КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРКИ

§ 39. Дефекты сварных соединений и причины их образования

1. Виды дефектов. Дефекты сварных соединений бывают наружными
и внутренними. К наружным при дуговой и газовой сварке относятся:
неравномерность поперечного сечения по длине швов,незаплавленные
кратеры, подрезы основного металла, наружные трещины, открытые по-
ры и пр. Внутренние — непровар кромки или несплавление отдельных
слоев при многослойной сварке, внутренние поры и трещины, шлаковые
включения ит. п.

Контактная точечная и шовная сварки могут давать большие вмяти­ны в основном металле, ослабляющие места сварки, встречаются также прожоги и выплески металла, а внутри сварных соединений — трещины, поры и другие дефекты.

2. Причины образования дефектов. Дефекты в сварных соединениях
образуются по разным причинам. При дуговой и газовой сварках сече-
ние швов будет неравномерным, если нарушен режим сварки. Причинами
подрезов в большинстве случаев является большой ток и большая мощ-
ность сварочной горелки.

Основной причиной образования пор в сварных швах является насы­щенность их водородом, азотом и другими газами, проникающими в шов при сварке электродами с отсыревшими покрытиями, при наличии окси­дов или других загрязнений на кромках свариваемого металла.

Трещины и непровары являются наиболее опасными дефектами свар­ных соединений. Трещины образуются при сварке сталей с повышенным содержанием углерода или легирующих примесей, завышенном содержа­нии серы или фосфора в металле шва и пр.

Причинами непроваров может быть малая величина тока или недоста­точная мощность горелки, плохая зачистка кромок основного металла или слоев при многослойной сварке, низкая квалификация сварщика, неправильная технология сборки и сварки.

§ 40. Методы контроля качества сварных соединений и техника безопасности при сварке

1. Основными видами контроля качества сварных соединений явля­ются: испытание сварных швов на плотность, механические испытания металла шва и сварных соединений, металлографические исследования и просвечивание швов рентгеновскими и гамма-лучами; ультразвуковой и магнитный методы контроля.

2* Испытание швов на плотность осуществляют тогда, когда сварные изделия являются сосудами, предназначенными для хранения, транспор­тирования жидкостей или газов (котлы и пр.). В зависимости от условий работы сосуды подвергают гидравлическому или пневматическому испы­танию или только керосиновой пробе. Гидравлическому испытанию под­лежат все сосуды, котлы и трубопроводы, работающие под давлением. Сосуд заполняют водой, а затем гидравлическим прессом в нем создается

давление, превышающее в 1,5 раза рабочее. Под этим давлением его выдерживают в течение 5 мин, после чего давление снижают до рабоче­го, а сосуд обстукивают молотком и тщательно обследуют.

При пневматических испытаниях сосуд за­полняют сжатым воздухом до контрольного дав­ления, после чего швы смачивают мыльной во­дой или же изделие погружают в воду. Если в швах находятся сквозные дефекты, то на по­верхности швов появляются газовые пузырьки.

Керосиновой пробой испытывают сосуды, ра­ботающие без избыточного давления. Одну сто­рону шва закрашивают мелом, а другую смачи­вают керосином. При наличии в швах сквозных дефектов на закрашенной мелом поверхности появляются темные керосиновые пятна, свиде­тельствующие о неплотности соединений.

3. Механические испытания. Целью механических испытаний явля-
ется определение механических свойств сварных соединений.

Механические свойства (пределы прочности и текучести, относитель­ное удлинение и поперечное сужение наплавленного металла) определя­ют на круглых стандартных образцах (рис. У.38, а), изготовленных из наплавленного металла.

Предел прочности сварного соединения определяется испытанием на растяжение плоских образцов (рис. У.38, б).

Испытание сварных соединений на статический изгиб до появления первой трещины (рис. V. 38, в) дает представление о вязкости металла шва.

Для определения ударной вязкости наплавленного металла из свар­ных соединений вырезаются образцы, на которых делают надрез (рис. У.38, г). Испытание проводят на маятниковых копрах прило­жением ударных нагрузок.

4. Металлографические исследования заключаются в проведении макро-и микроанализа сварных швов. Макроанализом выявляют в металле шва поры, трещины, шлаковые включения, непровары и другие дефекты. Микроструктурным анализом — структуру и структурные составляющие, наличие микротрещин, включение оксидов, нитридов и пр.

5. Рентгеновское просвечивание. Рентгенов­ским контролем выявляют в сварных соедине­ниях из стали толщиной 10—200 мм, алюминия до 300 мм, меди до 25 мм без их разрушения, поры, трещины, непровары и шлаковые вклю­чения. Рентгеновский контроль сварных швов / (рис. У.39, а) основан на способности рентге­новских лучей 2, излучаемых рентгеновской трубкой 3, интенсивнее проникать через дефект­ные места и сильнее засвечивать рентгеновскую пленку 4, приложенную с обратной стороны шва. Электронно-оптический преобразователь неви­димые рентгеновские лучи преобразовывает в

видимые световые и рентгенов- _Ларект поток рассеяния

ское просвечивание сварных швов наблюдают визуально.

6. Просвечивание гамма-лу-
чами. Рентгеновское просвечи- а 5

ВЭНИе требует СЛОЖНОЙ ДОрОГО- Рис. У.40. Распределение магнитного потока в шве.

стоящей установки. Для выяв­ления внутренних дефектов сварных швов магистральных газовых и неф­тепроводов метод рентгеновского контроля мало пригоден. Поэтому ис­пользуют более простой метод — просвечивание гамма-лучами, испус­каемыми различными радиоактивными элементами: радием, мезоторием, эманацией радия и искусственными изотопами кобальта, цезия, иридия, европия и пр. Обычно используют изотопы кобальта.

Радиоактивный элемент 5 (рис. У.39, б) помещают в специальную ам­пулу, которая сохраняется в свинцовом футляре, предназначенном для защиты обслуживающего персонала от вредного влияния гамма-лучей на организм человека. Фиксируют дефекты в сварных швах / при просвечи­вании гамма-лучами 2 так же, как и при рентгеновском просвечивании с помощью рентгеновской пленки 4.

7. Ультразвуковой метод контроля применяют для выявления дефек­тов в металле толщиной 5—3600 мм. Сущность метода заключается в способности ультразвуковых колебаний, возбуждаемых в кварцевых пластинках переменным напряжением высокой частоты (выше 20 кГц), проникать в металл на большую глубину и отражаться от трещин, не­проваров, шлаковых включений и прочих дефектов, лежащих на их пути. Отраженные колебания улавливаются на поверхности металла специаль­ными электронными устройствами и преобразуются в световые сигналы, которые передаются на экран дефектоскопа. В местах дефектов появля­ется пик сигнала.

8. Магнитные методы контроля. Методы магнитной дефектоскопии основываются на принципе магнитного рассеяния (замыкания магнит­ных потоков через воздух), возникающего в местах дефектов (рис. У.40, б) во время намагничивания испытываемого образца. Дефекты, создающие потоки рассеяния, выявляются магнитным порошком или индукционным методом. Выявляя дефекты первым способом, используют свойство маг­нитного порошка втягиваться в поток рассеяния и скапливаться над де­фектом. Если же дефекта нет, магнитный поток не отклоняется и не изме­няет своего направления (рис. У.40, а). Порошок изготовляют обычно из железной окалины. Магнитные потоки рассеяния наблюдают визуально или фиксируют на ферромагнитной пленке с последующим воспроизве­дением «записанных» дефектов на светящемся экране электронного осцил­лографа. По величине и форме отклонения луча на его экране судят о ха­рактере дефекта. Такой метод контроля называется магнитографиче­ским.

Индукционный метод контроля основан на использовании э. д. с, ин­дуктируемой в специальной катушке потоком магнитного рассеяния, ко­торый возникает в местах дефектов. Наведенная в катушке э. д. с. усили­вается и передается на специальный магнитоэлектрический прибор, в котором дефект определяют по усилению звука, зажиганию сигнальной лампы или отклонению стрелки.

Магнитные методы контроля применяют для выявления в сварных швах трещин, иепроваров и других дефектов,

9. Техника безопасности при сварке. Для обеспечения безопасных условий различных видов сварочных работ необходимо соблюдать сле­дующие основные правила.

Для защиты сварщиков от поражения током все провода и токоведу-щие части сварочных установок должны иметь хорошую изоляцию, а их корпуса, а также сварочные столы, кожухи рубильников и прочее должны быть надежно заземлены.

Для предохранения глаз, а также кожи лица и рук сварщика от по­ражения лучами дуги и брызгами расплавленного металла служат щит­ки или шлемы с защитными стеклами, а для рук — брезентовые рукави­цы. При газовой сварке и резке для защиты глаз предназначены защитные очки. Тело электро- и газосварщиков и газорезчиков от брызг металла защищает спецодежда и спецобувь. Для защиты окружающих от действия сварочной дуги рабочее место сварщика ограждается ширмами или свар­ка производится в специальных кабинах.

Для защиты органов дыхания от вредных газов и паров, выделяющих­ся при сварке и резке, должны применяться приточно-вытяжная венти­ляция и местные вытяжные устройства.

Особые меры предосторожности необходимо соблюдать при эксплуа­тации ацетиленовых генераторов, кислородных баллонов и другой га­зосварочной аппаратуры. Не допускается утечка газов из генераторов, трубопроводов, баллонов, бросание баллонов и пр. Невыполнение стро­гих правил безопасности при этих работах может привести к взрывам баллонов и к человеческим жертвам.