Сварные соединения подвергают проверке для определения возможных отклонений от технических условий, предъявляемых данному виду изделий. Изделие считается качественным, если отклонения не превышают допустимые нормы. В зависимости от вида сварных соединений и условий дальнейшей эксплуатации, изделия после сварки подвергают соответствующему контролю.
Контроль сварных соединений может быть предварительным, когда проверяют качество исходных материалов, подготовку свариваемых поверхностей, состояние оснастки и оборудования.
К предварительному контролю относят также сварку опытных образцов, которые подвергают соответствующим испытаниям.
При этом в зависимости от условий эксплуатации опытные образы подвергают металлографическим исследованиям и неразрушающим или разрушающим методам контроля.
Под текущим контролем понимают проверку соблюдения технологических режимов, стабильность режимов сварки. При текущем контроле проверяют качество наложения послойных швов и их зачистку. Окончательный контроль осуществляют в соответствии с техническими условиями. Дефекты, обнаруженные в результате контроля, подлежат исправлению.
Неразрушающие методы контроля сварных соединений
Существует десять неразрушающих методов контроля сварных соединений, которые применяют в соответствии с техническими условиями. Вид и количество методов зависят от технической оснащенности сварочного производства и ответственности сварного соединения.
Внешний осмотр — наиболее распространенный и доступный вид контроля, не требующий материальных затрат. Данному контролю подвергают все виды сварных соединений, несмотря на использования дальнейших методов. При внешнем осмотре выявляют практически все виды наружных дефектов. При этом виде контроля определяют непровары, наплывы, подрезы и другие дефекты, доступные обозрению.
Внешний осмотр выполняют невооруженным глазом или используют лупу с 10-ти кратным увеличением. Внешний осмотр предусматривает не только визуальное наблюдение, но и обмер сварных соединений и швов, а также замер подготовленных кромок. В условиях массового производства существуют специальные шаблоны, позволяющие с достаточной степенью точности измерить параметры сварных швов.
В условиях единичного производства сварные соединения обмеряют универсальными мерительными инструментами или стандартными шаблонами, пример которых приведен на рис.1.
Набор шаблонов ШС-2 представляет собой комплект стальных пластинок одинаковой толщины, расположенных на осях между двумя щеками. На каждой из осей закреплено по 11 пластин, которые с двух сторон поджимаются плоскими пружинами.
Две пластины предназначены для проверки узлов разделки кромок, остальные — для проверки ширины и высоты шва.
С помощью этого универсального шаблона можно проверять углы разделки кромок, зазоры и размеры швов стыковых, тавровых и угловых соединений.
Непроницаемость емкостей и сосудов, работающих под давлением, проверяют гидравлическими и пневматическими испытаниями. Гидравлические испытания бывают с давлением, наливом или поливом водой.
Для испытания наливом сварные швы сушат или протирают насухо, а емкость заполняют водой так, чтобы влага не попала на швы.
После наполнения емкости водой все швы осматривают, отсутствие влажных швов будет свидетельствовать об их герметичности.
Испытаниям поливом подвергают громоздкие изделия, у которых есть доступ к швам с двух сторон. Одну сторону изделия поливают водой из шланга под давлением и проверяют герметичность швов с другой стороны.
При гидравлическом испытании с давлением сосуд наполняют водой и создают избыточное давление, превышающее в 1,2 —2 раза рабочее давление. В таком состоянии изделие выдерживают в течение 5 — 10 минут. Герметичность проверяют по наличию влаги наливах и величине снижения давления. Все виды гидравлических испытаний проводят при положительных температурах.
Пневматические испытания в случаях, когда невозможно выполнить гидравлические испытания. Пневматические испытания предусматривают заполнение сосуда сжатым воздухом под давлением, превышающим на 10-20 кПа атмосферное или 10 — 20% выше рабочего.
Швы смачивают мыльным раствором или погружают изделие в воду. Отсутствие пузырей свидетельствует о герметичности. Существует вариант пневматических испытаний с гелиевым течеискателем.
Для этого внутри сосуда создают вакуум, а снаружи его обдувают смесью воздуха с гелием, который обладает исключительной проницаемостью. Попавший внутрь гелий отсасывается и попадает на специальный прибор — течеискатель, фиксирующий гелий.
По количеству уловленного гелия судят о герметичности сосуда. Вакуумный контроль проводят тогда, когда невозможно выполнить другие виды испытаний.
Герметичность швов можно проверить керосином. Для этого одну сторону шва при помощи пульверизатора окрашивают мелом, а другую смачивают керосином. Керосин имеет высокую проникающую способность, поэтому при неплотных швах обратная сторона окрашивается в темный тон или появляются пятна.
Химический метод испытания основан на использовании взаимодействия аммиака с контрольным веществом. Для этого в сосуд закачивают смесь аммиака (1%) с воздухом, а швы проклеивают лентой, пропитанной 5%-ным раствором азотнокислой ртути или раствором фенилфталеина. При утечках цвет ленты меняется в местах проникновения аммиака.
Магнитный контроль. При этом методе контроля дефекты швов обнаруживают рассеиванием магнитного поля. Для этого к изделию подключают сердечник электромагнита или помещают его внутрь соленоида. На поверхность намагниченного соединения наносят железные опилки, окалину и т.д., реагирующие на магнитное поле.
В местах дефектов на поверхности изделия образуются скопления порошка, в виде направленного магнитного спектра. Чтобы порошок легко перемещался под воздействием магнитного поля, изделие слегка постукивают, придавая мельчайшим крупинкам подвижность.
Поле магнитного рассеивания можно фиксировать специальным прибором, называемым магнитографическим дефектоскопом. Качество соединения определяют методом сравнивания с эталонным образцом.
Простота, надежность и дешевизна метода, а главное его высокая производительность и чувствительность позволяют использовать его в условиях строительных площадок, в частности при монтаже ответственных трубопроводов.
Радиационный контроль позволяет обнаружить в полости шва дефекты, невидимые при наружном осмотре. Сварной шов просвечивают рентгеновским или гамма-излучением, проникающим через металл (рис.2), для этого излучатель (рентгеновскую трубку или гамма-установку) размещают напротив контролируемого шва, а с противоположной стороны — рентгеновскую пленку, установленную в светонепроницаемой кассете.
 |
 |
| Рис. 1. Измерение разделки кромок, зазоров и размеров швов шаблоном ШС-2 | Рис. 2. Радиационный контроль: А — рентгеновское излучение; Б — гамма-излучение: 1 — экраны усиливающие; 2 — рентгеновская пленка; 3 — кассета; 4 — рентгеновское излучение; 5 — рентгеновская трубка; 6 — гамма-излучение; 7 — свинцовый кожух; 8 — ампула радиоактивного вещества. |
Лучи, проходя через металл, облучают пленку, оставляя в местах дефектов более темные пятна, так как дефектные места обладают меньшим поглощением.
Рентгеновский метод более безопасен для работающих, однако его установка слишком громоздка, поэтому он используется только в стационарных условиях. Гамма-излучатели обладают значительной интенсивностью и позволяют контролировать металл большей толщины.
Благодаря портативности аппаратуры и дешевизне метода этот тип контроля широко распространен в монтажных организациях. Но гамма-излучение представляет большую опасность при неосторожном обращении, поэтому пользоваться этим методом можно только после соответствующего обучения.
К недостаткам радиографического контроля относят тот факт, что просвечивание не позволяет выявить трещины, расположенные не по направлению основного луча.
Наряду с радиационными методами контроля применяют рентгеноскопию, то есть получение сигнала о дефектах на экране прибора. Этот метод отличается большей производительностью, а его точность практически не уступает радиационным методам.
Ультразвуковой метод (рис.3) относится к акустическим методам контроля, обнаруживающим дефекты с малым раскрытием: трещины, газовые поры и шлаковые включения, в том числе и те, которые невозможно определить радиационной дефектоскопией.
Принцип его действия основан на способности ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред. Наибольшее распространение получил пьезоэлектрический способ получения звуковых волн.
Этот метод основан на возбуждении механических колебаний при наложениях переменного электрического поля в пьезоэлектрических материалах, в качестве которых используют кварц, сульфат лития, титанат бария и др.
Для этого с помощью пьезометрического щупа ультразвукового дефектоскопа, помещаемого на поверхность сварного соединения, в металл посылают направленные звуковые колебания. Ультразвук с частотой колебаний более 20 000 Гц вводят в изделие отдельными импульсами под углом к поверхности металла.
При встрече с границей раздела двух сред ультразвуковые колебания отражаются и улавливаются другим щупом. При однощуповой системе это может быть тот же щуп, который подавал сигналы. С приемного щупа колебания подаются на усилитель, а затем усиленный сигнал отражается на экране осциллографа.
Для контроля качества сварных швов в труднодоступных местах в условиях строительных площадок используют малогабаритные дефектоскопы облегченной конструкции.
К преимуществам ультразвукового контроля сварных соединений относят: большую проникающую способность, позволяющую контролировать материалы большой толщины; высокую производительность прибора него чувствительность, определяющую местонахождение дефекта площадью 1 — 2 мм2. К недостаткам системы можно отнести сложность определения вида дефекта. Поэтому ультразвуковой метод контроля иногда применяют в комплексе с радиационным.
 |
 |
| Рис. 3. Схема ультразвукового контроля: 1 — генератор ультразвуковых колебаний; 2 —пьезоэлектрический щуп; 3 — усилитель; 4 — экран дефектоскопа. | Рис. 4. Варианты образцов для определения механических свойств (размеры в мм): А —Б — на растяжение наплавленного металла (А) и сварного соединения (Б); В — на изгиб; Г — на ударную вязкость. |
Разрушающие методы контроля сварных соединений
К разрушающим методам контроля относятся способы испытания контрольных образцов с целью получения необходимых характеристик сварного соединения.
Эти методы могут применяться как на контрольных образцах, так и на отрезках, вырезанных из самого соединения.
В результате разрушающих методов контроля проверяют правильность подобранных материалов, выбранных режимов и технологий, осуществляют оценку квалификации сварщика.
Механические испытания являются одним из основных методов разрушающего контроля. По их данным можно судить о соответствии основного материала и сварного соединения техническим условиям и другим нормативам, предусмотренным в данной отрасли.
К механическим испытаниям относят:
- испытание сварного соединения в целом на различных его участках (наплавленного металла, основного металла, зоны термического влияния) на статическое (кратковременное) растяжение;
- статический изгиб;
- ударный изгиб (на надрезанных образцах);
- на стойкость против механического старения;
- измерение твердости металла на различных участках сварного соединения.
Контрольные образцы для механических испытаний варят из того же металла, тем же методом и тем же сварщиком, что и основное изделие. В исключительных случаях контрольные образцы вырезают непосредственно из контролируемого изделия. Варианты образцов для определения механических свойств сварного соединения показаны на рис.4.
Статическим растяжением испытывают прочность сварных соединений, предел текучести, относительное удлинение и относительное сужение.
Статический изгиб проводят для определения пластичности соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне.
Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом.
Ударный изгиб — испытание, определяющее ударную вязкость сварного соединения. По результатам определения твердости можно судить о прочностных характеристиках, структурных изменениях металла и об устойчивости сварных швов против хрупкого разрушения.
В зависимости от технических условий изделие может подвергаться ударному разрыву. Для труб малого диаметра с продольными и поперечными швами проводят испытания на сплющивание.
Мерой пластичности служит величина просвета между поджимаемыми поверхностями при появлении первой трещины.
Металлографические исследования сварных соединений проводят для установления структуры металла, качества сварного соединения, выявляют наличие и характер дефектов. По виду излома устанавливают характер разрушения образцов, изучают макро- и микроструктуру сварного шва и зоны термического влияния, судят о строении металла и его пластичности.
Макроструктурный анализ определяет расположение видимых дефектов и их характер, а также макрошлифы и изломы металла. Его проводят невооруженным глазом или под лупой с 20-ти кратным увеличением.
Микроструктурный анализ проводится с увеличением в 50-2000 раз с помощью специальных микроскопов. При этом методе можно обнаружить окислы на границах зерен, пережог металла, частицы неметаллических включений, величину зерен металла и другие изменения в его структуре, вызванные термической обработкой. При необходимости делают химический и спектральный анализ сварных соединений.
Специальные испытания выполняют для ответственных конструкций. Они учитывают условия эксплуатации и проводятся по методикам, разработанным для данного вида изделий.
Устранение дефектов сварки
Выявленные в процессе контроля дефекты сварки, которые не соответствуют техническим условиям, должны быть устранены, а если это невозможно, изделие бракуют. В стальных конструкциях снятие бракованных сварных швов осуществляют плазменно-дуговой резкой или строжкой с последующей обработкой абразивными кругами.
Дефекты в швах, подлежащих термической обработке, исправляют после отпуска сварного соединения. При устранении дефектов следует соблюдать определенные правила:
- длина удаляемого участка должна быть с каждой стороны длиннее дефектного участка;
- ширина разделки выборки должна быть такой, чтобы ширина шва после заварки не превышала его двойную ширину до заварки.
- профиль выборки должен обеспечивать надежность провара в любом месте шва;
- поверхность каждой выборки должна иметь плавные очертания без резких выступов, острых углублений и заусенцев;
- при заварке дефектного участка должно быть обеспечено перекрытие прилегающих участков основного металла.
После заварки участок зачищают до полного удаления раковин и рыхлости в кратере, выполняют плавные переходы к основному металлу. Удаление заглубленных наружных и внутренних дефектных участков в соединениях из алюминия, титана и их сплавов следует выполнять только механическим способом — шлифовкой абразивными инструментами или резанием. Допускается вырубка с последующей шлифовкой.
- Подрезы устраняют наплавкой ниточного шва по всей длине дефекта.
- В исключительных случаях допускается применение оплавления небольших подрезов аргонно-дуговыми горелками, что позволяет выполнить сглаживание дефекта без дополнительной наплавки.
- Наплывы и другие неровности формы шва исправляют механической обработкой шва по всей длине, не допуская занижения общего сечения.
- Кратеры швов заваривают.
- Прожоги зачищают и заваривают.
- Все исправления сварных соединений должны выполняться по той же технологии и теми же материалами, что применялись при наложении основного шва.
Исправленные швы подвергают повторному контролю, по методикам, соответствующим требованиям к данному виду сварного соединения. Число исправлений одного и того же участка сварного шва не должно превышать трех.
Методы контроля качества металлопродукции
Основная задача любой системы контроля – выявление дефектов и определение пределов прочности и надежности. Дефекты могут возникнуть в результате ошибки при конструировании, производстве или эксплуатации: дефекты литья, усталостное разрушение, атмосферная коррозия, изнашивание сопряженных деталей, дефекты при нанесении покрытий, дефекты неразъемных соединений металла и так далее. В каждом конкретном случае применяются специальные методики, позволяющие определить степень влияния дефекта на качество изделия: насколько уменьшится надежность, рабочие характеристики, как изменятся сроки и условия эксплуатации, или дефект является критичным и предмет не может быть допущен к использованию. Различают две основные группы испытаний: разрушающего и неразрушающего контроля.
Методы разрушающего контроля
Разрушающий контроль служит для количественного определения максимальной нагрузки на предмет, после которой наступает разрушение. Испытания могут носить разный характер: статические нагрузки позволяют точно измерить силу воздействия на образец и подробно описать процесс деформации.
Динамические испытания служат для определения вязкости или хрупкости материала: это разного рода удары, при которых возникают инерционные силы в частях образца и испытательной машины. Испытания на усталость – это многократные нагрузки небольшой силы, вплоть до разрушения.
Испытания на твердость служат для измерения силы, с которой более твердое тело (например, алмазный наконечник ударника) внедряется в поверхность образца. Испытания на изнашивание и истирание позволяют определить изменения свойств поверхности материала при длительном воздействии трения.
Комплексные испытания позволяют описывать основные конструкционные и технологические свойства материала, регламентировать максимально допустимые нагрузки для изделия.
Для определения характеристик механической прочности используют разрывные машины. Например, WEB 600, производства TIME Group Inc.: она способна развивать усилие 600 кН.
Машины для технологических испытаний, такие как ИА 5073-100, ИХ 5133, ИХ 5092 отечественного производства, поставляемые компанией ООО «Северо-Западные Технологии», служат для испытаний на скручивание проволоки, выдавливание листового металла, перегибов проволоки и так далее.
Есть несколько методов определения твердости металла: по Виккерсу, когда в поверхность вдавливается четырехгранная алмазная пирамидка под действием нагрузки в 5, 10, 20, 30, 50 и 100 кгс.
Затем отпечаток измеряют по диагоналям квадрата, и по таблице определяют число твердости. Машины для определения твердости – твердомеры.
Например ИТ 5010 – машина для определения твердости по Виккерсу.
При исследовании твердости по методу Роквелла, образец плавно нагружают до 98 Н (10 кгс). Затем дается дополнительная нагрузка до максимального значения 490 Н (50 кгс) – 1373 Н (140 кгс).
После его достижения на шкале индикатора прибора отображается количество единиц твердости образца. Один из распространенных твердомеров по Роквеллу – ТР 5006 М.
Среди машин, предназначенных для испытания на усталость можно назвать МУИ-6000 (поставщик – «Северо-Западные Технологии»).
Методы неразрушающего контроля
Если методы разрушающего контроля применяются только к контрольным образцам, для выяснения общих механических свойств, то неразрушающий контроль служит для массового контроля качества продукции.
Работа приборов неразрушающего контроля основывается на принципах изменения свойств предмета при наличии дефектов.
Это ультразвуковая дефектоскопия и толщинометрия , радиография , магнитопорошковый и капиллярный контроль, вихретоковый контроль, оптико-визуальный контроль и другие.
Например, оборудование ультразвуковой дефектоскопии измеряет разницу в прохождении ультразвука, в зависимости от толщины и плотности металла.
Толщиномеры 26МG, 26MG-XT, 26XTDL, 36DLPLUS, производства компании Panametrics служат для определения остаточной толщины стенок труб, котлов и других конструкций, подверженных износу. 36 DL PLUS – современный цифровой эхо-импульсный переносной контактный толщиномер, который позволяет измерять толщину даже тех объектов, к которым можно подойти только с одной стороны. Применяется в энергетике и машиностроении для измерения толщины стенок трубопроводов, сосудов давления, котлов и других объектов.
Один из распространенных методов неразрушающего контроля – вихретоковый. Он основан на измерении возмущений вихревых токов при наведении электрического тока на образец.
Даже малейшая трещина или каверна в металле, точечная коррозия или истончение сразу фиксируется в изменении вихревых токов.
Современные вихретоковые дефектоскопы служат для контроля посадочных полок дисков колес, ряда крепежных деталей авиационных конструкций, детектирования трещин вблизи крепежных отверстий, а также для отображения С-скана крепежных отверстий, контроля многослойной коррозии в автомобильной, авиационной и аэрокосмической отраслях. Среди оборудования вихретокового контроля можно назвать приборы компании Zetec, которые позволяют выполнять широкий спектр обследований различных конструкций самолетов, узлов двигателей и колес. Например, MIZ®-21SR – многорежимный вихретоковый дефектоскоп и бонд-тестер. Это легкий портативный прибор, использующий два метода вихретоковой дефектоскопии для обнаружения непроклея, расслоения и аномалий плотности. Кроме того, MIZ®-21SR имеет функции измерения проводимости и толщины покрытий. Вся информация отображается на дисплее с высоким разрешением и четкостью изображения.
Рентгеновский контроль
Этот метод обыкновенно используется для дефектоскопии крупных сварных металлических конструкций, подверженных коррозионному воздействию атмосферы: трубопроводов, опор и несущих и любых других металлических конструкций.
Рентгеновские аппараты могут быть стационарные (кабельного и моноблочного типа), переносные или монтироваться на кроулеры. Кроулер – самоходный, дистанционно управляемый робот, несущий автономный рентгеновский комплекс.
Он предназначен для контроля качества сварных соединений трубопроводов. Такой аппарат по команде извне перемещается в трубопроводе, останавливается и снимает рентгенограмму. Экспонирующее устройство кроулера работает полностью независимо.
Одни рентгеновские аппараты требуют экспонирования и проявки специальной пленки, другие отражают информацию сразу в цифровом виде.
Среди аппаратуры рентгеновского контроля нужно назвать продукцию ЗАО «Синтез НДТ», входящую в группу предприятий «ЮНИТЕСТ». Стационарные аппараты серии «Витязь» изготовлены моноблоком, со стеклянной рентгеновской трубкой. Их стоимость относительно невысока.
Серия «Бастион» – аппараты кабельного типа, в них используется металлокерамическая трубка, что обеспечивает надежность и длительный срок службы, но они более дороги. Как правило, стационарные аппараты используются для контроля материалов или готовой продукции, они отличаются от переносных высокой стабильностью параметров тока, напряжения и минимумом пульсаций.
Переносные рентгеновские аппараты серии «РПД», того же производителя, предусматривают и варианты для работы в тяжелых климатических условиях, на Крайнем севере. В этом случае, блок питания и управления монтируется в металлическом корпусе, категория защиты — IP65. На кроулеры устанавливаются панорамные рентгеновские трубки серии СХТ.
Они обеспечивают максимально возможную жесткость спектра излучения с высоким КПД, аппараты питаются от аккумуляторной батареи кроулера. Оборудование СХТ снабжено системой принудительного воздушного охлаждения анодов вентиляторами.
Сегодня не существует одного универсального метода, который позволял бы измерить все свойства металлического изделия разом.
Поэтому методы контроля качества применяются в комплексе: на стадиях разработки и изготовления – разрушающие, в процессе эксплуатации – различные неразрушающие.
Выбор конкретного способа контроля зависит не только от специфики и назначения металлической конструкции, но и от многочисленных внешних факторов, которые непременно учитываются специалистами.
Разрушающий и неразрушающий виды контроля
Для контроля качества строительных работ применяются разные виды контроля, позволяющие выявить разные типы нарушений. Формально процедуры можно разделить на 2 категории — разрушающий и неразрушающий контроль.
Разрушающий контроль: область применения, особенности, методы
Разрушение контрольного образца — метод, позволяющий выявить значимые дефекты в строительных конструкциях. Способ применяется прежде всего для металлоконструкций и предназначен для контроля сварных соединений.
После испытаний контрольный образец восстановлению не подлежит, при этом остальная партия считается прошедшей проверку.
Мы видим, что этот метод не только затратен, но и недостоверен — так как проводится выборочный контроль.
Разрушающий контроль проверяет такие характеристики строительных конструкций как прочность и стойкость к внешним воздействиям, оцениваются механические показатели. Тестирование проводит испытательная лаборатория. Применяются следующие виды испытаний:
- механические (статическое растяжение, ударный изгиб и другие);
- металлографические (микро- и макроструктурные методы);
- гидроиспытания.
Методика разрушающего тестирования зависит от материала и конструкции изделия.
Неразрушающий контроль: сферы применения, характеристики и виды испытаний
Неразрушающий контроль включает разнообразные виды измерений. Проверке подвергаются не только функциональные, но и эксплуатационные характеристики.
Например, измеряют плотность материалов, габариты элементов строительной конструкции и другие параметры. Процесс тестирования часто проводится без участия человека: автоматизация позволяет избежать ошибок, связанных с человеческим фактором.
Тем не менее оценка результатов проводится вручную, так как необходим учет конкретных условий.
Неразрушающий контроль является элементом системы контроля качества на всех этапах строительства: от проектирования до реконструкции.
Метод применяется повсеместно, так как стоимость исследований относительно невелика, эти затраты нивелируются продлением срока эксплуатации изделий и конструкций.
Например, по нормативам, качество железнодорожного полотна проверяется не менее 30 раз в год с помощью специальных устройств — дефектоскопов. Это повышает безопасность эксплуатации и выявляет неисправности на раннем этапе их появления.
Методика и способы проведения неразрушающего контроля регламентированы стандартами. Для измерения одного показателя могут применяться сразу несколько методов одновременно, что повышает точность измерений.
Исследования не только дополняют информацию, но и используются для проверки достоверности результатов.
Для оперативной диагностики состояния строительных конструкций применяют экспресс-оценку качества комплексными методами.
Несмотря на очевидные преимущества, неразрушающий контроль имеет ограниченную сферу применения. Он не используется на этапе НИР и проектирования.
К числу главных преимуществ неразрушающего контроля относится доступность: он проводится в реальных условиях, не требует лабораторного моделирования стендов. Для исследований необходимо обучение квалифицированного персонала и обеспечение техники безопасности.
Для проведения радиационного и дозиметрического контроля проводится специализированное обучение персонала, требуется соблюдение регламентов и санитарных норм.
Подводя итоги, можно сделать вывод о необходимости комплексного применения методов неразрушающего и разрушающего контроля в строительстве, при эксплуатации технических устройств, механизмов, оборудования на опасных производственных объектах.
Сравнительная оценка неразрушающего и разрушающего видов контроля и методы неразрушающего контроля
Для обеспечения высокого качества строительства необходим эффективный контроль, позволяющий обнаружить дефекты. Существуют два вида контроля качества: разрушающий и неразрушающий.
Разрушающий контроль приводит к полному разрушению или повреждению объекта контроля. Так, на заводах стройиндустрии производятся выборочные испытания отдельных изделий, входящих в состав изготовленных партий.
После испытаний разрушенные изделия выбрасывают или перерабатывают для повторного использования составляющих материалов.
Это вызывает дополнительные материальные и трудовые затраты и, кроме того, разрушающий контроль не может дать полной уверенности в высоком качестве всей партии изделий, так как осуществляется выборочно.
Вместе с тем разрушающий контроль дает непосредственную оценку прочности, жесткости и трещиностойкости конструкции, а также механических характеристик материалов.
Неразрушающий контроль позволяет без разрушения контролировать качество всех изделий как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации, что невозможно при разрушающем контроле. Неразрушающий контроль может быть применен для выявления дефектов, определения прочности и плотности бетона, наличия, положения и диаметра арматуры, толщинометрии и т. д.
Неразрушающий контроль при проведении обследований может быть полностью автоматизирован.
Его недостатком является отсутствие прямой связи наблюдаемых результатов контроля с параметрами конструкции; обычно эта связь осуществляется опосредованно, через изменение какой-либо физической величины (например, скорости прохождения ультразвука, интенсивности поглощения радиационных излучений и др.). Поэтому требуется градуировка приборов неразрушающего контроля (построение градуировочных зависимостей).
Неразрушающий контроль незаменим при проведении массового контроля качества строительных конструкций на заводах стройиндустрии; при выявлении фактического состояния конструкций, узлов, элементов в процессе эксплуатации и при реконструкции.
Положительным примером может служить контроль всей сети железных дорог у нас в стране, осуществляемый 30 раз в год с помощью дефектоскопов, установленных на вагонах и тележках.
Средства, вкладываемые при применении автоматизированного неразрушающего контроля, окупаются очень быстро, а надежность контролируемых изделий резко повышается.
Вместе с тем в ряде случаев неразрушающий контроль не может дать нужной информации: например, выявить фактическую прочность, жесткость, трещиностойкость конструкций, особенно в процессе научно-исследовательских работ, когда изучают новые материалы, конструктивные формы.
Наиболее полные данные о качестве конструкций и параметрах предельных состояний I и II групп можно получить путем комплексного применения неразрушающего и разрушающего контролей.
В настоящее время для неразрушающего контроля используют новейшие достижения физики, электро- и радиотехники, электроники, автоматики и вычислительной техники.
В соответствии с ГОСТ 18353—79, различают такие методы неразрушающего контроля: склерометрические, акустические, капиллярные, магнитные, оптические, радиационные, радиоволновые, тепловые, течеисканием, электрические, электромагнитные.
Указанные виды неразрушающего контроля позволяют определить комплекс показателей качества строительных конструкций: дефекты, их размеры и места расположения; плотность, прочность и неоднородность структуры; толщину изделий и немагнитных покрытий на ферромагнитных изделиях; механические напряжения; влажность; наличие, диаметр и положение арматуры в бетоне и др. Иногда одни и те же показатели могут быть получены разными методами с различной точностью.
Для получения наиболее полной информации о состоянии конструкций и сооружений используют в комплексе два и более метода неразрушающего контроля, каждый из которых взаимодополняет друг друга и позволяет частично проконтролировать полученные данные.
Менее точные методы неразрушающего контроля используют для экспресс- оценки качества конструкций. Подробные данные о применении методов неразрушающего контроля изложены в соответствующих ГОСТах (см. список рекомендуемой литературы).
В строительстве применяют также механические и комплексные методы.
При осуществлении неразрушающего контроля должны соблюдаться требования охраны труда и техники безопасности.
К работе допускается только специально обученный персонал, прошедший вводный инструктаж по охране труда и инструктаж на рабочем месте.
При радиационном методе неразрушающего контроля должны соблюдаться соответствующие требования санитарных норм и правил. Используют также дозиметрический контроль, эффективные защитные приспособления и средства защиты.
Классификация методов неразрушающего и разрушающего контроля
Качество — это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять потребности в соответствии с ее назначением. Это категория относительная и комплексная.
Требования, предъявляемые к изделиям различного назначения, не могут быть одинаковыми.
Качество сварных соединений оценивается совокупностью показателей: прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью, структурой металла шва и околошовной зоны, числом дефектов, числом и характером исправлений, вероятностью безотказной работы за заданное время и т.д.
- Для получения качественных сварных конструкций на всех этапах их изготовления применяются различные методы контроля, обеспечивающие обнаружение дефектов и их предупреждение.
- Классификация методов контроля
- Обычно по воздействию на материал или изделие все методы контроля разделяются на две большие группы — разрушающие и неразрушающие.
К разрушающим относят механические, металлографические и коррозионные испытания. Механические испытания сварных соединений и металла шва включают растяжение, изгиб, сплющивание и другие виды разрушения, которые количественно характеризуют прочность, качество и надежность соединений.
По характеру нагрузки предусматривают статические, динамические и усталостные испытания. Разрушающие испытания проводят обычно на образцах-свидетелях и реже — на самих изделиях. Образцы-свидетели сваривают из того материала и по той же технологии, что и сварные соединения изделий.
- Разрушающие виды контроля сварных соединений
- Неразрушающий контроль сварных соединений
- К разрушающим видам проверки относятся:
- Металлографические исследования
- Физико-химические исследования
- Механические испытания
- Контроль исходных материалов, заготовок и качества сборки
- Контроль оборудования, оснастки и приборов
- Контроль режимов сварки, пайки, склеивания
- Контроль квалификации производственного персонала
- проверка качества сварочных соединений
- Неразрушающие виды включают в себя:
- Контроль внешнего вида сварных швов
- Радиационные виды неразрушающего контроля
- Акустические виды неразрушающего контроля
- Магнитные виды неразрушающего контроля
- Электромагнитные методы
- Капиллярные методы
- Методы контроля сплошности сварных швов течеисканием
- Тепловые методы контроля
- Технология сварки меди и медных сплавов.
Особенностью сварки Сu и ее сплавов является склонность швов к образованию горячих трещин. Кислород, сурьма, висмут, сера и свинец образуют с медью легкоплавкие эвтектики, которые скапливаются по границам кристаллитов.
Это требует ограничения содержания примесей в меди: O2 — до 0,03, Bi — до 0,003, Sb —до 0,005, Рb —до 0,03% (по массе). Для ответственных конструкций содержание этих примесей должно быть еще ниже: 02≤0,01, Bi≤0,0005, Pb≤0,004 %.
Для особо ответственных изделий содержание O2 должно быть значительно ниже — менее 0,003 % (по массе). Содержание S не должно превышать 0,1 % (по массе).
Склонность к порообразованию
Медь и ее сплавы проявляют повышенную склонность к образованию пор в металле шва и околошовной зоне. Причиной образования пор является водород, водяные пары или образующийся углекислый газ при взаимодействии окиси углерода с закисью меди.
Высокие градиенты температуры способствуют развитию термической диффузии водорода в зоне термического влияния, что приводит к сегрегации водорода вблизи линии сплавления и увеличивает вероятность возникновения дефектов: пор, трещин. Растворимость водорода в меди зависит от содержания в ней кислорода и легирующих компонентов.
При сварке латуней причиной пористости может стать испарение Zn, температура кипения которого ниже температуры плавления Cu и составляет 907 °С. Испарение Zn уменьшает введение Мn или Si.
При сварке бронз выгорание легирующих примесей также может стать причиной появления пористости.
Подготовка под сварку
Свариваемый металл и электродная проволока перед сваркой тщательно очищаются от окислов механически (шабером, наждаком и пр.) или химически (травлением в растворе, содержащем в 1 л 75 мл HNO3, 100 мл H2,SO4, 1 мл НСl, остальное — дистиллированная вода, с последующей промывкой в воде, затем обезжириваются).
Выбор технического процесса сварки изделия в первую очередь определяется его назначением, сложностью (наличие коротких или криволинейных швов в различных пространственных положениях, труднодоступных мест), а также числом изготавливаемых изделий (серия) и требованиями, предъявляемыми к их качеству.
Газовая сварка
При единичном производстве и ремонтных работах рекомендуется использовать газовую сварку, в процессе которой осуществляется подогрев и начальная термическая обработка изделия.
Невысокие температурные градиенты уменьшают воздействие сварочного термического цикла на металл в зоне сварки (шов, зона термического влияния). Возможно раскисление и легирование металла через присадочную проволоку.
Газовую сварку можно применять как для чистой меди, так и для ее сплавов.
Газовая горелка — тепловой источник малой сосредоточенности, поэтому для сварки меди желательно использовать ацетилено-кислородную сварку, обеспечивающую наибольшую температуру ядра пламени. Для сварки толщин более 10 мм рекомендуется применять две горелки, из которых одна используется для подогрева, а вторая для образования сварочной ванны.
Для сварки меди и бронз используют нормальное пламя β = vO2/vC2H2 =1,05÷1,10, а для сварки латуней β= 1,3÷1,4 (с целью уменьшения выгорания цинка).
Раскисление металла сварочной ванны, несмотря на защиту от окружающей среды продуктами сгорания, производится извлечением закиси меди флюсами или введением раскислителей через присадочную проволоку.
Сварочные флюсы для меди содержат соединения бора (борная кислота, борный ангидрид, бура), которые растворяют закись меди, образуя легкоплавкую эвтектику, и выводят ее в шлак. Кроме соединений бора, флюсы могут содержать фосфаты и галиды (табл. 27.1).
Флюсы наносят на зачищенные и обезжиренные свариваемые кромки по 10—12 мм на сторону.
Дополнительно их можно вносить с помощью присадочного металла, на который наносят покрытие из компонентов флюса и жидкого стекла с добавками древесного угля [10—20 % (по массе)].
При сварке алюминиевых бронз в состав флюса надо вводить фториды и хлориды, растворяющие Аl2О3, который получается при окислении алюминия в составе бронзы.
При сварке Сu толщиной до 3 мм разделку кромок не производят, в качестве присадочной проволоки используют медь Ml или М2, так как медь не успевает существенно окислиться. При больших толщинах применяют присадочную проволоку, легированную раскислителями.
При сварке медных сплавов состав присадочной проволоки должен совпадать с составом основного металла. При сварке латуней следует применять кремнистую латунь ЛК80-3. Медь больших толщин сваривают в вертикальном положении. После сварки осуществляют проковку в подогретом состоянии (до 300—400 °С) с последующим отжигом.
При проковке получается мелкозернистая структура шва и повышаются его пластические свойства.
При правильно выполненной сварке и последующей проковке сварные швы имеют прочность σв= 166÷215 МПа и угол загиба 120—180°.
Ручная сварка
Выполняется на постоянном токе обратной полярности. Ориентировочные режимы приведены в табл. 27.2.
Медь толщиной до 4 см сваривают без разделки кромок, до 10 мм — с односторонней разделкой при угле скоса кромок до 60—70° и притуплении 1,5—3 мм. При большей толщине рекомендуется Х-образная разделка.
Для сварки латуней, бронз и медноникелевых сплавов применяются электроды марок ММЗ-2, Бр1/ЛИВТ, ЦБ-1, МН-4 и др.
Широкое применение нашли электроды с покрытием «Комсомолец-100», в состав покрытия входят следующие компоненты, % (по массе): плавиковый шпат 10, полевой шпат 12, ферросилиций 8, ферромарганец 50, жидкое стекло 20.
Подогрев свариваемых кромок необходим при толщине более 4 мм, при толщине 5—8 мм металл подогревают до 200—300 °С, при толщине 24 мм 750—800 °С.
Теплопроводность и электропроводность металла шва при сварке покрытыми электродами значительно снижаются.
В процессе плавления электрода с покрытием в металл шва переходит часть легирующих компонентов и электропроводность шва составляет порядка 20 % от электропроводности меди Ml.
Механические свойства швов, выполненных дуговой сваркой покрытыми электродами, вполне удовлетворительны: σв= 176÷196 МПа, угол загиба 180°.
Ручная дуговая сварка латуни применяется редко, так как интенсивное испарение Zn затрудняет работу сварщика. При сварке латуни применяют предварительный подогрев, пониженные токи и повышенные скорости. Сварные соединения из латуни Л62 имеют σв 243—340 МПа, угол загиба 126—180°.
Сварку бронз покрытыми электродами выполняют постоянным током обратной полярности как с подогревом, так и без предварительного подогрева, применяемые токи 160—280 А, диаметр электродов 6—8 мм.
Загрузка...
