Контроль сварных швов

Контроль сварных швов и соединений

Контроль сварных швовКонтроль качества сварных швов – проверка качества работы сварщика и надежности конструкции. Благодаря этой процедуре можно выяснить, подходит ли изделие для эксплуатации, узнать, насколько оно долговечно и безопасно.

Все сварные швы обязательно должны тщательно проверяться перед введением объекта в эксплуатацию. Некоторые незначительные дефекты, такие как царапины, поры, трещины и проч. можно увидеть и невооруженным глазом, а более серьезные недостатки, которые скрыты внутри, можно определить лишь используя специализированное высокоточное оборудование.

Цены на услуги

Измеряемый показатель испытываемой продукции

Состав работ, входящих в испытание продукции

Стоимость, руб. в т.ч. НДС 18%

Контроль сварных швов

— Подготовка оборудования
— Проведение контроля
— Обработка результатов
— Оформление протоколов

ГОСТ Р 55724-2013
СП 70.13330.2012

— Подготовка оборудования
— Проведение контроля
— Оформление протоколов

РД 03-606-03
СП 70.13330.2012

В каких случаях необходимы испытания

Контроль качества сварных соединений и швов обязательно проводится после завершения работ по изготовлению продукции. Исследование поможет найти ошибки сварщика и убедиться в высоком качестве изделия до его ввода в эксплуатацию. Проверка позволяет избежать многих проблем, вызванных дефектами. Например, если не провести контроль качества сварных швов трубопроводов, есть риск прорыва труб, а такая авария чревата большими затратами денег и времени на устранение последствий.

Также процедуру рекомендуется повторять регулярно, если конструкция подвергается значительным нагрузкам. В этом случае контроль сварных швов трубопроводов и другой продукции позволит найти и своевременно устранить дефекты, появившиеся в процессе эксплуатации.

Неразрушающие методы

Неразрушающий контроль сварных швов не влияет на пригодность изделия к эксплуатации, поэтому его применяют в большинстве случаев.

Существует несколько методов:

  • Визуальный контроль качества сварного шва . Он не требует использования специального оборудования, а потому обходится дешевле других. Внешний осмотр позволяет найти самые грубые дефекты: царапины, наплывы, подрезы, смещения, плохо проваренные участки и пр.
  • Капиллярный контроль сварных швов резервуаров, трубопроводов и других изделий. Позволяет найти трещины, включая очень мелкие, негерметичные участки. Испытания проводят с использованием керосина или пенетратов – веществ с низким поверхностным натяжением и высокой цветовой и световой контрастностью.
  • Ультразвуковой контроль сварки металлоконструкций. Проводится с использованием ультразвукового дефектоскопа. Волна проходит сквозь металл, отражается и возвращается. Если в обследуемой части шва есть дефекты, датчик зафиксирует искажение волны. Особенность метода заключается в сложности расшифровки сигнала: проводить процедуру и анализировать результаты должен только специалист с высокой квалификацией, прошедший специальное обучение.
  • Контроль сварных швовМагнитная дефектоскопия. Суть метода: вокруг объекта создают магнитное поле. Оно проходит сквозь металл и искривляется в местах, где есть дефекты сварки. У этого метода есть две разновидности. Магнитопорошковый способ предполагает использование ферромагнитного порошка, который скапливается в местах дефектов. При использовании магнитографического способа на шов наклеивают ферромагнитную ленту, на которой в процессе исследования проявляются дефекты. Важный момент: магнитная дефектоскопия не подходит для проверки хромоникелевой стали, меди, алюминия и других металлов, которые не являются ферромагнетиками.
  • Радиографическая дефектоскопия. Такой контроль сварных швов по цене превосходит все остальные, поскольку требует использования дорогостоящего рентгеновского аппарата. Испытания проводят так: сквозь шов пропускают гамма-лучи, которые, проходя через металл, воздействуют на расположенную за ним пленку. После окончания испытаний осматривают пленку: в тех местах, где лучи поглощались в меньшей степени, есть дефекты шва.

Зачастую неразрушающий контроль сварного шва рекомендуется проводить с использованием нескольких методов. Это позволяет получить наиболее точные и полные данные.

Разрушающие методы

Разрушающий контроль сварных швов металлоконструкций актуален только при условии, что деталь была изготовлена с использованием постоянного типа сварки. При его применении испытания проводят либо на контрольных образцах, либо на участке изделия. Разрушающих методов несколько:

  • ударный изгиб;
  • испытание на статическое растяжение;
  • статический изгиб;
  • проверка устойчивости к механическому старению;
  • измерение твердости на разных участках.

Разрушающий контроль сварных соединений металлоконструкций позволяет оценить не только квалификацию сварщика, но также правильность подбора материалов, режимов и технологий.

В лаборатории «Стандарт» вы можете заказать исследование с использованием любого из перечисленных выше методов. Мы проводим контроль качества сварных соединений металлоконструкций с использованием сертифицированного оборудования и технологий, соответствующих установленным требованиям и стандартам. Точность данных гарантирована.

Обратитесь к нам, чтобы заказать измерительный контроль сварных швов и получить профессиональную консультацию по вопросам выбора метода.

Контроль сварных соединений

Вполне очевидно, что качество сварных швов влияет на функциональность всей сваренной конструкции. Дефекты приводят к ослаблению прочности изделий и их разрушению в процессе эксплуатации. Из-за проницаемости швов нарушается герметичность сосудов и систем, работающих под давлением.

Контроль сварных швов
Контроль сварных соединений

После завершения сварочных работ, изделия должны подвергаться контролю сварных соединений с целью обнаружения и исправления дефектов. Невооруженным глазом можно рассмотреть лишь часть из них — крупные наружные трещины и поры, непровары, подрезы и т.п. Большая часть дефектов скрыта в глубине металла или имеет такие малые размеры, что обнаружить их можно только с использованием специальных приборов и материалов.

Существует много способов контроля сварных швов, различающихся по принципу действия, способности к обнаружению тех или иных видов дефектов, техническому оснащению. Методы контроля сварных соединений подразделяются на разрушающие и неразрушающие. Последние, в силу понятных причин, являются наиболее широко используемыми. Применяются следующие основные методы неразрушающего контроля сварных соединений:

  • внешний осмотр;
  • радиационная дефектоскопия;
  • магнитный контроль;
  • ультразвуковая дефектоскопия;
  • капиллярная дефектоскопия;
  • контроль сварных швов на проницаемость;
  • прочие методы (проверка с использованием вихревых токов и т.п.).

Внешний осмотр

Всякий контроль сварных соединений начинается с внешнего осмотра, с помощью которого можно выявить не только наружные дефекты, но и некоторые внутренние. Например, разная высота и ширина шва и неравномерность складок свидетельствуют о частых обрывах дуги, следствием которых являются непровары.

Перед осмотром, швы тщательного очищаются от шлака, окалины и брызг металла. Более тщательная очистка в виде обработки шва промывкой спиртом и травлением 10%-ным раствором азотной кислоты придает шву матовую поверхность, на которой легче заметить мелкие трещины и поры. После использования кислоты нужно не забыть удалить ее спиртом во избежание разъедания металла.

Визуальный контроль сварных соединений выявляет, прежде всего, наружные дефекты — геометрические отклонения шва (высоты, ширины, катета), наружные поры и трещины, подрезы, непровары, наплывы.

Для эффективности контроля используют дополнительное местное освещение и лупу с 5-10 кратным увеличением. Лупа — очень полезный инструмент в данном случае, она помогает выявить многие дефекты, которые нельзя рассмотреть невооруженным глазом — тонкие волосяные трещины, выходящие на поверхность, пережег металла, малозаметные подрезы. Она позволяет также проследить, как ведет себя конкретная трещина в процессе эксплуатации — разрастается или нет.

При внешнем осмотре применяется также измерительный инструмент для замера геометрических параметров сварного соединения и дефектов — штангенциркуль, линейка, различные шаблоны.

Капиллярный контроль

Капиллярный контроль основан на капиллярной активности жидкостей — их способности втягиваться, проникать в мельчайшие каналы (капилляры), имеющиеся на поверхности материалов, в том числе поры и трещины сварных швов. Чем выше смачиваемость жидкости и чем меньше радиус капилляра, тем больше глубина и скорость проникновения жидкости.

С помощью капиллярного контроля можно контролировать материалы любого вида и формы — ферромагнитные и неферромагнитные, цветные и черные металлы и их сплавы, керамику, пластмассы, стекло. В основном, капиллярный метод применяют для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом поверхностных дефектов с открытой полостью. Однако с помощью некоторых материалов (керосина, например) можно с успехом обнаруживать и сквозные дефекты.

Для капиллярного контроля разработан ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».

Контроль сварных швов с помощью пенетрантов. К наиболее распространенным способам контроля качества сварных швов с использованием явления капиллярности относится контроль пенетрантами (англ. penetrant — проникающий) — веществами, обладающими малым поверхностным натяжением и высокой световой и цветовой контрастностью, позволяющей легко их увидеть. Сущность метода состоит в окраске дефектов, заполненных пенетрантами.

Контроль сварных швов
Пенетрант для контроля сварных швов

Существуют десятки рецептур пенетрантов, обладающих различными свойствами. Есть пенетранты на водной основе и на основе различных органических жидкостей (керосина, скипидара, бензола, уайт-спирита, трансформаторного масла и пр.). Последние (на основе различных органических жидкостей) особенно эффективны и обеспечивают высокую чувствительность выявления дефектов.

Если в рецептуру пенетрантов входят люминесцирующие вещества, то их называют люминесцентными, а способ контроля — люминесцентной дефектоскопией. Наличие таких пенетрантов в трещинах определяется при облучении поверхности ультрафиолетовыми лучами. Если в состав смеси входят красители, видимые при дневном свете, пенетранты называются цветными, а метод контроля — цветной дефектоскопией. Обычно в качестве красителей используются вещества ярко-красного цвета.

У разных пенетрантов разная чувствительность. Самые чувствительные (1-й класс чувствительносьи) способны выявлять капилляры с поперечным размером 0,1-1 мкм. Верхний предел капиллярного метода — 0,5 мм. Глубина капилляра должна быть минимум в 10 раз больше ширины.

Пенетрант может храниться в любой емкости и наноситься на контролируемый шов любым способом, но наиболее удобная форма выпуска — аэрозольные баллончики, с помощью которых смесь распыляется на поверхность металла. Обычно в комплект средства контроля швов входят три баллончика:

  • сам пенетрант;
  • очиститель, предназначенный для очистки поверхности от загрязнений перед проведением контроля и удаления излишков пенетранта с поверхности перед проявлением;
  • проявитель — материал, предназначенный для извлечения пенетранта из дефекта и создания фона, для образования четкого индикаторного рисунка.

Баллончики могут быть разборными, позволяющими заряжать их на специальном зарядном стенде, входящем в комплект.

Методы контроля сварных соединений с использованием разных пенетрантов могут незначительно отличатся друг от друга, но в основном они сводятся к трем операциям — очистке поверхности, нанесению на неё пенетранта и проявлению дефектов с помощью проявителя. В деталях это выглядит следующим образом.

Контроль сварных швов
Контроль сварных соединений пенетрантом: 1 — очищенная поверхность с трещиной, 2 — нанесенный на поверхность пенетрант (пенетрант заполнил трещину), 3 — очищенная от пенетранта поверхность (пенетрант остался в трещине), 4 — нанесенный на поверхность проявитель (проявитель вытягивает пенетрант из трещины на поверхность, и может создавать светлый фон)

Поверхность шва и околошовной зоны очищается от загрязнения, обезжиривается и сушится. При очистке важно не внести в дефекты новых загрязнений, поэтому механический способ очистки, при котором повреждения могут забиться посторонними включениями, использовать нежелательно. Обычно рекомендуется заканчивать операцию очистки очистителем, идущим в комплекте, — протерев им поверхность материалом не оставляющим волокон. Если сварной шов перед контролем подвергался травлению, травящий состав нужно нейтрализовать 10-15% раствором соды (Na2 CO3 ).

При контроле в условиях минусовых температур (если свойства используемого пенетранта допускают это), поверхность изделия рекомендуется протереть чистой тканью, смоченной в этиловом спирте.

Затем на поверхность распыляют пенетрант и дают выдержку в течение 5-20 минут (в соответствии с инструкций для конкретного состава). Это время необходимо на проникновение жидкости в имеющиеся дефекты.

После выдержки излишки пенетранта удаляются с поверхности. Способ удаления может различаться в зависимости от используемого состава. Водорастворимые смеси удаляют тканью без волокон, смоченной в воде, но обычно излишки пенетранта удаляются очистителем, входящим в состав комплекта. Независимо от способа удаления, нужно добиться того, чтобы поверхность была полностью очищена от препарата.

В заключительной стадии операции, из третьего баллончика наносится индикаторная жидкость, которая вытягивает пенетрант из полостей дефектов по принципу промокашки, отображая их расположение и форму в виде цветового рисунка. В случае необходимости, при осмотре применяют лупу с двукратным увеличением.

Контроль сварных швов
Контроль сварных швов пенетрантом

Проверка качества сварных швов с использованием пенетрантов имеет как достоинства, так и недостатки. В числе первых — простота использования, высокая чувствительность и достоверность обнаружения дефектов, многообразие контролируемых по виду и форме материалов, высокая производительность, относительная дешевизна. К основным недостаткам относится возможность обнаружения только поверхностных дефектов, необходимость тщательной очистки шва, невозможность применения после механической обработки поверхностного слоя. Применяя пенетранты, следует также иметь в виду, что широко раскрытые дефекты (более 0,5 мм) могут не проявиться — из-за особенности капиллярного явления.

Контроль швов на непроницаемость с помощью керосина. Несмотря на свою простоту, контроль качества сварных соединений с помощью керосина достаточно эффективен и к тому же не требует сколько-нибудь значительных материальных затрат. Недаром им продолжают широко пользоваться и в наше время, богатое на различные высокофункциональные устройства и приборы.

Керосин способен проникать сквозь мельчайшие трещины в сварных швах, благодаря чему позволяет обнаруживать мельчайшие дефекты. По своей эффективности способ контроля керосином эквивалентен гидравлическому испытанию с давлением 3-4 кгс/мм 2. Он основан на том же явлении капиллярности, что и контроль пенетрантами. К слову сказать, в некоторые пенетранты фирменного изготовления керосин входит в качестве составляющего компонента.

Проверка керосином сводится к ряду последовательных операций:

  • Очистка шва с двух сторон от шлака, грязи и ржавчины.
  • Покрытие одной из сторон (той, за которой удобнее наблюдать) водной суспензией каолина или мела (350-450 г на 1 л воды). После нанесения суспензии необходимо подождать, пока она высохнет. Для ускорения процесса покрытие можно просушить горячим воздухом.
  • Обильное смачивание обратной стороны керосином — 2-3 раза в течение 15-30 минут, в зависимости от толщины металла. Это можно делать струей из краскопульта или паяльной лампы, а также с помощью кисти или кусочка ветоши.
  • Наблюдение за стороной, на которую нанесена меловая или каолиновая суспензия, и маркирование проявляющихся дефектов.

Негерметичность швов обнаруживает себя появлением темных полос или точек на меловом или каолиновом покрытии, которые с течением времени расплываются в более обширные пятна. Именно поэтому наблюдать за обратной стороной нужно сразу после нанесения керосина — чтобы зафиксировать первые проявления керосина, точно указывающие на место и форму дефекта. Проявляющиеся точки свидетельствуют о порах и свищах, полоски — о сквозных трещинах.

Контроль сварных швов
Цистерна подготовленная для проверки на герметичность с использованием керосина

Контроль сварных швов
Керосин и мел для проверки качества сварных соединений

Продолжительность испытания при комнатной температуре должна составлять несколько часов. Скорость проникновения керосина в дефекты зависит от его вязкости, которая уменьшается с повышением температуры.

Контроль сварных швов с помощью керосина предназначен в основном для стыковых соединений, в отношении нахлесточных он менее эффективен. Повысить его действенность в этом случае можно, просверлив отверстие и закачав или залив керосин между швами. Применяя этот прием нужно иметь в виду, что керосин, попавший в стык деталей, может впоследствии вызвать коррозию, поэтому его необходимо удалить после испытания подогревом детали горелкой или паяльной лампой.

Контроль сварных швов
Схема контроля керосином качества швов в нахлесточном соединении: 1 — испытуемое соединение, 2 — емкость с керосином

Контроль сварных швов на проницаемость

Ко многим используемым в промышленности и быту всевозможным емкостям, гидравлическим и пневматическим системам, изготовленным с использованием сварки, предъявляется требование герметичности. Для определения последней проводятся испытания на непроницаемость сварных швов, называемые по-разному — течеисканием, пузырьковым способом, пневмо- и гидроиспытанием. Целью всех этих методов является обнаружение сквозных дефектов, через которые жидкость или газ могут выходить наружу сосуда или системы или, напротив, проникать внутрь.

Существует довольно много методов контроля сварных швов на проницаемость с использованием различных материалов — газов (в основном воздуха или азота), жидкостей (воды или масла). Сутью испытаний является создание избыточного давления или разрежения и обнаружение мест, через которые под их воздействием рабочий компонент (газ или жидкость) проникает через сварной шов.

По виду используемого рабочего компонента и способа создания разности давлений различают пневматический, гидравлический, пневмогидравлический, вакуумный контроль.

Пневматический способ контроля. При пневматическом способе проверяемая емкость надувается воздухом, азотом или инертным газом до давления, составляющего 100-150% от рабочего (в зависимости от технических условий на изделие). Наружные швы смачиваются пенообразующим составом, который представляет собой раствор туалетного или хозяйственного мыла в воде (50-100 г мыла на 1 литр воды).

Если испытания проводятся при минусовой температуре, часть воды (до 60%) заменяется спиртом. Появившиеся на поверхности швов пузырьки свидетельствуют о наличии сквозных дефектов.

Рекомендуется подключать к емкости манометр и предохранительный клапан. По показаниям манометра контролируется давление и его падение — в случае наличия сквозных дефектов. Предохранительный клапан обеспечивает безопасность испытаний, сбросом давления при превышении его значения выше допустимого уровня.

Небольшие сосуды можно не промазывать мыльным раствором, а помещать в ванну с водой. Дефекты обнаружат себя появлением воздушных пузырьков. Этот способ проверки даже более прост и надежен, чем промазка швов пенообразующим раствором.

Проверка аммиаком. К разновидностям пневматического испытания относится контроль качества сварки с помощью аммиака, который подают под давлением в проверяемую емкость в количестве сотой части всего объема воздуха. Перед подачей аммиачно-воздушной смеси, швы, подлежащие контролю, покрывают бумажной летной или медицинским бинтом, пропитанными фенолфталеином. Проходя через сквозные дефекты, аммиак оставляет на ленте или бинте красные пятна. Метод проверки с помощью аммиака очень достоверен.

Обдув сварных соединений воздухом. В тех случаях, когда изделие нельзя накачать воздухом, можно применить упрощенный вариант пневматического испытания, обдувая шов с одной стороны струей воздуха под давлением, а с другой — обмазав его мыльным раствором. В этом случае в зоне обдува создается подпор воздуха, который проявляет себя появлением пузырьков с обратной стороны (при наличии сквозных дефектов).

Контроль сварных швов
Проверка обдувом сварных соединений воздухом

Чтобы получить необходимый эффект, необходимо соблюдать определенные условия: давление воздуха должно быть до 2,5 кгс/см 2. струя должна направляться перпендикулярно шву, конец шланга должен быть увенчан ниппелем с отверстием 10-15 мм. Ниппель удерживают на расстоянии 50-100 мм от шва. Как и в случае пневматического испытания, наличие сквозных дефектов определяется по появлению пузырьков воздуха на обратной стороне шва. Способ наиболее эффективен при проверке угловых швов, поскольку в этом случае создается больший подпор.

Гидравлический контроль. Гидравлическое испытание предполагает использование в качестве компонента, создающего давление, воды или масла. После создания необходимого давления (100-150% от рабочего), емкость выдерживают в таком состоянии около 5-10 минут, обстукивая легкими ударами молотка с круглым бойком околошовную зону. Если шов имеет сквозной дефект, он проявится течью жидкости.

Емкости, работающие без значительного избыточного давления, необходимо выдерживать наполненными более длительное время — не менее двух часов.

Магнитная дефектоскопия

При контроле качества сварки магнитными дефектоскопами используется явление электромагнетизма. Прибор создает вокруг исследуемой области магнитное поле, поток линий которого, проходя через металл, искривляется в местах дефектов. Это искажение фиксируется определенными способами, из которых в сварочном производстве используются два — магнитопорошковый и магнитографический. При первом, на поверхность сварного соединения наносят сухой или влажный (в смеси с маслом, керосином или мыльным раствором) ферромагнитный порошок (например железный), который скапливается в местах дефектов, свидетельствуя, таким образом, о наличие несплошностей.

Контроль сварных швов
Проверка качества сварных швов магнитной дефектоскопией

Более совершенный магнитографический способ предполагает наложение на шов ферромагнитной ленты, на которой после пропускания ее через прибор проявляются имеющиеся дефекты.

Контроль сварных швов
Проверка качества сварных швов магнитной дефектоскопией: 1 — магнит, 2 — сварной шов, 3 — дефект, 4 — магнитная пленка.

Магнитным способам контроля могут подвергаться только ферромагнитные металлы. Хромоникелевые стали, алюминий, медь, не являющиеся ферромагнетиками, магнитному контролю не подлежат.

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуковой способ использует способность ультразвуковых волн отражаться от границ, разделяющих две упругие среды с разными акустическими свойствами. Посланная прибором ультразвуковая волна, пройдя металл, отражается от его нижней поверхности и возвращается обратно, фиксируясь датчиком. При наличии внутри металла дефекта, датчик отобразит искажение волны. Различные дефекты отображаются по-разному, что позволяет определенным образом классифицировать их.

Контроль сварных швов
Проверка сварных швов ультразвуковой дефектоскопией

Контроль качества сварных соединений с помощью ультразвуковых дефектоскопов в силу удобства его проведения получил очень широкое распространение — гораздо большее, чем магнитная и радиационная дефектоскопия. К его недостаткам относится сложность расшифровки сигнала (качественно сделать контроль сварного соединения способен только специалист, прошедший обучение), ограниченность использования для металлов с крупным зерном (аустенитные стали, чугун и пр.).

Радиационная дефектоскопия

Радиационная дефектоскопия основана на способности рентгеновского и гамма-излучения проникать через металлы и фиксировать на фотопленке дефекты, встречающиеся на его пути. Недостатком радиационной дефектоскопии является дороговизна приборов и вредность для людей используемого радиационного излучения.

Контроль сварных швов
Схема просвечивания сварного соединения: 1 — источник излучения, 2 — дефект, 3 — контролируемое изделие, 4 — детектор.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Методы контроля сварных швов.

Для обеспечения условий получения качественных сварных швов необходимо вести контроль за соблюдением технологических процессов до начала сварки, в процессе сварки, а также контроль качества шва и сварного соединения после сварки.

До начала сварки следует проверить: документацию (сертификаты) на основной металл и сварочные материалы (электроды, проволоку, флюсы и т.д.); состояние металлов – наличие ржавчины, окалины и различных дефектов металла, а также состояние сварочных материалов – влажность, загрязнённость и пр.; качество подготовки и сборки металлов, прежде всего величину зазоров между свариваемыми элементами, правильность разделки кромки – углы скоса и притупления; исправность аппаратуры; правильность выбранной технологии на образец. В процессе сварки контролируют правильность ведения процесса: постоянство режимов, стабильность горения дуги, отсутствие видимых дефектов (трещин, пор, подрезов и т.д.), получение сварного шва заданной геометрии.

При сварке ответственных изделий для контроля правильности выбора металлов, материалов, режимов и техники сварки применяют контрольные образцы, которые сваривают одновременно с изделием. Что (исключая сварку кольцевых швов) контрольные пластины представляют собой продолжение сварного соединения изделия. На контрольных образцах проверяют механические свойства сварного соединения и наплавленного металла, макро- и микроструктуру (металлографические исследования), наличие скрытых трещин и микротрещин, газовых пор, шлаковых включений, непроваров, коррозионную стойкость металла шва и зон термического влияния согласно ГОСТам и Техническим условиям (сокращённо – Т.у.).

Методы контроля качества сварных швов устанавливает ГОСТ 3242 – 69. Стандарт предусматривает выявление наружных дефектов, внутренних и сквозных.

Для выявления наружных дефектов применяют: внешний осмотр и измерения; контроль красками и люминофорами; магнитно-порошковый метод.

Внутренние дефекты выявляют, применяя технологические пробы; металлографический метод; контроль просвечиванием проникающими излучениями; метод ультразвуковой дефектоскопии; магнитно-порошковый метод; магнитно-индукционный метод; магнитно-графический метод; контроль вскрытием.

Сквозные дефекты обнаруживают с помощью таких способов: смачивание керосином; обдув сжатым воздухом; контроль воздушным давлением; контроль аммиаком; контроль гидравлическим давлением; контроль наливом воды; контроль поливом воды; методы испытания течеискателями.

КОНТРОЛЬ ВНЕШНИМ ОСМОТРОМ И ИЗМЕРЕНИЯМИ

Внешний осмотр сварных швов применяется во всех случаях, независимо от других методов контроля, после тщательной очистки сварного соединения от шлака, брызг и других загрязнений. При осмотре выявляют: непровар, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, трещины в сварных швах и зоне термического влияния, пористость, смещение свариваемых элементов, правильность формы, размеров и расположения сварных швов, их соответствие чертежам, ГОСТам, нормалям, техническим условиям на изготовление сварного изделия.

Осмотр производят без применения лупы или с помощью лупы с увеличением до 10 раз. Границы трещин выявляются после шлифовки дефектного участка наждачной бумагой и травления.

КОНТРОЛЬ КРАСКАМИ И ЛЮМИНОФОРАМИ

Капиллярные методы, неразрушающий контроль. – для выявления невидимых или слабо видимых глазом дефектов, выходящих на поверхность материалов и изделий любой формы. По способу выявления и регистрации дефектов аппаратуру подразделяют на: люминесцентную, цветную и комбинированную (люминесцентно-цветную и т.д.).

Название «Капиллярные методы» связано со способностью некоторых жидкостей (светящихся или окрашенных) проникать в мельчайшие отверстия или щели (капилляры).

Люминесцентный метод контроля основан на способности ультрафиолетовых лучей, вызывать свечение некоторых веществ (люминофоров), применяется для обнаружения мелких поверхностных дефектов (трещин, расслоений и т.д.) в ответственных деталях. Для контроля этим методом металл следует очистить от загрязнений и затем нанести на проверяемую поверхность жидкий раствор вещества – люминофора. Это может быть дефектоль, раствор которого в бензине при освещении ультрафиолетовыми лучами светится жёлто-зелёным светом. В поверхностные трещины за счёт капиллярного давления проникает раствор вещества люминофора. После небольшой выдержки (10-15 мин) контролируемую деталь промывают, просушивают и в затемнённом помещении облучают ультрафиолетовыми лучами. По свечению раствора на поверхности детали можно судить о наличии и расположении дефектов.

Если применять окрашенные жидкости (цветной метод), то облучения не требуется.

Магнитные методы контроля

основаны на свойстве магнитных силовых линий изменять своё направление в местах дефектов металла. Используя принцип магнитного рассеяния над дефектом металла при намагничивании, можно с достаточной точностью выявить наличие дефектных мест и на поверхности, и внутри металла.

Существуют три магнитных метода контроля металла: магнитно-порошковый, магнитно-индукционный и магнитно-графический.

Магнитно-порошковый метод заключается в том, что на поверхность контролируемого металла равномерным слоем наносят порошок (сухой метод) или эмульсию (мокрый метод), намагничивают металл и визуально фиксируют наличие дефекта.

В качестве магнитного порошка при сухом методе применяют измельчённую железную окалину или закись-окись железа. Намагничивать металл можно с помощью электромагнита, соленоида или пропустив ток через контролируемый металл (через сварное соединение). При наведении магнитного поля контролируемый металл слегка обстукивают молотком, чтобы облегчить подвижность порошка, сдувают слабой воздушной струёй, а по оставшемуся порошку определяют наличие и расположение дефекта. После контроля металл размагничивают.

При мокром методе вместо порошка применяют магнитную суспензию, состоящую из жидкости (керосин, трансформаторное масло) и магнитного порошка. Дефекты обнаруживаются в местах магнитного рассеяния по скоплению порошка.

Магнитно-индукционный метод отличается тем, что магнитное рассеяние фиксируется с помощью индукционной катушки. Для контроля сварных соединений применяют магнитные дефектоскопы. В промышленности зарекомендовали себя индукционные дефектоскопы, позволяющие определять дефекты сварных швов в стыковых соединениях толщиной 6-25 мм.

Магнитно-графический метод основан на фикции потока рассеяния на магнитной ленте, которая плотно прижимается к поверхности шва. Отклонение силовых линий магнитного поля на ленте воспроизводится на экране электронно-лучевой трубки.

Метод технологической пробы

Технологические пробы применяются для определения степени сплавления металла, характера излома (по шву или основному металлу) различных дефектов шва и позволяет уточнить правильность выбора металлов, материалов, режимов, техники сварки, а также те или иные отклонения от стандартов или технологии, которые необходимо устранить до сварки изделия.

С помощью металлографического контроля выявляют структуру металла и наличие в нём дефектов. Изучение структуры металла нужно потому, что качество сварного сочетания зависит не только от химического состава металла, но в большой степени и от структуры. Металлографические исследования в общем случае предусматривают изучение микро- и макроструктуры металла шва и околошовной зоны.

Микроструктуру металла можно увидеть только при сильном увеличении под микроскопом. Она характеризует состав металла, температуру нагрева, скорость остывания и, в конечном итоге, механические свойства металла.

Макроструктура – это структура, которую можно увидеть невооружённым глазом или с помощью лупы.

Образцы для металлографических исследований готовят следующим образом. Поперёк шва вырезают образцы, плоскость разреза подвергают механической шлифовке, полировке и травлению.

Поскольку травление металла шва, зоны термического влияния и основного металла неравномерное (одни участки травятся сильнее, другие слабее), то с помощью травления можно чётко определить контуры основного металла и металла шва, величину зоны термического влияния, выявить неоднородность структуры, характер кристаллизации сварочной ванны, ликвацию (неравномерное распределение примесей) и конечно, дефекты сварного шва, которые попали в плоскость шлифа. Осмотр образцов производится под микроскопом и с помощью лупы.

Образцы для контроля структуры должны изготавливаться путём механической обработки, абразивным инструментом, а также газовой резкой при условии, что припуски на обработку будут достаточными, чтобы представить структурные изменения исследуемого сечения.

Контроль просвечиванием проникающими излучениями

Для выявления внутренних дефектов сварные соединения просвечивают рентгеновскими или гамма-лучами. Этот метод контроля, обладая определёнными достоинствами и недостатками, нашёл широкое применение в промышленности.

Рентгеновские лучи и гамма-лучи обладают ценными свойствами: способы проходить через непрозрачные предметы (металлы); действуют на фотоплёнку (рентгеновскую плёнку); способны вызвать свечение (флюоресценцию) некоторых химических элементов, что используется при применении усиливающих экранов во время просвечивания сварных швов.

Методы контроля просвечиванием проникающими излучениями установлены ГОСТ 7512-69, который предусматривает использование проникающих излучений для определения следующих дефектов в шве сварного соединения и околошовной зоне: трещин, непроваров, шлаковых включений, газовых пор подрезов, разностенности стыкуемых элементов, смещения кромок, прожогов и других. Выявление трещин просвечиванием не гарантируется, не выявляются также некоторые виды непровара (плотное слипание и т.д.).

Вид и величина допускаемых дефектов, их комбинация и объём контроля устанавливаются правилами, инструкциями или техническими условиями, утверждёнными на данные сварные изделия. Вид контроля (просвечивание на экране или изготовление снимков на рентгеновской плёнке) также должен оговариваться техническими условиями.

Перед просвечиванием шов сварного соединения должен быть очищен от шлака, брызг, окалины и других загрязнений. Если при внешнем осмотре будет обнаружены дефекты шва сварного соединения (трещины, пористость, подрезы, шлаковые включения и др.), то перед просвечиванием они должны быть полностью устранены, поскольку просвечивание швов с видимыми дефектами категорически запрещается. На рентгеновской плёнке должны фиксироваться только скрытые дефекты.

Источником рентгеновских лучей служит рентгеновская трубка. Пучок рентгеновских лучей направляется на сварное соединение перпендикулярно оси шва. С другой стороны шва устанавливают светонепроницаемую кассету, в которой находятся рентгеновская плёнка и два экрана, усиливающие изображение. Дефектные места шва, имеющие газовые поры, шлаковые включения, трещины и другие дефекты, в меньшей степени снижают интенсивность проникающих лучей, чем сплошной металл. Поэтому степень засвечивания плёнки будет больше в местах расположения дефектов, которые будут проектироваться на плёнку в виде более тёмного изображения, чем сплошной металл.

Время просвечивания (экспозиция) зависит от толщины просвечиваемого металла, фокусного расстояния, интенсивности излучения и чувствительности плёнки. После просвечивания плёнки проявляют, как это обычно делается в фотографии. На полученном негативе будут видны отдельные более тёмные участки, по которым можно судить о наличии и размерах дефектов в сварном шве или околошовной зоне.

Просвечивание гамма-лучами аналогично просвечиванию лучами рентгеновскими. Гамма-лучи возникают в результате самопроизвольного распада естественных радиоактивных элементов (урана, радия, тория) или искусственных радиоактивных веществ, полученных облучением ядерными частицами (нейтронами). В промышленности широко применяется просвечивание гамма-лучами (гаммадефектоскопия) с использованием искусственных радиоактивных изотопов (кобальт-60, цезий-137, тулий-170, иридий-192). Радиоактивный изотоп кобальт-60 может безотказно использоваться пять с лишним лет, а цезий-137 – более 30 лет. В этом заключается одно из преимуществ гаммаграфирования по сравнению с рентгенографированием. Гамма-лучи действуют во всех направлениях с одинаковой силой, а потому позволяют просвечивать кольцевые швы или одновременно несколько деталей, расположенных по кругу, за одну экспозицию.

К существенным недостаткам гаммаграфирования следует отнести большое время экспозиции и меньшую чувствительность к выявлению дефектов в сварных швах толщиной до 50 мм. Кроме того, контейнер с ампулой радиоактивного вещества требует особого помещения для хранения, при работе с ним необходимы тщательные меры предосторожности от воздействия излучения, что часто бывает трудно выполнять. Поскольку большие дозы облучения приводят к лучевой болезни, доза облучения фиксируется специальным прибором-дозиметром, который на время работы дефектоскописта прикрепляется к его куртке.

Метод ультразвуковой дефектоскопии

основан на пользовании ультразвуковых волн, которые представляют собой упругие колебания материальной среды с частотой колебания 20 кГц. Эта частица выше, чем та, которую способен воспринимать слуховой орган человека.

В этом методе контроля используется способность ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своём пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т.д.), они отражаются от границы раздела металл-дефект. И могут быть зафиксированы при помощи специальных ультразвуковых дефектоскопов.

Метод не обеспечивает высокой точности результатов, но он прост, не требует специального оборудования и потому иногда применяется непосредственно в цехе. Его можно рекомендовать только в том случае, когда другие, более эффективные и надёжные, методы контроля невозможно применять по техническим причинам. Для контроля в определённых местах засверливают сварные швы. Осмотр этих мест позволяет выявить непровар, скрытые газовые поры, шлаковые включения, трещины. Засверловка производится пневматической или электрической дрелью с таким расчётом, чтобы сверло углубилось в основной металл на 2-3 мм. Места засверловки выбирает контролёр. После контроля отверстия заваривают.

Контроль на плотность

Контроль швов на плотность или непроницаемость применяется при изготовлении открытых ёмкостей для хранения жидкостей, закрытых сосудов для жидкости или газа, работающих в условиях высокого давления или вакуума. Применяют много различных способов контроля сварных швов на плотность: керосином, обдувом струёй сжатого воздуха, аммиака, воздушным давлением, гидравлическим давлением, водой, применением вакуума.

Испытание плотности керосином сварных швов основано на известном свойстве керосина, проникать в мельчайшие отверстия (трещины) за счёт его высокой капиллярной способности. Испытание плотности керосином определено ГОСТ 3285 – 65.

С одной стороны шва наносят водную суспензию мела с последующим подсушиванием, с другой – керосин. При больших объёмах работы керосин можно наносить с помощью керосинореза или краскопульта. Если керосин проходит шов насквозь, на поверхности, покрытой мелом, образуются тёмные пятна. Время контроля принимают в зависимости от толщины металла и температуры воздуха: от 12 часов при температуре выше 0 0 С до 24 часов при температуре ниже нуля. Такие условия вызваны тем, что с понижением температуры проникающая (капиллярная) способность керосина меньше. Время испытания оговаривается в ТУ на изготовление изделия, а при ремонтных работах определяется опытным путём.

Если в течение определённого времени на шве, покрытом мелом, не появятся тёмные пятна керосина, то плотность швов считается достаточной, чтобы удержать воду без давления или при давлении до 2 – 3кгс/см 2.

Испытание воздушным давлением. Известны два варианта испытания: повышение давления в закрытом сосуде и обдув шва сжатым воздухом. По первому варианту в закрытый сосуд подают сжатый воздух, а швы снаружи смачивают мыльным раствором. По появлению пузырей можно судить о наличии в шве неплотностей. Если изделие небольшое, то для проведения испытаний его можно опускать в воду, где легко обнаружить пузыри выходящего воздуха при наличии сквозных неплотностей.

Испытание сжатым воздухом или или пневматический контроль. В отличие от гидравлического он проще, не связан с применением воды и незамерзающих жидкостей в зимних условиях, но требует соблюдения мер предосторожности, так как при испытании возможен взрыв. Величина давления при испытаниях принимается не больше, чем 1,25 – 1,5 по отношению к рабочему давлению. Поскольку испытывать плотность сосудов воздухом опасно, обычно применяют давление воздуха до 2 кгс/см 2.

Второй вариант пневматического контроля – проверка плотности сварных швов при обдуве его сжатым воздухом, имеющим манометрическое давление 4-5 кгс/см 2. Противоположную сторону шва покрывают мыльным раствором, чтобы по месту появления пузырей можно было фиксировать неплотности. Расстояние между наконечником шланга и швом следует выдержать не более 50 мм.

Этот простой и безопасный метод удобно применять при ремонтных работах, а также для предварительного контроля сварных швов на плотность. Метод обдува позволяет получить значительную экономию времени и трудозатрат, поскольку выявляет течи без сборки (закупорки) секции.

Иногда проверяют плотность швов не повышением давления, а созданием вакуума. Для этого на определённом участке шва устанавливают специальную вакуум-камеру с прозрачной крышкой. Обнаружение неплотностей фиксируется с помощью раствора мыла по появлению пузырей.

Испытание аммиаком. Со временем испытание воздухом было усовершенствовано: во внутрь испытуемого изделия подаётся аммиак в количестве 1% от объёма воздуха при нормальном давлении, затем нагнетают сжатый воздух, который повышает в изделии давление до требуемого для проведения испытания. Наружные швы, подлежащие испытанию, покрывают бумажной лентой, предварительно пропитанной 5%-м водным раствором азотнокислой ртути. В местах неплотностей аммиак оставляет на бумаге чёрные пятна. Время испытания составляет 1-5 минут. Ленту можно пропитывать также фенолфталеином. В этом случае пятна красного цвета.

Гидравлические испытания. Применяют три варианта гидравлических испытаний: водой под давлением, водой без давления, струёй воды под давлением.

Гидравлическому испытанию подвергают сосуды, работающие под давлением, так как этот метод является наиболее качественным, достоверным и безопасным. Испытания проводят согласно ГОСТ 1999-60.

Перед гидравлическим испытанием сварных швов на плотность применяют предварительный контроль наружным осмотром с использованием неразрушающих методов контроля, которые предусмотрены ГОСТом или ТУ на изготовление сосудов под давлением.

Испытание водой без давления, или наливом. Испытание производится путём заполнения сварного изделия водой при температуре окружающего воздуха не ниже 0 0 С и температуре воды не ниже +5 0 С. Время испытания должно быть не менее 1 часа.

Испытание струёй воды или поливом. Испытания проводят путём полива сварных швов из брандспойта, имеющего диаметр выходного отверстия не менее 15 мм. Давление воды в магистрали должно быть не менее 1 кгс/см 2. Проницаемость сварных швов и места дефектов устанавливаются по появлению течи, по запотеванию поверхности шва или близлежащей зоны (ГОСТ 3845-65).

СПРАВОЧНИК СВАРЩИКА Л.С.Сапиро (1975г).

Контроль сварных швов Автор Владимир Опубликовано 02.01.2014 Рубрики Сварка

Добавить комментарий Отменить ответ

Способы контроля сварных швов

Изготовление и монтаж сварных конструкций производится в соответствии со Строительными нормами, правилами и техническими условиями. Существующие способы контроля сварных швов и изделий позволяют выявлять практически все дефекты их, встречающиеся в практике сварки. В зависимости от ответственности сварных конструкций применяют соответствующие способы контроля. Наиболее целесообразны комплексные испытания, включающие ряд параллельно используемых методов контроля. В табл.48 приведен Перечень методов контроля, обычно используемых для проверки качества различных сварных конструкций.

Контроль сварных швов

Наружный осмотр и проверка размеров шва. Пользуясь лупой с 10—20-кратным увеличением, можно заметить мелкие волосяные трещины и поры. Если предполагают наличие трещины, то исследуемый участок металла зачищают личным напильником, наждачной бумагой, промывают спиртом и травят 10%-ным раствором азотной кислоты до появления матовой поверхности. После осмотра металл зачищают наждачной бумагой и протирают денатурированным спиртом для удаления кислоты.

Подготовку кромок швов проверяют шаблонами или универсальными измерителями (см. гл. VIII). В необходимых случаях методы контроля указываются в технических условиях на изготовление сварных конструкций.

Испытание механических свойств наплавленного металла и сварного соединения. Для этих испытаний (ГОСТ 6&969mdash;66) одновременно со швом сваривают пробные пластины из того же металла и на тех же режимах. Из пластин изготовляют образцы установленной ГОСТ 6&969mdash;66 формы и размеров. Образцы подвергают испытаниям в лаборатории для определения механических свойств наплавленного металла или сварного соединения: временного сопротивления при разрыве, относительного удлинения, ударной вязкости, твердости.

Исследование макро- и микроструктуры. Макроструктуру металла, видимую невооруженным глазом, получают на отшлифованной поверхности образца, протравленной 10%-ным водным раствором азотной кислоты. Шлиф делают на образцах, вырезанных из шва или пробных пластин. Макроструктура выявляет непровары, шлаковые включения, раковины, поры, трещины, несплавление и пр.

Микроструктуру исследуют при увеличении в 100—1000 раз под микроскопом. Поверхность шлифа должна быть тщательно отполирована и протравлена 2—4%-ным спиртовым раствором азотной кислоты или другими специальными реактивами. Микроструктура позволяет обнаружить в шве перегрев и пережог металла, наличие окислов по границам зерен, изменение структуры и состава металла при сварке, микроскопические трещины и пр.

Исследование макро- и микроструктуры проводят в лаборатории и по их результатам судят о правильности режима сварки. Эти испытания позволяют также установить причины дефектов в шве и предупредить их появление в процессе сварки.

Гидравлические и пневматические испытания сосудов. Цель пневматических испытаний — проверка плотности шва. Гидравлические испытания, помимо проверки плотности швов, дают возможность определить прочность сосуда при наибольших нагрузках.

При гидравлическом испытании сосуд наполняют водой и с помощью насоса в нем создают давление, превышающее максимальное рабочее давление для данного изделия. Для сосудов, у которых рабочее давление менее 5 кгс/см 2. величина пробного гидравлического давления берется на 50% больше величины рабочего давления, но не ниже 2 кгс/см 2. При рабочем давлении свыше 5 кгс/см 2 пробное гидравлическое давление должно на 25% (но не менее чем на 3 кгс/см 2 ) превышать рабочее давление.

Под пробным давлением сосуд выдерживают 5 мин. Затем давление снижают до рабочего и швы обстукивают на расстоянии 15—20 мм от кромок закругленным молотком весом 1 кГ, после чего швы тщательно осматривают. Места, в которых обнаружены течь или потение, отмечают мелом и после снятия давления вырубают или удаляют поверхностной резкой и вновь заваривают.

Пневматическое испытание выполняется сжатым воздухом только при рабочем давлении сосуда. Плотность швов проверяют, обмазывая их мыльным раствором или погружая в воду, если это позволяют габариты сосуда. В местах пропуска воздуха появляются пузыри. В целях безопасности пневматическое испытание производят только после предварительного гидравлического испытания сосуда.

Проверка плотности шва. Плотность шва проверяют керосином. Шов с одной стороны обмазывают мелом, разведенным на воде. После высыхания мела шов с обратной стороны смачивают керосином. При наличии неплотностей, пор и трещин керосин просачивается через них и на меловой окраске появляются желтые пятна. Этим способом проверяют швы резервуаров, не работающие под давлением.

Плотность швов проверяют и химическим методом (по способу С. Т. Назарова). Для этого швы снаружи оклеивают полосками бумаги или прокладывают по ним марлевые бинты; бумага и бинты пропитываются предварительно 5%-ным водным раствором азотнокислой ртути или фенолфталеина. В испытуемый сосуд под рабочим давлением накачивают воздух, содержащий примесь 1% аммиака. Проникая через неплотности и поры шва, аммиак вызывает потемнение полосок бумаги или бинтов в месте расположения дефекта.

Для испытания плотности швов днищ резервуаров применяют следующий способ. Пространство под днищем герметизируют плотным водонепроницаемым грунтом и под днище впускают аммиак из баллонов в смеси с воздухом, создавая под днищем давление 0,8—1,0 кгс/см 2. Швы с другой стороны днища тщательно зачищают и поливают 10%-ным спиртоводным раствором фенолфталеина, имеющим вид молока. В местах неплотностей аммиак проникает через шов и окрашивает раствор в красный цвет. Следует иметь ввиду, что остатки шлака на шве, обладая свойствами щелочи, также могут вызвать покраснение раствора, что не является признаком неплотности шва. Данный способ не позволяет также выявить мелкие загрязненные дефекты шва.

Применяют также вакуумный способ проверки плотности швов, например, днищ резервуаров. Шов смачивают мыльным раствором и на проверяемый участок устанавливают вакуумную камеру с крышкой из прозрачного плексигласа. Камера не имеет дна и уплотняется на поверхности листа резиновой прокладкой. При откачке вакуум-насосом воздуха из камеры в ней появляются пузыри в местах расположения дефектов шва (трещин, пор и др.).

Плотность сварных и паяных швов проверяют также с помощью гелиевых и галоидных течеискателей. При проверке гелиевыми течеискателями в контролируемом сосуде создают вакуум, а швы снаружи обдувают смесью гелия с воздухом. При неплотности в шве гелий проникает в сосуд, а затем поступает в течеискатель, который обнаруживает присутствие гелия в сосуде. Другой способ состоит в том, что в контролируемый сосуд подают под давлением гелий, а специальным щупом, соединенным с вакуум-насосом и камерой течеискателя проводят по швам и улавливают протекание гелия из сосуда. Применяют гелиевые течеискатели ПТИ-4А и ПТИ-6. Течеискатель ПТИ-6 имеет высокую чувствительность, равную 10 -7 см 3 мм рт. ст./сек.

При использовании галоидных течеискателей внутри контролируемого сосуда создают избыточное давление и вводят галоидный газ (фреон-12), который проникает через неплотности шва и улавливается вакуумным щупом течеискателя.

Галоидный течеискатель ВАГТИ-4 имеет чувствительность меньшую, чем гелиевый, равную 10 -4 -10 -5 см 3 мм рт. ст./сек. Галоидные течеискатели нельзя применять в цехах, где производят сварку и пайку с флюсами, содержащими фтор и хлор, так как присутствие этих газов в воздухе цеха вызывает ложные сигналы в течеискателе.

С помощью течеискателей можно обнаруживать микроскопические течи, которые не могут быть выявлены другими методами. Этот способ применяется при проверке плотности швов ответственных изделий (например, сосудов и трубопроводов с вакуумной теплоизоляцией для хранения и транспортирования сжиженных газов — кислорода, азота, водорода).

Просвечивание швов. Просвечиванием обнаруживают внутренние дефекты — трещины, непровары, поры, шлаковые включения. Этим способом проверяют швы ответственных изделий, например сосудов, работающих под давлением. Для просвечивания применяют рентгеновские лучи или излучение радиоактивных элементов (гамма-лучи). Эти лучи, не видимые человеческим глазом, способны проникать через толщу металла, действуя на светочувствительную фотопленку, приложенную к шву с обратной стороны.

В тех местах шва, где имеется дефект, поглощение лучей металлом будет меньше, и они окажут более сильное воздействие на чувствительную к лучам эмульсию пленки. Поэтому в данном месте на пленке после проявления будет темное пятно, по размерам и форме соответствующее имеющемуся дефекту. Снимок шва на пленке называется рентгенограммой (или гаммограммой) шва. Обычно просвечивают 10—25% общей длины швов. В особо ответственных конструкциях просвечивают все швы.

Для просвечивания применяют рентгеновские аппараты, состоящие из специального трансформатора с выпрямителем и особой лампы — рентгеновской трубки.

В качестве источников гамма-лучей используют следующие радиоактивные вещества:

Контроль сварных швов

Кобальт-60 обладает наиболее жесткими, сильно проникающими лучами, поэтому применяется для просвечивания тяжелых металлов большой толщины. Остальные изотопы имеют значительно более мягкое излучение и используются для меньших толщин. Наиболее мягкое (приближающееся к рентгеновскому) излучение дает тулий-170, используемый для просвечивания малых толщин и легких сплавов.

Определение дефектов при просвечивании гамма-лучами металла толщиной хуже, чем при просвечивании рентгеновскими лучами. Поэтому гамма-лучи используют только в тех случаях, когда рентгеновские лучи применить нельзя из-за формы изделий, малой доступности шва или слишком большой толщины металла.

Однако просвечивание гамма-лучами имеет и ряд преимуществ перед рентгеновским, а именно: обеспечивается возможность просвечивания труднодоступных мест на изделии; возможность просвечивания швов одновременно в нескольких точках; возможность контроля кольцевых швов из одной точки; безотказность и длительность (несколько лет) работы радиоактивных препаратов; простота, невысокая стоимость и легкость транспортировки просвечивающей установки. Просвечивание рентгеновскими и гамма-лучами выполняет только специально обученный персонал. Радиоактивное и гамма-излучение опасно для человеческого организма при длительном воздействии на него. Поэтому при просвечивании применяются специальные меры защиты обслуживающего персонала и окружающих лиц от действия этих лучей (свинцовые контейнеры, экраны и пр.).

Схемы способов просвечивания сварных швов показаны на рис. 197. На рис. 198, а показан переносный защитный контейнер, а на рис. 198, б — ампула для радиоактивного вещества.

Контроль сварных швов

Для рентгеновского просвечивания применяют промышленные установки РУП-120-5 и РУП-200-5. Для просвечивания гамма-лучами — установки (дефектоскопы) ГУП-Со-0,5-1; ГУП-Со-5-1 и ГУП-Со-50. Используются также дефектоскопы РИД-21-Г (рис. 199) конструкции Института радиационной техники, имеющие облегченные контейнеры не из свинца, а из вольфрамового сплава.

ГОСТ 7512-55 установлены условные обозначения дефектов швов, обнаруживаемых при расшифровке рентгено-и гаммограмм: П — газовые включения (поры); Ш — шлаковые включения; Н — непровары; НС — непровар сплошной; Тп — трещины поперечные; Тпр — трещины продольные; Тр — трещины радиальные.

Контроль сварных швов

По характеру распределения дефекты делятся на следующие группы: А — отдельные дефекты; Б — цепочка дефектов; В — скопление дефектов. Например, запись на рентгенограмме длиной 100 мм— ПБ-1-15, Тп-4-1, Ш-0, Н-0 означает, что на участке шва 100 мм выявлены: цепочка пор размером 1 мм на протяжении 15 мм; одна поперечная трещина длиной 4 мм; шлаковых включений и непроваров не обнаружено.

Ультразвуковой метод контроля швов. Ультразвуковой метод контроля основан на способности высокочастотных (свыше 20 000 гц) колебаний, не воспринимаемых человеческим ухом, проникать в металл шва и отражаться от поверхности пор, трещин и других дефектов. Ультразвуковые колебания получают при помощи пластинки из кварца или титаната бария (пьезодатчика). Когда к такой пластинке подводят переменный ток высокой частоты (0,8—2,5 Мгц), то она начинает излучать пучки ультразвуковых колебаний, направленных под прямым углом к ее большим граням. Эта же пластинка при попадании на нее таких колебаний извне преобразует их в переменный электрический ток. При ультразвуковом контроле пьезодатчик посылает короткие импульсы упругих колебаний (длительностью 0,5—1 мксек), разделенные более продолжительными паузами (1—5 мксек).

Контроль сварных швов

Эти колебания проникают в металл и, если встречают на своем пути дефект, то отражаются от него и воспринимаются вновь той же (или второй) пластинкой пьезодатчика, вызывая отклонение луча на экране осциллографа. По времени от посылки до приема сигнала можно определять не только наличие, но и глубину залегания дефекта. Пьезодатчик помещен в призматическую искательную головку, называемую щупом. В процессе контроля щуп (или два щупа — посылающий и принимающий сигналы) перемещают вдоль шва, сообщая возвратно-поступательные движения.

Контроль сварных швов

Так отыскивают дефекты, расположенные в различных зонах шва. Схема ультразвукового дефектоскопа дана на рис. 200. На экране осциллографа 4 первоначальный сигнал дает пик а; обратный сигнал, отраженный от противоположной стороны листа, дает пик е. Если в шве имеется дефект, то часть пучка колебаний отражается от этого дефекта и дает на экране промежуточный пик б. Расстояние между пиками а и б позволяет определить глубину залегания дефекта.

На рис. 201 показаны внешний вид дефектоскопа и посылаемые им сигналы.

Контроль сварных швов

Промышленностью выпускаются ультразвуковые дефектоскопы УЗД-7, УЗД-НИИМ-5, ДУК-11ИМ и ДУК-13ИМ для выявления внутренних дефектов (трещин, пор, расслоений, непроваров и т. п.) площадью 2 мм 2 и более. При наличии такого дефекта загорается лампочка, появляется звук в наушниках телефона и возникает импульс на экране электроннолучевой трубки. Прибор имеет 14 искательных головок. Контролируемая толщина металла от 8 до 750 мм, частота 2,5 Мгц. Приборы ДУК-13ИМ на полупроводниках выпускаются в портативном исполнении.

Ультразвуковой метод может применяться при толщине металла свыше 3—4 мм. При толщине швов менее 8—10 мм выявление дефектов этим методом требует высокой квалификации контролера. Поэтому ультразвуковой контроль обычно используют для металла толщиной 12—15 мм и более; он особенно эффективен при толщине металла 30—50 мм и выше. Для лучшего прохождения колебаний через поверхность металла, прилегающую к шву, на нее наносят тонкий слой трансформаторного, турбинного или машинного масла или глицерина. В настоящее время ультразвуковой метод контроля является наиболее распространенным. С его помощью обычно выявляют местонахождение скрытого дефекта, а затем шов в данном месте просвечивают рентгеновскими или гамма-лучами для определения характера и размеров дефекта.

Контроль сварных швов

Контроль сварных швовМагнитный метод. Этот способ контроля основан на изменении направления линий магнитного потока около места расположения дефекта, который они огибают вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта по сравнению с целым металлом (рис. 202). По способу определения места залегания дефекта существуют два способа контроля: порошковый (сухой или эмульсионный) и индукционный. При сухом способе порошок закиси-окиси железа (окалины) с частицами размером 5—10 мк наносят на поверхность шва с помощью сита или распылителя. При эмульсионном способе шов покрывают жидкой смесью (эмульсией) из указанного порошка, разведенного в керосине или трансформаторном масле. Затем изделие намагничивают с помощью постоянного или переменного сварочного тока до 200 а от преобразователя или трансформатора. Ток пропускают по обмотке, имеющей несколько витков, окружающих изделие. Под действием возникающего в изделии магнитного поля частицы железного порошка располагаются гуще около места с дефектом: непроваром, трещинами. Поскольку этим способом выявляются только дефекты, расположенные перпендикулярно направлению магнитных линий, то каждый участок нужно проверять дважды: один раз намагничивая его поперек, а второй — вдоль шва.

Контроль сварных швовПри индукционном способе применяют дефектоскоп системы К. К. Хренова и С. Т. Назарова (рис. 203). В тот момент, когда искателем 1 проводят над местом расположения дефекта, в нем индуктируется ток, который затем проходит в усилитель 2 и дает звуковой сигнал в телефоне 3; при этом одновременно загорается сигнальная лампа.

Магнитным методом можно выявить в сварных швах изделий из стали и чугуна с толщиной стенки от 6 до 25 мм мелкие внутренние трещины и непровары на глубине до 5—6 мм. Дефекты на большей глубине, а также поры и шлаковыключения этим методом не определяются. Магнитный метод (так же, как ультразвуковой) служит для предварительного определения наличия дефектов и места их залегания в сварных швах, затем эти участки просвечивают для установления размеров дефекта.

Магнитографический метод. Этот метод разработан и внедрен институтом ВНИИСТ для контроля сварных швов стальных трубопроводов. Он является усовершенствованной разновидностью магнитного метода.

Обнаруженные дефекты отмечаются на ферромагнитной ленте, подобной применяемой для звукозаписывающих установок. Вследствие неоднородности металла шва в месте расположения дефекта изменяется его магнитная проницаемость, поэтому меняется степень намагничивания ленты на этом участке.

Наличие дефекта, например трещины, увеличивает остаточную намагниченность ленты. Если затем ленту пропустить через аппарат для воспроизведения магнитной записи, а получаемые импульсы передавать на осциллограф, то по величине и форме отклонения луча на экране осциллографа можно судить о величине и характере дефекта шва. Магнитографический метод контроля достаточно прост и точен, им можно проверять швы, находящиеся в различных пространственных положениях, он безвреден для обслуживающего персонала. Этот метод может применяться для проверки стали толщиной не более 12 мм. На рис. 204 схематически показан этот способ контроля.

Для контроля сварных соединений трубопроводов и резервуаров применяются магнитографические дефектоскопы (например, типа МД-11). На экране дефектоскопа появляется изображение участков шва с дефектами. Прибор выявляет: макротрещины вдоль оси шва и под некоторым углом к ней в различных участках по сечению шва; непровары глубиной 4—5% от толщины металла; цепочки шлаковых включений и пор, а также отдельные шлаковые включения и газовые поры размером 4—5% от толщины металла.

Контроль сварных швов

Контроль с помощью электронно-оптического преобразователя. Схема устройства электронно-оптического преобразователя показана на рис. 205. Шов 1 просвечивается рентгеновскими лучами, которые, пройдя стеклянную стенку вакуумной трубки, вызывают свечение слоя 3 флуоресцирующего вещества, нанесенного на алюминиевый экран 2. На экране возникает изображение шва. Непосредственно на слой 3 флуоресцирующего вещества нанесен фотокатод 4. Свечение экрана выбивает электроны фотокатода, число которых в каждой его точке пропорционально яркости свечения экрана и интенсивности лучей, прошедших через шов. Выбрасываемые катодом электроны ускоряются высоким напряжением от внешнего источника питания и попадают на анод — флуоресцентный экран 5, вызывая его свечение яркостью в 1000 раз большей, чем у экрана 2.

На экране 5 возникает уменьшенное изображение шва, которое наблюдатель 7 рассматривает через оптическую увеличительную линзу 6. Этим методом можно просматривать все сварные швы, выявляя скрытые в них дефекты.

Контроль сварных швов просвечиванием рентгеновскими лучами с применением электронно-оптических преобразователей позволяет в несколько раз увеличить производительность этой операции и автоматизировать ее. На рис. 206 показана схема автоматизированного способа такого контроля с применением телевизионных экранов для наблюдения дефектов сварки. Максимальная чувствительность метода контроля при помощи электронно-оптических преобразователей достигается при определении дефектов в легких сплавах.

Испытание швов на межкристаллитную коррозию. На межкристаллитную коррозию испытывают только изделия, сварные соединения которых подвергаются действию агрессивных сред. Методы и порядок контроля регламентируются ГОСТ 6032—58.

Цветная дефектоскопия. Этот метод применяется для выявления поверхностных дефектов швов и околошовной зоны: трещин, пор, шлаковых включений, непроваров, выходящих на поверхность шва. При помощи цветной дефектоскопии можно обнаружить трещины глубиной свыше 0,1 мм и шириной до 0,001 мм на любых металлах, а также выявить участки, пораженные межкристаллитной и ножевой коррозией. Сварное соединение тщательно очищают и обезжиривают бензином Б-70 или ацетоном. После просушки наносят в два слоя краску, состава: керосин Т-1 или Т-2—500 см 3. скипидар — 500 см 3 и анилиновый краситель «Судан-49raquo; темно-красного цвета— 10 г. После высыхания краски контролируемый участок покрывают белой краской состава: каолина — 500 см 3. воды — 1000 см 3. Проникшая в дефекты красная краска адсорбируется слоем белого покрытия и дает на нем изображение дефекта, если после высыхания покрытия протереть шов ветошью,

Контроль сварных швов

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Контроль сварных швов Контроль сварных швов Контроль сварных швов Контроль сварных швов Контроль сварных швовОпубликовано: 2012.05.17

Контроль качества сварных швов

Для своевременного выявления дефектов необходим тщательный и систематический контроль сварных соединений трубопроводов на всех стадиях производства сварки. В зависимости от требований проекта или технических условий контроль сварных соединений технологических трубопроводов осуществляется путем наружного осмотра всех стыков, механических испытаний и физических методов контроля (металлографического исследования, просвечивания рентгеновскими или гамма-лучами, ультразвука, магнитографического способа), а также проверки плотности сварных стыков гидравлическим или пневматическим испытанием. В отдельных случаях в зависимости от материала труб и назначения трубопровода сварные швы проверяют на коррозионную стойкость.

Наружному осмотру подвергают каждый сваренный стык трубопровода. Путем осмотра выявляют внешние дефекты шва: наплывы, подрезы, кратеры, прожоги, трещины, свищи, наружные поры.

Механические испытания сварных соединений производят, чтобы определить их прочность и пластичность. Обязательными, видами механических испытаний являются испытания на растяжение, загиб или сплющивание и на ударную вязкость. Для проведения механических испытаний каждый сварщик одновременно со сваркой трубопровода осуществляет сварку контрольных (пробных) стыков, из которых вырезают образцы. Механические испытания контрольных стыков выполняют только при сварке трубопроводов, подведомственных органам Госгортехнадзора, на газопроводах, подведомственных органам газовой инспекции, а также на внутризаводских трубопроводах, транспортирующих огне- и взрывоопасные или токсичные газообразные и жидкие продукты. Механические испытания производят в соответствии с ГОСТ 6996—54.

Металлографическое исследование осуществляют, чтобы определить структуру металла шва и околошовной зоны, выявить в сварном шве газовые или шлаковые включения, волосяные трещины, непровары. При металлографическом исследовании проверяют излом сварного шва и определяют его макро- и микроструктуру. Эти исследования обязательны только для паропроводов первой и второй категорий, подведомственных Госгортехнадзору, и трубопроводов специального назначения. Исследованию подвергаются образцы, вырезанные из контрольного стыка.

Просвечивание рентгено- и гамма-лучами — наиболее распространенный способ контроля сварных швов без разрушения. Просвечивание позволяет обнаружить внутренние дефекты сварки — трещины, непровар, шлаковые включения и поры. Для просвечивания сварных швов применяют стационарные (РУП-200, РУП-400-5) и переносные (РУП-120-5-1 иИРА-1д) рентгеновские установки. Стационарные установки из-за больших габаритных размеров используют на заводах и в лабораториях; переносные — в монтажных условиях.

Гамма-лучи возникают в результате процессов, происходящих при распаде ядер элементов или изотопов, обладающих искусственной или естественной радиоактивностью. Эти лучи способны проникать через слой металла значительной толщины и действовать на рентгенопленку, приложенную к шву с обратной стороны. В тех местах, где имеются дефекты, поглощение лучей металлом будет меньше, и они окажут более сильное воздействие на эмульсию пленки. В данном месте на пленке появится темное пятно, по форме соответствующее дефекту шва. Для просвечивания пользуются гамма-лучами радиоактивных элементов цезия-137. туллия-170, кобальта-60, иридия-192, европия-152. Для просвечивания радиоактивные вещества, излучающие гамма-лучи, помещают в специальные ампулы, заключенные в свинцовые кожухи (контейнеры). Рентгеновское и гамма-просвечивание проводят в соответствии с ГОСТ 7512—55. Недостатком способа контроля гамма-лучами является его вредность, требующая особых мер к охране людей от их воздействия.

Магнитографический способ контроля сварных швов основан на принципе изменения магнитного рассеивания, возникающего во время намагничивания контролируемого изделия в местах расположения дефектов. Особенностью этого способа является «запись» обнаруживаемых дефектов на специальную магнитофонную пленку (ленту).

Данный способ контроля применяют для труб толщиной до 20 мм, он позволяет четко выявить такие дефекты сварных швов, как продольные трещины, непровар, шлаковые включения и поры.

Ультразвуковой способ контроля сварных швов основан на различном отражении направленного пучка высокочастотных звуковых колебаний от металла (сварного шва) и имеющихся в нем дефектов.

Ультразвуковой контроль применяют для труб с внутренним диаметром 80 мм и более и стенками толщиной свыше 10 мм. Наибольшее применение для контроля нашли ультразвуковые дефектоскопы УЗД-7Н, НИИМ-5 и УЗД-39.

Недостатком данного способа контроля является то, что он позволяет определить лишь место дефекта, а не его характер.

Контролю физическими методами подвергают наихудшие стыки из отобранных по внешнему осмотру, в количестве:

Для трубопроводов I и II категорий. 3%

Для трубопроводов III категории. 2%

Для трубопроводов IV категории. 1%

Количество стыков определяется от общего числа сваренных каждым сварщиком стыков, но оно должно быть не менее одного. Контролю необходимо подвергать весь периметр стыка.

При физических методах контроля сварные швы полагается браковать, если в них обнаружены следующие дефекты: трещины любых размеров; непровар глубиной более 15% от толщины стенки трубы, если она не превышает 20 мм, а при толщине стенки свыше 20 мм — более 3 мм; шлаковые включения и поры глубиной более 10% от толщины стенки трубы, если она не превышает 20 мм и 3 мм — при толщине стенки свыше 20 мм; скопления включений и пор в виде сплошной сетки дефектов в шве независимо от их глубины. Шлаковые включения глубиной до 10% от толщины стенки и длиной не более 30 мм, а также скопления пор длиной не более 15 мм не являются признаками брака.

Исправление дефектов сварных стыков трубопроводов допускается, если при условном диаметре трубопровода до 100 мм длина трещин меньше 20 мм и при условном диаметре свыше 100 мм — меньше 50 мм, а также если протяженность участков с недопустимыми дефектами меньше ¼ окружности стыка. В процессе исправления необходимо вырубить дефектные места и вновь их заварить. В остальных случаях дефектный стык должен быть удален из трубопровода и на его место вварена катушка. Все подвергавшиеся исправлению участки стыков должны быть проверены физическими методами контроля.

1. Какие применяют способы контроля сварных швов?

2. В чем сущность просвечивания гамма-лучами? Какие радиоактивные элементы используются при этом?

3. Как производится исправление дефектов сварного шва?

Все материалы раздела «Сварка труб» :


Внимание, только СЕГОДНЯ!
Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *