Методы контроля применяемые при дефектации деталей. Методы контроля скрытых дефектов. Методы неразрушающего контроля сварных соединений

Этот контроль очень важный для деталей и особенно необходим для деталей, от которых зависит безопасность движения автомобиля.

Методы обнаружения скрытых дефектов :

1. метод опрессовки;

2. метод красок;

3. метод люминесцентный;

4. метод намагничивания;

5. ультрозвуковой метод

Метод опрессовки – для контроля дефектов в полых деталях с помощью воды (гидравлический метод) и сжатого воздуха (пневматический метод).

Гидравлический метод применяют для выявления трещин в корпусных деталях (блок и головка цилиндров).

Испытание – на специальном стенде горячей водой р = 0,3…0,4 МПа при герметизации детали. О наличии трещин судят по подтеканию воды.

Пневматический метод – для деталей типа баки, радиаторы, трубопроводы и др.

Полость детали заполняют сжатым воздухом под давлением (по ТУ) и погружают в ванну с водой. О наличии дефектов укажут пузырьки воздуха.

Метод красок основан на свойстве жидких красок к взаимной диффузии.

Сущность в том, что на контролируемую обезжиренную поверхность наносят красную краску, разведенную керосином. Краска проникает в трещины. Затем ее смывают растворителем и поверхность покрывают белой краской. На поверхности на белом фоне проявляется красный рисунок трещин, увеличенный по ширине. Метод позволяет обнаружить трещины не менее 20 мкм по ширине .

Люминесцентный метод основан на свойстве веществ светится при облучении их ультрафиолетовыми лучами.

Для этого деталь погружают в ванну с флюорисцентной жидкостью (50% керосина, 25% бензина, 25% трансформаторного масла с добавкой флюорисцетного красителя – дефектоля 3 кг/м 3 смеси), промывают водой, сушат теплым воздухом, припудривают порошком силикателя, который вытягивает флюорисцентную жидкость из трещин. При облучении пропитанный порошок будет ярко светиться в местах трещин.

Прибор – люминесцентный дефектоскоп для трещин более 10 мкм в деталях из немагнитных материалов.

Метод магнитной дефектоскопии применяют для автомобильных деталей, изготовленных из ферромагнитных материалов (сталь, чугун).

Сущность - деталь намагничивают на магнитном дефектоскопе. Магнитные силовые линии, проходя через деталь и встречая дефект, огибают его. Над дефектом образуется поле рассеивания магнитных силовых линий, а на краях трещины – магнитные полюсы.

Чтобы обнаружить неоднородность магнитного поля, деталь покрывают суспензией (50% раствора керосина и трансформаторного масла, 50% магнитного порошка – окиси железа – магнетита). Магнитный порошок будет протягиваться по краям трещин и четко обрисует их границы. Затем деталь размагничивается путем медленного вывода детали из соленоида (переменный ток) или уменьшения силы тока - для деталей небольших размеров. Магнитное поле создается за счет переменного тока I = 1000…4000 А. Ширина трещин до 1 мм.

Виды дефектоскопов:

1.Дефектоскоп циркулярного намагничивания. Магнитное поле создается за счет перемещения деталей вдоль (для продольных трещин)

2. Дефектоскоп продольного намагничивания …… (для поперечных трещин)

3. Дефектоскоп комбинированного намагничивания (для трещин любого направления) - М-217 (диаметр – 90 мм, длина – 900 мм), УМД-9000 (для крупных деталей)

Метод ультразвуковой дефектоскопии высокочувствительный и основан на свойстве ультразвука проходить через металлическое изделие и отражается от границы двух средних, в том числе и от дефекта (трещин, раковин и пр.)

Способы приема сигнала от дефекта:

1. ультразвуковая дефектоскопия просвечиванием (теневой метод)

2. ультразвуковая дефектоскопия импульсная

Метод просвечивания основан на появлении звуковой тени за дефектом. В этом случае ультразвуковой излучатель находится по одну сторону детали, а приемник – по другую.

Недостатки:

1. Невозможность определения глубины залегания дефекта.

2. Сложность расположения с обеих сторон детали приемника и излучателя.

Импульсный метод заключается в том, что излучатель-приемник находится по одну сторону. К поверхности детали подводят излучатель. Если дефекта нет, то ультразвуковой сигнал, отразившись от противоположной стороны детали, возвращается обратно и возбуждает электросигнал. На экране электронно-лучевой трубки видны два всплеска. Если в детали дефект, то УЗК отразится от дефекта и появится промежуточный всплеск.

Путем сопоставления расстояний между импульсами на экране и размеров деталей можно определить месторасположение и глубину залегания дефекта.

Ультразвуковые дефектоскопы ДУК-66ПМ, УД-10УА и др.

Максимальная глубина просвечивания 2,6 м, минимальная – 7 мм.

Характерные дефекты деталей

В результате дефектации и сортировки, которые проводят после мойки и очистки соединений от загрязнений, деталь может быть отнесена:

1)К годным деталям – если все размеры соответствуют техническим условиям и требованиям

2)К негодным – если имеется неисправный дефект

3)Если детали имеются дефекты подлежащие восстановлению

Характерные дефекты деталей

Наиболее распространенными дефектами деталей возникающие при эксплуатации авто являются:

1)Изменение размеров и формы базовых поверхностей, нарушение точности взаимного расположения базовых поверхностей.

2)Механические повреждения.

3)Коррозионные повреждения.

4)Изменения физико – механических свойств материала детали.

Изменение размеров и формы базовых поверхностей происходит в результате их изнашивания причем неравномерного, отсюда появляются различные геометрические погрешности. Например, при овальности гильзы служит неравномерное давление поршня на ее стенки в период рабочего хода. В плоскости качения шатуна давление поршня на стенки цилиндра значительно больше, чем вдоль оси цилиндра, по этому и износ в этой плоскости выше.

Деформация блока цилиндров в процессе эксплуатации вызывает дефекты:

1)Не соосность отверстий в опорах под колен валом

2)Не параллельность этих отверстий и осей отверстий

3)Не параллельность осей отверстий в посадочных коленах под гильзы цилиндров, относительно оси колен вала.

При дефектации и сортировки деталей необходимо выявить и отметить все дефекты и занести их в журнал, иначе часть дефектов не будет устранена в процессе эксплуатации. Механические повреждения в деталях проявляются в виде трещин, пробоев, изломов и деформаций. Трещины возникают в том случае, если напряжение превышает предел прочности или выносливости материала детали (в деталях работающих под ударной нагрузке). Коррозионные повреждения – химическо, электро химического взаимодействия Me с коррозионной средой. Изменение физико – механических свойств материала, в процессе эксплуатации авто связано со следующими возможными причинами:

1)Нагрев Ме в процессе работы до t превышающей допустимую для данной детали

2)Ухудшение упругих свойств материала детали в следствии нарастания усталостных явлений

3)Износ поверхностного слоя детали.

В результате дефектации и сортировки, которую проводят контролёры после мойки и чистки от загрязнений, деталь может быть отнесена: - к годным (если все размеры соотв. техн. условиям и требованиям); - к негодным (если имеется неисправимый дефект); - к требующим восстановления (если у детали имеются дефекты, подлежащие восстановлению). Наиболее распространёнными дефектами деталей являются: 1) изменение форм и размеров базовых поверхностей; 2) нарушение точности и расположения базовых пов-тей; 3) механические повреждения; 4) коррозионные повреждения; 5) изменение физ-механ. свойств материалов. Изменение размеров и формы базовых поверхностей происходит в результате изнашивания, причём неравномерного. Отсюда появляются различные геометрические поверхности, такие как овальность и конусность. Например, причиной появления овальности гильзы служит неравномерное давление поршня на её стенки в период рабочего хода. Нарушение точности взаимного расположения базовых поверхностей может быть вызвано нарушением условий эксплуатации, влиянием остаточных внутренних напряжений. Механические повреждения появляются в виде трещин, пробоев, изломов и деформаций. Коррозионные повреждения являются следствием технического и механического взаимодействия металла с окружающей средой.

Цель контроля составляют выявление дефектов в отливках и определение соответствия химического состава, механических свойств, структуры и геометрии отливок требованиям технических условий и чертежа. Контролю могут подвергаться и готовые отливки, и технологические процессы их изготовления. Методы контроля подразделяют на разрушающие и неразрушающие.

Разрушающий контроль может производиться как на специальных образцах, отливаемых одновременно с отливкой, так и на образцах, вырезанных из различных участков контролируемой отливки. Последнее применяется при доводке технологического процесса или при контрольно-приемочных испытаниях. В этом случае становится невозможным дальнейшее использование отливки по назначению. Разрушающие методы контроля предусматривают определение химического состава и механических свойств металла отливок, изучение его макро- и микроструктуры, пористости и т.п.

Неразрушающий контроль не влияет на дальнейшую работоспособность отливок, и они остаются полностью пригодными к эксплуатации. К неразрушающим методам контроля относятся: измерение размеров и шероховатости поверхности отливки, визуальный осмотр их поверхности, рентгеновский, ультразвуковой, люминесцентный и другие специальные методы контроля.

Литые титановые детали применяются, как правило, в ответственных узлах и агрегатах различных машин, и по этой причине контролю отливок и параметров технологического процесса их производства уделяется большое внимание. На долю контрольных операций приходится до 15 % затрат при производстве титановых отливок. Контролируются химический состав сплава, механические свойства литого металла, внешние и внутренние дефекты отливок, ее геометрические размеры и шероховатость поверхности. Контролю также подвергается ряд этапов технологического процесса изготовления отливок.

Химический состав сплава в отливках контролируют на содержание легирующих компонентов и примесей. Как известно, он зависит от химического состава расходуемых электродов и литейных отходов, вовлекаемых в плавку. Поэтому контроль химического состава литого металла обычно проводят от группы плавок, в которых использовали одну партию расходуемых электродов и одну партию отходов с известным содержанием легирующих компонентов и примесей.

Контроль сплава на содержание углерода проводят от каждой плавки, так как плавка металла проводится в графитовых гарни- сажных тиглях и содержание углерода в металле может изменяться от плавки к плавке.

Для определения содержания легирующих компонентов и примесей используют квантометр типа ДФС-41, а для контроля содержания кислорода, водорода и азота - приборы ЕАО-201, ЕАН-202, ЕАН-14 соответственно.

Механические свойства литого металла - предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, поперечное сужение и ударную вязкость - контролируют после каждой плавки, испытывая стандартные образцы, вырезанные из брусков, отливаемых вместе с отливками, или из элементов литниковой системы.

В процессе освоения технологии изготовления отливки контролируют также твердость поверхностного слоя отливки и структуру металла.

Отливки после выбивки из форм подвергаются тщательному визуальному контролю. Для титанового литья специфичным является контроль поверхности отливок с целью выявления неспа- ев. Для их обнаружения применяют лупы, а в сложных случаях - люминесцентный контроль. Посредством визуального контроля обнаруживают также такие дефекты, как незаливы, места образования пригара и повышенной шероховатости, наружные раковины, поверхностные засоры.

Внутренние дефекты в титановых отливках - раковины, поры, засоры - выявляют с помощью рентгеноскопии. Для этой цели применяют рентгеновские аппараты типа РУП -150/300-10.

Контроль геометрии отливок и шероховатости их поверхности не отличается от подобного контроля отливок из других сплавов.

Большое влияние на качество отливок (геометрическая точность, качество поверхности) оказывают исходные формовочные материалы - графитовый порошок и связующее. Исходный графитовый порошок контролируют на зольность. Содержание золы не должно превышать 0,8 %, а влажность не должна быть выше 1 %. Зерновой состав графитового порошка определяют на приборе 029. Зерновой состав должен соответствовать нормам, установленным в технологических инструкциях на данную формовочную композицию.

В органических связующих контролируют сухой остаток, плотность и вязкость. Для контроля готовых уплотняемых графитовых смесей на прочность, газопроницаемость, осыпаемость применяют стандартные методики и приборы марок 084М, 042М, 056М.

Тепловая обработка графитовых форм тщательно контролируется посредством измерения параметров температурного режима.

Особенно большой объем контроля различных параметров проводится при вакуумной гарнисажной плавке титановых сплавов. До начала плавки контролируют герметичность рабочей камеры установки и остаточное давление. Контроль натекания должен производиться не реже одного раза в смену. Кроме того, натекание проверяют после каждого, даже незначительного ремонта камеры печи или вакуумной системы.

До начала плавления и во время плавки контролируют наличие охлаждающей жидкости и ее давление на входе и выходе систем охлаждения всех узлов установки (тигель, электрододержатель, камера, охлаждение вакуумных насосов и т.п.). Обычно средства контроля параметров работы гарнисажной установки являются встроенными.

В ходе приварки электрода и его плавления контролируют параметры электрической дуги - силу тока и напряжение. Для этой цели применяются наряду с показывающими приборами записывающие контрольные приборы. В этот период также обязателен контроль температуры охлаждающей жидкости с помощью записывающих приборов.

В процессе плавления необходимо контролировать изменение давления с целью своевременного обнаружения разгерметизации установки (попадание в камеру воды, оплавление токоподводов, возникновение неплотностей и т.п.). Обычно во время слива металла из тигля резко повышается остаточное давление, однако такое повышение является нормальным и не носит аварийного характера.

До начала слива металла включают центробежную машину. Для контроля частоты вращения стола обычно применяют вольтметр типа М-4200.

Сигналы многих приборов контроля плавки воспринимаются не только плавильщиком, но и передаются на исполнительные механизмы. Так, по сигналам внезапного повышения давления в камере, падения давления охлаждающей жидкости или недопустимого повышения ее температуры осуществляется немедленное выключение электрической дуги. Целый комплекс контрольных операций выполняют устройства автоматического ведения процесса плавки.

При освоении новых технологических процессов и номенклатуры литья, а также нового оборудования применяют различные дополнительные виды контроля и соответствующую аппаратуру.

Сварка является важнейшей и неотъемлемой частью, любого строительства. Причем работы связанные со сваркой являются наиболее ответственными, так как от них зависит крепость конструкций в целом или несущая способность отдельных узлов и деталей.

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения деталей путем применения местного нагрева.

Виды сварки

Сварка осуществляется методом применения плавления или методом применения давления . Эти методы в свою очередь делятся на:

• кузнечную (горновую) сварку
• газопрессовую сварку
• контактную сварку
• термитную сварку
• электрическую дуговую сварку
• электрошлаковую сварку
• дуговую сварку в среде защитного газа
• атомноводородную сварку
• газовую сварку.

Однако сварка не всегда бывает выполнена качественно, что соответственно ставит под угрозу надежность конструкций и узлов, создает возможность разрушений. Таким образом, становится актуальным вопрос анализа дефектов сварных швов и методов их устранения, а также контроля сварки в процессе.

Контроль

При производстве сварочных работ осуществляются три основных вида контроля: предварительный контроль, контроль в процессе сварки, контроль готового изделия.

Предварительный контроль — включает в себя проверку марки и состава основного металла, качества присадочной проволоки, кислорода, карбида, ацетилена, флюсов, проверку качества заготовки и сборки деталей под сварку, проверку состояния и работы контрольно-измерительных приборов и инструментов (манометров, редукторов, горелок), а также квалификации сварщиков.

Контроль в процессе сварки - включает систематическую проверку режима сварки, исправности работы сварочной аппаратуры и приспособлений, проверку соблюдения сварщиком установленно-го технологического процесса сварки, осмотр и обмер шва шаблонами.

Контролем готового изделия или узла определяется качество выполненной сварки. Для этого производится наружный осмотр и обмер швов, испытание на плотность (для швов сосудов, работающих под давлением), металлографические, физические и химические исследования, механические испытания сварных образцов.

Дефекты сварных швов и методы их устранения

1. Отклонение по ширине и высоте швов, катету, перетяжки швов . Размеры швов не соответствуют требованиям ГОСТа.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр швов и проверка размеров шаблонами. Устраняется срубанием излишков металла, зачисткой швов, подваркой узких мест шва.

2. Подрезы зоны сплавления - дефекты в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр швов. Зачистка места подреза, подварка шва.

3. Пора в сварном шве - дефект сварного шва в виде полости округлой формы, заполненной газом. Цепочка пор - группа пор в сварном шве, расположенных в линию.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр, осмотр излома шва; рентгено - и гаммаконтроль, контроль ультразвуком, магнитографический метод контроля и др. Выстрогать скопление пор, зачистить, подварить. Уплотнить проковкой в процессе сварки при температуре светло-красного цвета шва.

4. Свищи - дефекты в виде воронкообразного углубления.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр, удалить рубкой или строжкой, зачистить, подварить.

5. Непровар - дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных сваликов сварного шва.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр излома. Внутренний контроль. Полностью удаляют (вырубают или выстрагивают, зачищают и подваривают).

6. Наплыв на сварном соединении - дефект в виде натекания металла шва на поверхности основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр, наплыв подрубить, удалить, непровар подварить.

7. Шлаковые включения - дефекты в виде вкрапления шлака.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр излома шва. Рентгено- и гаммаконтроль, контроль ультразвуком, магнитографический контроль. Удаляют, зачищают, подваривают.

8. Трещины - дефекты сварного соединения в виде разрыва в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр, осмотр излома, рентгено- и гаммаконтроль, контроль ультразвуком и магнитографический метод. Полностью удалить, зачистить, подварить.

9. Прожог - дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр, удалить (вырубить или выстрогать), подварить.

10. Кратер - углубление, образующееся под действием давления пламени при внезапном окончании сварки.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр, зачистить, подварить.

11. Брызги металла - дефекты в виде затвердевших капель на поверхности сварного соединения.

Способ выявления и устранения: Внешний осмотр. Зачистка поверхности. Применение защитного покрытия марки П1 или П2.

12. Перегрев металла - металл имеет крупнозернистую структуру, металл хрупкий, непрочный, неплотный. Исправляют термообработкой. Причина: сварка пламенем большой мощности.

Способ выявления и устранения: внешний осмотр, устранить перегрев термической обработкой.

13. Пережог металла - наличие в структуре металла окисленных зерен, обладающих малым сцеплением из-за наличия на них пленки оксидов. Возникает при избытке кислорода в пламени (если это не требуется техпроцессом, как при сварке латуни). Пережженный металл хрупок и не поддается исправлению. Определить его можно по цветам побежалости (на стали).

Способ выявления и устранения: пережженный металл необходимо полностью вырезать и заварить это место заново.

Сварные соединения подвергают проверке для определения возможных отклонений от технических условий, предъявляемых данному виду изделий. Изделие считается качественным, если отклонения не превышают допустимые нормы. В зависимости от вида сварных соединений и условий дальнейшей эксплуатации, изделия после сварки подвергают соответствующему контролю.

Контроль сварных соединений может быть предварительным, когда проверяют качество исходных материалов, подготовку свариваемых поверхностей, состояние оснастки и оборудования. К предварительному контролю относят также сварку опытных образцов, которые подвергают соответствующим испытаниям. При этом в зависимости от условий эксплуатации опытные образы подвергают металлографическим исследованиям и неразрушающим или разрушающим методам контроля.

Под текущим контролем понимают проверку соблюдения технологических режимов, стабильность режимов сварки. При текущем контроле проверяют качество наложения послойных швов и их зачистку. Окончательный контроль осуществляют в соответствии с техническими условиями. Дефекты, обнаруженные в результате контроля, подлежат исправлению.

Неразрушающие методы контроля сварных соединений

Существует десять 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.

Внешний осмотр - наиболее распространенный и доступный вид контроля, не требующий материальных затрат. Данному контролю подвергают все виды сварных соединений, несмотря на использования дальнейших методов. При внешнем осмотре выявляют практически все виды наружных дефектов. При этом виде контроля определяют непровары, наплывы, подрезы и другие дефекты, доступные обозрению. Внешний осмотр выполняют невооруженным глазом или используют лупу с 10-ти кратным увеличением. Внешний осмотр предусматривает не только визуальное наблюдение, но и обмер сварных соединений и швов, а также замер подготовленных кромок. В условиях массового производства существуют специальные шаблоны, позволяющие с достаточной степенью точности измерить параметры сварных швов.

В условиях единичного производства сварные соединения обмеряют универсальными мерительными инструментами или стандартными шаблонами, пример которых приведен на рис.1.

Набор шаблонов ШС-2 представляет собой комплект стальных пластинок одинаковой толщины, расположенных на осях между двумя щеками. На каждой из осей закреплено по 11 пластин, которые с двух сторон поджимаются плоскими пружинами. Две пластины предназначены для проверки узлов разделки кромок, остальные - для проверки ширины и высоты шва. С помощью этого универсального шаблона можно проверять углы разделки кромок, зазоры и размеры швов стыковых, тавровых и угловых соединений.

Непроницаемость емкостей и сосудов, работающих под давлением, проверяют гидравлическими и пневматическими испытаниями. Гидравлические испытания бывают с давлением, наливом или поливом водой. Для испытания 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 испытании с 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 в случаях, когда невозможно выполнить гидравлические испытания. Пневматические испытания предусматривают заполнение сосуда сжатым воздухом под давлением, превышающим на 10-20 кПа атмосферное или 10 - 20% выше рабочего. Швы смачивают мыльным раствором или погружают изделие в воду. Отсутствие пузырей свидетельствует о герметичности. Существует вариант пневматических испытаний с гелиевым течеискателем. Для этого внутри сосуда создают вакуум, а снаружи его обдувают смесью воздуха с гелием, который обладает исключительной проницаемостью. Попавший внутрь гелий отсасывается и попадает на специальный прибор - течеискатель, фиксирующий гелий. По количеству уловленного гелия судят о герметичности сосуда. Вакуумный контроль проводят тогда, когда невозможно выполнить другие виды испытаний.

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 дефекты швов обнаруживают рассеиванием магнитного поля. Для этого к изделию подключают сердечник электромагнита или помещают его внутрь соленоида. На поверхность намагниченного соединения наносят железные опилки, окалину и т.д., реагирующие на магнитное поле. В местах дефектов на поверхности изделия образуются скопления порошка, в виде направленного магнитного спектра. Чтобы порошок легко перемещался под воздействием магнитного поля, изделие слегка постукивают, придавая мельчайшим крупинкам подвижность. Поле магнитного рассеивания можно фиксировать специальным прибором, называемым магнитографическим дефектоскопом. Качество соединения определяют методом сравнивания с эталонным образцом. Простота, надежность и дешевизна метода, а главное его высокая производительность и чувствительность позволяют использовать его в условиях строительных площадок, в частности при монтаже ответственных трубопроводов.

Позволяет обнаружить в полости шва дефекты, невидимые при наружном осмотре. Сварной шов просвечивают рентгеновским или гамма-излучением, проникающим через металл (рис.2), для этого излучатель (рентгеновскую трубку или гамма-установку) размещают напротив контролируемого шва, а с противоположной стороны - рентгеновскую пленку, установленную в светонепроницаемой кассете.

Лучи, проходя через металл, облучают пленку, оставляя в местах дефектов более темные пятна, так как дефектные места обладают меньшим поглощением. Рентгеновский метод более безопасен для работающих, однако его установка слишком громоздка, поэтому он используется только в стационарных условиях. Гамма-излучатели обладают значительной интенсивностью и позволяют контролировать металл большей толщины. Благодаря портативности аппаратуры и дешевизне метода этот тип контроля широко распространен в монтажных организациях. 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.

Наряду с радиационными методами контроля применяют рентгеноскопию , то есть получение сигнала о дефектах на экране прибора. Этот метод отличается большей производительностью, а его точность практически не уступает радиационным методам.

Ультразвуковой метод (рис.3) относится к акустическим методам контроля, обнаруживающим дефекты с малым раскрытием: трещины, газовые поры и шлаковые включения, в том числе и те, которые невозможно определить радиационной дефектоскопией. Принцип его действия основан на способности ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред. Наибольшее распространение получил пьезоэлектрический способ получения звуковых волн. Этот метод основан на возбуждении механических колебаний при наложениях переменного электрического поля в пьезоэлектрических материалах, в качестве которых используют кварц, сульфат лития, титанат бария и др.

Для этого с помощью пьезометрического щупа ультразвукового дефектоскопа, помещаемого на поверхность сварного соединения, в металл посылают направленные звуковые колебания. Ультразвук с частотой колебаний более 20 000 Гц вводят в изделие отдельными импульсами под углом к поверхности металла. При встрече с границей раздела двух сред ультразвуковые колебания отражаются и улавливаются другим щупом. При однощуповой системе это может быть тот же щуп, который подавал сигналы. С приемного щупа колебания подаются на усилитель, а затем усиленный сигнал отражается на экране осциллографа. Для контроля качества сварных швов в труднодоступных местах в условиях строительных площадок используют малогабаритные дефектоскопы облегченной конструкции.

К преимуществам ультразвукового контроля сварных соединений относят: большую проникающую способность, позволяющую контролировать материалы большой толщины; высокую производительность прибора него чувствительность, определяющую местонахождение дефекта площадью 1 - 2 мм2. К недостаткам системы можно отнести сложность определения вида дефекта. Поэтому ультразвуковой метод контроля иногда применяют в комплексе с радиационным.

Разрушающие методы контроля сварных соединений

К разрушающим методам контроля относятся способы испытания контрольных образцов с целью получения необходимых характеристик сварного соединения. Эти методы могут применяться как на контрольных образцах, так и на отрезках, вырезанных из самого соединения. В результате разрушающих методов контроля проверяют правильность подобранных материалов, выбранных режимов и технологий, осуществляют оценку квалификации сварщика.

Механические испытания являются одним из основных методов разрушающего контроля. По их данным можно судить о соответствии основного материала и сварного соединения техническим условиям и другим нормативам, предусмотренным в данной отрасли.

К механическим испытаниям относят:

• испытание сварного соединения в целом на различных его участках (наплавленного металла, основного металла, зоны термического влияния) на статическое (кратковременное) растяжение;
• статический изгиб;
• ударный изгиб (на надрезанных образцах);
• на стойкость против механического старения;
• измерение твердости металла на различных участках сварного соединения.

Контрольные образцы для механических испытаний варят из того же металла, тем же методом и тем же сварщиком, что и основное изделие. В исключительных случаях контрольные образцы вырезают непосредственно из контролируемого изделия. Варианты образцов для определения механических свойств сварного соединения показаны на рис.4.

Статическим растяжением испытывают прочность сварных соединений, предел текучести, относительное удлинение и относительное сужение. Статический изгиб проводят для определения пластичности соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом.

Ударный изгиб - испытание, определяющее ударную вязкость сварного соединения. По результатам определения твердости можно судить о прочностных характеристиках, структурных изменениях металла и об устойчивости сварных швов против хрупкого разрушения. В зависимости от технических условий изделие может подвергаться ударному разрыву. Для труб малого диаметра с продольными и поперечными швами проводят испытания на сплющивание. Мерой пластичности служит величина просвета между поджимаемыми поверхностями при появлении первой трещины.

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.

Макроструктурный анализ определяет расположение видимых дефектов и их характер, а также макрошлифы и изломы металла. Его проводят невооруженным глазом или под лупой с 20-ти кратным увеличением.

Микроструктурный анализ проводится с увеличением в 50-2000 раз с помощью специальных микроскопов. При этом методе можно обнаружить окислы на границах зерен, пережог металла, частицы неметаллических включений, величину зерен металла и другие изменения в его структуре, вызванные термической обработкой. При необходимости делают химический и спектральный анализ сварных соединений.

Специальные испытания выполняют для ответственных конструкций. Они учитывают условия эксплуатации и проводятся по методикам, разработанным для данного вида изделий.

Устранение дефектов сварки

Выявленные в процессе контроля дефекты сварки, которые не соответствуют техническим условиям, должны быть устранены, а если это невозможно, изделие бракуют. В стальных конструкциях снятие бракованных сварных швов осуществляют плазменно-дуговой резкой или строжкой с последующей обработкой абразивными кругами.

Дефекты в швах, подлежащих термической обработке, исправляют после отпуска сварного соединения. При устранении дефектов следует соблюдать определенные правила:

• длина удаляемого участка должна быть с каждой стороны длиннее дефектного участка;
• ширина разделки выборки должна быть такой, чтобы ширина шва после заварки не превышала его двойную ширину до заварки.
• профиль выборки должен обеспечивать надежность провара в любом месте шва;
• поверхность каждой выборки должна иметь плавные очертания без резких выступов, острых углублений и заусенцев;
• при заварке дефектного участка должно быть обеспечено перекрытие прилегающих участков основного металла.

После заварки участок зачищают до полного удаления раковин и рыхлости в кратере, выполняют плавные переходы к основному металлу. Удаление заглубленных наружных и внутренних дефектных участков в соединениях из алюминия, титана и их сплавов следует выполнять только механическим способом - шлифовкой абразивными инструментами или резанием. Допускается вырубка с последующей шлифовкой.

Подрезы устраняют наплавкой ниточного шва по всей длине дефекта.

В исключительных случаях допускается применение оплавления небольших подрезов аргонно-дуговыми горелками, что позволяет выполнить сглаживание дефекта без дополнительной наплавки.

Наплывы и другие неровности формы шва исправляют механической обработкой шва по всей длине, не допуская занижения общего сечения.

Кратеры швов заваривают.

Прожоги зачищают и заваривают.

Все исправления сварных соединений должны выполняться по той же технологии и теми же материалами, что применялись при наложении основного шва.

Исправленные швы подвергают повторному контролю, по методикам, соответствующим требованиям к данному виду сварного соединения. Число исправлений одного и того же участка сварного шва не должно превышать трех.