Методы контроля качества сварки и сварных конструкций

Контроль качества сварки и сварных соединений

Содержание:

Качество сварки и сварных соединений – это основной показатель, которому должно соответствовать изделие для удовлетворения запросов заказчика.

Стоит отметить, что в общем качество сварки и сварных соединений зависит от различных факторов, в том числе и от, собственно, технологического процесса. Общее качество сварки определяется по уровням дефектов при сваривании металлоизделий.

Основные показатели, влияющие на общее качество сварки, представлены на рисунке 1.

Подробнее остановимся на основных технологических факторах, влияющих на качество сваривания:

• режим сварочного процесса – это и сила тока, и напряжение;
• материалы необходимые для сваривания: электроды, флюсы, защитные газы;
• материал свариваемого изделия;
• профессионализм сварщика – это и разряд, и опыт работы;
• условия, в которых производится сваривание.

Способы контроля качества сварки и сварочных соединений.

Контроль качества сварки и сварных соединений состоит из нескольких обязательных этапов, которые позволяют определить дефекты. В ходе контроля осуществляется проверка таких показателей:

• приемлемого внешнего вида (при внешнем осмотре);
• плотности сварного шва;
• физико-химических свойств сварного шва.

Кроме того, контроль качества сварных соединений может быть:

• предварительным – это первичный контроль сварного соединения для определения качества сварки. Такой контроль предупреждает образование дефектов, он заключается в контроле электродов, флюсов, соблюдения режимов работы и т.д.;
• окончательный – это контроль, который оценивает результаты технологического процесса, его суть заключается в определении качества швов и выявлении дефектов.

Остановимся на каждом методе контроля детальнее.

Предварительный контроль качества сварки и сварных соединений включает в себя следующие этапы:

1. Контроль подготовки к сварочным работам. На этом этапе проверяется качество используемых в процессе работ сварочных материалов, кромок деталей металлоизделия, подготовленных под сварку, оборудования и оснастки, кроме того контрольную проверку проходит сам свариваемый материал и, конечно, необходимо удостовериться в готовности сварщиков к работе.
2. Контроль непосредственно над самими сварочными работами. Этот этап заключается в контроле режимов сваривания, проверке соблюдения технологического процесса сваривания, проверке порядка наложения кромок деталей, зачистки кратеров, швов.

Окончательный контроль качества сварки, сварных соединений направлен на определение образовавшихся дефектов и состоит из множества видов проверки:

• Визуальный осмотр сварного шва. При внешнем осмотре определяется наружный брак: наличие незаваренных мест, наплывов, подрезов, трещин, а также наличие смещения сваренных деталей, которое могло произойти в процессе сваривания. Обычно, после сварки деталь зачищают от окалин, брызг и шлака. Осмотр сварного соединения производится представителем отдела технического контроля с применением лупы с пяти и даже десятикратным увеличением.
• Испытание сварных соединений на проницаемость – это проверка, которой подвергают емкости, которые работают под давлением газовой или жидкой среды. Такая проверка проводится испытанием, но только после визуального осмотра и устранения выявленных дефектов.

Испытания сварочных швов в аппаратах, которые предназначены для работы под давлением:

• Давление жидкостей (гидравлическое).

1 способ. Емкость полностью или частично заполняется водой на 2-24 часа. Сварной шов считается качественным, если в течение вышеуказанного времени не дал течи и остался с внешней стороны в сухом виде.

2 способ. Емкость, трубопровод или другого вида конструкция наполняется водой и на пять минут создается внутри сосуда избыточное давление – в два раза выше рабочего. После истечения вышеуказанного времени давление снижается до рабочего, а околошовную зону снаружи обстукивают молотком. Влажные и запотевшие участки – дефекты, отмечаются мелом. Затем вода сливается из сосуда, а некачественные швы завариваются! После устранения дефектов швы опять подвергаются испытаниям.

В емкость или трубопровод подается газ, воздух или азот под давлением, указанным в технических условиях. Затем сосуд герметизируется, а все сварочные швы промазываются мыльным раствором, состоящим из 100 г мыла и одного литра воды. Если сварной шов с дефектом, то на нем будут появляться мыльные пузыри.

Перед началом этого испытания предварительно необходимо очистить сварные швы от окалин, масла и ржавчины. Затем на шов накладывают тканевый кусочек или бумажную ленту, которые перед этим пропитывают специальным индикатором. Далее в проверяемую емкость нагнетают воздух с одним процентом аммиака. Если сварное соединение с дефектом – имеются микроскопические трещины или не проваренные места, то бумага или ткань с индикатором окрашиваются в серебристо-черный цвет в течение пяти минут под воздействием аммиака.

Контроль качества сварки и сварных соединений с помощью рентгеновского просвечивания представлен на рисунке 2.

Такой вид контроля позволяет выявлять трещины и непровары в изделиях из стали с глубиной залегания до 100 миллиметров, в медных деталях – до 25 мм и в алюминиевых – до 300 мм.

Преимущества рентгеновского метода.

• высокая чувствительность;
• позволяет точно определить размер дефекта;
• точное нахождение места расположения дефекта.

Недостатки рентгеновского метода:

• рентгеновское излучение вредно для человека;
• довольно большие габариты аппарата;
• трудоемкость работ;
• сложность управления аппаратурой.

Рассмотрим, также значение магнитного поля в контроле качества сварки и сварных соединений.

Магнитный порошок – это порошок, получаемый путем шлифовки металла. Порошок наносят в сухом или масляном виде на сварочное соединение, после чего изделие намагничивается. В местах дефекта магнитный порошок скапливается за счет искажения магнитного поля (рис. 3).

Все виды вышеперечисленных методов контроля высокоэффективны и позволяют выявить даже микроскопические дефекты сварных соединений.

Контроль качества сварных соединений

Качество сварных соединений и конструкций проверяют разрушающими и неразрушающими методами.

К разрушающим методам контроля относятся: технологическая проба, механические испытания, металлографические исследования, химический анализ, коррозионные испытания, испытания на свариваемость.

Технологическая проба, проводимая на сварных контрольных образцах, позволяет дать качественную и количественную оценку наружным и внутренним макроскопическим дефектам сварного соединения, которые могут возникнуть при сварке изделия. Можно быстро определить качество электродов, электродной проволоки, флюса, защитного газа и степень оптимальности установленного режима сварки.

Прочность и пластичность сварных соединений контролируют механическими испытаниями специально изготовленных образцов.

Механические испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 6996 «Сварные соединения. Методы определения механических свойств». Стандарт устанавливает методы определения механических свойств при семи видах испытаний.

Он распространяется на испытания, проводимые при определении качества продукции и сварочных материалов, пригодности способов и режимов сварки, при установлении квалификации сварщиков и показателей свариваемости металлов и сплавов.

Проведение испытаний и выбор условий их выполнения, а также введение дополнительных испытаний устанавливаются стандартами или техническими условиями на данный вид продукции.

В зависимости от характера приложенной нагрузки механические испытания подразделяются на следующие виды:

статические, когда нагрузка в процессе испытания медленно возрастает или длительное время остается постоянной (например, испытание на растяжение);

динамические — усилие возрастает практически мгновенно и действует короткое время (например, испытание на ударный изгиб);

усталостные — усилие многократно изменяется по величине или по величине и направлению.

Механические испытания выполняют также непосредственно на сварных конструкциях. Это позволяет судить о прочности как сварных соединений, так и конструкции в целом.

Металлографические исследования проводят на темплетах (шлифах) толщиной 10—20 мм, вырезанных из сварного соединения в поперечном или продольном сечении.

В зависимости от целей исследования изготавливают макро- или микрошлифы.

Для изготовления макрошлифа исследуемую поверхность шлифуют абразивом зернистостью 180—220 и травят для определения макроструктуры. Поверхность рассматривают невооруженным глазом либо при увеличении в 10—50 раз.

При этом определяют: глубину и форму сварочной ванны, направление и величину столбчатых кристаллитов, общий размер зоны термического влияния; характер и размеры дефектов сварки (непровары, макротрещины, поры, шлаковые включения и другие).

Для изготовления микрошлифа контролируемую поверхность темплета шлифуют абразивной бумагой с зерном № 120 до № М-7, затем полируют сукном с применением специальных паст или полировальных порошков. Отполированная поверхность темплета должна быть зеркальной и без царапин. После промывки спиртом подготовленную поверхность травят соответствующим реактивом.

Поверхность микрошлифа можно рассмотреть через микроскоп увеличивающий в сотни и тысячи раз. При этом, например, можно определить размер зерна в различных участках зоны термического влияния и характер структурных составляющих (перлит, цементит, мартенсит и др.), измерить микротвердость отдельных зерен и участков.

Коррозионные испытания сварных соединений, предназначенных для работы в агрессивных условиях, проводят на специальных образцах. С помощью коррозионных испытаний можно оценить стойкость сварных соединений против общей и межкристаллитной коррозии.

Испытание на межкристаллитную коррозию аустенитных и аустенитно-ферритных сталей проводят в соответствии с ГОСТ 6032.

Химический состав электродного, основного металла и металла шва определяют химическим анализом.

Для выполнения такого анализа берут стружку испытуемого металла и растворяют ее. Действуя соответствующими реактивами, определяют содержание элементов в металле.

Значительно быстрее химический состав металла определяется спектральным методом анализа. В этом случае между электродом и исследуемым металлом возбуждают дуговой или искровой разряд, что вызывает свечение паров металла, которое фотографируется с помощью спектрографа.

Сравнивая полученные спектры исследуемого металла и эталонных проб, определяют содержание отдельных элементов.

Виды контроля сварки. Методы контроля качества сварных соединений

Содержание

Для того чтобы сварное соединение соответствовало заданным требованиям по качеству, необходимо контролировать его, начиная с контроля подготовки шва, продолжая контролировать во время сварки и заканчивая проверкой уже готового сварного соединения. Исходя из этого, различают следующие виды контроля сварки: предварительный, текущий и окончательный.

Виды контроля сварных соединений

Предварительный контроль

Предварительный контроль включает в себя проверку качества свариваемого металла и материалов для сварки. Кроме этого, контролируют подготовку сварных кромок и сборку свариваемых деталей, исправность оснастки для сварки, сварочного оборудования и приборов. Кроме этого, необходимо провести испытания стали на свариваемость, которые включают в себя механические испытания, металлографический анализ и испытания на вероятность образования холодных трещин и горячих трещин при сварке.

Текущий контроль сварки

Текущий контроль ведут непосредственно во время сварочных работ. При этом проверяют соблюдение технологии сварки (соблюдение режимов сварки, качество зачистки промежуточных сварных швов, заварку сварочных кратеров, выполнение предварительного и сопутствующего подогрева, при необходимости и другие моменты).

Окончательный контроль сварки

При окончательном контроле проверяют уже готовые сварные соединения. Готовое сварное изделие должно полностью удовлетворять требованиям, предъявляемым к нему.

Суммарная трудоёмкость всех контрольных операций может достигать до 30% от общей трудоёмкости изготовления сварной металлоконструкции. Объём контроля зависит от того, насколько высоки требования, предъявляемые к металлоконструкции, от сложности технологии сварки и от квалификации контролирующего персонала.

Какими методами контролируют сварные соединения?

Контроль сварных соединений производится с помощью следующих методов контроля: внешним осмотром, металлографическим анализом, химическим анализом, с помощью механических испытаний, просвечиванием рентгеновскими, или гамма-лучами, ультразвуковую дефектоскопию, магнитную дефектоскопию. Для достоверного контроля, сварное соединение необходимо очистить от шлака, окалины и сварочных брызг.

По своей сути, способы контроля сварки можно разделить на две группы: методы разрушающего контроля и методы неразрушающего контроля сварных соединений. О каждой из этих групп будет сказано чуть ниже по тексту.

Методы разрушающего контроля сварных соединений

Методы разрушающего контроля сварки – это различные испытания сварных образцов, позволяющие определить параметры сварного шва и зоны термического влияния. К таким методам относятся механические и металлографические испытания, а также химический анализ. Чаще всего такие испытания выполняют на контрольных образцах и реже – на самом изделии. Контрольные образцы должны из того же материала, что и само изделие, и свариваются они по той же технологии.

Металлографические исследования сварных соединений

Металлографический анализ заключается в засверливании и протравливании поверхности металла 10%-ным водным раствором хлорида меди и аммония. При этом засверленная поверхность должна проходить и через металл сварного шва, и через основной металл. Время протравливания составляет 2-3мин. По окончании протравливания остатки хлорида меди смывают водой.

После этого протравленную поверхность осматривают невооружённым взглядом (макроструктурное исследование), или, используя оптические приборы (макроструктурное исследование). При осмотре определяют качество провара и наличие внутренних сварных дефектов. При сварке ответственных металлоконструкций, металлографические исследования проводятся в расширенном объёме. Для их проведения применяются специальные микро- и макрошлифы, изготовленные из сваренных вместе контрольных пластин, или пластин, вырезанных непосредственно из сварного соединения.

Макроструктурное металлографическое исследование проводят невооружённым глазом, или с помощью лупы или увеличительного стекла. При таком методе контроля можно определить характер расположение видимых сварных дефектов.

При микроструктурном анализе исследуют структуру сварного шва и переходной зоны с помощью оптических приборов, дающих увеличение в 50-2000раз. Микроструктурное исследование позволяет определить наличие шлаковых включений в металле шва, обнаружить прожоги и несплавления, увидеть мельчайшие трещины и поры в металле и оценить величину зёрен металла.

Химический анализ сварного соединения

При проведении химического анализа устанавливают химический состав сварного шва, основного металла и электродов и определяют их соответствие установленным стандартам на изготовление сварного изделия. Химический анализ должен проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 122-75, в котором оговорены методы отбора проб для химического и спектрального анализа.

Механические испытания сварного соединения

Для проведения механических испытаний чаще всего изготавливают специальные контрольные образцы из того же металла по той же технологии, что и сварное соединение. В некоторых случаях проводят испытания на образцах, вырезанных из сварного соединения.

При проведении механических испытаний определяют таких механические свойства соединения, как предел прочности на растяжение, ударную вязкость, твёрдость и максимальный угол загиба и пластичность металла. Форма и размеры образцов, взятых для испытаний, должны соответствовать ГОСТ 6996. Согласно этому стандарту, испытывают металл сварного шва, зону термического влияния и основной металл.

Методы неразрушающего контроля сварных соединений

К методам неразрушающего контроля сварки относят способы, позволяющие проверить качество металла шва и переходной зоны без их разрушения. К этим методам относятся внешний осмотр сварного соединения, а также исследования при помощи электромагнитных, акустических воздействий и при помощи различных веществ, проникающих в сварной металл.

С помощью подобных методов можно определить наличие различных дефектов в сварном соединении, их характер, величину и расположение. Эти возможности и определили общее название этих методов – дефектоскопия. О том, какие бывают виды дефектоскопии, и о неразрушающем контроле сварки подробно рассказано на странице: “Неразрушающий контроль сварных соединений, методы контроля”.

Источники:

http://stalevarim.ru/pub/kachestvo-svarki-i-svarnyh-soedineniy/
http://www.prosvarky.ru/control/control/10.html
http://taina-svarki.ru/kachestvo-i-kontrol-svarki/kontrol-svarnyh-soedineniy/vidy-i-metody-kontrolya-svarki.php