Коррозионные испытания сварных соединений

Коррозией называется разрушение металлов, сплавов и их сварных соединений вследствие воздействия на них окружающей среды. Существуют два вида коррозии: химическая и электрохимическая.

Химическая коррозия представляет собой процесс непосредственного взаимодействия между металлом и средой (сухие газы, жидкие неэлектролиты — бензин, масло, смола и др.). Электрохимическая коррозия происходит при действии на металлы жидких электролитов (водных растворов солей, кислот, щелочей), а также влажного воздуха, т. е. проводников электричества — растворов, содержащих ионы.

Радиационная дефектоскопия — рентгено- и гамма- графический метод контроля. Рентгено- и гамма-графия — это метод получения на рентгеновской пленке или экране изображения предмета (изделия), просвечиваемого рентгеновским или гамма-излучением. Он основан на способности рентгеновских и гамма-лучей проходить через непрозрачные предметы, в том числе через металлы, и действовать на рентгеновскую пленку и некоторые химические элементы, благодаря чему последние флуоресцируют (светятся).

При этом дефекты, встречающиеся при сварке в теле изделия и чаще всего имеющие характер пустот (непроваров, трещин, раковин, пор и т. д.), на рентгеновской пленке (на рентгенограммах) имеют вид пятен (раковины, поры) или полос (непроваров).

Как правило, просвечивают 3—15% общей длины сварного шва. У особо ответственных конструкций просвечивают все швы.

Рентгеновские аппараты, применяемые „ для контроля изделий, состоят из рентгеновской трубки, источника питания и пульта управления. В качестве источника питания применяют повышающий трансформатор, во вторичную цепь которого включают кенотроны для выпрямления анодного тока и высоковольтные конденсаторы, позволяющие удвоить или утроить напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Схема просвечивания рентгеновскими лучами изделия показана на рис. 113.

В зависимости от режима просвечивания (при толщине
металла до 50мм), качества пленки и правильности дальнейшей ее обработки удается выявить дефекты размером 1—3% от толщины контролируемых деталей.

В настоящее время широкое применение нашли рентгеновские аппараты ИРА-1Д, ИРА-2Д, РУП-120-5-1, РУП-200-5, РУП-400-5 и др.

Гамма-лучи образуются в результате внутриатомного распада радиоактивных веществ. В качестве источников гамма-лучей применяют следующие радиоактивные вещества: тулий-170, иридий-192, цезий-137, кобальт-60 для просвечивания металла толщиной 1—60мм.

Гамма-лучи, действуя на пленку так же, как и рентгеновские лучи, фиксируют на ней все дефекты сварки. Чувствительность гамма-контроля ниже чувствительности рентгеновских снимков; например, на гамма-снимках при просвечивании стали толщиной 10—15мм ко- бальтом-60 выявляются дефекты глубиной 0,5—0,7 мм, тогда как на рентгеновских снимках видны дефекты глубиной 0,1—0,2мм.

Чувствительность гамма-снимков, полученных при помощи радиоактивных изотопов — тулия- 170, иридия-192 и других, приближается к чувствительности рентгеновских.

Гамма-лучи также вредны для здоровья человека, поэтому ампулы с радиоактивным веществом помещают в специальные аппараты — гамма-установки, имеющие дистанционное управление (рис. 114).

Схема панорамного просвечивания сварных стыков трубопроводов с помощью гамма-источника показана на рис. 115.

Сварной шов при радиационной дефектоскопии бракуется, если на рентгеновском или гамма-снимке обнаружены следующие дефекты:

а) шлаковые включения или раковины по группе А (отдельные дефекты) и В (скопление дефектов) размером по высоте шва более 10% толщины стенки, если она не превышает 20мм, а также более 3мм при толщине стенки более 20мм;

б) шлаковые включения, расположенные цепочкой или сплошной линией вдоль шва (группа Б), при суммарной их длине, превышающей 200мм на 1м шва;

в) поры, расположенные в виде сплошной сетки;

г) скопление на отдельных участках шва свыше пяти пор на 1см2 площади шва.

Дефекты распределяют по группам А, Б, В по следующим признакам:

А — отдельные дефекты, которые по своему расположению не образуют цепочки или скопления;

Б —цепочка дефектов, расположенных на одной линии в количестве более трех с расстоянием между ними, равным трехкратной величине дефектов и менее;

В—скопление дефектов в одном месте с расположением их в количестве более трех с расстояниями между ними, равными трехкратной величине дефектов и менее.

Ультразвуковой метод контроля. Этот метод основан на способности высокочастотных колебаний частотой около 20 000гц проникать в металл и отражаться от поверхности дефектов (от встретившихся препятствий). Отраженные ультразвуковые колебания имеют ту же скорость, что и прямые колебания. Это свойство имеет основное значение в ультразвуковой дефектоскопии.

Узкие направленные пучки ультразвуковых колебаний для целей дефектоскопии получают при помощи пьезоэлектрических пластин кварца или титаната бария (пьезодатчика). Эти красталлы, помещенные в электрическое поле, дают обратный пьезоэлектрический эффект, т. е. преобразует электрические колебания в механические. Таким образом, пьезокристаллы под действием переменного тока высокой частоты (0,8—2,5Мгц) становятся источником ультразвуковых колебаний и создают направленный пучок ультразвуковых волн в контролируемую деталь.

Отраженные ультразвуковые колебания улавливаются искателем (щупом) и затем преобразуются в электрические импульсы. Отраженные электрические колебания через усилитель подаются на осциллограф и вызывают отклонение луча на экране электронной трубки. По виду отклонения судят о характере дефекта.

Схема ультразвукового метода контроля сварных соединений показана на рис. 116.

Промышленностью выпускаются ультразвуковые дефектоскопы УДМ-1м, УЗД-НИИМ-5, ДУК-1ШМ, ДУК-13ИМ и др. Чувствительность дефектоскопов обеспечивает выявление дефектов площадью 2мм² и более. При ультразвуковом методе трудно определить характер дефекта. Наиболее эффективно контроль выполняется при толщине металла более 15мм; при толщине металла 4 -15мм контроль этим методом возможен, но требует весьма высокой квалификации оператора (дефектоскописта).

Магнитный метод дефектоскопии. Сварной шов стального или чугунного изделия покрывают смесью из масла и магнитного железного порошка (размер частиц 5— 10мк). Изделие намагничивают пропусканием тока через обмотку, состоящую из нескольких витков, намотанных вокруг изделия. Под действием магнитного поля, обтекающего дефект, частицы железного порошка гуще располагаются вокруг дефектов. Этим методом выявляются поверхностные дефекты глубиной до 5-6 мм. Разрешающая способность порошковой дефектоскопии весьма низкая по сравнению с другими методами контроля, поэтому она эффективна в основном для контроля гладких, чистых, блестящих поверхностей. Магнитным методом можно проверять качество деталей, изготовленных только из ферромагнитных металлов.

Магнитографический метод контроля. При этом методе, разработанном в нашей стране, результаты записываются на магнитную ленту. Сущность этого метода контроля состоит в намагничивании сварного соединения и фиксации магнитного потока на ферромагнитную ленту. Лента накладывается на контролируемое изделие, которое намагничивается импульсным полем. Магнитное поле, при наличии дефектов, распределяется по поверхности детали по-разному, и соответственно ферромагнитные частицы на ленте намагнитятся в различной степени. Затем ферромагнитная лента снимается с контролируемого изделия и ее «протягивают» через воспроизводящее устройство (рис. 117), состоящее из механизма протяжки и осциллографа с усилителем электрических импульсов.

Магнитографический метод применяется для контроля сварных соединений толщиной не более 12мм.Этим методом можно выявлять макротрещины, непровары глубиной 4—5% от толщины контролируемого металла, шлаковые включения и газовые поры.

Рентгено-телевизионный контроль. Сущность способа контроля заключается в том, что дефект сварного шва изображается в момент просвечивания на телевизионном экране.

Схема рентгено-телевизионной установки показана на рис. 118. Сварное соединение2просвечивается с помощью рентгеновского аппарата 1. Рентгеновские лучи проходят через электроннооптический преобразователь 3, состоящий из вакуумированной трубки, внутри которой со стороны, обращенной к источнику излучения (рентгеновскому аппарату) и просвечиваемому изделию, укреплен тонкий алюминиевый экран, покрытый флуоресцирующим слоем. На этот слой нанесен светочувствительный слой — фотокатод (такой же, как в обычных телевизионных трубках). С другой стороны электроннооптический преобразователь имеет диафрагму и усиливающий экран. С такого преобразователя через переходную оптику 4 сигналы поступают на передающую телекамеру 5 и на телевизор 7.

Цветная дефектоскопия (метод красок). Сущность метода цветной дефектоскопии заключается в следующем. Для выявления дефектов на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность сварного шва и околошовной зоны наносят окрашенную анилиновым красителем в ярко-красный цвет смачивающую жидкость специального состава с большой капиллярной активностью. Под воздействием капиллярных сил жидкость (красная краска) проникает в мелкие зазоры и отверстия—поверхностные дефекты. При контроле сварных соединений, пораженных межкристаллитной коррозией, красная краска проникает и в пространства между зернами.

Затем избыток красной краски удаляют с поверхности сварного соединения и наносят на нее специальную белую краску, в состав которой входят вещества, абсорбирующие и вытягивающие красную краску из дефектов.

Образовавшийся на фоне белой краски красный рисунок, воспроизводящий форму и характер дефекта, позволяет невооруженным глазом или через лупу установить дефекты, имеющиеся на контролируемой поверхности сварного шва. Этот метод применим для контроля сварных соединений из легированных сталей, черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс и т.д

Чувствительность метода цветной дефектоскопии выше, чем у люминесцентного, но несколько ниже, чем у магнитного.

При соблюдении всех правил контроля метод красок позволяет обнаруживать трещины глубиной от 0,01мм и шириной до 0,001мм. От других физических методов, контроля этот метод отличается простотой технологии, дешевизной и доступностью для контроля деталей, расположенных непосредственно в конструкции.

Контроль плотности соединений. Сварные швы испытывают на герметичность (непроницаемость) керосином, сжатым воздухом (пневматикой), вакуум-аппаратом, при помощи аммиака, гелиевым и галлоидным течеискателями и гидравлическим давлением.

Испытание керосином применяют для сосудов, работающих без внутреннего давления, и как предварительный метод контроля для сосудов, работающих под давлением.

Керосин обладает высокой капиллярностью. На этой его способности основана методика контроля плотности сварных швов. Сварные швы должны быть тщательно очищены от шлака, грязи и осмотрены. Дефекты, выявленные внешним осмотром, должны быть устранены до начала контроля.

Для выявления дефектов (неплотностей) методом керосиновой пробы одну сторону сварного соединения окрашивают мелом, разведенным в воде. После высыхания мела вторую сторону сварного шва обильно смачивают керосином. Керосин, проникая через дефекты в сварном шве, оставляет на меловой краске жирные темные пятна, характеризующие наличие и расположение дефектов. Обнаруженные дефекты устраняют и заваривают вновь. Контроль керосином применяется при положительной температуре (выше 0°С). Сварные швы должны выдерживаться под керосином 12ч и более.

Вакуум-методом проверяют сварные швы, которые невозможно испытать керосином, воздухом или водой и доступ к которым возможен только с одной стороны, например сварные швы днищ резервуаров, газгольдеров и других емкостей.

В комплект установки (рис. 119) для контроля плотности сварных швов вакуум-методом входит следующее оборудование: вакуум-насос, вакуум-камера с вакуумметром и пневматический шланг.

Контроль вакуум-методом на непроницаемость равноценен по результатам контролю швов керосином.

В качестве пенного индикатора применяют водный раствор экстракта лакричного (солодкового) корня или мыльный раствор. Для пенного индикатора, используемого при температуре до —20° С, применяют хлористый кальций и хлористый натрий, а ниже —20° С — только хлористый кальций.

Контроль при помощи аммиака выполняют следующим образом. В сосуд (изделие) нагнетают сжатый воздух до рабочего давления и добавляют в него 1 % аммиака от объема воздуха, находящегося в сосуде при нормальном давлении. Сварные швы обертывают фильтровальной бумагой или бинтом, пропитанным 5%-ным водным раствором азотнокислой ртути. При сквозных дефектах (неплотностях) аммиак реагирует с азотнокислой ртутью, образуя на бумаге (бинте) черные пятна.

Гидравлические испытания. При этом способе контроля сварное изделие, (сосуд) заполняют водой. Затем насосом или гидравлическим прессом создают давление, превышающее рабочее в 1,25 раза и более.

Способ гидравлического испытания, время выдержки, величина давления и допустимая утечка устанавливаются техническими условиями на контролируемый объект. Гидравлические испытания выполняют при проверке прочности и плотности паровых и водяных котлов, трубопроводов и сосудов, работающих под давлением.

Испытания сжатым воздухом (пневматическое испытание). Это испытание применяется для проверки сосудов и трубопроводов на герметичность, как правило, только при рабочем давлении изделия. Плотность сварных соединений проверяют мыльным раствором или погружением сосуда в воду. В местах пропуска газа появляются пузыри.

Дата добавления: 2014-01-07