Заключительный этап проведения сварочных работ – проверка сварных швов. Такие меры по контролю являются обязательными, а нужны они для проверки качества, соответствия соединений требованиям нормативных стандартов, определения возможных дефектов (видимые, скрытые). Существуют разные методы, позволяющие проверять надёжность соединения металлоконструкций, сварки металлических труб и изделий.
Что из себя представляют сварные швы
Очень важным моментом контроля швов считается их классификация, от которой зависит выбор наиболее подходящей методики оценки. При этом важно разделять понятия сварных швов, узлов и конструкций.
Сварными швами называют места сплава разных элементов из металла. В процессе сварки материалы расплавляются, а при остывании происходит их кристаллизация, что и гарантирует надёжное соединение. Сварные узлы – часть соединяемых конструкций со сваренными примыкающими элементами.
Сварные конструкции – металлические сооружения или детали, изготовленные из нескольких элементов либо узлов посредством их соединения. Материал, из которого сделаны соединяемые детали, называется основным. В процессе сварки в места стыка расплавленных частей подаётся присадочный металл, который создаёт наплавление для более качественного скрепления.
Качество сваренных изделий зависит от типа соединений, формы и размеров швов, их расположения по отношению к действующим силам и плавности перехода к основному материалу. Исходя из способа соединения, сварочные швы бывают:
стыковыми: получаются между изделиями, примыкающимися торцевой поверхностью;
нахлёсточными: формируются при наложении заготовок и частичном перекрытии;
тавровыми: в таком случае торцевая поверхность одного элемента приваривается к плоскости другого;
угловыми: получаются между заготовками, которые расположены под определенным углом;
торцевыми: швы формируются при сваривании торцов деталей.
Описание основных типов и конструктивных элементов сварных швов представлено в ГОСТ 5264-80.
Методы контроля сварных соединений
Чтобы проводить контроль качества сварочных соединений, комплектуют штат специалистов, которые проходят необходимые курсы обучения, изучают особенности применения разрушающих и неразрушающих методов испытаний, учатся использовать необходимые приборы. Способы исследования, предусматривающие разрушение швов, применяют довольно редко, преимущественно во время массового производства металлических изделий. Из отдельных партий произвольно выбирают детали, в которых делают разрезы по сварным соединениям.
Для проверки металлоконструкций применяются неразрушающие методы, при которых сохраняется целостность соединений и основных материалов. Среди основных способов контроля стоит выделить следующие методики:
визуальный осмотр;
магнитную дефектоскопию;
ультразвуковую;
радиационную;
люминесцентную;
химическую;
капиллярную;
проверку на проницаемость.
Рассмотрим каждый метод в отдельности.
Проведение визуально-измерительного контроля
Визуальный и измерительный способ не требует использования специального оборудования. Эксперты применяют элементарные измерительные средства: штангенциркуль, шаблоны, рулетку, щупы, линейку, угольник, лупу, люксметр. Также специалисты часто пользуются компактными фонарями для подсвечивания необходимых мест. Во время осмотра трубопроводов или других металлоконструкций специалисты должны подтвердить или опровергнуть наличие следующих дефектов:
нарушенной сплошности;
неоднородной структуры;
трещин;
пустот;
пор;
свищей;
сколов;
непроваренных участков;
неравномерного сечения;
отклонения профиля от геометрических норм.
При внутренних дефектах наблюдаются характерные внешние признаки. Выявленные дефективные места замеряют для проверки их соответствия разрешённым допустимым значениям. Дополнительно определяется высота и ширина валика сварочных швов. Обнаруженные дефекты помечают, чтобы в последующем устранить.
Визуальный контроль не обеспечивает полную объективность проверки. Результаты могут отличаться, исходя из зоркости, знаний и практического опыта экспертов. Если качество соединений не удаётся определить, то выполняют дополнительную проверку с помощью других методик.
Описание ультразвукового метода
При оценке качества сварки часто используется ультразвук, излучаемый специализированным устройством. Принцип действия прибора заключается в отражении УЗ-волн от границ сред, имеющих разные акустические свойства. Для контроля к исследуемым объектам или конструкциям плотно прикладывается датчик и волновой излучатель, затем устройство включают для выработки ультразвука. Волны проходят сквозь металл, отражаются от противоположной стенки, возвращаются и попадают на сенсорный приёмник, преобразующий ультразвук в электрические сигналы. Устройство используют полученные колебания для формирования изображения с отражёнными волнами.
При наличии каких-либо внутренних изъянов металла, датчиком будет зафиксировано искажение отражённых волн. Как показывает практика, разные виды дефектов сварки проявляются на ультразвуковых дефектоскопах по-своему, что позволяет легко классифицировать дефекты. При наличии соответствующего обучения и опыта специалисты точно определяют виды брака сварочных швов на месте.
Метод проверки качества сварки ультразвуком широко распространён за счёт простоты и удобства проведения, относительной дешевизны оборудования, абсолютной безопасности исследований. Недостатком УЗ способа контроля являются сложности расшифровки графических изображений, но этот минус решается благодаря высокой квалификации экспертов. Помимо этого, ультразвуковая методика вызывает проблемы при проверке сварочных соединений крупнозернистых видов металла, таких как чугун.
Проведение магнитной дефектоскопии
Данный способ основан на свойствах металла намагничиваться при воздействии магнитного поля. Из-за этой особенности магнитный метод нельзя применять для контроля сварных соединений изделий из разных цветных металлов, алюминиевых сплавов, нержавейки по причине нейтральности к электромагнетизму.
Магнитная дефектоскопия включает в себя следующие этапы:
Специальный прибор с контроллером создаёт в зоне сварочного шва постоянное магнитное поле.
При формировании и воздействии силовых электромагнитных линий мелкие частички металла двигаются или занимают фиксированные положения.
При проведении исследований индикатором служат металлические порошки либо мелкофракционные ферримагнитные виды стружки. Измельчённые частички металла размещаются в околошовной зоне.
Если соединение является однородным, то получаемое изображение не имеет искажений. При наличии раковин, трещин, шлаковых включений или иных дефектов электромагнитные линии имеют искажённое положение.
Дефектоскопия магнитопорошковой методикой считается эффективной, ведь магнитное поле может искажать даже незначительные изъяны (в местах проекции на поверхности наблюдается скопление металлического порошка). Основной минус этого способа – невозможность определения ровных трещин, которые идут строго параллельно силовым электромагнитным линиям.
Осуществление радиационного контроля
Этот метод предусматривает выполнение рентгеновских снимков сваренных участков. Диагностика осуществляется с использованием рентген-аппаратов, которые конструктивно и по принципу действия схожи с оборудованием, применяемым в медицине. Рентгеновские лучи пронизывают металл, и если в нём имеются пустоты, то направление излучения меняется с отклонением от первоначальной траектории.
Испытание предполагает:
установку и включение контрольного оборудования для создания радиационного излучения;
фиксирование итогового результата прохождения лучей на противоположной стороне соединения на специальную плёнку;
определение характеристик шва по плотности получаемого изображения.
Существуют компьютерные устройства, которые обрабатывают полученный результат контроля и выводят его на монитор. Подобные устройства в автоматическом режиме расшифровывают данные, что исключает человеческий фактор и гарантирует высокую точность контроля качества сварочных швов.
Этот инновационный и прогрессивный метод проверки сварочных швов радиационным способом считается весьма опасным, поэтому при проведении исследований важно строго соблюдать меры безопасности во избежание нанесения вреда здоровью экспертов. Также исследования требуют использования специальных приборов и расходных материалов.
Контроль сварочных соединений капиллярным способом
Проверенная временем методика, позволяющая проверять качество сварных швов. Суть испытания заключается в применении специальных жидкостей, обладающих высокими свойствами текучести. Такие жидкости проникают в самую тонкую щель или пустоту, называемую капилляром.
Методика предоставляет возможность оценивать надёжность сварочных соединений с любым составом. Она хорошо подходит, когда необходимо обязательно проверять скрытые дефекты при ограничении бюджета на дефектоскопию, ведь отсутствует потребность использования дорогого оборудования, а для выполнения манипуляций не нужна помощь экспертов.
Жидкости, используемые при капиллярном методе контроля, называют пенетрантами (англ. penetrant – проникающая жидкость). Они характеризуются малым поверхностным натяжением, поэтому легко проникают в капилляры, образованные при сварке. Пенетранты имеют в составе красящие пигменты, которые окрашивают пустоты и делают их заметными для зрения человека.
Существуют готовые специализированные растворы, но состав можно приготовить и своими силами. Как правило, используются пенетранты на водной основе или других органических жидкостях (бензоле, скипидаре и пр.), наиболее чувствительных к небольшим дефектам размером доли мм. Для их растворения можно применять технический керосин.
Оценка сварных соединений на проницаемость
Проверка сварочных швов особенно важна при изготовлении сосуда высокого давления, гидросистемы или трубопровода. В таких случаях необходимо проверять швы на проницаемость. Для этого применяются разные методы:
пузырьковый;
пневматический;
течеискание;
гидравлический и пр.
При гидроиспытании детали опускают в жидкость на 5-15 минут для заполнения всех сквозных дефектов. Далее изделие достают, а зону рядом со сварным соединением обстукивают молотком. Если имеются трещины, то при простукивании будет просачиваться жидкость. При проверке ёмкостей жидкость заливается внутрь. Если обнаруживаются дефекты, шов переваривают, после его проверку герметичности повторяют.
Контроль качества швов по проницаемости похож с принципом капиллярного метода, однако жидкость или газовая смесь подаётся под повышенным давлением. Пневматическая методика основывается на подаче сжатого воздуха либо газа в исследуемые области. Снаружи швы обрабатывают мыльным раствором с образованием плёнки. При наличии несплошностей в соединении на поверхности будут появляться пузыри.
Выделяют несколько видов пневматического контроля:
Вакуумный: с внутренней стороны создают вакуум, с наружной наносят мыльный раствор. При сквозных дефектах появляются пузыри.
Погружение: сварные детали полностью погружаются в ёмкость с мыльным раствором. Если шов имеет пустоты, из них будет выходить воздух с образованием пузырей.
Аммиачный: сварное соединение оборачивается бумагой, а внутрь подаётся аммиак под высоким давлением. В местах нарушения герметичности на бумаге начнут проступать красноватые пятна.
