«Южно Уральский государственный университет» Кафедра «Оборудование и технологии сварочного производства» ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ «КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ» Автор : доц. , к. т. н. Шахматов Д. М.
Тема 1. ПОНЯТИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ЕЁ КАЧЕСТВА. Промышленная продукция конечный результат деятельности промышленных предприятий. Результатом деятельности предприятий сварочного производства являются сварные изделия. Продукция сварного производства характеризуется следующими особенностями: • многообразием номенклатуры, типов и размеров; • высокими требованиями к качеству сварных соединений; • выпуском сварных изделий предприятиями машиностроения и приборостроения с различным техническим уровнем и серийностью производства; • необходимостью аттестации технологических процессов сварки, технологического, контрольного и испытательного оборудования; • потребностью высокой квалификации рабочих и специалистов сварочного производства.
• К сварным изделиям предъявляют определённые требования от выполнения которых зависит их качество и пригодность к эксплуатации. Качество сварных изделий является комплексным понятием и представляет совокупность определённых характеристик. Отдельные характеристики продукции объединяются в группы или показатели качества. • Показатели качества в зависимости от характера решаемых задач классифицируются по различным признакам (ГОСТ 22851 77 «Выбор номенклатуры показателей качества промышленной продукции. Основные положения» ). Различают следующие группы показателей качества: назначения, надежности, технологичности и др. • Применительно к сварным конструкциям (изделиям), в которых применяют неразъемные соединения, первостепенное значение имеют показатели назначения и надежности. • Показатели назначения обуславливают область практического использования продукции и характеризуются эксплутационными ( служебными) характеристиками изделий. • Показатели надёжности характеризуют свойство продукции выполнять заданные функции и сохранять при этом эксплутационные характеристики в заданных пределах.
К показателям назначения, например топливного бака, относятся объём рабочей жидкости и её максимальное давление в нём. • Показатели назначения сварных изделий в значительной степени будут определять свойства сварных соединений и характеризоваться их показателями качества. При определении показателей качества сварных соединений рекомендуется выбирать самые необходимые и важнейшие свойства. К их числу например, для топливного бака, относят прочность и герметичность. К свойствам сварных соединений относят также пластичность, коррозионную стойкость, износостойкость и др. • Эти свойства будут определять требования к сварным соединениям, которые обеспечиваются определенными конструктивными и технологическими характеристиками сварного соединения. К конструктивным характеристикам относят форму и геометрические размеры сварного шва и сварных точек. К технологическим характеристикам относят уровень остаточных напряжений, величину деформаций, размеры и количество дефектов и т. д.
К показателям надёжности изделий и сварных соединений относятся: • безотказность; • долговечность; • ремонтопригодность. • Безотказность - свойство сварного соединения сохранять работоспособное состояние (работоспособность) в течение определённого периода времени в заданных условиях эксплуатации. Работоспособность сварных соединений характеризуется сохранением их свойств, установленных нормативно технической документацией. • Под отказом понимают событие, заключающееся в нарушении работоспособности, т. е. в выходе хотя бы одной контролируемой характеристики за допустимые пределы. • Долговечность свойство сварного соединения сохранять работоспособность до наступления состояния, когда невозможна дальнейшая эксплуатация сварного изделия. • Ремонтопригодность свойство сварного соединения, заключающееся в возможности его ремонта и устранения возникших дефектов в процессе эксплуатации.
Таким образом, качество сварных изделийний определяется совокупностью свойств сварных соединений. • Показатели качества сварных соединений разделяют на количественные и качественные. При определении количественных показателей используют измерительный метод, основанный на прямых измерениях контролируемых характеристик (например, измерение ширины шва). Количественные показатели могут быть определены и расчётным путём. Этот метод основан на определении по теоретическим или экспериментальным зависимостям показателей качества от основных измеряемых характеристик. Например, определение предела прочности сварного соединения по измеряемым прямыми методами предельной нагрузке и площади поперечного сечения шва. • При оценке качества сварных соединений используют и качественные показатели. Например, степень окисленности поверхности сварного шва (по наличию цветов побежалости на поверхности сварного шва). В этом случае используют регистрационный метод, основанный на наблюдении и анализе зрительного восприятия информации. Точность определения качественных показателей зависит от накопленного опыта, квалификации и способности специалиста, производящего оценку.
Оценку качества промышленной продукции производят путём её контроля, т. е. проверки соответствия контролируемых показателей заданным требованиям или нормам, установленным нормативно технической документацией (НТД). НТД включает стандарты, технические условия, чертежи изделий, технологические карты и производственные инструкции. • Контроль необходим, т. к. при изготовлении продукции возникают производственные погрешности, обусловленные действием различных факторов. Получаемые и фиксируемые при контроле отклонения от норм и требований позволяют руководителям производства принимать решения о необходимости изменения технологических процессов, путём использования управляющих воздействий. С помощью управляющих воздействий обеспечивают требуемые показатели качества и их стабильность.
Относительные характеристики также нормируют. Так коэффициент прочности сварного соединения не должен быть меньше установленного значения. Такие ограничения задаются в зависимости от конкретных технических требований. Выход за установленные ограничения считается как несоответствия предъявляемым требованиям. • В связи с тем, что реальное число контролируемых показателей велико, то при оценке качества продукции вводится такое понятие как уровень качества. Под уровнем качества понимают характеристику качества продукции, основанную на сравнении совокупности ее единичных показателей качества с соответствующей совокупностью нормативных (базовых) показателей. Сопоставляя единичные и нормативные показатели качества, принимают решение об уровне качества продукции. Выбор необходимой и достаточной номенклатуры показателей качества сварных изделий и формирование требований к их качеству зависит от специфики и условий эксплуатации сварных изделий и устанавливается соответствующими нормативными документами.
Тема 2. СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ. Система технического контроля предусматривает организацию на предприятии службы технического контроля, которая наряду с технологическими службами должна обеспечивать высокое качество выпускаемой продукции. Система технического контроля включает следующие основные элементы: • объект контроля; • метод и средства контроля; • исполнители; • техническая документация.
• Под объектом контроля понимают продукцию на той или иной стадии технологического процесса, средства производства и технологические процессы. • Метод контроля – это совокупность определенных принципов и правил выполнения контроля. • К средствам контроля относят контрольно измерительные приборы, инструменты, аппаратуру, материалы, применяемые при контроле (например, рентгеновская пленка). • Под исполнителями контроля понимают специалистов отдела технического контроля (ОТК) и работников центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ), занимающейся поверкой и ремонтом средств измерения. • При техническом контроле выявляют отклонения объекта контроля от установленных требований НТД (нормативно технической документации). Технический контроль проводится в соответствии с технической документации и организуется по правилам, установленным стандартом предприятия. Алгоритм выполнения операции контроля представлен на схеме.
Техническая документация на контроль Подготовка объекта контроля Подготовка средств контроля Сопроводительная документация на изделие Измерение контролируемых параметров Сопоставление результатов контроля с установленными требованиями Принятие решения и оформление заключения о результатах контроля
Анализ приведенной схемы показывает, что сущность технического контроля определяется выполнением двух следующих функций: • получение информации о фактическом состоянии объекта контроля, его контролируемых параметрах и показателях качества (эту информацию называют первичной); • сопоставление первичной информации с установленными требованиями, критериями и нормами (информация об отклонениях фактических параметров и показателей качества от заданных называется вторичной). • Вторичная информация используется для выработки управляющего решения, направленного на объект контроля. При этом решается главная задача управления качеством – сведение к минимуму или полное устранение выявленных отклонений в ходе технологического процесса изготовления продукции. Помимо отмеченных к другим понятиям, используемым при контроле относятся: • объем контроля – отношение общего количества проконтролированных объектов к общему количеству изготовленных; • продолжительность контроля – время, необходимое для его подготовки, проведения и анализа результатов; • стоимость контроля – материальные затраты на проведение контроля; • контролируемый параметр – количественная или качественная характеристика объекта контроля; • достоверность контроля – вероятность соответствия фактических результатов действительным значениям контролируемых признаков.
Тема 3. Контроль качества Условно принято подразделять контроль на: 1 входной (предварительный), 2 текущий (техноло гический) 3 заключительный. Входной контроль проводят для проверки потребителем качества поставляемого на предприятие сырья, материалов, полуфабрикатов на соответствие установленным стандартам, техническим условиям, либо договору. • Целью текущего контроля является проверка соблюдения технологического процесса при изготовле нии изделий, исправности оборудования, а также поддержания соответствующего уровня квалификации работников предприятия. • Заключительный контроль выпускаемой продукции проводится для установления соответствия всех ее качественных показателей действующим нормам, правилам, техническим условиям, стандартам и т. д. • • •
Контроль объектов проводится с применением следующих методов НК: 1. визуальный и измерительный (ВИК); 2. радиационный (РК); 3. ультразвуковой (УК); 4. акустико эмиссионный (АЭ); 5. магнитный (МК); 6. вихретоковый (ВК); 7. проникающими веществами: капиллярный (ПВК), течеискание (ПВТ); 8. вибродиагностический (ВД); 9. электрический (ЭК); 10. тепловой (ТК); 11. оптический (ОК). 12. Магнитная память металла
• В процессе изготовления и монтажа сварных конструкций осуществляют систематический контроль качества производства сварочных работ – предварительный контроль и контроль готовых сварных соединений. • При предварительном контроле подлежат проверке квалификация сварщика, термиста и дефектоскописта; качество сварочных материалов, состояние сварочного оборудования, сборочно сварочных приспособлений, термического оборудования, аппаратуры и приборов для дефектоскопии.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 1. 2. 3. 4. 5. 6. При операционном контроле проверяют: соответствие марки материала свариваемых элементов (деталей) запроектированной марке стали стилоскопированием; качество и геометрию размеров полуфабрикатов; качество подготовки заготовок под сварку; качество сборки перед сваркой; режимы предварительного подогрева; в процессе выполнения сварки – режим сварки, порядок наложения отдельных слоев, их форму, зачистку шлака между слоями, наличие надрывов, пор, трещин и других внешних дефектов в швах; термообработку сварных соединений. Готовые сварные соединения подвергают: внешнему осмотру и измерению; испытанию на твердость шва; ультразвуковой или радиографической дефектоскопии, или другим методам неразрушающего контроля; механическим испытаниям; металлографическим испытаниям; гидравлическому испытанию в керосиновой пробе.
Основные методы дефектоскопии сварных соединений, приведены в таблице Дефекты Наружные Методы неразрушающего контроля Визуальный и визуально-оптический. Капиллярный, магнитный, вихретоковый. Внутренние Акустический (ультразвуковой), магнитный, радиационный (рентгенографический) Сквозные Капиллярный. Течеискателем.
ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Визуальный и измерительный метод контроль – это методов НК для оценки качества продукции, материалов, сырья и т. д. Он характеризуется следующими стадиями технологического процесса: входного контроля; изготовления деталей, сборочных единиц и изделий; подготовки деталей и сборочных единиц к сборке; подготовки деталей и сборочных единиц к сварке; сборки деталей и сборочных единиц под сварку; процесса сварки; контроля готовых сварных соединений и наплавок; исправления дефектных участков в материале и сварных со единениях (наплавках); оценки состояния материала и сварных соединений в процессе эксплуатации технических устройств и сооружений, в том числе по истечении установленного срока их эксплуатации.
Термин Определение ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ Визуальный контроль Органолептический органами зрения контроль, осуществляемый Органолептический Контроль, при котором первичная информация контроль воспринимается органами чувств Измерительный контроль Контроль, осуществляемый с применением средств измерений Дефект Каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией Брак Объект контроля, содержащий недопустимый дефект
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Сварная конструкция Металлическая конструкция, изготовленная сваркой отдельных деталей Сварной узел Часть конструкции, в которой сварены примыкающие друг к другу элементы Сборочная единица Часть свариваемого изделия, содержащая один или несколько сварных соединений Неразъемное соединение деталей, выполненное сваркой и включающее в себя шов и зону термического влияния Сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями. Сварное соединение Стыковое соединение
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Угловое соединение Сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев. Нахлесточное Сварное соединение, в котором соединение сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друга. Тавровое Сварное соединение, в котором соединение торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента. Торцовое Сварное соединение, в котором соединение боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Сварной шов Стыковой шов Угловой шов Участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации Сварной шов стыкового соединения Сварной шов углового, нахлесточного или таврового соединения Точечный шов Сварной шов, в котором связь между сваренными частями осуществляется сварными точками Непрерывный шов Сварной шов без промежутков по длине Прерывистый шов Сварной шов с промежутками по длине Цепной прерывистый Двухсторонний прерывистый шов, у которого шов промежутки расположены по обеим сторонам стенки один против другого.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Шахматный прерывистый шов Двухсторонний прерывистый шов, у которого промежутки на одной стороне стенки расположены против сваренных участков шва с другой ее стороны. Многослойный шов Сварной шов деталей, выполненный в несколько слоев по высоте Меньшая часть двухстороннего шва, выполняемая предварительно для предотвращения прожогов при последующей сварке или выполняемая в последнюю очередь в корне шва после его зачистки (выборки) Часть сварного шва, наиболее удаленная от его лицевой поверхности. Подварочный шов Корень шва
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Валик Металл сварного шва, наплавленный или переплавленный за один проход Слой сварного шва Часть металла сварного шва, которая состоит из одного или нескольких валиков, располагающихся на одном уровне поперечного сечения шва Прихватка Короткий сварной шов для фиксации взаимного расположения подлежащих сварке деталей Выпуклость сварного Расстояние между плоскостью, проходящей через шва видимые линии границы сварного шва с основным металлом и поверхностью сварного шва, измеренное в любом поперечном сечении по длине шва
Вогнутость сварного шва СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Максимальное расстояние между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварного шва с основным металлом и поверхностью шва, измеренное в любом поперечном сечении по длине шва. Номинальная толщина сваренных деталей Толщина углового шва Указанная в чертеже (без учета допусков) толщина основного металла деталей в зоне, примыкающей к сварному шву Наибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки максимального проплавления основного металла.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Расчетная высота углового шва Указанный в рисунке размер перпендикуляра, опущенного из точки сопряжения сваренных деталей (точка о) на прямую линию, соединяющую края поверхности шва водном поперечном сечении, или на параллельную указанной линии касательную к поверхности сварного шва (при вогнутом угловом шве). Катет углового шва Кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Ширина сварного шва Расстояние между линиями сплавления на лицевой стороне сварного шва в одном поперечном сечении. Основной металл Разделка кромки Скос кромок Притупление кромки Металл деталей, соединяемых сваркой Придание кромкам деталей, подлежащих сварке, необходимой формы Прямолинейный наклонный срез кромки детали, подлежащей сварке. Нескошенная часть торца кромки детали, подлежащей сварке.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Угол скоса кромки Острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца детали или торцовая поверхность детали после механической обработки до заданных чертежом размеров. Угол разделки кромок Угол между скошенными свариваемых деталей. Смешение кромок Несовпадение уровней расположения внутренних и наружных поверхностей свариваемых (сваренных) деталей в стыковых сварных соединениях. Зазор в соединении Расстояние между собранными под сварку деталями в поперечном сечении их кромок. кромками
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Конструктивный Непровар (зазор) в сварном непровар (зазор) соединении, предусмотренный конструкторской документацией на сварной узел. Подкладка. Остающаяся подкладная пластина (кольцо) Расплавляемая вставка Стальная пластина или кольцо заданной формы, ширины и толщины, устанавливаемое при сварке плавлением под кромки свариваемых деталей. Стальная проволочная вставка заданной формы, ширины и толщины, устанавливаемая между кромками свариваемых деталей и расплавляемая при сварке.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Провар Сплошная металлическая связь между поверхностями основного металла, слоями и валиками сварного шва Зона сплавления при сварке. Зона частично оплавившихся зерен на сплавления границе основного металла и металла шва Зона термического влияния при Участок основного металла от линии сварке. Зона термического сплавления до зоны, в которой влияния происходит изменение структуры и свойств металла в результате нагрева при сварке или наплавке
1. 2. ВИК подразделяется на следующие стадии технологического процесса: Визуальный и измерительный контроль материалов на стадии входного контроля выполняют при поступлении материала (полуфабрикатов, заготовок, деталей) в организацию с целью подтверждения его соответствия требованиям стандартов, технических условий (далее — ТУ), конструкторской документации и Правил. Проводят данный контроль с целью выявления деформаций, поверхностных трещин, расслоений, закатов, забоин, рисок, раковин и других несплошностей; проверки геометрических размеров заготовок, полуфабрикатов и деталей; проверки допустимости выявленных деформаций и поверхностных несплошностей. Визуальный и измерительный контроль изготовления деталей и сборочных единиц, подготовки их к сборке и сварке выполняют с целью подтверждения соответствия качества их изготовления и подготовки требованиям рабочих чертежей, технологии изготовления (технологии сборки, гиба) и прочей производственно технологической документации (далее — ПТД), требованиям нормативной технической документации (далее — НД), ТУ на изготовление и Правил. Проводят данный контроль с целью выявления и проверки обеспечения допустимых размеров зазоров, смещений кромок, формы и размеров кромок и геоме трического положения (излома или перпендикулярности) осей и поверхностей собранных элементов.
3. 4. 5. Визуальный и измерительный контроль качества сварных соединений и наплавок в процессе сварки (наплавки) и готового сварного соединения или наплавки выполняют с целью подтверждения их соответствия требованиям конструкторской документации, ПТД и (или) НД и Правил. Проводят данный контроль с целью выявления деформаций, поверхностных трещин, подрезов, прожогов, наплывов, кратеров, свищей, пор, раковин и других несплошностей и дефектов формы швов; проверки геометрических размеров сварных швов и допустимости выявленных деформаций, поверхностных несплошностей и дефектов формы сварных швов. Визуальный и измерительный контроль качества исправления дефектных участков в материале, сварных соединениях и наплавках выполняют с целью подтверждения полноты удаления дефекта, проверки соответствия формы и размеров выборки дефектного участка и качества заварки выборок (в случаях, когда выборка подлежит заварке) требованиям ПТД, НД и Правил. Визуальный и измерительный контроль технических устройств и сооружений в процессе эксплуатации проводят с целью выявления изменений их формы, поверхностных дефектов в материале и сварных соединениях (наплавках), образовавшихся в процессе эксплуатации (трещин, коррозионных и эрозионных повреждений, деформаций и пр. ).
ВИК контроль проводят невооруженным глазом и (или) с применением визуально оптических приборов до 20 кратного увеличения (луп, микроскопов, эндоско пов, зеркал и др. ). Существует универсальный набор он состоит из следующих компонентов: • Универсальный шаблон сварщика УШС 3 предназначен для контроля элементов разделки под сварной шов, электродов и элементов сварного шва. • Лупа ЛП 3, 5 с подсветкой для просмотра деталей, мелких предметов. • Лупа ЛП 7 асферическая для просмотра деталей, мелких предметов и т. д. • Лупа ЛП 4 складная для просмотра деталей, мелких предметов и т. д. • Лупа измерительная ЛИ 10 (десятикратная) для измерения линейных размеров плоских предметов с помощью шкалы, выполненной на стеклянной пластине. • Штангенциркуль ШЦ 1 125 0, 1 с глубиномером. • Линейка металлическая Л 150. • Набор радиусных шаблонов № 1 (R=1. . . 6 мм) и № 3 (R=7. . . 25 мм). • Набор щупов для контроля зазоров № 4 (0. 1. . . 1 мм). • Угольник металлический 160 х250 мм Угол 90. • Фонарик миниатюрный.
• Для осуществления ВИК в труднодоступных местах используют жесткие и гибкие эндоскопы, зеркальные зонды, смотровые устройства с освещением, бинокулярные лупы, а также рабочие станции с визуализацией на экране ноутбука по средствам видеозахвата изображений с последуещей архивировацией изображений на ноутбуке, а также с возможностью созданием отчетов с распечаткой изображения на принтер. Смотровые зонды Гибкий и жесткий эндоскоп Пример рабочий станции: 1. Ноутбук с USB устройством для видеозахвата изображений; 2. Жесткий или гибкий эндоскоп с камерой A Cam с адаптером; 3. Видеопринтер. Публикация с последующим предоставлением документа о повреждениях
• • • • • При подготовке деталей под сварку необходимо контролировать: наличие маркировки и документации, подтверждающей приемку полуфабрикатов, деталей, сборочных единиц и изделий при входном контроле; наличие маркировки изготовителя материала на деталях, подготовленных под сварку; наличие удаления механическим путем зоны термического влияния в месте термической резки заготовок; геометрическую форму обработанных кромок; геометрическую форму обработанных внутренних поверхностей кольцевых деталей; форму подкладных пластин (колец) и расплавляемых вставок; наличие заварки разъема подкладной пластины (кольца), качество шва заварки подкладной пластины (кольца), а также наличие зачистки шва заварки разъема подкладной пластины (кольца); отсутствие визуально наблюдаемых загрязнений, пыли, продуктов коррозии, влаги, масла и. т. п. в зоне подлежащей сварке (наплавке) кромок и прилегающих к ним поверхностей, а также подлежащих неразрушающему контролю участков материала. При сборке деталей под сварку визуально необходимо контролировать: правильность установки подкладных пластин (колец); правильность установки временных технологических креплений; правильность сборки и крепления деталей в сборочных приспособлениях; правильность расположения и количество прихваток и их качество; правильность установки приспособлений для поддува защитного газа; правильность нанесения активирующего флюса и защитной флюс пасты; наличие защитного покрытия от брызг расплавленного металла на поверхности деталей из аустенитных сталей, свариваемых ручной дуговой и полуавтоматической (автоматической) сваркой плавящимся электродом в среде защитного газа; чистоту кромок и прилегающих к ним поверхностей деталей.
Размеры, контролируемые измерением при подготовке деталей под сварку а — I образная разделка кромки (без скоса кромки); б — V образная односторонняя разделка кромки; в — V образная двухсторонняя разделка кромки; г, д — подготовка к сварке стыкового соединения деталей, значительно отличающихся по толщине; е, ж — подготовка к сварке замкового соединения; з — У образная разделка кромки; и — V образная двухскосная разделка кромки; к — отклонение от перпендикулярности торца трубы; л — подготовка кромок штуцера Ду 10– 65; м — I образная разделка с присадочным выступом н — цилиндрическая расточка (раздача) концов труб по внутреннему диаметру; п — коническая расточка труб по внутреннему диаметру; р — притупление внутренней кромки трубы; с — подкладная остающаяся пластина; т, у — подкладное стальное остающееся кольцо; ф — подкладное стальное остающееся кольцо; х — расплавляемая проволочная вставка; ц — сектор отвода; ч, ш, э — рассверловка отверстия под штуцер (патрубок) в корпусе(трубе, коллекторе); ю — разделка кромок под автоматическую сварку в среде защитных газов
Размеры, контролируемые при сборке соединения под сварку: а — стыковое соединение; б — стыковое соединение с остающейся подкладной пластиной (кольцом); в — стыковое замковое соединение; г — тавровое соединение; д — угловое соединение; е — нахлесточное соединение; ж — стыковое соединение с расплавляемой вставкой; и, к — угловые соединения штуцеров; л — соединение с приварными элементами временных креплений; м — соединение с несоосностью осей штуцера и корпуса; н — соединение с несоосностью осей в угловых соединениях труб; п — соединение с переломом осей цилиндрических деталей; р — прихватки соединения; с, т — тройниковое (угловое) соединение
Контроль универсальным шаблоном сварщика УШС а — общий вид шаблона УШС; б — измерение угла скоса разделки; в — измерение размера притупления кромкир; г — измерение зазора в соединении а; д — измерение смещения наружных кромок деталей
Измерения с помощью шаблона УШС размеров сварного шва измерение высоты шва (g) и глубины подреза (hп); б — измерение ширины шва (e); в — измерение западаний между валиками (Л )
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЕ Несплошность Обобщенное наименование трещин, отслоений, прожогов, свищей, пор, непроваров и включений. Трещина сварного Дефект сварного соединения в виде разрыва соединения. металла в сварном шве и (или) прилегающих к Трещина нему зонах сварного соединения и основного металла Продольная трещина Трещина сварного соединения, ориентированная сварного соединения. вдоль оси сварного шва. Продольная трещина
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЕ Поперечная трещина Трещина сварного соединения, сварного соединения. ориентированная поперек оси сварного шва. Поперечная трещина Разветвленная трещина Трещина сварного соединения, имеющая сварного соединения. ответвления в различных направлениях, или Разветвленная трещина группа соединенных трещин, отходящих от одной общей трещины.
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Радиальная трещина Несколько трещин разного направления, исходящих из одной точки (могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле) Кратерная трещина. Трещина в кратере . Трещина (продольная, поперечная, разветвленная) в кратере валика (слоя) сварного шва.
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Включение Полость в металле, заполненная газом, шлаком или инородным металлом; обобщенное наименование пор, шлаковых и вольфрамовых включений Шлаковое включение Полость в металле, в том числе сварном шве, сварного шва. заполненная шлаком Шлаковое включение Флюсовое включение Полость в металле сварного шва, заполненная нерасплавившимся флюсом, попавшим в металл шва во время затвердевания Вольфрамовое Внедрившаяся в металл шва нерасплавленная включение частица (осколок) неплавящегося вольфрамового электрода Окисное включение Окисел металла, попавший в металл шва во время затвердевания Пора Заполненная газом полость округлой формы
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Отслоение Дефект в виде нарушения сплошности сплавления наплавленного металла с основным металлом. Кратер. Усадочная раковина Дефект в виде полости или впадины, сварного шва образовавшийся при усадке расплавленного металла при затвердевании (располагается, как правило, в местах обрыва дуги или окончания сварки).
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Свищ в сварном Дефект в виде воронкообразного или трубчатого шве углубления в сварном шве. Подрез Острые конусообразные углубления на границе поверхности сварного шва с основным металлом. Брызги металла Дефект в виде затвердевших капель расплавленного металла на поверхности сваренных или наплавленных деталей с образованием или без образования кристаллической связи с основным металлом
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Непровар. Неполный провар Дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок основного металла или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва. Углубление (западание) валиками шва между Продольная впадина между двумя соседними валиками (слоями) шва (оценивается по максимальной глубине).
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Чешуйчатость сварного шва Поперечные или округлые (при автоматической сварке под флюсом удлиненно-округлые) углубления на поверхности валика, образовавшиеся вследствие неравномерности затвердевания металла сварочной ванны (оценивается по максимальной глубине). Выпуклость (превышение Часть одностороннего сварного шва проплавления) корня шва со стороны его корня, выступающая над уровнем расположения поверхностей сваренных деталей (оценивается по максимальной высоте расположения поверхности корня шва над указанным уровнем).
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Вогнутость корня шва Дефект в виде углубления на поверхности обратной стороны сварного одностороннего шва (оценивается по максимальной глубине расположения поверхности корня шва от уровня расположения поверхностей сваренных деталей). Максимальный размер включения Наибольшее расстояние а между Максимальная ширина включения точками внешнего контура включения. Наибольшее расстояние b между двумя точками внешнего контура включения, измеренное в направлении, перпендикулярном максимальному размеру включения.
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Включение одиночное Включение, минимальное расстояние l от края которого до края любого соседнего включения - не менее максимальной ширины каждого из двух рассматриваемых включений, но не менее трехкратного максимального размера включения с меньшим значением этого показателя (из двух рассматриваемых). Скопление включений Два или несколько включений (пор, шлаковых и прочих включений), минимальное расстояние между краями которых менее установленных для одиночных включений, но не менее максимальной ширины каждого из любых двух рассматриваемых соседних включений.
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Цепочка пор. Группа пор в сварном шве, расположенная в Линейная пористость линию, параллельно оси сварного шва. Превышение усиления Избыток наплавленного металла сварного шва стороне (сторонах) стыкового шва. Правильно на Неправильно лицевой
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Превышение Избыток наплавленного металла на лицевой выпуклости стороне углового шва. Местное превышение проплава Неправильный профиль сварного шва Местный избыточный проплав (с внутренней стороны одностороннего шва) Слишком малый угол (а) между поверхностью основного металла и плоскостью касательной к поверхности сварного шва. Правильно Неправильно
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Наплыв Дефект в виде металла, натекшего в процессе сварки (наплавки) на поверхность сваренных (наплавленных) деталей или ранее выполненных валиков и несплавившегося с ними. Перелом осей деталей. Угловое смешение Смешение между двумя свариваемыми деталями, при котором их плоские поверхности непараллельны (или не направлены под определенным углом).
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Прожог шва сварного Дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся вследствие вытекания части жидкого металла сварочной ванны в процессе выполнения сварки Не полностью Продольная непрерывная или прерывистая заполненная вогнутость на поверхности сварного шва из-за разделка кромок недостаточности присадочного металла. Асимметрия углового шва Несоответствие фактического значения катета шва проектному значению.
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕН ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЬ Неравномерная ширина шва Чрезмерное колебание ширины шва Неравномерная поверхность шва Чрезмерная неровность наружной поверхности шва Плохое возобновление шва Местная неровность поверхности в месте возобновления сварки.
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА Случайное оплавление основного металла в результате зажигания или гашения дуги Задир поверхности основного металла Местное повреждение поверхности основного металла, примыкающего к сварному шву, возникшее в результате случайного и (или) преднамеренного возбуждения дуги вне разделки соединения Повреждение поверхности, вызванное удалением путем отрыва временного технологического крепления Утонение металла Уменьшение толщины металла вследствие чрезмерного его удаления при обработке абразивным инструментом Остатки поджога от Темное пятно, отличающееся по травимости от резки основного металла, или углубление, частично заполненное расплавленным металлом и шлаком, образовавшееся при резке на анодно-механических станках
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА Дефект рубки металла Трещины или рваные вязкие изломы Пузыри поверхностных металла в Полости, имеющие в поперечном сечении слоях округлую форму, а в продольном сечении - форму капсулы, ориентированной перпендикулярно оси слитка. При выходе пузырей на поверхность слитка имеют вид отверстий округлой формы Завороты корки Завернувшиеся корки металла, окислившиеся заливины и брызги, расположенные у поверхности слитков. В деформированном металле дефект представляет собой или разрывы, или частичное отслоение, образовавшееся в результате раскатки завернувшихся корок или брызг
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА Загрязнения и Загрязнения поверхности слитков, прутков и других волосовины изделий неметаллическими включениями (шлаком, огнеупорами, утепляющими смесями, оксидами и др. ). Имеют вид пристывших или частично залитых металлом кусков или мелких частиц светло-серого, темно-серого или коричневого цвета Трещины горячие Извилистый окисленный разрыв металла, более (кристаллизационн широкий у поверхности и сужающийся вглубь, ые) образовавшийся в период кристаллизации металла вследствие растягивающихся напряжений, превышающих прочность наружных слоев слитка Дефект от Углубления на блюмах и слябах, образовавшиеся от вдавливания в вдавливания острых кернов клещей крана в горячие слиток кернов слитки при их транспортировке. По виду дефект клещей крана напоминает единичную чечевицеобразную, широко открытую, сравнительно короткую трещину
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА Трещина Направленный в глубь металла разрыв, часто под напряжения прямым углом к поверхности, образовавшийся вследствие объемных изменений, связанных со структурными превращениями или с нагревом и охлаждением металла Трещина Сетка паутинообразных разрывов или отдельных шлифовочная произвольно направленных поверхностных разрывов, образовавшихся при шлифовке металла. Очень тонкие, извилистые и проникающие в глубь металла зигзагами или ступеньками с ответвлениями Трещины Разрывы, образовавшиеся при травлении металла с травильные внутренними напряжениями, вызванными структурными превращениями или деформацией. Травильные трещины иногда образуют поверхностную сетку, подобную сетке шлифовочных трещин, но значительно более грубую
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА Рванины Раскрытые разрывы, расположенные перпендикулярно или под углом к направлению наибольшей вытяжки металла Прокатные Отслоения металла языкообразной формы, соединенные плены с основным металлом и образованные вследствие раскатки или расковки рванин Чешуйчатость Отслоения или разрывы в виде сетки, образовавшиеся при прокатке из-за перегрева (пережога) или пониженной пластичности металла периферийной зоны Прижоги Дефекты, образующиеся при локальном перегреве металла (шлифование, электрохимическое клеймение, спектральный анализ и др. ), являющиеся структурными концетраторами напряжений, в зоне которых может возникнуть растрескивание Ус Продольный выступ с одной стороны прутка или с двух диаметрально противоположных его сторон
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА Подрез Продольное углубление по всей длине прутка или на отдельных участках его поверхности, образовавшееся из -за неправильной настройки валковой арматуры или одностороннего перекрытия калибра. Прокатный подрез может иметь волнистый или зазубренный край Морщины Группа чередующихся продольных углублений и выступов Риска Прямоугольное продольное углубление с закругленным или плоским дном, образовавшееся из-за царапания поверхности металла наварами и другими выступами Отпечатки Углубления или выступы, расположенные по всей поверхности металла или на отдельных его участках Рябизна Углубление от вдавленной окалины, образовавшееся при ковке, прокатке или правке металла с толстым слоем окалины Остатки окалины Окалина, не удаленная с отдельных участков прутков
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА Рябизна Углубление от вдавленной окалины, образовавшееся при ковке, прокатке или правке металла с толстым слоем окалины Заусенец Острый в виде гребня выступ на конце прутка, образовавшийся при резке металла Местное или общее разъедание поверхности металла при травлении Канавка неправильной формы и произвольного направления, образовавшаяся в результате механических повреждений, в том числе при складировании и транспортировке металла Перетрав Царапина Раковины вдавленной окалины от Отдельные углубления, иногда частично вытянутые вдоль направления прокатки, образующиеся при выпадании и вытравливании вкатанной окалины Вкатанный кусок Приварившийся кусок инородного металла к металлу металла основного материала
РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ • Радиационный неразрушающий контроль это вид неразрушающего контро ля, основанный на регистрации и анализе ионизирующего излучения после его взаимодействия с объектом контроля. • Это один из старейших и достаточно универсальных видов неразрушающего контроля. Кроме того, различные радиационные методы хорошо разработаны и подробно описаны в стандартах, справочниках и монографиях.
Он активно применяется при контроле: • качества материалов (выявление дефектов в слитках, литых изделиях, сварных и паяных соединениях); • качества функционирования узлов и механизмов; • контейнеров, багажа, почтовых отправлений (выявление оружия, недозволенных вложений); • продуктов (выявление инородных тел); • произведений искусства (обнаружение подделок); • в судебной практике (обнаружение подделок); • в научных исследованиях (регистрация быстро протекающих процессов, физических явлений в непрозрачных средах); • в сельском хозяйстве (определение качества посевного материала, регистрация распределения зерен при посеве). В данном разделе мы рассмотрим радиационный контроль сварных соединений.
Радиационный неразрушающий контроль представляет собой обяза тельное использование трех основных элементов: • источника ионизирующего излучения, • объекта контроля, • устройства, регистрирующего дефектоскопическую информацию (детектора). Сущность радиационных методов контроля заключается в просвечивании объекта контроля ионизирующим излучением и фиксирование выходящего пучка на детектор. Ионизирующее излучение, проходя через изделие (вещество), взаимодействует с атомными ядрами и электронными оболочками, поглощаясь и рассеиваясь, и вследствие этого испытывает ослабление. При этом у каждого вещества своя степень поглощения и ослабления излучения. Наличие в объекте контроля дефектов приводит к резкому изменению энергии или интенсивности излучения выходя щего пучка.
зафиксированный детектором пучок излучения несет в себе информацию о наличии и размерах дефектов Степень ослабления зависит от толщины d и плотности p контро лируемого объекта, а также интенсивности I и энергии Е излучения. В общем виде закон ослабления имеет вид: где I 1 интенсивность потока излучения в данной точке пространства, прошедшего через изделие; I 0 интенсивность потока излучения в той же точке перед изделием; линейный коэффициент ослабления, характеризующий ослабление излучения на единицу длины пути в данном материале.
Схема контроля радиационными методами с картиной распределения интенсивности рентгеновского излучения 1 – Источник рентгеновского излучения; 2 – Контролируемый образец (сварной шов, металл); 3 – Дефект (пора, шлаковые включения, наличие воздушной прослойки); 4 – Дефект (включение вольфрама, ); 5 – Подрез; 6 – Рентгеновская пленка
По детекторам радиационные методы контроля подразделяют на: • Радиографический основаны на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок или запись этого изображения на запоминающем устройстве с последующим преобразованием в световое изображение. • Радиоскопический метод основанный на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в световое изображение на выходном экране радиационно оптического преобразователя, причем полученное изображение анализируется в процессе контроля. • Радиометрический метод получения информации о внутреннем состоянии контролируемого изделия, просвечиваемого ионизирующим излучением, в виде электрических сигналов
Схематичное представление рентгеновской трубки
Схема рентгеновской трубки: 1 – катод; 2 – нить накала катода; 3 – стеклянный колба; 4 – анод; 5 – источник высокого напряжения
• Современные методы радиационной дефектоскопии. • Радиоскопия. Этот метод контроля основан на просвечивании контролируемых объектов рентгеновским излучением с последующим преобразованием радиационного изображения объекта в светотеневое или электронное и передачей этого изображения на расстояние с помощью оптики или телевизионной техники для визуального анализа на выходных экранах. • Целесообразность этого метода определяется с учетом того, что по сравнению с радиографией чувствительность радиоскопического метода к дефектам ≈в 2 раза ниже, а производительность в 3 5 раз выше. Этот метод позволяет просматривать внутреннюю структуру контролируемого изделия в процессе его перемещения относительно входного экрана со скоростью от 0, 3 до 1, 5 м/мин в зависимости от типа преобразователя и толщины изделия. В качестве преобразователей теневого радиационного изображения в светотеневое или электронное применяют флуороскопические экраны, сцинтилляционный кристалл, электронно оптическое устройство и электролюминесцентный экран.
• Радиометрический метод. • Он основан на просвечивании изделий ионизирующим излучением с преобразованием плотности потока или спектрального состава прошедшего излучения в пропорциональный электрический сигнал. Любая система радиометрического контроля содержит источник излучения, детектор, схему обработки и регистрации информации. • В качестве источников излучения применяют в основном гамма изотопы, ускорители и рентгеновские аппараты. Детекторами излучения являются в основном сцинтилляционные кристаллы с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ), реже ионизационные камеры и газоразрядные счетчики. • Узкий пучок ионизирующего излучения перемещается по контролируемому объекту, последовательно просвечивая его участки. Излучение, прошедшее через объект, регистрируется счетчиком, на выходе которого образуется электрический сигнал с величиной, пропорциональной интенсивности поступающего излучения. Электрический сигнал, прошедший усилитель, регистрируется устройством. При наличии дефекта регистрирующее устройство отмечает изменение интенсивности.
• ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Смещение сваренных деталей. • ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Выраженное различие почернения (оптической плотности) перпендикулярно сварному шву. • СОКРАЩЕННАЯ ЗАПИСЬ ПО ГОСТ 7512 82: • Cкp 150/Fd 150
• • • • • НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Смещение кромок и непровар в корне ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Сваренные детали смещены, и непровар в корне. ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Выраженное различие почернения (оптической плотности) перпендикулярно сварному шву с более темной линией, проходящей вдоль, в се редине шва. РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: Смещение кромок; непровар в корне длиной 74 мм; пора 0, 6 мм; пора 1, 2 мм; шлаковое включение длиной З мм и шириной 1 мм; шла ковое включение 1, 2 мм; шлаковое включение 1, 0 мм. СОКРАЩЕННАЯ ЗАПИСЬ ПО ГОСТ 7512 82: П 0, 6; П 1, 2; Ш 3 х1; Ш 1, 2; Ш 1; Σ 7; Скр; Нк 74 Аа 0, 6; Аа 1, 2; Ва 3 х1; Ва 1, 2; Ва 1; Σ 7; Fd; Da 74
• НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Вогнутость валика сварного шва • ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Вогнутость валика сварного шва обусловленная недостатком электродного металла • ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: • В дефектной области плотность почернения выше чем на нормальном шве • РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Вогнутость валика шва • доступная для внешнего • осмотра длиной 90 мм; • четыре поры по 1 мм; • две поры по 0, 6 мм; • 7 шлаковых включений • дли ной 2 мм и шириной • 0, 5 мм.
• НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Выпуклость корня сварного шва • ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Избыток электродного металла в корне шва • ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Область с меньшей плотностью почернения вдоль центра сварного шва или отдельные свет лые пятна круглой формы. • РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Выпуклость корня шва • длиной 80 мм; пора 1 мм; • два шлаковых включения • длиной 3 мм и шири ной 1 мм.
• • • • НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Подрез в корне сварного шва. ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Подрез на переходе «основной материал/ко рень» ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Неравномерная темная линия вблизи центра сварного шва вдоль кромки корня. РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: Подрез в корне шва длиной 75 мм; подрез в корне шва длиной 9 мм; подрез в корне длиной 5 мм; шлаковое включение длиной 2 мм и шири ной 1 мм.
• НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Вогнутость корня шва • ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Ослабление сварного шва со стороны корня из за недостаточного количества электродного металла. • ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Удлиненное, неравномерное почернение с не ровными краями вдоль середины сварного шва • РАСШИФРОВКА • ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Вогнутость корня шва • длиной 85 мм; пора 0, 6 мм
• НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Свищ сварного шва • ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Трубчатое или воронкообразное углубление в шве (не путать с прожегом то есть со сквозным отверстием) • ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Локализованные темные пятна с неровными краями в центре сварного шва • РАСШИФРОВКА • ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Два свища по 8 мм; • три поры по 0, 8 мм.
• НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Непровар в корне • ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Недостаточно проваренный сварной шов • ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Выраженная линия почернения в зоне дефекта: • РАСШИФРОВКА • ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Непровар в корне • длиной 70 мм; • две поры по 0, 8 мм
• НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Шлаковые включения • ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Наличие неметаллических неоднородностей в теле сварного шва. • ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Темные пятна неопределенной, часто вытяну той, формы • РАСШИФРОВКА • ИЗОБРАЖЕНИЯ: • 3 шлаковых включения • длиной 7 мм и шириной 3 мм; • 2 шлаковых включения • длиной 3 мм и шириной 1 мм
• • НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Непровар со шлаковыми включениями вдоль корня ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Наличие неметаллических неоднородностей вдоль корня сварного шва ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Параллельные или отдельные неровные, тем ные линии нерегулярной ширины вдоль сварно го шва. РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: 2 непровара по разделке длиной 100 мм со шла ковыми карманами
• • • НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Непровар с протяженными пустотами вдоль разделки боковых стенок ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Наличие вытянутых пустот вдоль разделки сва риваемых поверхностей ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Вытянутые, параллельные или отдельные тем ные линии, иногда включающие темные пятна. В отличие от случая шлаковых включений, здесь линии прямые и проходят вне средней части шва РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: 2 непровара по разделке длиной 150 мм с от дельными включениями по всей протяженности участка
• • • • НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Скопления пор ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Нерегулярно разбросанные шарообразные включения газа различного размера. ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Темные круглые точки разного размера, под чиняющиеся статистическим распределениям РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: Два скопления пор (длина каждого скопления 10 мм, максимальный диаметр пор 3 мм); шла ковое включение 1 x 2 мм; 4 поры по 1 мм; 14 пор по 0, 6 мм; 3 поры по 0, 4 мм.
• • • • • НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Группы пор ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Локальное скопление шарообразных газовых включений. ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Скопления круглых или овальных точек, рас пределенных нерегулярно РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: Группа (цепочки) пор с расстояниями между ними не более их максимальной ширины или диаметров (независимо от их числа и взаимно го расположения расшифровывается как один дефект по ГОСТ 23055 78); 2 отдельные поры диаметром 0, 8 мм.
• НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Прерывистый непровар корня • ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Круглые и овальные включения газа в области корня. ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Вытянутые в строчку круглые или овальные по чернения в центре изображения: сварного шва • РАСШИФРОВКА • ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Непровар корня • длиной 150 мм; • две поры по 1 мм.
• НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Трещина поперек шва • ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Трещина поперек шва. • ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Искривленные темные линии, неравномерно проходящие перпендикулярно шву • РАСШИФРОВКА • ИЗОБРАЖЕНИЯ: • Две трещины поперек • шва длиной 14 мм; • тре щина поперек • шва длиной 5 мм
• • • • • • НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Продольная трещина в области корня ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Трещина в электродном металле в корне. ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Неравномерные, искривленные, темные линии вдоль края корня. Наличие изгиба линий позво ляет отличить данный дефект от дефекта: недо статочности заполнения шва РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: трещина разветвленная длиной 25 мм; трещина разветвленная длиной 19 мм; трещина развет вленная длиной 14 мм; трещина разветвленная длиной 7 мм; 10 трещин разветвленных длиной 4 мм; трещина вдоль шва длиной 30 мм; трещи на вдоль шва длиной 4 мм; подрез длиной 7 мм; 2 шлаковых включения длиной 2 мм и шириной 1, 2 мм; 3 поры диаметром 1 мм; две поры диа метром 0, 6 и 0, 5 мм.
• • • НАИМЕНОВАНИЕ ДЕФЕКТА: Вольфрамовые включения ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТА: Вольфрамовые включения перешедшие в тело шва от электрода. ВЫРАЖЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ: Светлые пятна произвольной формы, неравно мерно распределенные по изображению свар ного шва РАСШИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЯ: Вольфрамовое включение длиной 3 мм и шири ной 2 мм; два вольфрамовых включения по 2 мм; четыре вольфрамовых включения по 1 мм
Акустические методы неразрушающего контроля Пассивные методы(основанные на приеме) Акустико Шумодиагностический(колебаний) эмиссионный(бегущих волн) Вибрационно диагностический (колебаний) Активные методы (основанные на излучении и приеме) Прохождения(бегущих волн) Отражения(бегущих волн) Комбинированные(бегущих волн) амплитудный теневой временной теневой зеркально теневой эхо метод эхотеневой эхозеркальный велосиметрический эхосквозной дельта метод многократной тени реверберационно сквозной реверберационный ультразвуковая микроскопия Собственных частот (собственных колебаний) вынужденные колебания свободные колебания когерентный дифракционно временной интегральный изгибных волн локальный продольных волн акустико топографический контактного импеданса Импедансные
• 1. 2. Методы отражения • Методы отражения используют сигналы, отраженные от дефектов несплошностей. Информативными параметрами являются амплитуда волны, время прохода импульса, фаза колебаний. Методы отражения включают эхо метод, эхозеркальный метод, дельта метод, дифракционно временной метод, реверберационный метод, когерентный метод, ультразвуковая микроскопия. • Эхо–метод основан на регистрации эхо сигналов от дефектов. Он похож на радио и гидролокацию. На рис. 1. 2 показана упрощенная блок схема импульсного эхо дефектоскопа. Упрощенная структурная схема эхо дефектоскопа 1 – Усилитель; 2, 3 – Пьезоэлемент; 4, 6 – ОК и дефект; 5 – электронно лучевая трубка; 7 – генератор импульсов; 8 – синхронизатор; 9 – генератор развертки
• Эхозеркальный метод, основан на анализе акустических импульсов, зеркально отраженных от донной поверхности ОК и дефекта В, т. е. прошедшие путь АВСD. Вариант этого метода, рассчитанный на выявление вертикальных дефектов, называют методом тандем. Для его реализации при перемещении преобразователей А и D поддерживают постоянным значение la + lд = 2 H tgα. , где Н толщина ОК. Для получения зеркального отражения от невертикальных дефектов значение la + lд варьируют. • Дельта метод основан на использовании дифракции волн на дефекте. Часть падающей на дефект В поперечной волны от излучателя А рассеивается во все стороны на краях дефекта, причем частично превращается в продольную волну. Часть этих волн принимается приемником продольных волн D, расположенным над дефектом, а часть отражается от донной поверхности и также поступает на приемник. Варианты этого метода предполагают возможность перемещения приемника D по поверхности, изменения типов излучаемых и принимаемых волн.
• Дифракционно временной метод (рис. 1. 3, в) основан на приеме волн, рассеянных на концах дефекта, причем могут излучаться и приниматься как продольные, так и поперечные волны. На рисунке излучаются поперечные волны, а принимаются продольные. Главная информационная характеристика время прихода сигнала. Этот метод также называют времяпролетным, буквально переводя английское название. • Реверберационный метод основан на анализе времени объемной ревербера ции, т. е. процесса постепенного затухания звука в некотором объеме ОК. При кон троле используется один совмещенный преобразователь 2, J, поэтому метод пра вильнее назвать эхореверберационным. Например, при контроле двухслойной кон струкции (рис. 1. 4) в случае некачествен ного соединения слоев время ревербера ции в слое I, с которым контактирует пре образователь, будет больше, а в случае доброкачественного соединения слоев меньше, так как часть энергии будет пере ходить в другой слой Реверберационный метод. 1 ОК, 2 излучатель, 3 приемник.
• Ультразвуковая микроскопия отли чается от эхометода повышением на один два порядка частоты УЗ, применением острой фокусировки и автоматическим или механизированным сканированием объектов небольшого размера. В результа те удается зафиксировать небольшие из менения акустических свойств в ОК. Ме тод позволяет достичь разрешающей спо собности в сотые доли миллиметра. Воз можна акустическая микроскопия с ис пользованием прохождения волн. • Когерентные методы отличаются от других методов отражения тем, что в ка честве информационного параметра по мимо амплитуды и времени прихода им пульсов используется также фаза сигнала. Благодаря этому повышается на порядок разрешающая способность методов отра жения и появляется возможность наблю дать изображения дефектов, близкие к реальным. Наиболее эффективным коге рентным методом является компьютерная акустическая голография.
• 1. 3. Методы прохождения • Эти методы, в России чаще называе м теневыми методами, основаны на наблюдении изменения параметров прошедшего через ОК акустического сигнала (сквозного сиг нала). На начальном этапе развития ис пользовали непрерывное излучение, а признаком дефекта было уменьшение ам плитуды сквозного сигнала, вызванное образуемой дефектом звуковой тенью. Поэтому термин "теневой" адекватно от ражал содержание метода. Однако в даль нейшем области применения рассматри ваемых методов расширились. • Методы начали применять для опре деления физико механических свойств материалов, когда контролируемые пара метры (упругие постоянные, коэффициент затухания, плотность и т. п. ) не связаны с образующими звуковую тень нарушения ми сплошности. При этом в большинстве случаев непрерывное излучение было за менено импульсным. Существенно рас ширено также число информативных па раметров сквозного сигнала, к которым кроме амплитуды добавились фаза, время прихода и спектр. • Таким образом, теневой метод можно рассматривать как частный случай более общего понятия "метод прохождения".
• Методы прохождения: • а – амплитудный теневой, • б – временной теневой. • 1 – генератор, • 2 – излучатель, • 3 – объект контроля, • 4 – приемник, • 5 – усилитель, • 6 – измеритель амплитуды, • 7 – измеритель времени прихода импульса.
• Амплитудный теневой метод основан на регистрации уменьшения амплитуды прошедшей волны (сквозного сигнала) под влиянием дефекта. Для контроля этим методом можно исполосовать тот же импульсный дефектоскоп, который включают по раздельной схеме, причем излучающий и приемный преобразователи располагают по разные стороны ОК. • Метод применяют для контроля изделий простой формы (например, листов) и многослойных объектов, в которых многократные отражения между слоями мешают использовать эхо метод. • Временной теневой метод так же относится методам прохождения, основанный на измерении запаздывания импульса, вызванного огибанием дефекта. В этом случае информационным параметром будет время прихода сигнала. Метод эффективен при контроле материалов с большим рассеянием УЗ.
• . Комбинированные методы • Эти методы содержат как признаки методов отражения, так и признаки методов прохождения. Информативным параметром данных методов обычно служит амплитуда отраженных от дефекта или прошедших изделия импульсов. Благодаря совместному использованию методов отражения и прохождения достигается максимальная эффективность и надежность контроля. • Зеркально теневой метод основан на измерении амплитуды донного сигнала. На отраженный луч показан смещенным в сторону. По технике выполнения (фиксируется эхо сигнал) это метод отражения, а по физической сущности (измеряют ослабление дефектом сигнала, дважды прошедшего ОК) он близок к теневому методу, поэтому его обычно относят не к методам прохождения, а к комбинированным методам.
• Велосиметрический метод основан на регистрации изменения скоро сти упругих волн в зоне дефекта. Напри мер, если в тонком изделии распространя ется изгибная волна, то появление рас слоения вызывает уменьшение ее фазовой и групповой скоростей. Это явление фик сируют по сдвигу фазы прошедшей волны или запаздыванию прихода импульса. Ме тод имеет несколько вариантов, реализуе мых при одно и двустороннем доступе к ОК. Его применяют для контроля изделий из полимерных композиционных материа лов (ПКМ) и качества соединения слоев в многослойных конструкциях. • Метод многократной тени аналоги чен амплитудному методу прохождения (теневому), но о наличии дефекта судят при этом по амплитуде сквозного сигнала (теневого импульса), многократно (обыч но двукратно) прошедшего между параллельными поверхностями изделия. Метод более чувствителен но менее помехоустойчив, чем теневой или зер кально теневой, так как волны проходят через дефектную зону несколько раз.
Комбинированные методы: а – зеркально теневой, б – эхотеневой, в – эхосквозной. 1 – излучатель, 2 – объект контроля, 3 – приемник.
• Эхотеневой метод основан на анализе как прошедших, так и отраженных волн (рис. 1. 6, б). Этот метод применяется в автоматизированных установках УЗ контроля. Для реализации метода требуется двуканальная аппаратура. • Эхосквозной метод. При контроле эхосквозным методом (рис. 1. 6, в) излучатель и приемник располагают по разные стороны ОК. Наблюдают сквозной сигнал I, сигнал II, двукратно отраженный в изделии, а в случае появления полупрозрачного дефекта также эхосквозные сигналы III и IV, соответствующие отражениям от дефекта волн, идущих от верхней и нижней поверхностей ОК. Большой непрозрачный дефект обнаруживают по исчезновению сигнала I, т. е. теневым методом, а также сигнала II. Полупрозрачные или небольшие дефекты обнаруживают по появлению эхосквозных сигналов III и IV. • Реверберационно сквозной медод - метод сочетает признаки метода многократной тени и УЗ реверберационного методов. На ОК небольшой толщены расстоянии друг от друга устанавливаются прямые излучающий и приемный преобразователи. Излученные импульсы продольных волн после многократных отражений от стенок ОК достигают приемника. Наличие в ОК несплошностей меняет условие прохождения импульсов. Дефекты регистрируются по изменению амплитуды и спектра принятых сигналов. Метод применяют для контроля изделий из ПМК и соединений в многослойных конструкциях.
• Методы собственных частот (собственных колебаний) • Эти методы основаны на возбуждении в ОК вынужденных или свободных колебаний и измерении их параметров: собственных частот и величины потерь. • Свободные колебания возбуждают путем кратковременного воздействия на ОК (например, механическим ударом), после чего он колеблется в отсутствии внешних воздействий. • Вынужденные колебания создают воздействием внешней силы с плавно изменяемой частотой (иногда применяют длинные импульсы с переменной несущей частотой). Регистрируют резонансные час тоты по увеличению амплитуды колебаний при совпадениях собственных частот ОК с частотами возмущающей силы. Под влиянием возбуждающей системы в неко торых случаях собственные частоты ОК немного изменяются, поэтому резонанс ные частоты несколько отличаются от собственных. Параметры колебаний измеряют, не прекращая действия возбуждаю щей силы. • Различают интегральные и локаль ные методы. В интегральных методах ана лизируют собственные частоты ОК как единого целого, в локальных отдельных его участков. Информативными парамет рами служат значения частот, спектры собственных и вынужденных колебаний, а также характеризующие потери доброт ность и логарифмический декремент зату хания.
• Интегральные методы свободных и вынужденных колебаний предусматривают возбуждение колебаний во всем изде лии или значительном его участке. Методы применяют для контроля физико механических свойств изделий из бетона, керамики, металлического литья, абразив ных и других материалов, а также для сортировки деталей сходной формы, но раз личных размеров. Эти методы не требуют сканирования и отличаются высокой про изводительностью, но не дают информации о месте расположения и характере дефектов. • Локальный метод свободных коле баний основан на возбужде нии свободных колебаний на небольшом участке ОК. Метод применяют для кон троля слоистых конструкций по измене нию спектра частот в части изделия, возбуждаемой путем удара; для измерения толщин (особенно малых) труб и других ОК посредством воздействия кратковре менным акустическим импульсом.
• Локальный метод вынужденных колебаний (УЗ резонансный метод) основан на возбуждении колебаний, частоту которых плавно изменяют. Для возбужде ния и приема УЗ колебаний используют совмещенный или раздельные преобразователи. При сов падении частот возбуждения с собствен ными частотами ОК в сис теме возникают резонансы. Изменение толщины вызовет смещение резонансных частот, появление дефектов исчезнове ние резонансов (если дефект наклонный к поверхности изделия) или изменение их частот (если дефект параллелен поверхности). Этим методом можно проверять очень тонкие изделия, недоступные контролю эхометодом. Используют также им мерсионный вариант резонансного метода. • В несколько измененном виде резо нансный метод применяют для контроля качества клеевых соединений в много слойных конструкциях. • Акустико топографический метод имеет признаки как интегрального, так и локального методов. Он основан на воз буждении в ОК интенсивных изгибных колебаний непрерывно меняющейся час тоты и регистрации распределения ампли туд упругих колебаний на поверхности контролируемого объекта с помощью на носимого на поверхность мелкодисперси онного порошка. На дефектном участке оседает меньшее количество порошка, что объясняется увеличением амплитуды его колебаний в результате резонансных яв лений. Метод применяют для контроля соединений в многослойных конструкци ях: биметаллических листах, сотовых па нелях и т. п.
• Пассивные методы контроля • • Акустико-эмиссионный метод. Явление акустической эмиссии состоит в регистрации (излучении) упругих волн в результате внутренней динамической локальной перестройки структуры материала ОК. Акустико эмиссионный метод основан на регистрации этих волн • Акустические (обычно ультразвуковые) волны возникают в процессе образования и развития трещин в ОК , а также при перестройке кристаллической структуры его материала (например, превращении гамма железа в альфа железо), движении нарушений кристаллической структуры (дислокаций). • При ударах, трении других тел о поверхность ОК также возникают упругие волны, но это не волны акустической эмиссии, а помехи, так как не связаны с внутренними процессами в материале. • Основное применение данного метода – наблюдение за возникновением и развитием трещин в процессе испытаний или эксплуатации. Метод используют также для исследования процессов сварки, коррозии, механических испытаний образцов и т. д.
Акустико эмиссионный метод: 1 – блок обработки информации, 2 – усилители, 3 – объект контроля, 4 – приемные преобразователи.
• Вибрационно диагностический метод основан на измерении вибрации како го либо узла или детали ОК (ротора, подшипника и т. п. ) с помощью приемников контактного типа. • Шумодиагностический метод со стоит в анализе спектра шумов работаю щего механизма (редуктора, двигателя, станка) на слух или с помощью микрофон ных и других приемников и приборов анализаторов спектра.
Скачать презентацию Южно Уральский государственный университет Кафедра Оборудование и
Презентация контроль качества правка.pptx