Контроль качества сварных соединений внешним осмотром и измерениями.

Качество сварных швов в большей степени зависит от подготовки кромок и сборки деталей под сварку. Операции сборки и подготовки под сварку контролируется внешним осмотром и измерениями. Обязателен и контроль сварочных материалов – влажность флюса и электродов и пр. Контроль таких дефектов, как подрезы, свищи, трещины выявляются с применением оптических приборов не более, чем с десятикратным увеличением. Контроль формы и размеров готовых швов производится при помощи обмеров – линейки, шаблоны и пр. инструмент. Кроме формы шва производят измерение таких элементов, как длины и шага прерывистых швов, глубина и протяжённость подрезов и пр.

Контроль сварных соединений может быть выполнен следующими способами:

- поливом струёй воды под напором;

- обдувом струёй сжатого воздуха;

-смачивание керосином (керосино-меловая проба).

Последняя заключается в том, что перед испытанием шов с обратной стороны покрывается меловым раствором., а с другой стороны он смазывается керосином и производится выдержка., которая зависит от толщины металла:

Толщина металла, мм	Время выдержки, мин.
До 6 мм
От 6 до 25
Свыше 25

 

Для швов, расположенных на вертикальной поверхности время увеличивается в 1,5 раза, а для двусторонних – в два раза.

Испытания сварных соединений корпусных конструкций на герметичность и непроницаемость выполняются в соответствии с ГОСТ РФ 3285-65.

Неразрушающие методы контроля сварных швов. Для выявления внутренних дефектов применяют методы радиационного контроля – рентгено- и гаммаграфирование, а также ультразвуковой контроль.

Методы радиационного контроля предполагают обязательное использование, как минимум, трёх основных элементов:

- источника ионизирующего излучения;

- контролируемого объекта;

- детектора, регистрирующего информацию.

В зависимости от используемого излучения различают несколько разновидностей радиографии: 1. рентгенографию, 2. гаммаграфию, 3. бетатронную, 4. нейтронную.

Сущность рентгенографирования сварных швов. При радиационной дефектоскопии сварных соединений применяют тормозное (рентгеновское) и γ – излучение. Они представляют собой разновидность электромагнитных колебаний, которые отличаются от световых и ультрафиолетовых лишь частотой и длиной волны. Источником рентгеновского излучения служат рентгеновские трубки. Трубка представляет собой стеклянный баллон, из которого удалён воздух, с двумя электродами (Рис.8.2).

 

Один из электродов выполнен в виде вольфрамовой проволоки и служит катодом, а второй – в виде пластинки (вольфрамовой), укреплённой под углом 45⁰ к катоду, и служит анодом. При нагреве спирали (катода) из-за термоэлектронной эмиссии излучаются электроны, которые под действием высокого напряжения (от 60 до 400 кВ), подключённого к трубке, направляются к пластине (аноду). При торможении на аноде электронов, испускаемых катодом, генерируется рентгеновское излучение, которое направляется на просвечиваемое изделие со сварным швом. При прохождении через металл рентгеновские лучи частично поглощаются и рассеиваются. При радиографическом контроле для получения дефектоскопической информации используют фотоплёнку, находящуюся в специальной кассете, которую устанавливают под сварным швом. Дефекты в швах (трещины, поры, шлаковые включения) в меньшей степени поглощают рентгеновские лучи, чем плотный металл и поэтому на снимке их обнаруживают на светлом фоне шва в виде тёмных точек, пятен и полос.

В судостроении используются в основном стационарные высоковольтные аппараты марок РУП-400-5-1, а в монтажных условиях аппараты типа РИНА-2Д и др.

Сущность гаммаграфирования сварных швов.Гамма-лучи образуются в результате энергетических изменений внутри ядра атома в искусственных или естественных радиоактивных веществах (изотопах). При распаде радиоактивных элементов образуются альфа-частицы (ядра гелия), бета-частицы (электроны) и гамма-лучи. Гамма-лучи появляются вследствие того, что после вылета альфа-частицы новое ядро оказывается в возбуждённом состоянии и избыток энергии освобождается в виде гамма-кванта. Пробег альфа- и бета-частиц в веществе невелик, поэтому они используются в дефектоскопии ограниченно. Для дефектоскопии металлоконструкций обычно используются гамма-излучение, жёсткость которого зависит от природы изотопа. В качестве источников гамма-излучения для просвечивания могут применяться как естественные радиоактивные вещества (уран, радий, торий), так и искусственные радиоактивные изотопы. Естественные радиоактивные вещества в природе встречаются редко, поэтому они дороги и для промышленного просвечивания применяют редко. Чаще всего применяются более дешёвые искусственные радиоактивные изотопы (Со60, Ir192) или за счёт разделения остаточных продуктов ядерного реактора (Сs 137 и Eu 152). Действие гамма-лучей при просвечивании аналогично рентгеновским. На Рис.8.3. показан контейнер с радиоактивным изотопом.

 

Это промышленная гамма-установка, основное требование к ним – хорошая защита оператора и окружающих лиц от вредного воздействия гамма-лучей. В судостроении при гаммаграфировании используются установки типа РИД 11, РИД-32, «Стапель-5» и др. Для проверки чувствительности снимков применяются специальные эталоны (пластинчатые), изготовленные из того же материала, что и просвечиваемое изделие. Оценка качества сварных швов при радиографическом методе контроля оценивается по трехбалльной системе:

Бал 3 – в сварном шве нет дефектов или есть отдельные газовые включения размером до 0,1 толщины металла, но не более 2 мм; отдельные шлаковые включения протяжённостью до 0,3 толщины шва, но не более 3 мм и площадью каждое не более 5 мм². Это изделие хорошего качества.

Бал 2 – в сварном шве нет трещин, непроваров и свищей, однако есть отдельные газовые включения размером до 0,1 толщины шва, но не более 3 мм; отдельные шлаковые включения, протяжённостью каждое до 0,3 толщины шва, но не более 5 мм и площадью до 15 мм². Сварное соединение допускается к приёмке – удовлетворительное качество.

Бал 1 – в сварном шве имеется хотя бы один из следующих дефектов: трещины, непровары, свищи, газовые или шлаковые включения в виде сплошных цепочек. Сварное изделие подлежит исправлению: дефекты должны быть устранены и повторно просвечены – неудовлетворительное качество.

Ультразвуковой контроль (УЗК) сварных соединений. Ультразвуковая дефектоскопия основана на исследовании процесса распространения упругих колебаний с частотой 0,5 – 3,5 МГц в контролируемых соединениях. Общая схема УЗК сварки представлена на Рис. 8.4.

 

Акустическое поле источника распространяется в объёме материала контролируемого изделия. При наличии дефекта акустическое поле изменяет свою структуру. За дефектом образуется тень, кроме того поверхность дефекта отражает ультразвуковые колебания. С помощью приёмника регистрируется ослабление акустической волны, либо появление отраженной акустической волны, если в материале есть дефект. Принципиальная схема УЗК эхо-импульсным методом с совмещённой схемой включения искателей представлена на Рис.8.5.

 

Ультразвуковые колебания создаются генератором 1 и через искатель 5 вводятся в металл. Отражённая от дефекта 4 волна попадает на тот же искатель в момент перерыва между очередными импульсами и преобразуется в электрические колебания, поступающие на усилитель 2. Усиленные сигналы передаются на электроннолучевую трубку 3, которая служит индикатором полученных сигналов. При наличии усиленной отражённой волны на горизонтальной линии развёртки электроннолучевой трубки виден сигнал («выплеск»). Последние типы дефектоскопов имеют электронный глубиномер, показывающий глубину залегания дефекта, основанный на измерении времени прохождения звуковой волны от искателя до дефекта и обратно. УЗ-метод имеет много достоинств по сравнению с другими методами контроля качества сварных соединений – возможность выявления дефектов в любом пространственном положении швов, более низкая трудоёмкость и стоимость дефектоскопии, безопасность обслуживания, малые габариты и вес. Применяют дефектоскопы типа ДУК-66п и др. В судостроении есть ГОСТ РФ 14782-69 «Швы сварных соединений. Методы ультразвуковой дефектоскопии». Кроме этого, в судостроении ( при дефектоскопии судовых технических средств) применяется и метод люминесцентной дефектоскопии, сущность которого очень проста и др. методы.