Дефекты сварных соединений и контроль их качества
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
по дисциплине
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Раздел №5
«Дефекты различных соединений и их контроль»
Направление подготовки:
Специальность:
Формы обучения очная
Тула 2011 г.
РАЗДЕЛ №13. ДЕФЕКТЫ РАЗЛИЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ИХ КОНТРОЛЬ
План:
13.1. Дефекты сварных соединений и контроль их качества
13.2. Дефекты паяных соединений и контроль их качества
13.3. Дефекты клеевого соединения и контроль их качества
Дефекты сварных соединений и контроль их качества
Дефекты в соединениях бывают двух типов: внешние и внутренние. В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы, подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры (рис. 13.1,а-г); к внутренним - скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др. (рис. 13.1,д-ж).
Качество сварных соединений обеспечивают предварительным контролем материалов и заготовок, текущим контролем за процессом сварки и пайки и приемочным контролем готовых сварных соединений. В зависимости от нарушения цветности сварного соединения при контроле различают разрушающие и неразрушающие методы контроля.
Рис. 13.1 Виды дефектов в сварных соединениях
При предварительном контроле основного и сварочных материалов устанавливают, удовлетворяют ли сертификатные данные документах заводов-поставщиков требованиям, предъявляемым материалам в соответствии с назначением и ответственностью сварных узлов и конструкций. Осматривают поверхности основного материала, сварочной проволоки и покрытий электродов в целях обнаружения внешних дефектов. Перед сборкой и сваркой заготовок сверяют, соответствуют ли их форма и габаритные размеры усредненным, а также контролируют качество подготовки кромок и свариваемых поверхностей. При изготовлении ответственных конструкций сваривают контрольные образцы. Из них вырезают образцы механических испытаний. По результатам испытаний оценивают основного и сварочных материалов, а также квалификацию сварщиков, допущенных к сварке данных конструкций.
При текущем контроле проверяют соблюдение сварщиками условленных параметров режима сварки и исправность работы сварного оборудования. Осматривают сварные швы для выявления внешних дефектов и замеряют их геометрические размеры. Замеченные отклонения устраняют непосредственно в процессе изготовления конструкций.
Готовые сварные и паяные соединения в зависимости от назначения естественности конструкции подвергают приемочному контролю: внешнему осмотру для выявления поверхностных дефектов и обмеру швов; испытаниям на плотность, магнитному контролю, просвечиванию рентгеновским и гамма-излучением, ультразвуком для выявлений внутренних дефектов.
На плотность испытывают емкости для хранения жидкостей, руды и трубопроводы, работающие при избыточном давлении, путем гидравлического и пневматического нагружения, с помощью течеискателей и керосином.
При гидравлическом испытании емкости наполняют водой, а судах и трубопроводах создают избыточное давление жидкости, превышающее в 1,5-2 раза рабочее давление. В таком состоянии изделие выдерживают в течение 5-10 мин. Швы осматривают в целях сужения течи, капель и отпотеваний.
При пневматическом испытании в сосуды нагнетают сжатый воздух под давлением, которое на 0,01-0,02 МПа превышает атмосферное. Соединение смачивают мыльным раствором или опускают в воду. Наличие неплотности в швах определяют по мыльным или воздушным пузырькам.
При испытании керосином швы емкости с одной стороны смазывают керосином, а с другой - мелом. При наличии неплотности на поверхности шва, окрашенного мелом, появляются темные пятна керосина. Благодаря высокой проникающей способности керосина можно обнаружить поры диаметром в несколько микрометров.
Магнитный контроль основан на намагничивании сварных или паяных соединений и обнаружении полей магнитного рассеяния на дефектных участках. Изделие намагничивают, замыкая им магнитопровод электромагнита или помещая его внутрь соленоида. На поверхность соединения наносят порошок железной окалины или его масляную суспензию. Изделие слегка обстукивают для облегчения подвижности частиц порошка. По скоплению порошка обнаруживают дефекты, залегающие на глубине до 6 мм.
Рентгеновское просвечивание основано на различном поглощении рентгеновского излучения участками металла с дефектами и без них. Сварные соединения просвечивают с помощью специальных рентгеновских аппаратов. С одной стороны шва 3 на некотором расстоянии от него помещают рентгеновскую трубку 1, с другой (противоположной) стороны к нему плотно прижимают кассету 4 с рентгеновской пленкой (рис. 13.2,а). При просвечивании рентгеновские лучи 2 проходят через сварное соединение и облучают пленку. Для сокращения экспозиции просвечивания в кассету с пленкой закладывают усиливающие экраны. После проявления пленки на ней фиксируют участки повышенного потемнения, которые соответствуют дефектным местам в сварном соединении. Вид и размер дефектов определяют сравнением пленки с эталонными снимками. Применяемые в промышленности рентгеновские аппараты позволяют просвечивать сварные соединения из стали толщиной 200 мм, алюминия до 300 мм, меди до 25 мм. При этом фиксируют дефекты, размеры которых составляют 2 % толщины металла. При просвечивании сварных соединений гамма-лучами источником излучения служат радиоактивные изотопы кобальт-60, тулий-170, иридий-192 и др. Ампулу с радиоактивным изотопом 5 помещают в свинцовый контейнер 6 (рис. 13.2,б). Техника просвечивания сварных соединений 8 гамма-лучами 7 подобна технике рентгеновского просвечивания. Этим способом выявляют аналогичные внутренние дефекты по потемнению участков пленки 9, помещенной в кассете 10. Просвечивание гамма-лучами по сравнению с рентгеновским имеет ряд преимуществ. Благодаря портативности аппаратуры его должно применять в любых условиях (в цехах, полевых условиях, монтаже и т.п.). Кроме того, просвечивание гамма-лучами — менее дорогостоящий способ. Недостатком его является низкая чувствительность при просвечивании малых толщин (до 50 мм). На больших толщинах чувствительность такая же, как у рентгеновского метода. Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн отражаться от поверхности раздела двух сред. С помощью пьезометрического щупа 12 ультразвукового дефектоскопа 13, помещаемого на поверхность сварного или паяного соединения, в металл 11 посылают ультразвуковые колебания (рис. 13.2,в). Ультразвук вводят в изделие отдельными импульсами под углом к поверхности металла. При встрече с поверхностью дефекта возникает отраженная ультразвуковая волна. В перерывах между импульсами щуп служит приемником отраженного от дефекта ультразвука. Дефект в соединении в виде пика 14 фиксируется на экране осциллографа.
Рис. 13.2. Методы контроля сварных соединений: а - рентгеновский; б - гамма-излучением; в - ультразвуковой
Промышленные ультразвуковые дефектоскопы позволяют обнаруживать дефекты на глубине 1-250 мм. При этом можно выявить дефекты с минимальной площадью (1-2 мм2). С помощью ультразвукового метода можно выявить наличие дефекта и даже место его расположения, но нельзя установить его вид.