовые включения (поры) образуются при перенасыщен сварочной ванны газами вследствие загрязненности

кромок здел я, дл нной дуги, влажности обмазки и флюсов, вредных чисткипримесей влаги в защитных газах и т.п. Размеры пор колеблются от

микроскоп ческ х до 2…3 мм в диаметре. Поры снижают прочность и плотность швов. В малом количестве поры могут и не влиять на работоспособность соед нений.

ШлаковыебАвключения (шлаки) появляются обычно вследствие плохой зач стки кромок от окалины и ржавчины, а чаще от плохой зашлака при многослойной сварке (рис. 1.8). Значительные по велич не острые включения могут вызывать местную концентрацию

напряжен й, а также снижать прочность соединений. Микроскопические шлаковые включения – загрязнения в виде нитридов, фосфидов, сульфидов, легкоплавких эвтектик, окиси железа снижают пластичность швов. Небольшие округлые включения обычно не опасны.

Рис. 1.8. Шлаковое включениеДна кромкеИв многослойном шве

Металлические включения имеют место при аргоно-дуговой сварке неплавящимся электродом и обычно состоят из частичек вольфрама.

Непровары представляют собой несплошности значительной величины (раскрытия) на границах между основным и наплавленным металлом или незаполненные металлом полости в сечении шва. Встречаются непровары по кромкам (рис. 1.9, а), по сечению и в корне шва (рис. 1.9, б, в, г). Непровары образуются при загрязнении кромок, неправильной подготовке кромок, неправильном или неустойчивом режиме сварки и т.п. Непровары могут снизить работоспособность соединения за счет ослабления рабочего сечения шва и, кроме того, острые непровары могут создать концентрацию напряжений в шве.

11

Трещины считают самым опасным дефектом сварки. Они могут микро- и макроскопическими, а в зависимости от происхождения – горячими и холодными.

СибАР с. 1.9. Непровары в стыковых швах:

а – по кромке; – в середине шва; в – в корне шва; г – в угловых швах

Горячие трещины при сварке образуются в процессе затвердевания металла, вследствие резкого снижения пластических свойств метал-

ла в этом интервале температур и развития растягивающих деформаций. Холодные трещины образуются в результате протекания фазовых превращений, приводящих к снижениюДпрочностных свойств металла, и воздействия сварочных напряжений. Холодные трещины могут образовываться как на этапе завершения охлаждения, так и во время вылеживания сварных конструкций в течение некоторого периода времени после сварки. И Иногда трещины развиваются в процессе эксплуатации вследствие раскрытия сварочных микротрещин, а также зарождения разрушения металла от надрезов, вызванных непроваром, шлаковыми включениями

и прочими дефектами [1].

Трещины могут быть продольными и поперечными и располагаться в металле шва или в зоне термического влияния.

Трещины вследствие своей чрезвычайной опасности – недопустимый дефект. Сварные соединения с трещинами, как правило, подлежат исправлению. Однако в связи с развитием науки о прочности появились воззрения о допустимости некоторых трещин в тех случаях, когда имеются условия к прекращению их роста. Критические размеры таких трещин рассчитывают на основе уравнений линейной механики разрушения и специальных экспериментов.

12

Продольные трещины (рис. 1.10, а) проходят вдоль сварного шва. Они могут образовываться в металле шва и в зоне термического влияния основного металла. Конфигурация таких трещин, главным образом, определяется очертаниями линии сплавления основного металла и металла шва. Продольные трещины могут возникать вследствие наличия высокотемпературной хрупкости металла (горячие трещины) или при

Сего замедленном разрушении (холодные трещины).

Рис. 1.10. Трещины разных типов:

Поперечныебтрещины (рис. 1.10, б) проходят поперек сварного шва. Они могут о разовываться в металле шва, зоне сплавления и зоне термического влияния основного металла. Такая ориентация поперечных трещин связана с влиянием продольных составляющих сварочных напряжений. Причины их возникновения те же, что и продольных, и

а – продольная; – поперечная; в – разветвленная

они также могут ытьАгорячими и холодными.

Разветвленные трещины (Дрис. 1.10, в) представляют собой группы соединенных трещин, образованных от одной общей трещины. Такие

трещины могут образовываться в металле шва и зоне термического влияния основного металла. Конфигурация этих трещин определяется

микроструктурой зон сварных соединений, а также характером терми- И

ческих, фазовых, ликвационных и механических напряжений. Причины их возникновения те же, что и продольных.

Основные причины образования наружных дефектов при контактной сварке приведены в табл. 1.2.

13

14

2. ВИЗУАЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Визуально-оптический контроль – один из наиболее простых, общедоступных и высокопроизводительных видов неразрушающего кон-

й конструкц й и конструкций и узлов производят в целях:

 выявлен я деформаций, поверхностных трещин, подрезов, прожо-

очередь, т.е. до использованияАостальных неразрушающих методов контроля (радиационного, ультразвукового и др.). Перед визуальным контролем поверхности основногоДметалла и сварного соединения (наплавки) очищают от влаги, шлака, брызг металла, ржавчины и других загрязнений, препятствующих проведению контроля [3].

Геометрические измерения сварных швов выполняют после визу-

ального контроля или одновременно с ним. Измерения деталей, подго-

товленных

тролируемая

примыкающие

ной

И

 не менее 5 мм – для стыковых соединений, выполненных дуговой и электроконтактной стыковой сваркой оплавлением при номинальной толщине свариваемых деталей до 5 мм включительно;

 не менее номинальной толщины стенки детали – для стыковых соединений, выполненных дуговой, электронно-лучевой или электроконтактной стыковой сваркой оплавлением, а также сваркой встык нагретым элементом при номинальной толщине свариваемых деталей от 5 до 20 мм;

15

 не менее 20 мм – для стыковых соединений, выполненных дуговой

сварных соединений и соединений (в том числе при вварке труб в трубные доски), выполненных дуговой сваркой, независимо от ном нальной толщины свариваемых деталей;

проведениемного металла продуктов коррозии, препятствующих проведению кон-

 не менее 50 мм – для сварных соединений, выполненных электрошлаковой сваркой, независимо от номинальной толщины свари-

ваемых деталей.

троля объекта(на контрол руемых поверхностях допускается наличие цветов побежалости, в случае если это оговорено в производственно-

окал ны, загрязнен й, краски, масла, влаги, шлака, брызг расплавлен-

технической документации). Зона очистки должна определяться в нормативной документации на вид конкретной работы или на конкретную конструкцию.

А Д

Рис. 2.1. Схема специального шаблона (с маркировкойИ12) для контроля сварных швов (а) и набор шаблонов для контроля угловых швов (б)

Параметры шероховатости очищенных для проведения контроля поверхностей деталей, сварных соединений, а также поверхностей разделки кромок деталей, подготовленных под сварку, не должны превышать значений Ra, равного 12,5, и Rz, равного 80.

При визуально-измерительном контроле применяют:

лупы, в том числе измерительные;

линейки металлические;

угольники поверочные с углом 90° лекальные;

16

личения.бА

глазом, ( ли) с пр менением визуально-оптических приборов до 20кратного увел чен я (луп, микроскопов, эндоскопов, зеркал и др.).

Для контроля основного металла и металла сварных соединений (наплавок) при зготовлении, строительстве, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств и сооружений используют лупы с 2 - 7-кратным увеличением, а при оценке состояния технических устройств и сооружений в процессе их эксплуатации – лупы до 20-кратного уве-

Технология измерительногоДконтроля. Измерительный контроль геометрических размеров сварного соединения – размеров конструк-

тивных элементов сварных швов, геометрического положения осей или поверхностей сваренных деталей, углубленных впадин между валиками

шва и чешуйчатости поверхности шва, выпуклости и вогнутости корней односторонних швов и других следует проводитьИв местах, указанных в

рабочих чертежах, а также в местах, где соответствие указанных показателей допустимым значениям вызывает сомнение при визуальном контроле [3].

Выпуклость (вогнутость) стыкового шва оценивается по максимальной высоте (глубине) расположения его поверхности от уровня расположения наружных поверхностей деталей. В случае, когда уровни наружных поверхностей деталей одного типоразмера (диаметр, толщина) не совпадают, измерения следует производить относительно той поверхности, которая расположена выше (рис. 1.2, а). В случае если несовпадение уровней поверхностей деталей обусловлено разной их толщиной, оценку выпуклости (вогнутости) поверхности шва выполняют относительно линии, соединяющей края поверхности шва в одном сечении (рис. 1.2, б). Размеры выпуклости (вогнутости) стыкового и углово-

17

го швов определяются с помощью универсальных или специальных шаблонов.

Выпуклость (вогнутость) корня шва оценивается по максимальной высоте (глубине) расположения его поверхности относительно уровня расположения внутренних поверхностей сваренных деталей.

18

3. КОНТРОЛЬ ГЕРМЕТИЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Герметичность – это способность конструкции ограничивать проникновение жидкости или газа сквозь входящие в нее элементы и их соединения [2, 4]. Степень герметичности определяется утечкой газа или жидкости в единицу времени.

СИспытание конструкций на герметичность, или контроль течеисканием, выполняют с применением пробных веществ (жидкостей или газов), которые легко проникают через сквозные дефекты и хорошо различ мы в зуально ли с помощью приборов – течеискателей и других

ненияхсредств рег страц .

Контроль тече сканием позволяет обнаруживать в сварных соедиосновном металле сварных конструкций сквозные дефекты типа трещ н, непроваров, газовых пор, свищей, прожогов и др. размеры

сквозныхбАдефектов ввиду невозможности измерения их линейных размеров условно оцен вают потоком пробного вещества, протекающего через дефект в ед н цу времени.

Согласно ГОСТ 18353 – 73 различают капиллярные, компрессионные вакуумные методы контроля течеисканием. Подразделение этих методов в зависимости от вида и способа индикации, применяемых пробного вещества и аппаратуры, а также технологических особенностей показано на рис. 3.1.

Д И

Рис. 3.1. Классификация методов контроля течеисканием

19

Выбор метода контроля течеисканием определяется уровнем требований к степени герметичности испытуемого объекта, действующей газовой нагрузкой на оболочку и наличием пробных веществ, допустимых к применению.

Капиллярные методы. Капиллярные методы контроля основаны на явлении капиллярного проникновения жидкости, обладающей высо- Ской смачивающей способностью, в сквозные дефекты сварного соеди-

нения [3].

При спользовании этих методов на одну поверхность изделия, предвар тельно оч щенную от загрязнений, обильно наносят прони-

теликающую ж дкость, например, керосин, а на другую – адсорбирующее

покрыт е в в де меловой обмазки, состоящей из 350…480 г молотого

мела ( каол на), разведенного в 1 л воды.

Выждав определенное время, контролируемое соединение осматривают, выявляя сквозные дефекты по желтым пятнам керосина на меловой обмазке. Для лучшего проявления этих пятен в керосин добавля-

диаметромболее0,1 мм.

ют крас ярко-красного цвета или люминесцирующие вещества.

Данный метод позволяет выявить сквозные дефекты с эффективным

Другие капиллярныеАметоды контроля течеисканием основаны на использовании пенетрантов – красок (цветной метод) или люминофоров (люминесцентный метод).

Метод керосиновой про ы применяют для контроля герметичности сварных соединений наливных емкостей, нефтяных резервуаров,

цистерн, а также других конструкций, в которых доступ к сварным

швам возможен с о еих сторон. Д

Компрессионные методы. Компрессионные методы контроля ос-

нованы на создании в замкнутом испытуемом объекте избыточного давления пробного вещества (жидкости или газаИ) и регистрации на наружной поверхности этого объекта участков его течи. В зависимости от вида применяемого пробного вещества различают жидкостные (гидравлические) и газовые методы контроля течеисканием.

Жидкостные (гидравлические) методы течеискания применяют при контроле различных замкнутых систем (например, паровых котлов, нефтехимической аппаратуры и др.), работающих под давлением. При использовании этого метода контролируемую сварную конструкцию заполняют рабочей жидкостью или водой и герметизируют. Затем с помощью гидравлического насоса создают в ней избыточное давление и, выдержав под этим давлением некоторое время, производят визуальный осмотр наружной поверхности [2, 4]. Признаком наличия дефектов в этом случае является появление капель жидкости (например, воды) или отпотевание наружной поверхности.

20