Контроль качества сварки
Качество — это степень удовлетворения заказчика свойствами изделия или предоставленными ему услугами. Качество — понятие многогранное. Нельзя сказать по ка
Качество сварки определяется уровнем дефектов при сварке (рис. 2.6.), зависит от особенностей протекания технологического процесса и включает в себя ряд единичных показателей (рис. 2. 54):
-структуру, твердость и другие механические показатели сварного шва;
-наличие в сварном шве внутренних дефектов (поры, трещины, шлаковые включения и т.д.);
-геометрические размеры шва;
-эстетические показатели;
-коробления и структурных изменений в свариваемых деталях;
-свойств переходной зоны (наличие трещин, крупнозернистости, закалочных явлений,…);
-усталостную прочность и долговечность;
-коррозийную стойкость сварного шва;
-экономические показатели.
Качество сварки зависит от многих технологических факторов: сварочные материалы (электроды, сварочная проволока, флюсы, защитные газы, …), режимы сварки (сила тока, напряжение, …), материалы свариваемых деталей и качество их подготовки перед сваркой, профессионально-личностный уровень сварщика (квалификация, отношение к работе, дисциплина труда, …), условия труда, охрана труда и т.д.
Контроль может и должен быть предварительным (контроль электродов, флюсов, оборудования, режимов работы и т.д.) и окончательным (оценка качества сварного шва). Первый вид контроля является основой для высокого качества сварки, т.к. создает предпосылки для качественного выполнения работ, а второй-. фиксирует достигнутые результаты технологического процесса.
Контролерами являются все участники технологического процесса:
инженеры-механики ОГМ — контролирует состояние оборудования;
инженеры-технологи ОГТ — контролирует выполнение технологического процесса;
работники ОТК — контролирует все стадии технологического процесса и выполняют заключительный контроль;
сварщик— обеспечивает и непрерывно контролирует качество сварки.
Дефекты (табл 2. 6) приводят к уменьшению прочности сварного шва, к нарушению герметичности соединения и к снижению эксплуатационной надежности конструкции.
Таблица 2. 6.
Основные дефекты сварки, их причины и способы определения.
|
№ |
Наименование дефектов |
Причины появления |
Методы определения |
|
1
2
3
4 5
6
7 |
Не выдержана форма шва, не заварены кратеры Непровары
Пережоги (окисление металла)
Прожоги Поры (свищи, газовые пузыри) Шлаковые включения
Трещины шва |
Квалификация сварщика (КС), режимы наплавки (РН) КС, РН
Длинная дуга, сильная окислительная струя, КС КС, РН Вода в обмазке или флюсе, ржавчина Тугоплавкие или повышенной вязкости шлаки, неравномерное плавление Повышенное содержание S,P и C в металле, излишне жесткое закрепление детали |
Визуально (В), шабло-ны, измерительный инструмент В, рентгеновское (РИ),ультразвуковое (УИ) и гаммо-излучение (ГИ), магнитография (МГ),
В
В
В, РИ, ГИ, УИ, МГ
В, РИ, ГИ, УИ, МГ
В, РИ, ГИ, УИ, МГ |
Дефекты могут быть:
-явными (непровары, пережоги,…) и скрытыми (внутренние трещины и поры, структурные изменения, …);
-исправимыми и неисправимыми.
Простейшие испытания сварных швов на герметичность проводятся гидравлическими и пневматическими методами, а так же с помощью керосиновой пробы.
При гидравлических испытаниях систем отопления, водопровода создается давление в 1,5 раза превышающее рабочее давление и проводится выдержка в течении 5 минут. При наличии утечек воды или отпотевании отдельных участков производится устранение дефекта (вырубка и проварка).
При пневматических испытаниях сосуд опускают в воду или смачивают швы мыльной пеной и создают в нем избыточное давление, а по наличию газовых пузырьков в воде (пене) судят о наличии дефектов. Эффективна проверка керосином сосудов, работающие при низких давлениях. Одну сторону шва закрашивают мелом, а вторую смачивают керосином. Появление темных керосиновых пятен на меловом покрытии говорит о наличии трещин.
Степень информативности для определения различных внутренних дефектов различными методами показана в табл. 2.7.
Таблица 2.7.
Выявляемость дефектов в % от их общего количества различными методами:
|
Метод контроля |
Поверхностные трещины |
Шлаковые включения |
Раковины |
Непровары |
|
Рентгеновский Гаммо-лучами Ультразвуковой Магнитный |
2 0 10 98 100 |
100 85 45 0 0 |
100 90 85 0 0 |
65 30 45…95 0 0 |
С помощью рентгеновского просвечивания (рис. 2.55) выявляют трещины, поры, непровары в стальных деталях с глубиной залегания до
алюминиевых деталях-до
Принцип гамма – лучевого просвечивания такой же как и рентгеновской дефектоскопии,. только вместо рентгеновской трубки используется источник радиоактивного излучения (радий, кобальт, цезий и др.). Достоинства метода: портативность и маневренность аппаратуры, независимость от источников питания, возможность определения характера и размера дефекта. Недостатки: вредность гамма-лучей на организм человека, ограниченная чувствительность, трудоемкость и высокая стоимость работ. Глубина просвечивания портативными гамма –дефектоскопами. достигает до 60… 80 мм для стальных изделий.
Ультразвуковой метод контроля основан на способности ультразвуковых колебаний распространятся в металле и отражаться от границ раздела сред. Используется два метода: теневой и отражения. В основном используется второй метод (рис. 2.56), с помощью которого можно выявить дефекты с глубиной залегания до
Ультразвуковой сигнал, выработанный генератором. поступает пьезоизлучатель, проходит через металл, отражается от нижней части детали и от дефекта. Усилитель сигналов получает первичный сигнал от генератора и сигналы, отраженные от дефекта и низа детали.
В итоге сигнал делится на три сигнала, которые представлены на экране осциллографа следующим образом:
-первичный сигнал генератора, на экране осциллографа это будет самый левый импульс;
-сигнал от дефекта, который проходит расстояние: излучатель- дефект-приемник, на что затрачивается время, этот сигнал будет на экране осциллографа сдвинут правее первичного сигнала на расстояние l1, а его форма и размеры отражают соответствующие характеристики дефекта;
— сигнал от нижней части детали, путь его прохождения максимален, поэтому он будет сдвинут еще на большее расстояние l2 , т. е. еще правее сигнала дефекта.
На экране осциллографа мы видим:
- отсутствие или наличие дефектов;
- характеристику дефектов : форму, размеры, вид (поры, трещины, шлаковые включения);
- глубину залегания дефектов, определяемую из пропорции:
Магнитные методы контроля основаны на принципе искажения магнитного поля в местах дефектов (рис. 2.57), расположенных на поверхности детали. Магнитный порошок (измельченная железная окалина, продукты шлифования металла) в сухом виде, а чаще всего в виде масляной эмульсии, наносится на проверяемую поверхность, деталь намагничивается. На месте дефекта визуально будут видны скопления магнитного порошка.
Магнитно-графический метод контроля заключается в фиксации на магнитной ленте полей рассеивания, возникающих на дефектных участках шва при его намагничивании с последующим воспроизведением этих полей с помощью магнитно-графической аппаратуры. Можно намагничивать с помощью импульсного магнитного устройства протяженный участок шва (600…700 мм) или весь периметр сварного шва трубы.
При люминисцентной дефектоскопии готовится смесь (керосин, бензин, смазочное масло и порошок дефектоля), наносится смесь на поверхность детали, смесь проникает в трещины и остается там, с поверхности детали смесь удаляется, деталь облучается ультрафиолетовыми лучами, дефект высвечивается зелено-золотистым цветом, т. к. в трещинах остается дефектоль.
При цветной дефектоскопии деталь аналогично обрабатывается специальным составом краски, далее наносится на проверяемую поверхность аэрозоль белой нитроэмали, при сушке которой адсорбируется краска из трещины, над дефектом появляются соответствующие разводы яркой краски.
Для контроля сварки трубопроводов имеются передвижные лаборатории рентгеновского, гамма — и магнитнографического контроля, со сменной производительностью контроля стыков труб:
рентгеновским методом — до 12;
гамма – лучевым контролем — до 6;
магнитно-графическим методом —до 15…20.
Методы контроля с разрушением сварного соединения.
Образцы металла вырезают из проверяемой конструкции или из контрольных сварочных соединений, специально изготовленных в тех же условиях, как и основное изделие. На образцах определяют твердость, предел текучести, временное сопротивление на разрыв, относительное удлинение и другие показатели. При макроанализе определяют границы зон сварного соединения, ширину зоны термического влияния, наличие внутренних дефектов, серы и фосфора. При микроанализе изучают микроструктуру сварного шва, выявляют микропоры и микротрещины, нитридные и водородные включения.
Основой качества сварки и главным контролером должен быть исполнитель работ. Качество сварки в его руках, в его отношению к работе. Квалификация сварщика, его опыт, знания, отношение, исполнительная дисциплина и другие его профессионально-личностные признаки — основные факторы обеспечения качества труда и качества сварного шва.
Имеется пять принципов обеспечения производительной и качественной работы: исполнители должны знать, что делать, уметь и успевать это делать, работа их должна оцениваться и стимулироваться. Первые три принципа обеспечивают потенциальную возможность успешной работы исполнителей, а два последних — желание качественно работать. Естественно, что желание реализуется только при условии, если в достаточной мере обеспечены первые три принципа. Администрация и инженерная служба предприятий должны в первую очередь решать вопросы повышения профессионального и исполнительского уровня, создания социально-экономических предпосылок успешной работы людей. Знания сварщиков- это знание ими материалов деталей, технологии сварки, оборудования и оснастки. А умение – это знания плюс навыки (опыт работы). Успевать выполнять работу -это своевременно проводить подготовительные операции и в полном объеме и без ненужной спешки выполнять сварку. Известно, что как раз вследствие спешки происходят упрощения операций сварки, игнорирование некоторых элементов их, в итоге возникает брак в работе исполнителей. Принцип» торопиться не спеша» очень важен для обеспечения качественной работы.
Фактор оценки обеспечивают технически обоснованными нормами выработки и объективными методами определения качества произведенной работы. Сварщик должен знать, что его работа оценена достоверно как в количественном, так и в качественном отношении.
Стимулирование работы опирается на качественные и количественные показатели и предполагает материальную и моральную заинтересованность исполнителей в выполнению качественно и в срок сварочных работ.