Качество - это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять потребности в соответствии с ее назначением

Способы выявления дефектов сварных швов и соединений

Тема 7.2. Контроль качества сварных конструкций в судостроении

Соответствующих режиссеров.)

Фильмов за 100 лет. Краткий путеводитель-справочник по истории

Литературы, 1960.

Искусства, а не промышленности.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Клер Р. Размышления о киноискусстве. Заметки к истории киноискусства с

1920 по 1950 г. — М.: Искусство, 1958.

Лепроон П. Современные французские кинорежиссеры. — М.: Изд-во иностранной

ПаркинсонД. Кино. — М.: Росмэн, 1996.

мирового кино. — М.: Госфильмофонд России/Русина, 1997.

КИНО. Энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1986.

(Статьи ｫАвангардｻ, ｫФранцузская кинематографияｻ и статьи на фамилии

СЛОВАРЬ ФРАНЦУЗСКОГО КИНО. — Минск: Пропилеи, 1998.

Бейли К. Кино: фильмы, ставшие событиями. — С-Пб.: Академический

проект, 1998. (ｫАнтрактｻ, ｫНаполеонｻ, ｫСтрасти Жанны д'Аркｻ, ｫАндалусский

песｻ.)__

1.Организация контроля качества сварных конструкций в судостроении.

2.Методы контроля сварных швов.

3.Оценка качества сварных швов.

4.Стандар­ты на контроль качества сварных швов.

Дефекты сварных швов и соединений выявляются следующими способами:

1) внешним осмотром и обмером швов;

2) испытанием непроницаемости;

3) специальными приборами;

4) лабораторными испытаниями образцов или испытанием опытных конструкций на прочность.

Это категория относительная и комплексная. Требования, предъявляемые к изделиям различного назначения, не могут быть одинаковыми.

Качество сварных соединений оценивается совокупностью показателей: прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью, структурой металла шва и околошовной зоны, числом дефектов, числом и характером исправлений, вероятностью безотказной работы за заданное время и т.д.

Для получения качественных сварных конструкций на всех этапах их изготовления применяются различные методы контроля, обеспечивающие обнаружение дефектов и их предупреждение.

Классификация методов контроля

Обычно по воздействию на материал или изделие все методы контроля разделяются на две большие группы – разрушающие и неразрушающие.

К разрушающим относят механические, металлографические и коррозионные испытания.

Механические испытания сварных соединений и металла шва включают растяжение, изгиб, сплющивание и другие виды разрушения, которые количественно характеризуют прочность, качество и надежность соединений. По характеру нагрузки предусматривают статические, динамические и усталостные испытания.

Разрушающие испытания проводят обычно на образцах-свидетелях и реже – на самих изделиях. Образцы-свидетели сваривают из того материала и по той же технологии, что и сварные соединения изделий.

Неразрушающие методы используют для проверки качества швов без их разрушения. При неразрушающих испытаниях, осуществляемых обычно на самих изделиях, оценивают те или иные физические свойства, косвенно характеризующие прочность или надежность соединений. Эти свойства, а точнее их изменение, обычно связаны с наличием дефектов.

В связи с этим с помощью данных методов можно узнать местоположение дефектов, их размер и характер, что объясняет их обобщенное название – дефектоскопия. Все неразрушающие методы дефектоскопии различаются физическими явлениями, положенными в их основу.

Общая схема неразрушающего контроля (рис. 1) включает:

объект контроля О;

излучающий И и приемный П преобразователи;

излучатель СИ и приемник СП сигналов;

индикаторное устройство ИУ.

Главными критериями при этом должны быть выявляемость наиболее опасных дефектов данным методом, стоимость и производительность контроля. сварных соединений чаще применяются четыре метода: радиационные, акустические, магнитные и испытания проникающими веществами.

Внешний осмотр готового сварного соединения производится только после очистки шва и прилегающего к нему основного металла от шлака, брызг металла и других загрязнений. Проверяются правильность формы и размеры швов, отсутствие кратеров, натеков, подрезов, прожогов, свищей и трещин.

Размеры швов проверяют различными универсальными шаблонами, которые обычно служат также для контроля правильности подготовки кромок. Испытание непроницаемости соединений позволяет выявить такие дефекты, как сквозные непровары, трещины, поры и свищи.

Непроницаемость сварных соединений судовых корпусных конструкций в настоящее время испытывается:

1) давлением воды при заполнении отсека или поливом швов струей воды;

2) заполнением отсека воздухом под давлением или обдуванием швов струей сжатого воздуха;

3) смазыванием швов керосином.

Порядок и нормы этих испытаний для транспортных судов регламентируются ГОСТ.

При испытании наливом воды (гидравлическое испытание) заполняют ею отдельные отсеки корпуса, создавая дополнительный напор благодаря подъему мерительных трубок. Время выдержки и величины давления устанавливаются для каждого судна (серии) техническими условиями составленными с учетом ГОСТ 3285-55. Этому виду испытания могут быть подвергнуты сварные соединения, находящиеся при эксплуатации в постоянном соприкосновении с жидкостью или периодически подвергающиеся внешнему давлению воды.

В случае обнаружения дефектов воду из отсека выпускают и дефектные участки швов вырубают и заваривают снова. В ряде случаев после такой заварки может потребоваться вторичное испытание отсека.

Этот способ испытания является громоздким и длительным, не позволяя до момента окончания испытаний производить монтаж оборудования в отсеках; поэтому во многих случаях наблюдается стремление заменить его другими, более удобными испытаниями: например, воздухом, аммиачной пробой, гелиевым течеискателем (для машиностроительных конструкций).

Испытание поливом струей воды применяется для сварных соединений, которые соприкасаются с жидкостью непостоянно (случайно). Эти конструкции не подвергаются постоянному внешнему давлению воды (соединения на некоторых легких переборках, палубах, надстройках и т. п.). Испытание производится струей воды при диаметре выходного отверстия не более 15 мм и давлении на выходе не менее 1 ати. Шов поливают с расстояния не более 3 м при угле наклона струи не менее 70°; для вертикальных швов поливание производится снизу вверх.

Испытание заполнением воздухом применяется для контроля качества сварных соединений, наиболее часто - в газонепроницаемых отсеках судна. Испытываемый отсек наполняют воздухом, повышая его давление до требуемого (равного половине установленного ГОСТ водяного давления); с обратной стороны швы смачивают мыльным раствором. Дефектные места в шве обнаруживаются по мыльным пузырям. Для отсеков, осмотр которых со стороны смежных отсеков затруднен (из-за часто расставленного высокого набора, стесненности и т. п.), данный вид испытаний не разрешается ГОСТ.

Изменение испытательного давления по манометру не должно превышать 5% от заданного в течение 0,5-1 часа, либо времени, необходимого для осмотра всех контролируемых швов.

Испытание воздушной струей - менее громоздкий способ, чем предыдущий. Испытываемый шов покрывают мыльным раствором, а с обратной стороны обдувают струей сжатого воздуха. Дефектные места также обнаруживаются по мыльным пузырям. Этот вид испытания производится при условии, что давление воздуха на выходе составляет не менее 4 ати; струя направляется перпендикулярно шву с расстояния не более 100 мм. Испытание воздушной струей разрешается только на коротких, прямых участках шва.

Испытание керосином - простой и широко применяемый способ, особенно для контроля сварных швов в секциях. До начала испытания обе стороны шва тщательно очищают и осушают. Швы с одной стороны покрывают водным раствором мела, после чего дают ему высохнуть. Затем обратную сторону шва тщательно промазывают керосином, который благодаря малой вязкости и небольшому поверхностному натяжению свободно проходит через мельчайшие поры и трещины и выступает на меловой поверхности в виде жирных пятен, по которым и выявляются дефектные места. Осмотр швов начинают не сразу после смазывания их керосином, а после некоторой выдержки в течение определенного времени (по ГОСТ 3285-55 это время зависит от толщины шва и его положения в пространстве и изменяется от 40 мин. до 2 час.).

Контроль специальными приборами. Контроль качества сварных соединений с применением специальных приборов позволяет обнаруживать внутренние дефекты сварных швов, т. е. непровары, шлаковые и газовые включения, а также трещины. Контроль может производиться одним из следующих способов.

1) просвечиванием рентгеновскими лучами или гамма-лучами радиоактивных изотопов;

Рис. 1. Общая схема неразрушающего контроля

Просвечивание рентгеновскими лучами или гамма-лучами радиоактивных изотопов позволяет обнаружить внутренние дефекты без вскрытия шва. Рентгеновские лучи по своей природе относятся к электромагнитным колебаниям и подобны радиоволнам, лучам видимого света или гамма-лучам радиоактивных изотопов; разница заключается только в длине волны. Рентгеновские лучи обладают рядом важных свойств, они могут:

1) проникать сквозь непрозрачные тела, в том числе и металл;

2) вызывать свечение некоторых химических соединений;

3) действовать на фотопленку;

4) ионизировать газы; действовать на живые организмы.

Первое и третье из перечисленных свойств и позволяют использовать рентгеновские лучи для контроля сварных соединений.

Источником получения рентгеновских лучей является рентгеновская трубка, устроенная следующим образом. В стеклянную трубку (специальной формы), из которой удален воздух, вделан катод в виде спирали из вольфрамовой проволоки и анод в виде вольфрамовой пластинки, укрепленной под углом 45° к катоду. Чтобы получить рентгеновские лучи, спираль катода накаливают и к трубке подключают высокое напряжение в 25-50 кв (или даже до 400 кв при жестком излучении). Раскаленный катод благодаря термоэлектронной эмиссии, излучает электроны, которые под действием высокого напряжения устремляются к аноду. Рентгеновское излучение возникает в момент столкновения движущегося с большой скоростью электрона с атомами металлического анода; образуются лучи с различной длиной волны, которые и используются для просвечивания металлов. Рентгеновские лучи, проходя через испытываемый металл, частично поглощаются и рассеиваются: их интенсивность несколько уменьшается в зависимости от толщины металла, его плотности, порядкового номера в таблице Менделеева и длины волны применяемых лучей. Если под швом, вплотную к нему, поместить фотопленку в специальной кассете и пропустить через шов рентгеновские лучи, на пленке получится рентгеновский снимок шва. Так как шов толще основного металла, то интенсивность лучей, прошедших через шов, меньше, чем интенсивность лучей, прошедших только через основной металл; поэтому шов получается на снимке в виде светлой полосы на фоне более темного поля основного металла.

Трещины, поры, шлаковые включения и непровары в меньшей степени задерживают рентгеновские лучи, чем плотный металл шва, и на снимке выделяются на светлом фоне шва в виде темных точек, полос и линий.

Качество швов по рентгеновским снимкам определяют, сравнивая снимки с эталонами. В качестве эталонов служат типовые рентгеновские снимки швов с различными количеством к размерами дефектов.

На судостроительных заводах рентгеновский контроль осуществляется переносными аппаратами с напряжением в пределах 75-200 кв для просвечивания металла толщиной до 50-60 мм.

Громоздкость этой аппаратуры затрудняет использование метода контроля рентгенографированием; поэтому его часто заменяют контролем гамма-лучами радиоактивных изотопов: кобальта-60 (Со60) - для сталей толщиной 20-200 мм; цезия (Cs137) и европия-154 (Еu154)- для, сталей толщиной 10-100 мм; иридия-192 (Ir192) - для сталей толщиной 5-60 мм и тулия-170 (Тu170) - для сталей толщиной до 15 мм. Применение различных радиоактивных изотопов обусловлено различной «жесткостью» их излучения; так например, более «жесткие» лучи Со60 обладают меньшей чувствительностью к наличию дефектов, чем сравнительно мягкие лучи Тu170, применяемого поэтому для просвечивания наиболее тонкого металла. Контроль просвечиванием гамма-лучами (гамма-графированием) применяется в тех случаях, когда из-за неудобства размещения нельзя применить просвечивание рентгеновскими лучами (труднодоступность швов, сложность подачи рентгеновской аппаратуры и т. п.).

Как уже отмечалось, гамма-лучи по своей природе родственны рентгеновским, но имеют более короткую длину волны. Благодаря этому они обладают большей жесткостью, т. е. большей проникающей способностью, чем рентгеновские. Гамма-лучами можно просвечивать сталь толщиной до 200 мм, однако при малой толщине эти лучи менее чувствительны к дефектам, чем рентгеновские. Так, например, по данным С. Т. Назарова и Ю. П. Панова, при использовании изотопа кобальта-60 на шве толщиной 10 мм можно выявить дефекты размером 0,3-0,5 мм, а при просвечивании рентгеновскими лучами 0,1-0,2 мм. При увеличении толщины до 30 мм и выше чувствительность гамма-лучей в обнаружении дефектов примерно такая же, как и при просвечивании рентгеновскими лучами.

Схема просвечивания гамма-лучами принципиально не отличается от схемы просвечивания рентгеновскими лучами. Радиоактивные изотопы помещают в защитные контейнеры, заполненные свинцом толщиной не менее 50-60 мм,- которые обеспечивают защиту персонала от гамма-излучения и удобны для переноски.

Оценка качества швов, так же как и при рентгенографировании, производится путем сравнения гамма-снимков с эталонными снимками. В обоих случаях оценка качества швов по снимкам производится по трехбалльной системе.

Балл 3 - в сварном шве отсутствуют внутренние дефекты или имеются дефекты в виде отдельных газовых включений размером до 0,1 толщины шва, но не более 2 мм; отдельных шлаковых включений протяженностью до 0,3 толщины шва, но не более 3 мм и площадью каждое не более 5 мм2.

Балл 2 - в сварном шве отсутствуют трещины, непровары и свищи, но имеются отдельные газовые включения размером до 0,1 толщины шва, но не более 2 мм; отдельные шлаковые включения, каждое протяженностью до 0,3 толщины шва, но не более 5 мм и площадью до 15 мм2. Количество отдельных газовых и шлаковых включений на 100 мм длины шва не более двух при предельных размерах дефектов и не больше грех, если дефекты меньше предельно допустимых. Суммарная протяженность всех дефектов не должна превышать 10% длины участка шва, проконтролированного снимком.

Балл 1 - имеется хотя бы один из следующих дефектов: трещины, непровары, свищи любых размеров либо газовые и шлаковые включения в виде сплошных цепочек, количество и суммарная протяженность которых выше норм для балла 2.

Участки швов при оценке баллом 3 и 2 считаются годными. Участки же, оцененные баллом 1, необходимо вырубить, заварить снова и повторно просветить.

Основные достоинства способа контроля просвечиванием - высокая чувствительность и надежность, но он имеет и значительные недостатки: громоздкость (рентгенографирования); трудность определения глубины залегания дефектов; значительная трудоемкость и стоимость; вредность для окружающих, требующая весьма строгого соблюдения правил техники безопасности, что в условиях судостроительного производства вызывает известные трудности.

2) «прозвучиванием» - т. е. нахождением внутренних дефектов шва при помощи ультразвуковых колебаний;

Контроль ультразвуком (прозвучивание швов) позволяет, не разрушая металла шва, выявлять такие внутренние дефекты, как трещины, газовые и шлаковые включения, непровары и т. п. Для контроля используются ультразвуковые колебания с частотой 1,8-3,0 мггц, создаваемые специальным щупом - кварцевой пластинкой или чаще всего пластинкой титаната бария под действием импульсов тока (пьезоэлектрический эффект). Импульсы тока создаются подводом к кварцевой пластинке переменного напряжения от лампового генератора высокой частоты. Образующийся ультразвуковой импульсный луч свободно проходит через плотный металл, но отражается от дефекта. Отраженный луч возвращается по той же траектории обратно, улавливается кварцевой пластинкой и преобразуется в импульс тока. Этот импульс тока поступает в усилитель и через него на визуальный индикатор (электронно-лучевая трубка), давая на нем сигнализирующий о дефекте «выплеск» на прямой нормальных импульсов. Последние типы ультразвуковых дефектоскопов имеют электронный глубиномер, показывающий глубину залегания дефекта. На судостроительных заводах нашли некоторое применение ультразвуковые дефектоскопы УЗД-7.

До ультразвукового контроля сварное соединение подвергают внешнему осмотру и тщательно очищают от грата, краски и грязи. Поверхность, по которой будет перемещаться щуп, смазывают жидким минеральным маслом, что улучшает акустический контакт между щупом и металлом. Можно отметить следующие достоинства этого способа контроля качества сварных швов:

1) дефекты сварных швов выявляются при любом пространственном положении шва;

2) трудоемкость выявления дефектов значительно (в 2-3 раза) меньше, чем трудоемкость контроля просвечиванием;

3) ультразвуковые дефектоскопы имеют малые габариты и вес;

4) работа с дефектоскопом безопасна для обслуживающего персонала.

Наряду с этим способ имеет и ряд недостатков: поверхность металла вблизи шва необходимо тщательно очищать и смазывать минеральным маслом; не всегда возможно определить место залегания дефекта. Скорость контроля сравнительно невелика (0,2-0,3 м/мин). Магнитный контроль основан на намагничивании испытываемого металла. Дефекты, нарушающие однородность металла, изменяют магнитную проницаемость среды и вызывают местное магнитное рассеивание, которое улавливается тем или иным способом.

Магнитное рассеивание над дефектами может улавливаться сухим магнитным порошком или магнитной суспензией, т. е. порошком, находящимся в масляной эмульсии. Однако магнитное рассеивание может вызываться и изменением структуры, что затрудняет расшифровку результатов испытания при подобном методе магнитной дефектоскопии сварных швов. Такой метод позволяет обнаруживать только горизонтальные дефекты, расположенные на глубине до 15 мм под поверхностью. Кроме того, в условиях судостроительного производства изделия имеют крупные габариты, швы расположены в различном пространственном положении и выявление дефектов с обязательным нанесением по всему шву слоя порошка или суспензии не осуществимо.

3) намагничиванием - т. е. нахождением внутренних дефектов шва с использованием магнитного поля;

Однако можно обнаружить месторасположение дефекта и другим способом. Разработан специальный магнитный дефектоскоп МД-138, основанный на принципе перераспределения составляющих магнитного потока или нарушения его симметричности при изменении магнитной проницаемости испытываемого участка.

Если вести намагничивание участка шва с помощью П-образного электромагнита, то создаваемый специальной катушкой намагничивания магнитный поток будет проходить частично в основном металле и частично в междуполюсном пространстве. Если же на этом участке шва встретится дефект, произойдет перераспределение магнитных потоков.

Такое перераспределение вызывает также нарушение симметричности магнитного потока относительно нейтральной оси системы. Если в междуполюсное пространство поместить индукционную катушку, то изменение потока индуктирует в ней э д. с., которая через усилитель поступает на индикатор (стрелочный либо в виде сигнальной лампы или звукового сигнала).

Дефектоскоп комплектуется из стабилизатора напряжения, усилителя и магнитной головки-искателя, которая и перемещается по изделию вдоль шва на небольших колесах.

Магнитный дефектоскоп позволяет выявлять дефекты размером от 1,0 мм и выше с вероятностью 75-90% (просвечивание рентгеновскими лучами принято за 100%). В то же время этот способ обладает большой производительностью (скорость контроля 2-3 м/мин) и не требует специальной подготовки поверхности сварных соединений; контроль возможен в любом пространственном положении и абсолютно безопасен для обслуживающего персонала.

Отрицательным моментом является еще невысокая стабильность результатов, объяснимая отсутствием достаточного опыта применения метода в производственных условиях. После всесторонней производственной проверки этот способ как самый простой и производительный может стать основным способом выявления внутренних дефектов сварных швов на судостроительных заводах и просвечивание будет применяться только в отдельных случаях.

Дата добавления: 2014-01-05