Контроль сварных конструкций и основные виды контроля

Радиография — метод получения видимого изображения внутренней структуры изделия просвечивающим излучением. Этот метод находит в цехах сварочного производства наибольшее распространение благодаря его простоте и документальным подтверждениям получаемых результатов.

Радиоскопия позволяет получать на экране видимое изображение внутренней структуры изделия. Применение этого метода непрерывно растет.

Радиометрическая дефектоскопия — метод получения информации о внутреннем состоянии сварного шва в виде электрических сигналов различной величины, длительности или количества. Этот метод позволяет автоматизировать процесс сварки в зависимости от сигналов, получаемых от дефектоскопа.

Сварные изделия просвечивают с использованием различных видов ионизирующих излучений. Как правило, в заводских лабораториях применяют фотографический метод просвечивания. Результаты просвечивания сварных швов изделий как подведомственных Госгортехнадзору, так и неподведомственных, но работающих в ответственных условиях, заносят в специальные формы. По ним отдел технического контроля делает окончательное заключение о годности изделия.

Ниже приведены характерные дефекты сварных швов и их изображение на рентгеноснимке.

1. Газовые включения: поры, свищи. На снимке — небольшие темные пятна круглой или огальной формы, расположенные отдельно или группами. Знак обозначения — П. Причины возникновения дефекта: плохая очистка свариваемого места от ржавчины, окалины, краски и т. п. Недостаточная просушка электродов и флюса; влияние кислорода и азота воздуха на сварочную ванну в результате ее плохой защиты; большая длина электрической дуги или несоответствие полярности.

2. Шлаковые включения. На снимке — темные пятна с неправильным контуром. Знак обозначения — Ш. Причины возникновения дефекта те же, что и газовых включений, а также посторонние примеси в флюсе или в покрытии обмазки электродов.

3. Непровары. На снимке — темные линии неопределенной формы, одна или несколько. Знак обозначения — Н. Причины возникновения непровара — недостаточная зачистка кромок или предыдущих слоев при многослойной сварке.

4. Непровар сплошной. На снимке — продольные линии вдоль шва различной степени потемнения. Знак обозначения — Н. С. Причина возникновения — чрезмерно велик или мал угол раскрытия фасок разделки свариваемого материала.

5. Непровар по скосу кромок. На изображении — прямолинейное почернение. Причина возникновения — завышенная скорость сварки, завышенная сила сварочного тока.

6. Разрыв шва. На снимке — темное пятно в теле шва. Причина разрыва шва — остановка в процессе сварки, завышенная скорость сварки.

7. Подрезы. Вид на снимке — потемнение в местах смыкания наплавленного и основного металла. Причины возникновения подрезов — завышенная величина сварочного тока, неправильное положение дуги.

8. Трещины продольные. Вид на снимке — темные линии вдоль шва и основного металла. Обозначение — Тпр.

9. Трещины поперечные. На снимке темные линии поперек оси сварного шва. Обозначение — Тп.

10. Трещины радиальные. На снимке темные линии, исходящие из одной точки. Причины образования трещин — возникновение напряжений в процессе сварки и остаточных напряжений в результате пониженных температур при ускоренном остывании (на сквозняке) и пр.

Каждый из применяемых способов радиационной дефектоскопии имеет свои преимущества и недостатки.

Научно-исследовательским институтом интроскопии совместно с машиностроительными предприятиями проведено исследование сравнительной экономической эффективности радиоционных методов контроля сварных швов металла толщиной 10—400 мм. При этом установлено, что для изделий толщиной <50 мм наиболее производительным является радиометрический метод контроля. По сравнению с радиографическим методом этот метод позволяет снизить трудоемкость контроля в 2—6 раз. Для толстостенных (>50 мм) изделий наиболее производительным методом является гаммаграфия. Бетатронную радиометрию экономически целесообразно применять начиная с толщины изделий 100—130 мм.

Магнитные и электромагнитные методы контроля сварных соединений основаны на регистрации изменения взаимодействия электромагнитного поля с контролируемым и эталонным объектом контроля.

Магнитографический контроль отличается высокой производительностью (в 5 раз выше рентгеновского), низкой себестоимостью и позволяет механизировать контрольные операции. Он гарантирует достоверную оценку качества и документальность результатов анализа, обеспечивает безопасность и санитарно- гигиенические условия труда. Кроме того, данный метод дефектоскопии исключает недостатки ультразвукового анализа, который не позволяет надежно контролировать изделия с толщиной стенок < 16 мм, и рентгеновского метода, имеющего низкую чувствительность к наиболее опасным дефектам — трещинам и особенно микротрещинам.

В комплект аппаратуры для магнитографического контроля входят намагничивающее устройство с источником постоянного тока, магнитная лента и магнитографический дефектоскоп. Техника контроля состоит из двух операций: намагничивание контролируемого объекта, на который предварительно наложена магнитофонная пленка шириной 35 мм и воспроизведение магнитной записи с оценкой результатов анализа с помощью дефектоскопа.

Белорусский политехнический институт и «Сибтяжмаш» разработали и изготовили промышленные образцы приборов магнитографического контроля для сварных соединений с толщиной стенок до 16 мм.

При изготовлении сосудов, емкостей, печей прокатных станов, работающих в среде газов, особое внимание уделяется плотности сварных соединений. Герметичность сварного изделия — это способность сварного соединения сохранять в рабочих условиях начальное количество вещества. Наиболее распространенной причиной потери герметичности сварных соединений являются сквозные дефекты. Они обычно имеют вид трещин, непроваров, пористых каналов и других пороков.

Для выявления подобных дефектов наибольшее распространение получил метод контроля сварных соединений течеисканием. Существует несколько методов контроля с применением газоэлектрических тече искателей. Наиболее широкое применение в промышленности нашел гелиевый течеискатель. Предпочтение гелию по сравнению с аргоном отдается благодаря наименьшему размеру молекул и минимальной концентрации его в атмосфере. Поэтому микронеплотности обнаруживаются гораздо легче.

Наиболее эффективным и удобным методом обнаружения места течи в изделиях является метод гелиевого щупа. Испытуемое изделие наполняют гелием до давления выше атмосферного и наружную поверхность шва проверяют специальным щупом — улавливателем, соединенным воздушным резиновым шлангом с течеискателем. Благодаря разности давлений гелий проникает через неплотность и попадает в течеискатель. Этот метод имеет высокую чувствительность и применяется для наиболее ответственных сосудов, работающих под давлением газов.

Испытание швов керосином. Проверке плотности швов керосином подвергают изделия, не работающие под давлением: резервуары, элементы трубопроводов, отстойников и т. д. Этот метод основан на высокой проникающей способности керосина. Сварной шов окрашивают с одной стороны меловым раствором, обратную же сторону шва обильно смачивают керосином.

На поверхности, окрашенной меловым раствором, не должно появляться пятен в течение 40 мин при температуре воздуха 0° С и в течение 1 ч при температуре воздуха ниже 0° С. Если на поверхности шва за это время не обнаруживается пятен от керосина, то шов считают выдержавшим испытание.

Обнаруженные дефекты вырубают и заваривают, предварительно смыв керосин в целях пожарной безопасности.

В сварных швах, испытанных на плотность, не допускается исправления дефектов чеканкой.

Испытание гидравлическим давлением. Закрытые сосуды испытывают водой под давлением на специальных стендах. Эти испытания проводят с целью проверки плотности и прочности сварных швов и выявления сквозных дефектов в изделии. Изделия частично (баки отстойников) или полностью (сосуды, работающие под давлением) заполняют водой. В последнем случае с помощью гидравлического насоса создают давление в сосуде порядка 1,5—2 рабочего давления и дают выдержку под давлением. Время выдержки определяют по техническим условиям на изделие (обычно время испытания 30—60 мин). После истечения обусловленного времени давление снижают до рабочего, обстукивают околошовную зону на расстоянии 15—20 мм от кромки шва молотком массой 1—1,5 кг и одновременно осматривают шов. Дефекты шва обнаруживают по j струйкам воды и запотеваниям. В случае обнаружения неплотности шва дефектные места вырубают и заваривают вновь с последующим вторичным испытанием.