4.3 Сварочные напряжения и деформации, меры борьбы с ними

В результате местного ( неравномерного ) нагрева металла в сварной конструкции возникают временные и остаточные напряжения. Временные сварочные напряжения наблюдаются только в определенный момент сварки в процессе изменения температуры. Напряжения существующие после окончания сварки конструкции и полного ее остывания, называются остаточными сварочными напряжениями или сварочными напряжениями.

При проектировании и изготовлении сварной конструкции необходимо считаться с возможностью появления в них остаточных деформаций и напряжений, и принимать меры для их предотвращения или ограничиваться в таких пределах, при которых их влияние не будет опасным.

При сварке малоуглеродистых сталей, имеющих наиболее широкое применение в металлических конструкциях, в них возникают напряжения. Неизбежными причинами сварочных деформаций являются:

• неравномерный нагрев изделия при сварке;

• тепловая усадка швов;

• структурные изменения металла шва и ЗТВ.

Сопутствующими причинами являются:

• неправильное решение конструкции сварного узла, т.е. близкое расположение и частое пересечение сварных швов или неправильный выбор типа сварного соединения;

• применение устаревшей техники и технологии;

• низкая квалификация сварщика;

• нарушение геометрических размеров шва.

Основной мерой борьбы с деформациями является создание в зонах пластической деформации, дополнительных деформаций противоположного знака.

В сварочном шве при остывании возникают напряжения растяжения и необходима пластическая деформация для приведения к нулю. Этого можно достичь проковкой – металл осаживается по толщине, создавая пластические деформации удлинения в плоскости, перпендикулярной направлению удара.

В нашем случае можно использовать жесткое закрепление в сварочном приспособлении, а также высокотемпературный отпуск.

Закрепление деталей при сварке относится к числу достаточно часто применяемых приемов для уменьшения деформаций изгиба.

4.4 Технический контроль качества и исправление брака

Качество сварных соединений в значительной мере определяют эксплуатационную надежность и экономичность конструкции. Наличие в сварном соединении дефектов – отклонений от заданных свойств, формы и сплошности шва, свойств и сплошности околошовной зоны, может привести к нарушению герметичности, прочности и других эксплуатационных характеристик изделия, а при некоторых обстоятельствах вызвать аварию его в процессе изготовления, монтажа или работы.

Дефекты появляющиеся в сварном соединении , различаются по месту расположения – наружные (нарушение размеров и формы шва, подрезы, поверхностное окисление металла шва, прожоги наплывы, свищи незаверенный кратер) и внутренние (трещины, непровары, поры, шлаковые включения, окисные включения).[7, с.223]

В процессе сварки необходимо осуществлять предварительный и пооперационный контроль, а также контроль качества изделия.

Предварительный контроль включает проверку сборочно-сварочных приспособлений, качество основных и сварочных материалов. при операционном контроле необходимо проверять качество подготовки поверхности и сборки под сварку, и соблюдение технологии сварки, т.е. соответствие сварочных материалов стандартам, техническим условиям, соблюдение режимов сварки, порядка наложения швов, качества зачистки швов от шлака.

Контроль- при сварке в изделии может возникнуть ряд отклонений от номинальных, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность, и могут вызвать дефекты, приводящие к разрушению изделия в процессе эксплуатации.

Могут возникать как наружные,(нарушение размеров и форм шва, подрезы, наплывы, свищи, неравномерный кратер), так и внутренние дефекты (трещины, непровары, поры, шлаковые включения и т. д.).

Общие требования по контролю за сварным соединением:

Организация-изготовитель (доизготовитель), монтажная или ремонтная организация обязаны применять такие виды и объемы контроля своей продукции, которые гарантировали бы выявление недопустимых дефектов, ее высокое качество и надежность в эксплуатации.

проверку Контроль качества сварки и сварных соединений включает:

• аттестации персонала;

• проверку сборочно-сварочного, термического и контрольного оборудования, аппаратуры, приборов и инструментов;

• контроль качества основных материалов;

• контроль качества сварочных материалов и материалов для дефектоскопии;

• операционный контроль технологии сварки;

• неразрушающий контроль качества сварных соединений;

• разрушающий контроль качества сварных соединений;

• контроль исправления дефектов.

Объем контроля должен быть не менее предусмотренного настоящими Правилами.

В процессе изготовления корпуса должны проверяться:

• соответствие металла свариваемых деталей и сварочных материалов требованиям нормативная документация;

• соответствие качества подготовки кромок и сборки под сварку требованиям действующих стандартов и чертежей;

• соблюдение технологического процесса сварки и термической обработки, разработанных в соответствии с требованиями НД.

Основными видами неразрушающего контроля металла и сварных соединений являются:

визуальный и измерительный;

• радиографический;

• ультразвуковой;

• радиоскопический (допускается применять только по инструкции, согласованной с Госгортехнадзором России);

• стилоскопирования;

• измерение твердости;

• гидравлические испытания;

• пневматические испытания.

Кроме этого, могут применяться другие методы (акустическая эмиссия, магнитография, цветная дефектоскопия, определение содержания в металле шва ферритной фазы и др.) в соответствии с ТУ организации-изготовителя в объеме, предусмотренном нормативная документация.

Контроль материалов и сварных соединений неразрушающими методами должен проводиться организациями, имеющими разрешение (лицензию) органов Госгортехнадзора России на выполнение этих работ.

При разрушающем контроле должны проводиться испытания механических свойств, металлографические исследования и испытания на стойкость против межкристаллитной коррозии.

Приемочный контроль изделия, сборочных единиц и сварных соединений должен выполняться после окончания всех технологических операций, связанных с термической обработкой, деформированием и наклепом металла.

Последовательность контроля отдельными методами должна соответствовать требованиям НД. Визуальный и измерительный контроль, а также стилоскопирование должны предшествовать контролю другими методами.

Контроль качества сварных соединений должен производиться по НД, согласованной с Госгортехнадзором России.

В процессе производства работ персоналом организации - производителя работ должен осуществляться операционный контроль технологических процессов подготовки и сборки деталей под сварку, сварки и термической обработки сварных соединений, исправления дефектов сварных соединений.

При операционном контроле проверяется соблюдение исполнителями требований настоящих Правил, нормативная документация и чертежей. Объемы операционного контроля при подготовке, сборке, сварке и термической обработке и исправлении дефектов должны указываться в НД.

Результаты по каждому виду контроля (в том числе и операционного) должны фиксироваться в отчетной документации (журналах, формулярах, протоколах, маршрутных паспортах и т.д.).

Средства контроля должны проходить метрологическую проверку в соответствии с требованиями нормативной документации Госстандарта России.

Каждая партия материалов для дефектоскопии (пенетранты, порошок, суспензии, радиографическая пленка, химические реактивы и т.д.) до начала их использования должна быть подвергнута входному контролю.

Объем разрушающего и неразрушающего контроля, предусмотренный настоящими Правилами, может быть уменьшен по согласованию с Госгортехнадзором России в случае массового изготовления, в том числе при неизменном технологическом процессе, специализации сварщиков на отдельных видах работ и высоком их качестве, подтвержденном результатами контроля за период не менее 6 месяцев. Копия разрешения вкладывается в паспорт корпуса.

Методы и объемы контроля сварных соединений приварных деталей, не работающих под внутренним давлением, должны устанавливаться НД на изделие и сварку.

Изделие признается годным, если при контроле в нем не будут обнаружены внутренние и наружные дефекты, выходящие за пределы допустимых норм, установленных настоящими Правилами и нормативная документация на изделие и сварку.

Сведения о контроле сварных соединений основных элементов корпусов работающих под давлением должны заноситься в паспорт корпуса.

готовых сварных конструкций выполняют следующими методами.[8, с.202]

• внешним осмотром и радиографическим контролем по ГОСТ 7512-82 и ГОСТ 36-59-81;

• механическими испытаниями по ГОСТ 9454-78, ГОСТ 6996-80 и ГОСТ 14997-84.

Внешним осмотром выявляются наружные дефекты. Шов осматривают невооруженным глазом или с помощью лупы с десятикратным увеличением. Внешним осмотром проверяют все сварные швы не зависимо от использования в дальнейшем других методов контроля.

Механические испытания проводят для проверки соответствия механических свойств основного металла, металла шва и сварного соединения требованиям государственных отраслевых стандартов, а т.ж. для контроля качества материалов, оценки правильности выбранной технологии и квалификации сварщика.

При обнаружении в швах дефектов, течей обнаруженных при испытании осуществляется вырезка дефектного участка шва шлифмашинкой отрезным кругом на глубину 3-3.5 мм, шириной 3 мм. Длинна вырезки должна превышать длинне дефектного участка на 5 мм с каждой стороны. Подварку осуществляют РДС на постоянном токе электродами УОНИ-13/45 ,Ǿ3 мм.