Механизация операций контроля

Службы неразрушаемого контроля на заводах тяжелого машиностроения входят в состав центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ) и располагают специальными помещениями и оборудованием.

В БЦСМК Уралмашзавода имеется две лаборатории рентгеногаммадефектоскопии: одна для сборочно-сварочного цеха серийного производства и одна для сборочно-сварочного цеха и единичного производства. Это деление обусловлено территориальным расположением цехов и толщиной применяемого в изделиях металла.

Лаборатория в сборочно-сварочном цехе серийного машиностроения расположена в крытом здании общей площадью 105 м2. В здании находятся камера просвечивания, помещения для лаборантов, пульт управления приборами и фотокомната. Стены камеры просвечивания толщиной 500 мм изготовлены из бетона для защиты окружающих от возможного облучения.

Изделия для просвечивания подаются в камеру на самоходной тележке, имеющей приводные роликоопоры для вращения изделия в процессе контроля. Изделие краном устанавливают на тележку и на ней по рельсовому пути подают в камеру через откатные двери шторного типа, сблокированные с включением высокого напряжения рентгеновского аппарата.

На самоходную тележку можно устанавливать детали диаметром 300—1500 мм, длиной 900—6000 мм, массой до 10 т.

Просвечивание осуществляется рентгеновским аппаратом РУП-1м. Аппарат перемещается по вмонтированным в пол направляющим. Пульт управления аппаратом находится в специальном помещении и соединяется с ним кабелем длиной 30 м. Бленда с трубкой, закрепленная на штативе, имеет возможность перемещаться вдоль штатива на расстоянии 1000 мм и поворачиваться па 360°. Это практически позволяет настроиться для просвечивания любого участка шва изделия, установленного перед аппаратом.

Лаборатория контролирует сварные швы в изделиях толщиной до 55 мм.

Лабораторное рентгеногаммадефектоскопии в сборочно-сварочном цехе единичного машиностроения БЦСМК располагается в двухэтажном здании общей площадью 435 м2, выстроенном па стыке двух пролетов. На втором этаже размещены вспомогательные помещения, дозиметрическая, препараторская кладовая и пр. Первый этаж предназначен для размещения рабочего оборудования. Лаборатория имеет рентгеновский и бетатронные залы, пультовые помещения, фотокомнату, специальное хранилище гамма- установок, аппаратную комнату.

Рентгеновский зал для просвечивания рентгеновским аппаратом и гамма-установками площадью 130 м2 обнесен бетонными стенами высотой 5 м и толщиной 0,5 м. Зал не имеет потолка, детали в него подаются краном сверху.

Для вращения цилиндрических изделий в процессе контроля имеется стационарный стенд с роликоопорами. Стенд состоит из двух приводных с индивидуальным приводом и восьми неприводных роликовых опор, установленных попарно на фундаменте. Две приводные и две неприводные опоры можно переставлять вдоль оси стенда, что дает возможность устанавливать изделия различной длины и с выступающими элементами.

Цилиндрические изделия подают краном и укладывают на стенде так, чтобы выступающие части попадали между роликовыми опорами. Если необходимо, расстояние между опорами после предварительного промера изделия можно изменить, передвигая пару приводных или пару неприводных опор вдоль оси стенда.

Штатив рентгеновского аппарата, генераторное устройство и насос смонтированы на самоходной тележке, движущейся по рельсовому пути камеры и вдоль роликового стенда. Тележку с рельсового пути аппаратной на рельсовый путь зала переводят вручную (усилие 5 кгс) с помощью поворотного круга.

Установочные движения рентгеновского аппарата относительно изделия проводятся в радиальном направлении перемещением штатива на роликах со специальным направляющим на расстоянии 1100 мм, а по высоте — механизмом подъема бленды с рентгеновской трубкой.

Управление механизмами стенда и тележки с рентгеновским аппаратом осуществляется с кнопочных пультов.

Таким образом, при настройке рентгеновской трубки на просвечиваемый участок шва вручную выполняют только перемещение каретки к оси стенда или от нее, вращение трубки вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Все остальные настроечные движения механизированы.

Благодаря удобству при работе на установке и механизации всех настроечных операций производительность труда при выполнении контроля сварных швов повысилась в 1,5—2 раза.

Бетатронный зал площадью 115 м2 предназначен для просвечивания изделий бетатроном и гамма-установками. В зале предусмотрены защитные стенды толщиной 2000 мм, высотой 5000 мм, выполненные из бетона с наполнителем из магнетитовой руды. Зал не имеет потолка, и детали подаются на просвечивание краном сверху.

Для исключения облучения людей, работающих в цехе, на перилах верхних торцов стен по всему периметру установлены 12 датчиков установки УСИД-12, которые дают информацию о мощности выходящего за пределы лаборатории рентгеновского излучения. Пульт установки УСИД-12 смонтирован в пультовом помещении. Зал имеет защитную дверь, сблокированную с включением высокого напряжения на бетатронной установке.

В лаборатории используется бетатрон типа Б-4Д, позволяющий получать рентгеновские лучи энергией 5—25 МэВ.

На расстоянии 1 м от мишени интенсивность излучения 30 Р/мин. По сравнению с рентгеновскими установками более жесткое излучение бетатрона резко уменьшает время экспозиции и позволяет получить более четкий снимок просвечиваемого объекта. Практикой установлено, что время просвечивания металлических изделий толщиной —300 мм с помощью гамма-установки Со-60 составляет около недели, при применении бетатрона 20 МэВ —20 мин. Кроме того, использование бетатрона с энергией излучения до 25—50 МэВ позволяет увеличить толщину просвечиваемой детали со 100 до 600 мм и более.

Принцип действия бетатрона основан на ускорении электронов в электромагнитном поле с последующим торможением, при котором достаточно высокая кинетическая энергия электрона преобразуется в квант жесткого рентгеновского излучения.

Основной частью бетатронной установки является электромагнит. Он состоит из магнитопровода, набранного из листовом трансформаторной стали, и намагничивающих обмоток высокого напряжения. Параллельно обмоткам включена конденсаторная батарея. В воздушном зазоре между полюсами электромагнита помещена ускорительная камера типа БУК-25, в которой для создания свободных электронов и ввода их на орбиту смонтирован инжектор. Введенные инжектором в ускорительную камеру электроны направляются магнитным полем по круговой траектории на равновесную орбиту. С помощью специального устройства пучок ускоренных электронов из ускорительной камеры выводится в атмосферу через вольфрамовую мишень.

К основному оборудованию установки относятся также шкафы импульсных генераторов тока и напряжения, служащие для управления электронным потоком в ускорительной камере, импульсный трансформатор высокого напряжения, конденсаторные батареи, пульт управления бетатроном.

Бетатрон смонтирован на специальном манипуляторе конструкции Уралмашзавода, который позволяет без перестановки и кантовки проводить контроль сварных швов в любом месте. Манипулятор состоит из моста, тележки, телескопической подвески, механизмов подъема и поворота бетатрона вокруг вертикальной оси и кабельной коробки.

Мост представляет собой крановую ферму. Механизм перемещения моста также выполнен по типу крановых. Сверху на ферме симметрично ее продольной оси уложены рельсы, по которым перемещается тележка.

Тележка предназначена для перемещения электромагнита бетатрона поперек бетатронного зала, а также для размещения механизмов, обслуживающих бетатрон. Она представляет собой сварную жесткую раму, опирающуюся на два приводных и два холостых крановых колеса. Механизм передвижения тележки состоит из электродвигателя с тормозом, конического одноступенчатого редуктора и вертикального цилиндрического трехступенчатого редуктора. Валы ведущих колес посредством жестких муфт соединены с выходным валом цилиндрического редуктора. Электродвигатель, конический и цилиндрический редукторы соединены упругими втулочно-пальцевыми муфтами.

Снизу к раме тележки (в ее центре) жестко болтами крепится основание телескопической подвески, к которой крепится электромагнит бетатрона. Телескопическая подвеска состоит из трех труб, свободно надевающихся одна на другую. Самая тонкая, внутренняя, труба оканчивается полукруглой площадкой, на которой установлен механизм поворота электромагнита вокруг вертикальной оси бетатрона (по два с каждой стороны трубы).

Механизм подъема бетатрона канатного типа состоит из привода, двух барабанов, системы блоков и каната. Механизм поворота электромагнита бетатрона обеспечивает плавный поворот его на 90° в ту или иную сторону от основного направления луча. Механизм поворота состоит из электродвигателя с тормозом и специального двухступенчатого червячного редуктора. Бетатрон к подвесной раме крепится на цапфах. От собственного привода он может вращаться в вертикальной плоскости.

При работе на установке деталь, подлежащая контролю, передается краном в бетатронный зал. Цилиндрические детали массой до 20 т устанавливают на приводной роликовый стенд, массой до 100 т — на специальный кантователь. Для установки деталей, имеющих сложную форму, в пол бетатронного зала вмонтированы балки высотой 300 мм.

Пользуясь подвесными пультами, работник лаборатории подводит электромагнит бетатрона к просвечиваемому изделию и устанавливает его в нужное положение. Центр пучка лучей определяется светоуказателем или изготовленным в лаборатории механическим центратором. Затем на деталь крепится датчик дозиметрического прибора, показывающий дозу падающего на деталь излучения.

Внутри детали постоянными магнитами крепится кассета с пленкой. Управление бетатроном осуществляется с пульта, установленного в пультовом помещении лаборатории. Бетатрон может быть включен только при закрытых дверях в бетатронный зал. Во время работы бетатрона на торце защитной стены загораются два красных сигнала.

Созданные Уралмашзаводом технические средства и средства механизации для просвечивания с помощью бетатрона позволили заводу изготовлять с помощью электрошлаковой сварки уникальные детали для ответственных машин.

В последние годы в технической литературе дискутируются вопросы допустимости дефектов и целесообразности исправления малозначительных дефектов сварных соединений. На XXVI конгрессе МИС говорилось, что исправление дефектов сварных швов повышает опасность получения других и часто более серьезных недостатков. Данные показывают, что основной объем исправлений обычно приходится на мелкие отдельные включения и короткие непровары. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что доля исправлений дефектов в заводских условиях достигает 5—10%, а на монтаже 15—20%. Для исправления дефектов затрачиваются большие средства и много времени. Кроме того, из практики следует, что места исправления дефектов, как правило, служат потенциальными очагами концентраторов — микротрещин, хрупких структур и т. д.

Учитывая эти обстоятельства, представляется наиболее целесообразным при контроле сварных соединений разделять все дефекты на малозначительные и критические в зависимости от ответственности конструкции, метода сварки, вида дефекта и др. При выявлении малозначительных дефектов следует применять только выборочный контроль, а при выявлении критических дефектов — сплошной контроль. В ряде случаев целесообразно отказаться от исправления малозначительных дефектов.

Эти предложения применяют на некоторых заводах тяжелого машиностроения, но требуют дальнейшей систематизации и создания нормативных материалов.

В этой главе отражены только некоторые вопросы контроля сварных конструкций. Увеличение единичной мощности агрегатов, требования повышения надежности узлов машин требуют систематического усовершенствования контрольных операций.

Сварочные цехи тяжелого машиностроения необходимо оснащать современными и эффективными средствами контроля.