Контроль качества сварки

Сварка арматуры

Арматурные сетки для бетонирования и связки кирпичной кладки, железобетонные изделия (плиты перекрытия, балки…) для обеспечения необходимой прочности имеют стальной каркас и изготовляются методами сварки
(рис. 2.53). При монтаже железобетонных изделий закладные изделия, перемычки между плитами и другие детали также свариваются.

Используются следующие методы сварки:

— электроконтактная;

— механизированная в среде углекислого газа СО ₂;

— ручная электродуговая (в т. ч. ванная);

— механизированная дуговая под слоем флюса;

— газовая.

Электрод выбирается исходя из класса арматурной стали (табл. 1.9), способов сварки (ванная или многослойные швы, протяжные швы, в штампованном отверстии, прихватами) и типов соединения (крестообразное, стыковое, нахлесточное, тавровое).

Электроконтактная сварка находит наибольшее распространение при сварке арматуры. Арматурная сталь поступает в виде стержней и в бухтах, правку и резку выполняют на правильно-отрезных станках. Арматура разрезается на специальном станке, зачищаются концы и места сварки так, чтобы был запас очищенной поверхности. На плоских элементах закладных изделий выпрессовывают необходимые рельефы.

Качество — это степень удовлетворения заказчика свойствами изделия или предоставленными ему услугами. Качество — понятие многогранное. Нельзя сказать по какому-то одному частному показателю о качестве в целом.

Качество сварки определяется уровнем дефектов при сварке (см. 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 структурные изменения в свариваемых деталях;

— свойства переходной зоны (наличие трещин, крупнозернистости, закалочных явлений…);

— усталостную прочность и долговечность;

— коррозийную стойкость сварного шва;

— экономические показатели.

Качество сварки зависит от многих технологических факторов: сварочных материалов (электроды, сварочная проволока, флюсы, защитные газы…), режимов сварки (сила тока, напряжение…), материалов свариваемых деталей и качества их подготовки перед сваркой, профессионально-личностного уровня сварщика (квалификация, отношение к работе, дисциплина труда…), условий и охраны труда и др.

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 контролируют состояние оборудования;

инженеры-технологи ОГТ контролируют выполнение технологического процесса;

работники ОТК контролируют все стадии технологического процесса и выполняют заключительный контроль;

сварщик («главный» контролер) 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 3 5 6	Не выдержана форма шва, не заварены кратеры Непровары Пережоги (окисление металла) Прожоги Поры (свищи, газовые пузыри) Шлаковые включения Трещины шва	КС, РН КС, РН Длинная дуга, сильная окислительная струя, КС КС, РН Вода в обмазке или флюсе, ржавчина, КС Тугоплавкие или повышенной вязкости шлаки, неравномерное плавление, РН Повышенное содержание S, P и C в металле, излишне жесткое закрепление детали	В, шаблоны, измерительный инструмент В, РИ, УИ, ГИ, МГ В В В, РИ, ГИ, УИ, МГ В, РИ, ГИ, УИ, МГ В, РИ, ГИ, УИ, МГ

Принятые сокращения: КС — квалификация сварщика, РН — режимы наплавки, В — визуально, РИ — рентгеновское излучение, УИ — ультразвуковое излучение, ГИ — гамма-излучение, МГ — магнитография

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 также с помощью керосиновой пробы.

При гидравлических испытаниях систем отопления, водопровода создается давление, в 1,5 раза превышающее рабочее давление, и проводится выдержка в течение 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, работающих 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 Гамма-лучами Ультразвуковой Магнитный Цветная дефектоскопия	100	0	0	45–95 0

С помощью рентгеновского просвечивания (рис. 2.55) выявляют трещины, поры, непровары в стальных деталях
с глубиной залегания до 100 мм, в алюминиевых деталях — до 300 мм и в медных — до 25 мм. Рентгеновские лучи,
излучаемые рентгеновской трубкой, более интенсивно проникают через дефектные места (поры, шлаковые включения, непровары), чем через сплошной металл и сильнее засвечивают рентгеновскую пленку (на негативе будут светлые пятна) или наблюдаются визуально на экране. Достоинства этого метода: высокая чувствительность, определение
характера дефектов, их размеров и мест расположения.
Недостатками его являются: вредность для организма человека, сложность и громоздкость аппаратуры (хотя имеются и портативные импульсные рентгеновские аппараты), трудоемкость и сложность работ. Из всех указанных в таблице 2.7 методов рентгеновская дефектоскопия чаще других используется в практике строительства трубопроводов и изготовления технологического оборудования.

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 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. Максимальная глубина просвечивания портативными гамма-дефектоскопами достигает для стальных изделий 60–80 мм.

Ультразвуковой метод контроля основан на способности ультразвуковых колебаний распространяться 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 2600 мм.

Ультразвуковой сигнал, выработанный генератором,
поступает на 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 первичный 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 на экране осциллографа будет сдвинут правее первичного сигнала на расстояние l ₁, а его форма и размеры отражают соответствующие характеристики дефекта;

— сигнал от нижней части детали. Путь его прохождения максимален, поэтому он будет сдвинут на еще большее расстояние l ₂, т. е. еще правее сигнала от 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 люминесцентной дефектоскопии готовится смесь (керосин, бензин, смазочное масло и порошок дефектоля)
и наносится 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 магнитно-графи­ческого 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, что 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.

Исполнитель работ ответствен за качество сварочных работ и должен быть главным контролером выполнения сварки. Качество сварки в его руках, в его отношении
к работе. Квалификация сварщика, его опыт, знания, исполнительная дисциплина и другие 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 достаточного обеспечения первых трех принципов. 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, используемых для изготовления деталей, технологии сварки, оборудования и оснастки. А умение — это знания плюс навыки (опыт работы). Закончить работу в срок — это своевременно проводить подготовительные операции и в полном объеме
и без ненужной спешки выполнять сварку. Известно, что как раз из-за спешки происходит упрощение операций сварки, игнорирование некоторых ее элементов, в итоге
в работе исполнителей появляется брак. 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 объективно как в количественном, так и в качественном отношении.

Стимулирование работы опирается на качественные
и количественные показатели и предполагает материальную и моральную заинтересованность исполнителей в выполнении качественно и в срок сварочных работ.

Список литературы

1. Барановский М. А. и др. Технология металлов и других конструкционных материалов. Минск: Вышэйш. шк., 1973. 528 с.

2. Болдырев А. М., Орлов А. С. Сварочные работы в строительстве и основы технологии металлов: Учебник. М.: Изд-во АСВ, 1994. 432 с.

3. Кнорозов Б. В. и др. Технология металлов. М.: Металлургия, 1977. 647 с.

4. Практикум по технологии конструкционных материалов
и материаловедению / Под ред. С. С. Некрасова. М.:
Колос, 1978. 236 с.

5. Прейс Г. А. и др. Технология конструкционных материалов. К.: Вища шк., 1984. 464 с.

6. Полухин П. И. и др. Технология металлов и сварка. М.: Высш. шк., 1977. 464 с.

7. Самохоцкий А. И., Кунявский М. Н. Лабораторные работы по металловедению и термической обработке металлов.
3-е изд. М.: Машиностроение, 1981. 174 с.

8. Соколов И. И. Газовая сварка и резка металлов. М.: Высш. шк., 1986. 304 с.

9. Храмцов Н. В., Зайцев П. А. Восстановление зубчатых
колес. Тюмень: ТюменьСНИО, 1993. 133 с.

10. Храмцов Н. В., Зайцев П. А. Восстановление шестерен сельскохозяйственных машин электрошлаковой наплавкой. Тюмень: НИИСХ Северного Зауралья, 1982. 44 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................

1. МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ............................................................

1.1. Кристаллическое строение металлов....................................

1.2. Требования к металлам......................................................

1.3. Производство чугуна и стали.............................................

1.4. Разливка стали...................................................................

1.5. Диаграмма состояния системы железо-углерод..................

1.6. Влияние химических элементов на свойства
сталей и чугунов................................................................

1.7. Углеродистые и легированные стали..................................

1.8. Термическая обработка стали.............................................

1.9. Прокатка металлов.............................................................

1.10. Защита металлов от коррозии...........................................

2. СВАРКА МЕТАЛЛОВ..............................................................

2.1. Общие вопросы сварки......................................................

2.2. Тепловые процессы при сварке..........................................

2.3. Свариваемость металлов....................................................

2.4. Деформации при сварке.....................................................

2.5. Основы электродуговой сварки и наплавки........................

2.6. Ручная электродуговая сварка и наплавка...........................

2.7. Особенности сварки чугуна и алюминия..........................

2.8. Механизированная наплавка и сварка..............................

2.9. Плазменная сварка и наплавка.........................................

2.10. Контактная электрическая сварка....................................

2.11. Металлизация.................................................................

2.12. Пайка и заливка металлов..............................................

2.13. Газовая сварка и наплавка..............................................

2.14. Резка металлов...............................................................

2.15. Сварка стальных строительных конструкций..................

2.16. Контроль качества сварки...............................................

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................

Дата добавления: 2014-12-16