Методы контроля сварных соединений

Различают три уровня контроля производства сварных конструкций: входной (предварительный), текущий и приемочный. При выполнении входного контроля устанавливают соответствие сертификационных данных в документах предприятий (производств) и поставщиков и фактическое соответствие основных параметров поставляемых материалов и полуфабрикатов требованиям, предъявляемым к ним исходя из назначения изделия. При изготовлении ответственных конструкций сваривают контрольные образцы. Из них вырезают образцы для испытаний. По результатам испытаний оценивают качество основного и сварочных материалов, а также квалификацию сварщиков и корректируют технологические режимы сварки.

При текущем контроле проверяют соблюдение сварщиками технологических режимов, исправность технологического оборудования и оснастки. Контролируют фактические геометрические параметры сварного шва, наличие в нем дефектов и геометрические параметры сварной конструкции. Замеченные отклонения устраняются в процессе изготовления данной конструкции.

Ответственные конструкции подвергаются приемочному контролю. Поверхностные дефекты и геометрические отклонения шва и конструкции в целом определяются внешним осмотром, а также с помощью линейных и угловых средств измерений. Проводятся испытания сварных швов на герметичность. Для выявления внутренних дефектов швы подвергают магнитному контролю, контролю с помощью различных видов излучений (рентгеновское, гамма-излучение) и ультразвука.

На плотность и герметичность испытывают емкости, сосуды и трубопроводы, предназначенные для кратковременного или продолжительного хранения или транспортирования жидкостей и газов под избыточным давлением. Различают испытания гидравлические, пневматические, с помощью течеискателей и керосина.

При гидравлических испытаниях изделие заполняют водой, создают избыточное давление (в 1,5 — 2 раза превышающее рабочее) и выдерживают изделие в течение 5… 10 мин. Затем проверяют швы на наличие течи, капель и отпотевания.

При пневматических испытаниях в изделие нагнетается воздух под избыточным (на 10…20 кПа) давлением. Швы смачивают мыльным раствором или опускают в воду. Наличие неплотности определяется по мыльным или воздушным пузырькам.

При испытаниях с помощью течеискателей внутри изделия создается разрежение, а швы снаружи обдуваются воздушно-гелиевой смесью. Через неплотности гелий засасывается внутрь изделия, откуда отсасывается в течеискатель и регистрируется специальной аппаратурой. При испытаниях керосином швы снаружи смачивают керосином, а их противоположную сторону окрашивают мелом. Неплотности обнаруживаются в виде потемневших пятен на мелованной стороне.

Электромагнитные методы контроля основаны на регистрации изменения взаимодействия электромагнитного поля с контроли;

Рис. 8.1. Схема установки для электромагнитного контроля:

I — источник излучения; 2 — электромагнитное поле; 3 — исследуемый объект; 4 — датчик; 5 — сканирующая система; 6 — измерительная система; 7 — записывающая система; 8— возмущение электромагнитного поля; 9 — дефект.

Рис. 8.2. Схема радиационной дефектоскопии:

/ — источник излучения; 2 — излучение; 3— исследуемый объект; 4 — ослабленное излучение; 5 — детектор: 6 — дефект руемым объектом и эталонным образном. Для этого используют как постоянные, так и переменные (с частотой до 10 МГц) электромагнитные поля. При взаимодействии электромагнитного поля 2 (рис. 8.1) с исследуемым объектом 3 дефект 9 вызовет возмущение 8 поля. Структуру вблизи объекта можно установить с помощью подвижного датчика 4 и сканирующей системы 5. Регистрация структуры поля осуществляется измерительной 6 и записывающей 7 системами. При сравнении структуры поля эталонного объекта, не имеющего дефектов, со структурой исследуемого объекта можно судить о наличии дефектов.

Магнитопоропжовый метод контроля основан на различии магнитного рассеяния основного металла сварного соединения и дефектных участков. Исследуемый объект намагничивают. На поверхность сварного соединения наносят масляную суспензию железной окалины. Для увеличения подвижности окалины образец слегка простукивают. По скоплению окалины судят о наличии дефектов с глубиной залегания до 6 мм.

Радиационные методы контроля основаны на поглощении и рассеянии ионизирующего излучения 2 (рис. 8.2), проходящего через исследуемый объект 3. Степень ослабления излучения зависит от его мощности, а также толщины и плотности объекта. Наличие в объекте дефекта (имеющего определенные размеры и иную, чем у объекта, плотность) меняет характеристики ослабленного излучения 4. Поэтому ослабленное излучение несет информацию о внутренней структуре объекта.

Рис. 8.3. Схема ультразвуковой дефектоскопии:

/ — исследуемый объект; 2, 8 — приемники акустических колебаний; 3 — отраженная волна; 4 — дефект; 5 — излучатель; 6 — ультразвуковая волна; 7 — тень В промышленности применяют установки с рентгеновским излучателем или с источником гамма-излучения (кобальт-60, тулий- 170, иридий-192). Промышленные рентгеновские аппараты позволяют просвечивать соединения из стали толщиной до 200 мм с регистрацией дефектов, размеры которых составляют до 2% толщины металла. Промышленные аппараты с гамма-источником более компактны, чем рентгеновские, но при малых толщинах исследуемого объекта (до 50 мм) имеют низкую чувствительность.

Ультразвуковые методы контроля основаны на изменении структуры ультразвуковой волны б (рис. 8.3) частотой 0,5… 25 МГц при прохождении участков с разной плотностью и протяженностью. Акустическое поле излучателя 5 распространяется в объеме исследуемого объекта /. При наличии дефекта 4 изменяется структура акустического поля (появляется акустическая тень 7 и отраженная волна 3). Регистрируя с помощью приемника 2 отраженную волну, а с помощью приемника Послабленную, можно судить о расположении и размерах дефекта. Промышленные ультразвуковые дефектоскопы позволяют обнаружить дефекты площадью 1… 2 мм² на глубине 1 …250 мм.

Контрольные вопросы

• 1. Что такое дефект?
• 2. Какие дефекты могут появиться при сварке?
• 3. Что представляют собой наплыв и подрез?
• 4. Что такое кратер и прожог?
• 5. Какие дефекты относятся к внутренним?
• 6. Как проводят испытания на плотность и герметичность?
• 7. Какие методы неразрушающего контроля применяют для выявления внутренних дефектов в сварных соединениях и какова их сущность?