Контроль качества сварных соединений

1.3.3. Контроль процесса сварки

Контроль включает:

1)визуальное наблюдение за процессом плавления металла и формирования шва;

2)контроль стабильности параметров режима;

3)контроль работоспособности оборудования.

При контактной сварке контролируют постановку сварочных точек, а при дуговой сварке – устойчивость горения дуги и стабильность защиты от окисления. Внешний вид образующегося сварного шва и формы сварных точек характеризуют правильность режима сварки, поэтому постоянный контроль за режимом сварки по показателям контрольноизмерительных приборов и визуальные наблюдения за процессом позволяют оперативно реагировать на возможные отклонения и во многом обеспечивают качество сварных соединений. При сварке ответственных конструкций используют системы автоматического управления и регулирования параметров режима с помощью датчиков автоматического контроля, встроенных в сварочное оборудование. В некоторых случаях ведут непрерывную запись параметров.

При двусторонней сварке и сварке толстостенных конструкций обязателен контроль первого (корневого) шва (прохода).

Контролируют также порядок наложения и количество слоев, состояние поверхности каждого слоя, качество зачистки предыдущего шва, время перерывов между проходами, последовательность выполнения сварных швов и т.д. При двухсторонней сварке алюминиевых сплавов перед наложением второго шва с обратной стороны корень первого шва вырубают или выфрезеровывают и затем ведут контроль выборки.

При контроле сложных конструкций необходимо обращать внимание на соблюдение последовательности и режимов изготовления конструкций в целом, так как качественное выполнение сварных соединений на узлах или подузлах не гарантирует качества конструкции в целом.

1.3.4. Контроль сварных соединений

После сварки сварные соединения, как правило, контролируют визуальным способом. Осмотру подвергают сварной шов и околошовную зону. Обычно контроль проводят невооруженным глазом. При выявлении поверхностных дефектов размером меньше 0,1 мм используют оп-

21

тические устройства, например лупу 4–7- кратного увеличения. Необходимость применения для визуального осмотра оптических приборов

суказанием кратности их увеличения должна быть оговорена в технической документации на контроль.

При контроле недоступных для внешнего осмотра сварных соединений используют оптические приборы, например эндоскоп на основе гибких светопроводящих трубок.

Если технологический процесс предусматривает механическую обработку сварных швов, то контроль выполняют и после ее проведения.

Сварные изделия, подвергаемые термообработке, также контролируются после ее проведения. Внешний осмотр, как правило, совмещают

сизмерением конструктивных элементов сварных швов или точек с целью выявления отклонения по размерам и форме швов и точек от требований стандартов, чертежей, технических условий и инструкций по сварке изделий.

Основными конструктивными элементами сварных швов являются:

–ширина шва;

–высота усиления и проплава;

–плавность перехода от усиления к основному металлу и др.

Всварных точках контролируют:

–форму и диаметр;

–глубину отпечатка;

–расстояние между точками и др.

При осмотре выявляют, как правило, поверхностные поры, трещины всех видов и направлений, наплывы, прожоги, свищи, подрезы, незаваренные кратеры, непровары и другие дефекты-несплошности. Качество считается неудовлетворительным, если будут выявлены недопустимые дефекты.

Нормы допустимых дефектов указываются в НТД и приводятся на чертежах изделий. При отсутствии количественных показателей дефектов контроль производят по эталонам или контрольным образцам. Такое сравнение целесообразно при анализе неравномерности и величины чешуек, зоны цветов побежалости, формы катета угловых швов и т.д.

При выявлении и исправлении недопустимых дефектов сварные соединения повторно подвергают контролю.

22

1.4. ПРИЕМОЧНЫЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Приемочный контроль включает проверку внешнего вида изделия и определение его размеров (визуальный контроль). Для ответственных сварных изделий проводят испытания. Испытания подразделяют на разрушающие и неразрушающие.

Неразрушающие испытания часто называют физическими методами контроля. К ним относят:

–радиографический ;

–радиоволновой ;

–ультразвуковой ;

–магнитный ;

–вихретоковый ;

–акустический ;

–капиллярный ;

–контроль герметичности и др.

Неразрушающие испытания позволяют определить в сварных швах внутренние или сквозные дефекты, недоступные внешнему осмотру. Эти испытания косвенным образом характеризуют показатели работоспособности сварных изделий.

Разрушающие испытания позволяют оценить прямым путем показатели качества сварных изделий.

К разрушающим испытаниям относят:

–механические испытания;

–анализ химического состава;

–испытания на коррозионную стойкость.

Эти испытания, как правило, проводятся на выборочных натурных образцах или на специальных изделиях, подготовленных для испытаний и изготовленных по стандартной технологии. По результатам испытаний оформляется протокол.

При положительных результатах испытаний сварные изделия маркируют, консервируют в упаковку или тару и проверяют наличие и комплектность сопроводительной документации. К такой документации относят паспорт, в котором дается заключение о пригодности изделия к эксплуатации.

При отрицательных результатах составляется ведомость замечаний, в соответствии с которой производится доработка (ремонт) изделия и затем повторные испытания.

23

1.5. ВЫБОР МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРКИ

Сравнительные особенности разрушающих и неразрушающих методов контроля качества:

24

Однако ни один из методов контроля не является универсальным, поэтому важен не только правильный выбор метода контроля, но и комбинирование ряда методов, сочетание разрушающих и неразрушающих испытаний.

1.5.1.Виды неразрушающего контроля, классификация

икраткая характеристика

Все дефекты вызывают изменение одной или нескольких физических характеристик металлов и их сплавов – плотности , электропроводности, магнитной проницаемости, упругих свойств и т.д.

Физическую основу методов неразрушающего контроля составляет исследование изменений характеристик металлов и обнаружение дефектов, являющихся причиной этих изменений.

Методы неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 18359–79 классифицируют наследующие виды:

–акустический ;

–магнитный ;

–оптический ;

–проникающими веществами;

–радиационный ;

–радиоволновой ;

–тепловой ;

–электрический ;

–электромагнитный .

Виды неразрушающего контроля – это условная группировка методов, объединенная общностью физических характеристик.

Акустические методы. Основаны на регистрации упругих колебаний, возбуждаемых в контролируемом объекте.

Применяютдляобнаруженияповерхностныхивнутреннихдефектов. Акустические методы позволяют измерять геометрические пара-

метры при одностороннем доступе к изделию.

Магнитные методы. Основаны на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта.

Применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в изделиях, изготовленных из ферромагнитных материалов (магнитопорошковый, магнитографический, магнитоиндукционный, феррозондовый идругиеметоды).

25

Оптические методы. Основаны на взаимодействии светового излучения с контролируемым объектом.

По характеру взаимодействия различают методы прошедшего, отраженного, рассеянного и индуцированного излучения (последним термином определяют оптическое излучение объекта под действием внешнего воздействия, например люминесценцию).

Оптические методы широко применяют из-за большого разнообразия способов получения первичной информации (амплитуда, фаза, степень поляризации, частота или частотный спектр, время прохождения света через объект, геометрия преломления и отражения излучения).

Капиллярные методы. Основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных дефектов.

При этом методе контроля на очищенную поверхность детали наносят проникающую жидкость, которая заполняет полости поверхностных дефектов. Затем жидкость удаляют, а оставшуюся в полостях дефектов часть обнаруживают нанесением проявителя, который образует индикаторный рисунок (цветовой, люминесцентный, люминесцентносветовой, фильтрирующихся частиц, радиоактивных жидкостей и др.).

Методы течеискания. Основаны на регистрации индикаторных жидкостей и газов, проникающих в сквозные дефекты контролируемого объекта.

Применяют для определения герметичности работающих под давлением сварных сосудов, баллонов, трубопроводов и т.д. (гидравлическая опрессовка, аммиачно-индикаторный метод, контроль с помощью гелиевого и галоидного течеискателей).

Радиационные методы. Основаны на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения.

Проникающее излучение (рентген, гамма, потоки нейтронов), проходя через толщу изделия, по разному ослабляется в дефектной и бездефектной области и несет информацию о внутреннем строении вещества и наличии дефектов внутри контролируемых объектов.

Радиоволновые методы. Основаны на регистрации изменения параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с контролируемым объектом.

Обычно применяют волны сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона длиной 1–100 мм для контроля диэлектриков, магнитодиэлектриков, полупроводников и тонкостенных металлических объектов (где радиоволны не очень сильно затухают).

26

Тепловые методы. Основаны на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемого объекта.

По характеру взаимодействия с объектом контроля различают пассивный (на объект не воздействует внешний источник) и активный методы (объект нагревают или охлаждают от внешнего источника).

Измеряемым информационным параметром является либо температура, либо тепловой поток.

Электрические методы. Основаны на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом, или поля, возникающего в контролируемом объекте в результате внешнего воздействия.

Первичными информационными параметрами являются электрические емкость или потенциал.

Электромагнитный метод вихревых токов. Основан на регист-

рации изменений взаимодействия электромагнитного поля катушки с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых этой катушкой в контролируемом объекте.

Особенности обнаружения дефектов различными методами контроля:

Рд (радиационная дефектоскопия) – объемные внутренние и поверхностные несплошности в любых материалах, в стыковых швах.

УЗд – внутренние и поверхностные несплошности в любых материалах кроме крупнозернистых стыковых и нахлесточных швов.

Мд – поверхностные и подповерхностные несплошности в ферромагнитных материалах и стыковых швах.

Кд – поверхностные несплошности в любых материалах и соединениях.

ТЧд (дефектоскопия течеисканием) – сквозные несплошности в любых материалах исоединениях.

Ограничения в обнаружении дефектов

РД – несплошности малого раскрытия (трещины), расположенные под углом более 7° к лучу, выявляются плохо;

– для угловых швов метод малоэффективен.

УЗд – чугун и аустенитные стали не контролируются;

–однородные слипания выявляются плохо;

–объемныенесплошности– включения – выявляются хуже, чем плоскиетрещиноподобные.

27

1.5.2. Комплексный подход к выбору метода контроля без разрушения

Выбор метода контроля определяется характером получения необходимой информации, особенностями контролируемого объекта и возможностью его применения в конкретных производственных условиях.

В табл. 2.1 приведены краткие характеристики рассмотренных выше методов неразрушаающего контроля с указаниями возможностей и ограничений их использования.

Для определения внутренних дефектов сварных соединений (трещин, непроваров, включений) применяют радиационный и ультразвуко-

дефектов, продолжительность операций, использование остродефицитной пленки.

Преимущество ультразвукового метода – высокая чувствительность и производительность; недостаток – в настоящее время лишь очень немногие установкидают отображение дефектовв документальной форме.

Магнитные, электромагнитные методы дают удовлетворительную информацию о дефектах в относительно тонком материале, в более толстом материале – лишь в поверхностных слоях.

Метод вихревых токов предназначен для обнаружения мельчайших дефектов на поверхности металлов.

Метод течеискания предназначен для проверки герметичности – наличия сквозных дефектов.

При окончательном решении о выборе метода контроля и объеме его применения необходимо провести оценку стоимости (затраты на оборудование, его ремонт, материалы, электроэнергию, зарплату персонала, охрану труда, проведение экологических мероприятий и др.). Далее необходимо провести сопоставление полной суммы расходов, затраченных на контроль, с эффективностью, которая достигается в результате уменьшения расходов, вызванных браком и исправлением дефектных мест.

28