Дефекты сварных соединений и методы их выявления, особенности сварки чугуна (стр. 1 из 3)

Реферат на тему:

"Дефекты сварных соединений и методы их выявления, особенности сварки чугуна"

В процессе сварки в металле шва и зоне термического влияния могут возникать дефекты, которые снижают прочность соединения, приводят к негерметичности швов, снижают эксплуатационную надежность изделия. Причины возникновения дефектов различны, поэтому и меры по их предупреждению и устранению также различны.

По месту расположения различают дефекты наружные и внутренние. Наружные дефекты, как правило, могут быть выявлены при внешнем осмотре. Для обнаружения внутренних дефектов применяют специальные методы неразрушающего или разрушающего контроля.

Некоторые виды дефектов в сварных соединениях показаны на рис. 2. Наиболее характерными дефектами при сварке являются дефекты формирования шва (непровары, прожоги, подрезы, наплывы). Их происхождение связано с нарушением режима сварки. Они могут появиться в результате неправильной подготовки и сборки свариваемого стыка. Для предотвращения образования дефектов формирования необходимо следить за исправностью сварочного оборудования, правильностью подготовки стыка, соответствием квалификации сварщика выполняемой работе.

Один из наиболее опасных дефектов – непровар. При дуговой сварке его появление связано с недостаточным сварочным током. Опасность непровара заключается в том, что при нагружении изделия в процессе эксплуатации непровар создает концентрацию напряжений. Напряжения, возникающие в этом месте, могут в несколько раз превышать средние напряжения в изделии, а это приводит к разрушению изделия при нагрузках, значительно меньших, чем расчетные. Непровары обязательно устраняют подваркой дефектных участков.

Металлургические и тепловые явления, происходящие в процессе формирования и кристаллизации сварочной ванны, служат причиной возникновения трещин в металле шва и околошовной зоне, пор, шлаковых включений, а также неблагоприятных изменений свойств металла шва и зоны термического влияния. Дефекты этой группы могут появиться при использовании некачественных исходных материалов, сырых электродов или электродов, не соответствующих свариваемому материалу.

Существенное значение имеет состояние сварочной оснастки, оборудования. Для предупреждения дефектов выполняют проверку качества исходных материалов, их подготовки к сварке, состояния поверхности, а также проверку оборудования и оснастки. В процессе сварки строго контролируют режим, следят за зачисткой промежуточных швов, за правильной заваркой кратеров, своевременным выполнением необходимой термической обработки соединения.

Недопустимыми дефектами сварных соединений являются трещины. Подобно непроварам, они служат концентраторами напряжений. Для устранения выявленных трещин в дефектном месте делают выборку металла и проводят ручную подварку.

Рис. 2. Виды дефектов в сварных соединениях:

а – наплыв; б – непровар; в-поры; г – подрезы; д – трсщины,

е – включения

Иногда бывает достаточно перед подваркой засверлить концы трещины для предотвращения ее распространения при подварке.

Менее опасны поры. Они имеют округлую форму и не создают опасной концентрации напряжений, поэтому незначительное количество таких дефектов иногда допускается, однако их размеры и количество на определенной длине шва строго регламентируются технической документацией на изделие.

При контактной сварке к наружным дефектам могут быть отнесены глубокие вмятины от электродов, выплески металла, смещение осей заготовок, к внутренним дефектам – поры, трещины, включения.

Вопросам качества в нашей стране постоянно уделяется пристальное внимание. Внедряемая на предприятиях система государственной приемки изделий предусматривает организацию контроля качества, своевременное выявление дефектов, их анализ и принятие оперативных мер по их предупреждению. Качество сварных соединений обеспечивается постоянным контролем всего производственного цикла: предварительным (контроль материалов и оборудования), текущим (контроль в процессе выполнения сварочных работ) и окончательным (контроль готовых сварных заготовок и изделий).

Для обнаружения дефектов применяют различные методы контроля. Если при контроле не нарушается целостность сварного соединения, то используемый при этом метод относится к неразрушающим методам контроля.

К неразрушающим методам контроля относятся внешний осмотр, контроль на герметичность, методы обнаружения скрытых дефектов (магнитный, радиационный, ультразвуковой), методы обнаружения дефектов, выходящих на поверхность (магнитный, люминесцентный, цветной).

Внешний осмотр выполняют невооруженным глазом или с использованием лупы (обычно не более 10‑кратного увеличения), а также различного мерительного инструмента и шаблонов.

Контролю на герметичность подвергают емкости, сосуды и трубопроводы. При гидравлическом испытании внутри емкости создают избыточное давление жидкости, превышающее в 1,5–2 раза рабочее давление, и после выдержки 5–10 мин осматривают с целью обнаружения течи.

Хорошие результаты при обнаружении негерметичности дает керосино-меловая проба. Контролируемую поверхность окрашивают мелом, а с противоположной стороны заготовку (или сварной шов) смазывают керосином. При наличии неплотности керосин проникает через дефекты размером 0,1 мм и менее и выступает в виде темных пятен на окрашенной мелом поверхности. Испытания на непроницаемость могут выполняться также пневматическим, вакуумным методами и с помощью гелиевого течеискателя.

Магнитные методы контроля основаны на обнаружении полей магнитного рассеяния, образующихся в местах расположения дефектов при намагничивании контролируемых заготовок. Достаточно прост метод магнитного порошка. На поверхность намагниченной (например, соленоидом) заготовки наносят железные опилки. Над местом расположения дефекта создаются скопления порошка. Этим способом можно обнаружить невидимые невооруженным глазом поверхностные трещины, внутренние трещины, залегающие не глубже 15 мм, расслоение металла, поры, включения шлака. При индукционном методе магнитный поток в заготовке наводят электромагнитом переменного тока, а дефекты обнаруживают катушкой искателя, в которой полем рассеяния создается ЭДС, вызывающая звуковой или оптический сигнал на индикаторном устройстве.

Радиационные методы основаны на способности рентгеновского и гамма-излучения проникать через металлы. Выявление дефектов происходит за счет того, что участки металла с дефектами и без дефектов по-разному поглощают излучение. На рис. 30.2 показана схема рентгеновского просвечивания сварного шва. Испускаемое рентгеновской трубкой излучение проходит через металл и фиксируется на чувствительной фотопленке. В местах, где имеются дефекты, на пленке образуются более темные пятна. Чувствительность метода позволяет выявлять дефекты, размеры которых составляют 1–3% толщины металла. Вид и размеры дефектов определяют сравнением проявленной пленки с эталонными снимками.

При просвечивании заготовок гамма-излучением источниками излучения служат радиоактивные изотопы, например, кобальт‑60. Ампулу с таким изотопом помещают в свинцовый контейнер для защиты обслуживающего персонала. Гамма-излучение может проникать в металл глубже, чем рентгеновское, и позволяет просвечивать заготовки с толщиной металла до 300 мм.

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн отражаться от поверхности раздела двух сред. В дефектоскопии ультразвуковые волны получают в пьезоэлектрических материалах (кварц, сульфат лития, титанат бария и др.). Пьезоэлектрический щуп ультразвукового дефектоскопа помещают на поверхность контролируемой заготовки и периодически в виде импульсов посылают в металл направленные ультразвуковые колебания, частота которых обычно превышает 20 кГц (рис. 30.3). При встрече с дефектом возникает отраженная ультразвуковая волна, которая воспринимается другим щупом (а иногда тем же, подающим). Отраженный сигнал преобразуют в электрический и подают на осциллограф, на экране которого возникает импульс в виде пика. Ультразвуковой контроль позволяет обнаружить дефект размером 1–2% толщины заготовки, определить его местонахождение, однако не всегда позволяет установить вид дефекта. Люминесцентный метод основан на способности некоторых веществ светиться в холодном состоянии под воздействием освещения, электрического тока или химических реакций. Явление свечения некоторых веществ под действием светового излучения ультрафиолетового диапазона называется флюоресценцией. Светящиеся вещества называются люминофорами.

Рис. 3. Рентгеновское просвечивание сварного шва:

/ – рснтгеновскся трубка; 2 – рентгеновское излучение; 3 – сварной шов;

4 – кассета, 5 – фотопленка

Рис. 4. Ультразвуковой контроль:

1 – пьезоэлектрический щуп; 2 – генератор ультразвуковых колебаний; 3 – усилитель; 4 – экран дефектоскопа; 5 – дефект

Метод пригоден для выявления только поверхностных дефектов, в которые может проникнуть люминофор. Испытуемую деталь помещают в раствор люминофора в керосине или трансформаторном масле (чтобы деталь не корродировала) и выдерживают 15 мин. Раствор проникает в поверхностные дефекты, и после удаления его остатков деталь сушат. Под действием ультрафиолетового облучения люминофор, остающийся в поверхностных дефектах, начинает светиться и выявляет их.

К разрушающим методам контроля относятся механические испытания, металлографические исследования, а также специальные испытания с целью получения тех или иных характеристик (например, усталостной прочности, коррозионной стойкости). Эти испытания проводят на специальных образцах, вырезанных из сварных соединений.