3400

Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018

При определенных

условиях

сварноемонтажа. Дефекты использование характери-

соединение может оказаться с дефектами . По-

зуют начальное проходная состояние кон-

этому контроль качества сварных соедине-

струкций. Повреждения ящик возникают и

ний.

развиваются гост во времени и зависят явля-

Целью исследований

является

анализ ется от срока

эксплуатации

включают

и ин-

дефектов сварных соединений и выбор опти-

тенсивности воздействий.

мального способа контроля их качества.

Качественный сварочный шов имеет од -

Дефекты и повреждения сварных со-

нороднородный состав основного и приса-

единений. В результате низкого качества ра-

дочного материала, нужную форму.

бот по изготовлению и монтажу металличе-

Рассмотрим подробнее дефекты свар-

ских конструкций, могут появляться несовер-

ных соединений по расположению. Они мо-

шенства, называемые дефектами (например,

гут быть наружные, внутренние, сквозные.

показанные на рис. 3).

Наружные

дефекты

сварных

швов

Несовершенства, условную полученные

можно обнаружить

визуально. Различают

в процессе зависят эксплуатации, называют

следующие

основные

наружные

дефекты

повреждениями. Очагами разрез развития по-

сварных швов.

вреждений вышка часто являются электриче-

ского дефекты изготовления протекания

и

Подрез представляет собой углубления

Причина такого дефекта, как правило,

между сплавленной и основной сталью, рис.

применение низкого напряжения дуги и нали -

5. Этот вид дефекта сварочного шва встреча-

чие окалин на кромках частей. Дефект может

ется чаще других. Увеличение напряжения

образоваться

из-за чрезмерно медленной

дуги при быстрой сварке, приводит к утонче-

сварки.

нию толщины стали, снижению прочности.

Кратеры возникают из-за резкого -от

Более глубокая проплавка одной из

кромок рыва дуги, рис. 7. Кратер представляет углуб-

является причиной стекания жидкой стали на

ление, в котором может образоваться непро-

другую поверхность, из-за чего

канавкавар и рыхлость материала, приводящие к по-

сварки не успевает заполниться.

явлению трещин.

Наплыв представляет собой сплавлен-

Свищи представляют собой воронку с

ный металл натекший на поверхность основ-

углублением на шве, рис. 8. Они образуются

ной стали без образования однородной массы

из раковин или пор достаточно больших раз-

с ним, рис. 6.

меров, при

недостаточной подготовке -по

верхности элементов сварки и присадочной

проволоки.

Внутренние дефекты сварки визуально

трода от оси шва. При этом уменьшается се-

не обнаружить. Такие дефекты возникают из-

чение сварного шва и появляется концентра-

за нарушения технологии сварки

и плохого ция напряжений.

качества материала. Внутренние

дефекты

Поры представляют свободные про-

опасны тем, что напряжение в

шве можетстранства внутри сварного шва, заполненные

медленно возрастать, а затем конструкция

газом, в основном, водородом, рис. 10. Де-

практически мгновенно разрушается. Разли-

фект может появится из-за наличия разных

фекты.

рость. Если число пор превышает допустимое

Непровар появляется из-за недостаточ-

количество, сварочный шов следует перева-

ного сплавления свариваемых деталей , рис. 9.

рить.

Дефект может появится из-за некаче-

Сквозные

дефекты

подразумевают

ственной подготовки кромок свариваемых де -

наличие пор, проходящих через всю толщину

талей, связанных с наличием ржавчины, не-

сварки, рис. 11.

Они обнаруживаются визу-

достатком зазора и притуплением кромок. К

ально. Такие дефекты, в основном, появля-

непровару может привести быстрая скорость

ются при ведении сквозной сварки. При этом

сварки, малая сила тока или смещение элек-

могут появляться прожоги и трещины.

Рис. 11. Вид сквозного дефекта (прожог)

Чтобы обнаружить выше перечислен-

в 1,2 —2 раза больше рабочего давления. В

ные дефекты применяют различные методы

таком состоянии изделие выдерживают в те-

контроля сварных соединений. Предвари-

чение 5 — 10 минут. При

этом

надежность

тельно устройства контроля проверяют и

швов определяют по наличию влаги на швах

проверяют

качество исходных

материалов,

и величине снижения давления. Аналогично

заготовок,

сварочного оборудования и при-

проводят испытания наливом изделия.

способлений.

Испытанием поливом проверяют доста-

Неразрушающие методы контроля свар -

точно большие изделия, имеющие доступ к

ных соединений

швам с двух сторон изделия. Поливая водой

Существует десять основных неразру-

одну сторону изделия из шланга под давле-

шающих методов контроля сварных соедине-

нием, с другой стороны изделия проверяют

ний, которые применяют в соответствии с

герметичность швов.

техническими

условиями.

Внешнему

Пневматические

испытания

проводят

осмотру подвергаются все сварные соедине-

при невозможности провести гидравлические

ния, несмотря на использование других мето-

испытания. Такие испытания предусматри-

дов. При внешнем осмотре выявляют практи-

вают

заполнение

сосуда

сжатым

воздухом

чески все виды наружных и сквозных дефек-

под давлением, которое превышает на 10-20

тов.

кПа атмосферное или10 - 20% выше рабо-

Внешний

осмотр

может

выполняться

чего. При этом швы смачиваются мыльным

невооруженным глазом или с использова-

раствором. Если отсутствуют пузыри, значит

нием лупы с десятикратным увеличением . Та-

сварные швы качественные (герметичные).

кой осмотр может предусматривать обмер

Герметичность

сварных

швов можно

сварных соединений и подготовленных кро-

проверить керосином. Для этого на одну сто-

мок. Для обмера существуют специальные

рону сварного шва распылением наносят мел ,

шаблоны и инструмент(рис. 12), позволяю-

а другую шва смачивают керосином. Так как

щие с достаточной степенью точности изме-

керосин имеет высокую проникающую спо-

рить параметры сварных швов.

собность, при некачественном шве его обрат-

Непроницаемость

емкостей, находя-

ная сторона окрашивается в темный цвет или

щихся под давлением, обычно проверяют

местами появляются пятна.

гидравлическими и пневматическими испы-

Химический метод проверки

качества

таниями.

сварного шва основан на взаимодействии ам-

Гидравлические испытания могут про-

миака со специальным веществом . В сосуд за -

водиться с созданием давления, наливом ем-

качивают 1% смесь

аммиака с

воздухом, а

кости или поливом водой. При гидравличе-

сварные швы проклеивают лентой, пропитан-

ском испытании с давлением емкость напол-

ной 5%-ным раствором азотнокислой ртути

няют водой и создают избыточное давление,

или

раствором фенилфталеина.

Если

шов с

дефектом, то цвет ленты меняется

в местах электромагнита или помещают его внутрь со-

проникновения аммиака.

леноида.

Магнитный контроль, рис. 13. При этом

методе к изделию подключают

сердечник

Рис. 13. Схема магнитного метода

На поверхность намагниченного соеди-

Радиационный контроль позволяет об-

нения наносят вещества, реагирующие на

наружить в полости шва дефекты, невидимые

магнитное поле (например, железные опилки,

при наружном осмотре. Сварной шов просве-

окалину). Если швы с дефектом, то на поверх-

чивают рентгеновским

или гамма-излуче-

ности изделия образуются скопления веще-

нием, проникающим через металл, рис. 14,

ства, в виде направленного магнитного спек-

для этого излучатель (рентгеновскую трубку

тра.

или гамма-установку) размещают напротив

Поле магнитного рассеивания так жеконтролируемого шва, а с противоположной

можно фиксировать магнитографическим де-

стороны - рентгеновскую

пленку, установ-

фектоскопом. Качество сварного соединения

ленную в светонепроницаемой кассете.

определяют путем сравнения с эталонным об -

Радиационные лучи, проходя через ме-

разцом.

талл, попадает на пленку,

оставляя в местах

расположения дефектов более темные пятна,

Ультразвуковые горизонтальные волны

так как эти дефектные места обладают мень-

способны глава проникать в материаль-

шим поглощением. Рентгеновский метод

ные марка среды на большую недостатками

имеет установку

слишком громоздкую,

по-

глубину, преломляясь перемещении и отра-

этому его используют только в стационарных

жаясь при невозможность попадании на гра-

условиях. Этот метод не позволяет выявить

ницу пункта двух материалов союзе с раз-

трещины, расположенные не по направлению

личной звуковой металл проницаемостью.

основного луча.

Именно контроль эта способность сваривае-

Так же применяют рентгеноскопию, ко-

мыми ультразвуковых волн согласно исполь-

гда

получение

сигнала о

дефектах

отража-

зуется в ультразвуковой сложнорифленая де-

ется на экране прибора. Точность этого ме-

фектоскопии сварных продолжением соеди-

тода практически не уступает радиационным.

нений, рис. 16.

Ультразвуковой

метод это

акустиче-

ский метод контроля, обнаруживающим де-

фекты с малым раскрытием например, тре-

щины, газовые поры и

шлаковые

включе-

ния[4,5,6,7]. Принцип его действия основан

на способности ультразвуковых волн отра-

жаться от границы раздела двух сред , рис. 15.

Наибольшее распространение получил

пьезоэлектрический способ получения звуко-

вых волн. Этот метод основан на возбужде-

нии механических колебаний при наложе-

ниях переменного электрического поля в пье-

зоэлектрических материалах. В качестве пье-

зоэлектрических материалов могут выступать

кварц, сульфат лития, титанат бария.

Ультразвуковые каждый волны пред-

ставляют гост собой упругие верхним коле-

бания

материальной

поясами

среды,

ча-

стота таких колебанийк которых лежит рас-

твором за пределами слышимостивиде в

диапазоне от 20 кГц (волны условиях низкой

частоты) до 500 МГц (волны устройство вы-

сокой частоты) ошибок.

ко-

Рис. 14. Схема радиационного контроля: А

Ультразвуковые

подвергающихся

— рентгеновское излучение, Б — гамма-из-

лебания бывают анкерной продольные и по-

лучение: 1 — экраны усиливающие; 2 —

перечные. Если анкерной частицы среды не-

рентгеновская пленка; 3 — кассета; 4 —

сложных перемещаются параллельно вырав-

рентгеновское излучение; 5 — рентгеновская

ниванию направлению распространения ав-

трубка; 6 — гамма-излучение; 7 — свинцо-

томобиля волны, то такая

когда волна явля-

вый кожух; 8 — ампула радиоактивного ве-

ется ответственных продольной, если распо-

ложенных перпендикулярно, является попе-

щества

речной.

Для

контроля

отыскания

дефек-

тов

баллоне

в

сварных швах эстакада

ис-

пользуют в основном несплавление попереч-

ные

волны,

потоком

направленные

под

участке

углом к

поверхности влияют

Для контроля качества сварных соеди-

единения толщиной 10 мм. Контроль произ-

нений наиболее часто применяется оценка до -

водился с помощью дефектоскопов с пъезо-

стоверности по альтернативному признаку.

электрическим преобразователем и преобра-

Для определения показателей достоверности

зователем с антенной решеткой, рис. 17.

были исследованы двусторонние сварные со-

По результатам ультразвукового кон-

троля одних и тех же сварных соединений с

использованием традиционного ультразвуко-

IntroVisor, рис. 18 получен график. Реальная

вого дефектоскопа А1214 ЭКСПЕРТ и дефек-

величина дефектов была измерена при вскры -

тоскопа с антенными решеткамиA1550

тии образцов.

Использование

двухпараметровойдефектов сварных соединений по расположе-

оценки результатов контроля позволяет сни-

нию (наружные, внутренние, сквозные). Рас-

зить вероятность недобраковки на9,6% и на

смотрены основные

методы контроля свар-

16 % по сравнению с использованием однопа -

ных соединений позволяющие выявлять де-

раметровой оценки при контроле. Двухпара-

фекты. Установлено, что из всех методов уль -

метровая оценка может несколько увеличить

тразвуковая дефектоскопия является относи-

вероятность перебраковки, но уменьшает ве-

тельно несложной по методике проведения и

роятность более важной ошибки– недобра-

позволяют по ряду визуальных признаков,

ковки, т.е. вероятность пропуска недопусти-

отображенных на экране приборов, опреде-

мого дефекта.

лять количество, вид и глубину дефектов. Од-

Своевременный

контроль

качестванко сложно

установить точный характер

сварных соединений важен для обеспечения

имеющегося отклонения в структуре металла .

безопасной эксплуатации оборудования -ас

Показано на практическом примере пре -

фальтобетонных и цементобетонных заводов

имущества ультразвукового контроля свар-

[8].

ных соединений дефектоскопом с антенными

Выводы. Рассмотрена технология свар-

решетками.

Таким

образом преимущества

ных соединений. Выявлены основные

виды

этого метода позволяют широко его исполь-

зовать для контроля качества сварных швов.