XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Качество сварочных работ и сварных соединений сильно влияет на прочность конструкций или герметичность резервуаров. Несоответствие сварных швов заданным характеристикам приводит к разрушениям конструкций с катастрофическими последствиями, то же относится и к системам, работающим с сосудами и трубопроводами под давлением.Поэтому после сварочных работ в обязательном порядке готовое изделие подвергают испытаниям и контролю на предмет обнаружения дефектов в сварных соединениях.В работе проанализированы основные методы проверки сварочных соединений и дана схема проведения ультразвукового контроля.

Все процедуры по контролю над качеством сварки определены ГОСТом или руководящими документами[1,2,3]. В них также указаны допустимые нормы погрешностей. После испытаний составляется акт и протоколы с результатами измерений.

Рассмотрим методы проверки сварных соединений. Контроль качества сварочных работ, выполняемых на производстве, может быть разрушающим и неразрушающим. Первый метод используется выборочно.

К разрушающим методам контроля относятся способы испытания контрольных образцов с целью получения необходимых характеристик сварного соединения. Испытания проводят на образцах-свидетелях, моделях и реже на самих изделиях для получения информации, прямо характеризующей прочность, качество или надежность соединений. В результате разрушающих методов контроля проверяют правильность подобранных материалов, выбранных режимов и технологий, осуществляют оценку квалификации сварщика.

Механические испытания предусматривают статические испытания различных участков сварного соединения на растяжение, изгиб, твердость и динамические испытания на ударный изгиб и усталостную прочность.

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.

Химический анализ позволяет установить состав основного и наплавленного металла, электродов и их соответствие ТУ на изготовление сварного соединения.

Специальные испытания проводят для получения характеристик сварных соединений, учитывающих условия эксплуатации (коррозионная стойкость, ползучесть металла при воздействии повышенных температур и др.).

При неразрушающих испытаниях оценивают те или иные физические свойства, косвенно характеризующие прочность или надежность сварного соединения. Существует девять 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.

Внешнему осмотру подвергается 100 % сварных соединений. Осмотр выполняют невооруженным глазом или с помощью лупы, используя шаблоны и мерительный инструмент. При этом проверяются геометрические размеры швов, наличие подрезов, трещин, непроваров, кратеров и других наружных дефектов.

Непроницаемость емкостей и сосудов, работающих под давлением, проверяют гидравлическими и пневматическими испытаниями. Гидравлические испытания бывают с давлением, наливом или поливом водой.

Для испытание 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 испытаниис 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 основаны на создании с одной стороны шва избыточного давления воздуха (10...20 кПа) и промазывании другой стороны шва мыльной пеной, образующей пузыри под действием проникающего через не плотности сжатого воздуха. Не герметичность можно также оценить по падению давления воздуха в емкости, снабженной манометром.

Еще 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 используется электромагнетизм. Каждый металл имеет свою степень магнитной проницаемости. При прохождении через неоднородные материалы магнитное поле искажается, что говорит о присутствии инородных элементов внутри структуры. Неоднородности фиксируются магнитопорошковым или магнитографическим способом.

В первом случае на сварной шов наносят ферромагнитный порошок.Там, где происходит скопление порошка вероятнее всего непровар, нет сплошного соединения. Во втором случае на шов накладывают ферромагнитную ленту. Затем ее пропускают через прибор, где анализируют все аномалии, зафиксированные на ленте, и определяют дефекты сварки.

Магнитный способ контроля качества имеет ограничения, связанные с самим принципом действия прибора. Он может проверять качество сварных соединений только ферромагнетиков, к которым некоторые стали и цветные металлы не относятся. Соответственно, такой способ контроля имеет ограниченное применение.

Радиационный контроль позволяет обнаружить в полости шва дефекты, невидимые при наружном осмотре. Сварной шов просвечивают рентгеновским или гамма-излучением, проникающим через металл.Выявление дефектов основано на различном поглощении рентгеновского или гамма-излучения участками металла с дефектами и без них

Рентгеновский метод более безопасен для рабочих, однако его установка слишком громоздка, поэтому он используется только в стационарных условиях.

Гамма-излучатели обладают значительной интенсивностью и позволяют контролировать металл большей толщины. 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.

Ультразвуковой метод основан для контроля качества сварки. Принцип действия аппарата основан на отражении ультразвуковых волн от границы соединения двух сред с различными акустическими свойствами.

Способ контроля качества сварных соединений ультразвуком широко распространился благодаря простоте и удобству применения, относительно недорогому оборудованию, безопасности использования по сравнению с радиационным методом.К преимуществам ультразвукового контроля сварных соединений относят: большую проникающую способность; высокую производительность прибора его чувствительность. К недостаткам системы можно отнести сложность определения вида дефекта. Поэтому ультразвуковой метод контроля иногда применяют в комплексе с радиационным.

Имеются и другие способы, и виды контроля качества сварки, но в силу своей специфики они не получили распространения.

По результатам производственной практики на ПАО «Таганрогский металлургический завод», в качестве примера организации испытаний по проверке качества сварных швов изделий, рассмотрим ультразвуковой метод контроля трубной заготовки.

Перед началом проверки трубной заготовки на установке ультразвукового метода контроля и толщинаметра«ДЭКОТ» согласно выборам инструкций, оператор совместно с наладчиком производит проверку дефектоскопа эталоном. Результаты проверки заносятся в журнал учета настроек. После чего производится проверка вспомогательного оборудования дефектоскопа, результат которого также заносится в журнал.

Подготавливая дефектоскоп к работе, оператор вносит в компьютерную базу данных дату, смену, номер партии, номер плавки и номер трубы, нагрузку стали, группу прочности, размер трубы, название стандарта, а в дальнейшем заносят номер трубной заготовки в соответствии с маркировкой.

После чего начинается проверка испытуемых образцов. При ультразвуковом контроле труб обеспечивается обнаружение несплошностей металла в теле труб (дефекты), амплитуда сигнала от которых равна или превышает амплитуду сигнала от искусственных дефектов.

Контроль проводится дефектоскопистом ОТК, аттестованным на 1 уровне квалификации по ультразвуковому контролю, под контролем мастера контрольного, имеющего 2 уровень квалификации по УКЗ и прошедшим техническое обучение, соответствующее требованиям стандарта.

При прохождении ультразвукового контроля при выявлении дефекта труба помечается несмываемой краской. Трубы, не имеющие дефектоотметчика, признаются выдержавшими испытания и направляются на дальнейшую технологическую обработку.

Трубы с дефектами, на которые нанесена краской отметка дефектоскопа, автоматически сбрасываются в изолятор несоответствующей продукции. Дефектоскопист заносит данные в журнал несоответствий.

В конце смены мне было разрешено совместно с дефектоскописта заполнить журнал результатов ультразвукового контроля партии труб и передать контрольному мастеру сведения, полученные с дефектоскопа, о годных трубах, трубах, прошедших УЗК, и трубах с выявленными несоответствиями.

Заключение

Следует отметить, что среди перечисленных методов контроля нет такого, который гарантировал бы выявление всех дефектов сварки. Каждый из этих методов обладает своими преимуществами и недостатками. Например, при использовании радиационных методов контроля достаточно уверенно обнаруживают объемные дефекты небольшого размера (0,1 мм и более) и значительно хуже — не сплавления, трещины и стянутые непровары (~ 35-40%). Ультразвуковой метод, наоборот, более чувствителен к плоскостным дефектам и малоэффективен при контроле конструкций с дефектами в виде пор размером 1 мм и менее. Для выявления поверхностных дефектов применяют или капиллярный, или магнитные методы контроля.

Практика показывает, что правильная организация процессов контроля, а также умелое применение того или иного метода или сочетания методов при контроле позволяют с большой надежностью оценить качество сварных соединений.

Список литературы

ГОСТ 3242-79 Соединения сварные. Методы контроля качества

ГОСТ33857-2016Сварка и контроль качества сварных соединений

Рыбаков В.М. Сварка и резка металлов.- М.: «Высшая школа», 1979г

https://svarkaed.ru/svarka/shvy-i-soedineniya/mehanicheskie-ispytaniya-svarnyh.