Методики контроля качества сварных соединений и швов

Методики контроля качества сварных соединений и швов

От уровня качества шва сварки зависит надежность конструкции. Это особенно актуально для элементов, которые подвергаются большим нагрузкам.

Потому для качественного контроля осуществляется проверка, при которой производится поиск дефектов и недочетов. Для этого разработано несколько методик, широко используемых при производстве.

Как же проводится контроль качества сварных соединений?

  • Визуальная проверка сварных швов
  • Радиационный способ
  • Ультразвуковая методика
  • Магнитное исследование
  • Капиллярная методика
  • Проверка проницаемости

Есть уйма диагностирующих методов контроля сварных швов, которые делятся на:

  • неразрушающие;
  • разрушающие.

Разрушающие способы предполагают внешнее воздействие на сварочное соединение для определения погрешности. Но при этой процедуре весь участок или его часть утрачивает свои изначальные свойства.

Поэтому самыми востребованными принято считать неразрушающие методики, о которых пойдет речь далее.

Итак, на настоящий момент специалисты выделяют следующие неразрушающие диагностические методики:

  • визуальную проверку;
  • радиационный способ;
  • ультразвуковую методику;
  • магнитное исследование;
  • проверку проницаемости;
  • капиллярную методику.

Визуальный осмотр.

При правильном выполнении визуальный осмотр часто дает возможность проверить сварной шов и является самым простым и наименее дорогим методом для многих соединений. Однако хорошо выглядящий сварной шов не всегда обеспечивает внутреннее качество, а внутренние разрывы не всегда видны невооруженным глазом. В этом случае, доступны дополнительные методы, в том числе перечисленные ниже.

Обнаружение поверхностных трещин.

Используемый для обнаружения мелких трещин, швов, пористости и других разрывов на поверхности, обнаружение поверхностных трещин обычно применяется с использованием одного из двух методов: инспекция проникающей жидкости или магнитная дефектоскопия.

Рентгенографический и ультразвуковой контроль сварного шва.

Чтобы проверить сварной шов и установить целостность без разрушения сварного элемента, эти два неразрушающих метода испытаний обнаруживают разрывы во внутренней структуре сварного шва.

Качественная сварочная работа требует создания и контроля надежно системы проверки сварки. Необходимо использовать надлежащую технику.

Очень важен опыт инженеров сварщиков, которые осуществляют контроль.

Контролирующие органы

Для этого из числа ИТР назначаются наиболее ответственные работники, которые проходят по специальной программе теоретическое и практическое обучение. После прохождения курса обучения и сдав аттестационные экзамены, контролеры допускаются отделениями Госгортехнадзора России к контролю качества сварных соединений.

Обучения контролеров осуществляется только специальными учебными заведениями, имеющими соответствующие лицензии на право подготовки таких специалистов.

Обучение контролеров проводится по программам теоретической и практической подготовки, строго по специализациям в зависимости от методики проведения контроля качества или вида сварных соединений. Специализация контролеров должна быть указана в их аттестационных удостоверениях, к примеру: вид радиографирования или ультразвуковая дефектоскопия.

Варианты контроля качества

Используется несколько различных методов контроля, некоторые из них требуют применения специального оборудования. Все они применяются для проверки прочности и надежности сварных соединений.

Качество шва зачастую предсказуемо, потому что зависит оно от мастерства сварщика и используемых им оборудования и материалов, однако самый опытный сварщик может допустить ошибку, а цена такой ошибки может быть слишком высока.

Самый распространенный способ контроля – визуальный, он используется в 100% случаев. Кроме него существуют и более сложные методы, такие как магнитный, ультразвуковой, радиографический и капиллярный.

Кроме этого, часто сварной шов проверяется на протекание. Для достижения максимального результата необходимо применять последовательно несколько способов.

Визуальный контроль качества

Самый простой и быстрый способ обнаружить недостатки соединения, не требующий дополнительного оборудования либо материалов.

Осмотр должен производиться тщательно, шов должен быть осмотрен полностью. Не должно быть видимых дефектов, трещин, шов должен быть ровным и равномерным, с одинаковой толщиной и высотой по всей длине.

Не должно быть непроваренных участков, наплывов, складок. При наличии какого-либо из перечисленных дефектов шов считается некачественным. Для более детального осмотра шва можно использовать мощный осветительный прибор и лупу.

Если дефекты все же обнаружены, вам могут пригодиться измерительные инструменты для их замеров.

Визуальный метод не позволит вам выполнить полноценную проверку соединения, однако с него рекомендуется начинать. После него применяются другие варианты.

Капиллярный способ

Также несложный и недорогой метод. Для него необходимы специальные жидкие средства, способные заполнять мельчайшие поры и трещины. С помощью этого метода можно проверить деталь любой формы из любого материала.

Такие жидкости называются пенетрантами, (penetrant (англ.) – проникающая жидкость).

Они отличаются малой величиной поверхностного натяжения, за счет этого проникают в самые маленькие трещины и поры. При этом они хорошо видимы и качественно маркируют все имеющиеся дефекты.

Такие жидкости можно приобрести в готовом виде, а можно приготовить самим, в сети можно найти множество рецептов. Каждый из них позволяет приготовить жидкость со своими свойствами.

Распространены пенетранты на основе скипидара, бензола. Часто применяется керосин. Капиллярный метод является одним из самых удачных.

Организация контроля сварных швов

Проверка сварных швов является одним из обязательных условий производства. Для ее организации используют несколько методов. Первый – контроль проведения сварочных работ. Наиболее ответственный способ, обеспечивающий уменьшение вероятности появления дефектов шва. Такой контроль сварных соединений особенно эффективно проявляет себя при автоматической сварке.

Также проводится контроль по образцам проб. Для этого предварительно производятся образцы из идентичных материалов, с такими же параметрами размеров. Над взятым образцом проводят все нужные опыты, чтобы понять, соответствует ли он требованиям к сварным швам в данном случае. По нему оценивают все остальные изделия, которые должны обладать такими же характеристиками.

Следующий метод проходит с применением обобщающих параметров, которые обладают прямой взаимосвязью с качеством сварки. Один из примеров – дилатометрический эффект, который возникает при контактной сварке. Данный метод сложен, так как не всегда удается найти обобщающий параметр для конкретного вида соединений.

Контроль параметров сварки. Проверка сварных соединений показывает лучшие результаты, если изначально контролировать режим работы сварочных аппаратов для определенных типов соединения.

Важно! Правильно определенные характеристики обеспечивают более точный и эффективный результат.

Проверка сварных швов на дефекты

Дефекты сварных соединений и причины их возникновения

Контроль качества сварных соединений и швов нацелен на выявление дефектов. Чтобы проверить их надежность, требуется знать, что именно искать. Все они приводят к уменьшению прочности соединения и более быстрому его разрушению. Современные методы контроля сварных соединений позволяют выявить такие дефекты:

  • Наплывы. Они появляются во время натекания расплавленного металла на уже остывший или тот, который не расплавлялся. Протяженность наплыва может меняться, в зависимости от характера проведения работ. Основными причинами появления наплывов становятся слишком высокая электрическая дуга, завышенные параметры тока во время сварки.
  • Подрезы. Испытания сварных швов показывают, что при их наличии прочность становится менее крепкой. Подрез появляется при образовании продолговатого углубления рядом со швом. Он находится вдоль края соединения, создавая наиболее слабое место во всей конструкции. Причиной появления такого дефекта становится смещение электрода во время работы, из-за чего металл расплавляется не только в месте образования шва, но и рядом.
  • Прожог. Даже визуальный контроль качества сварных соединений и швов позволяет определить прожог, так как он очень хорошо заметен даже без специального оборудования. Он появляется тогда, когда в основном металле образуется отверстие от воздействия электрической дуги. Так происходит при слишком высокой силе тока, задержке сварочной ванны долго на одном месте и при отрыве. Чаще всего прожог появляется также при соединении тонких листов.
  • Непровар. Технологические методы контроля сварных швов более актуальны для непроваров, так как их сложнее заметить глазами, особенно без удаления шлака. Данный дефект заключается в отсутствии сварочного соединения в некоторых местах. Кромки остаются несваренными друг с другом, что снижает крепость соединения и делает его негерметичным. Требования к качеству сварных соединений не допускают подобных проблемных мест, которые появляются из-за малой силы тока и слишком высокой скорости создания шва.
  • Трещины. Нормы оценки качества сварных соединений не допускают наличия трещин, так как это один из опаснейших дефектов. Они образуются в околошовной области и в самом соединении. Могут иметь любое направление расположения и размер. Сложнее всего заметить микротрещины, которые представляют высокий уровень опасности. Они появляются из-за высокого содержания фосфора, серы или углерода в сварочной ванне.
  • Включения шлака. Контроль сварных швов по ГОСТ 23118 99 позволяет определять наличие шлаковых вкраплений внутри шва. Этот дефект проявляется при плохой зачистке кромок. Наличие оксидов в основном металле и расходном материале создает проблемные ситуации во время сварки, которые и приводят к появлению шлака внутри шва. Также он появляется из-за плохой очистки при многослойной сварке.
  • Газовые поры. Только сложный метод контроля качества сварных соединений металлоконструкций позволит определить наличие газовых пор внутри шва. Во время кристаллизации металла некоторые газы могут не выйти из него, оставив внутри поры. Это получается из-за высокого уровня углерода в металле. Неправильно подобранные защитные газы и быстрое создание шва также могут повлиять на их образование.
Читайте также  Печворк одеяла

Виды неразрушающего контроля сварных соединений

Методы неразрушающего контроля сварных швов

Требования к сварным швам металлоконструкций в современных условиях использования нельзя полностью проверить без соответствующих видов контроля сварных соединений. Если возможно провести все без разрушения шва, то этот способ становится приоритетным. Существуют такие методы контроля сварных соединений по ГОСТ:

  1. Контроль керосином. В его основу положен физический эффект капиллярности. При наличии трещин и прочих сквозных дефектов керосин пройдет сквозь них и появится с другой стороны. Его проницаемость в данном случае намного выше, чем у других жидкостей. Этот физический метод контроля сварных соединений позволяет проверить качество по относительно низкой себестоимости.
  2. Контроль аммиаком. Оценка качества сварных соединений таким образом базируется на смене цвета определенных индикаторов при воздействии на них щелочной среды. Реагентом выступает аммиак, который может проникать в тонкие щели и трещины. С одной стороны располагают бумагу с индикатором, а с другой – аммиак. Если у шва есть дефекты, то они проявятся при прохождении аммиака сквозь них.
  3. Контроль с помощью воздушного давления. Такой проверке подвергают те изделия, которые будут работать под давлением. Данный тип обязательно входит в технологическую карту контроля качества сварных соединений металлоконструкций. Давление подается на 10-20% выше основного рабочего. Если труба выдерживает, то она может нормально работать в дальнейшем.

Разрушающий контроль качества сварных соединений

Методы контроля с разрушением сварных соединений

Проводя пооперационный контроль качества сварных соединений, не всегда есть возможность проверить качество без разрушения последних. Данная методика используется при проверке крупных партий, когда испытаниям подвергается только один образец. Здесь стоит учесть, что такое контролируемая зона контрольного сварного соединения, так как проверка может производиться для всего металла изделия, конкретных участков шва или только зоны термического воздействия. Разрушающие методы контроля предполагают такие виды испытаний:

  • на статическое растяжение – проводится до разрыва соединения, чтобы выяснить при какой силе это возможно, и насколько максимально растягивается металл;
  • статистический изгиб – определяется, при каких усилиях изгиб не позволит нормально функционировать изделию;
  • ударный изгиб – определяет критическую силу механического удара, повреждающую шов;
  • измерение твердости – определяет крепость шва;
  • стойкость против старения – искусственно создаются негативные условия, при которых все этапы старения шва проявляются значительно быстрее

Заключение

Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций неразрывны. Процедуры помогают обеспечить безопасность, так как образцы, которые не прошли контроль, не допускаются в работу. Выстроена целая система, позволяющая обеспечить высокий контроль качества для каждой сферы эксплуатации.

Основные этапы контроля качества сварочных работ

Контроль качества сварки необходим для подтверждения пригодности изделия к эксплуатации. Именно эта процедура устанавливает соответствие выполненной работы требованиям заказчика.

Факторы, влияющие на качество сварных швов.

Так как указанный процесс является ответственным моментом, следует подробнее остановиться на особенностях его выполнения.

Выделяют следующие этапы контроля:

  • проверка квалификации сварщика;
  • оценка качества соединяемых деталей;
  • проверка последовательности выполнения технологии сварки;
  • контроль качества швов;
  • механические испытания.

Первый этап подразумевает проверку навыков рабочих. Во время ее проведения каждый сварщик показывает специальный паспорт с допуском к сварке и делает пробное соединение.

Пробные соединения делаются тем же оборудованием и такими же материалами, как и в основной работе. Полученные изделия оцениваются посредством визуального осмотра и подвергаются механическим испытаниям. В случае получения качественной детали, сварщик допускается к работе.

[box type=”fact”]Материалы и детали, с которыми предстоит работать, должны быть сертифицированы и соответствовать требованиям технических условий, ГОСТам и СНиПам.[/box] Дефекты сварных швов.

Во время проверки соблюдения последовательности выполняемых действий контролируют:

  • соответствие сборки соединений;
  • параметры сварки: ток, напряжение;
  • методику выполнения стыков;
  • очистку от шлаков и окалин перед нанесением последующих слоев сварки.

Проверка швов осуществляется либо посредством визуального осмотра, либо с использованием специализированного оборудования.

Заключается в намагничивании исследуемой зоны и изучении магнитного рассеивания при возникновении структурных неоднородностей. Различают следующие подвиды способа:

  • Порошковый. Для его реализации применяют опилки железа, которые рассыпают на поверхности сварного шва. При создании магнитного поля частицы железа формируют картину магнитного спектра и сигнализируют о наличии глубинных трещин и пор.
  • Индукционный. В этом случае используются искатели, подающие звуковой или визуальный сигнал при рассеивании магнитного потока.
  • Магнитографический. Рассеивание потока регистрируется на магнитной ленте, находящейся на шовной поверхности. Поиск дефектов осуществляется сравнением полученных результатов с эталоном.

Проверка качества сварных швов

Сварные изделия подвергают контролю:

  • а) наружным осмотром;
  • б) механическими испытаниями;
  • в) металлографическими исследованиями;
  • г) просвечиванием гамма-лучами;
  • д) гидравлическим испытанием.

Наружному осмотру подлежат все сварные швы. Если дефекты превышают допустимые нормами, то они должны быть немедленно исправлены.

Сварные изделия подвергают следующим видам механических испытаний: на разрыв, загиб (или сплющивание), ударную вязкость (при толщине свариваемых элементов не менее 12 мм).
Количество испытываемых (контрольных) стыков для трубопроводов берется из расчета одного стыка на каждые 50 или меньшее число однотипных стыков, сваренных одним сварщиком.

Из каждого контрольного стыка должно быть изготовлено следующее количество образцов: два для испытания на растяжение (разрыв), два на загиб и три — на ударную вязкость.
Испытание на ударную вязкость обязательно только для сварных соединений труб котлов, предназначенных для работы при давлении более 40 ат или температуре более 450°, и трубопроводов категорий 1а и 1в.

Металлографические исследования сварных швов производятся в лаборатории на шлифованных и протравленных в специальных растворах образцах-шлифах.
Металлографические исследования делятся на макроисследования и микроисследования. При макроисследовании шлифы рассматривают невооруженным глазом (без микроскопа) или под лупой с увеличением до 10 раз с целью определения дефектов наплавленного металла (пор, газовых пузырей, раковин, внутренних трещин больших размеров, непровара и т. п.) и глубины проплавления основного металла.

При микроисследовании шлифы рассматривают под микроскопом при увеличении в 60 раз и более с целью определения структуры металла шва и переходной зоны, а также дефектов сварки (мелких трещин, газовых пузырей, пор, шлаковых включений и т. п.).
Просвечивание гамма-лучами, которые излучаются радиоактивными элементами, производится в обязательном порядке при контроле стыковых швов барабанов, стыков трубопроводов высокого давления и стыков труб котлов со штуцерами барабанов и коллекторов.

Просвечивание гамма-лучами дает возможность обнаружить такие дефекты, как непровар, трещины, шлаковые включения.
Сваренные трубопроводы и отдельные части котлов (поверхности нагрева, коллекторы и т. п.) после изготовления и монтажа подвергаются гидравлическому испытанию с целью определения плотности сварных швов. При гидравлическом испытании сварные швы не должны давать течи, слезок и потения.

Сварочное соединение состоит из следующих элементов:

  1. Непосредственно сварной шов – зона стыка деталей.
  2. Зона сплавления.
  3. Зона термического влияния сварочного аппарата – это участок металла, где заметны термические изменения в результате воздействия сварки.
  4. Основной металл – остальная площадь металлических деталей, которые соединили с помощью сварки.

При выполнении сварки в несколько слоев, выделяют также корневой шов – это самый первый сварочный слой, расположенный глубже других. При его выполнении воздействие должно быть максимальным и по возможности – непрерывным.

Сварные швы классифицируют по нескольким основным признакам – в зависимости от вида стыка, сечения, пространственного расположения, и т. д. Каждый шов применяется в зависимости от общей идеи конструкции, целесообразности, и других условий.

По виду соединения

  • Стыковые швы

Стыковочные или стыковые швы – самые простые и распространенные. Они образуются, когда две детали соединяют их торцевыми поверхностями. Благодаря методу стыковки расход металла получается меньший, чем при использовании других способов соединения деталей.

Шов в данном случае может быть:

  • Односторонний со скосом кромки – рекомендуется при сварке деталей толщиной 8-25 мм. Самый популярный вид скоса – V-образный, но иногда используется и U-образное соединение.
  • Односторонний без скоса кромки – применяется при сваривании листов металла толщиной до 4 мм.
  • Двусторонний со скосом кромки – толщина от 12 мм. В этом случае чаще всего применяется X-образное скашивание кромок, которое требуется меньшего расхода металла в сравнении с V-образным.
  • Двусторонний без скоса кромок – при сваривании деталей толщиной до 8 мм.

  • Тавровые швы

Они образуются, когда два листа металла, или другие металлические детали соединяют в виде буквы «Т». Одна часть будущей конструкции прислоняется торцом к боковой поверхности другой части. Тавровые соединения также могут быть без скоса кромок, с односторонним или двусторонним скосом.

  • Нахлесточные швы

Используются, когда две детали необходимо расположить в параллельных плоскостях, чуть внахлест по отношению друг к другу. Такие швы рекомендуется использовать при сварке листов толщиной от 10 мм. Сваривают детали с обеих сторон.

  • Угловые швы

Образуются, если детали соединяют под прямым или любым другим углом. Иногда для прочности такие швы делают с обеих сторон соединения. В зависимости от толщины деталей, они могут быть со скошенными кромками, или без них.

Угловые швы также делятся по протяженности сварочных отрезков (участков воздействия сварки) на:

  • Непрерывные – сплошной сварочный шов.
  • С шахматным расположением сварочных отрезков – участки воздействия сварки на одной стороне противоположны участкам с другой стороны.
  • Цепные – участки сварки с обеих сторон стыка расположены одинаково.

По степени выпуклости

Принято считать, что сварной шов должен быть ровным и практически незаметным. Однако глубина или вогнутость шва зависит в первую очередь от типа сварного соединения и выбранного режима сварки.

По этому признаку швы делятся на следующие виды:

  • Выпуклые – рекомендованы при статическом режиме сварочного аппарата. Это так называемые усиленные швы.
  • Нормальные – с минимальной выпуклостью.
  • Вогнутые, или ослабленные – используются при угловых соединениях. Браком является наличие вогнутого шва при стыковом соединении конструкции.

По умолчанию подразумевается, что все соединения должны быть усиленными и слегка выпуклыми. Вогнутый шов должен быть обозначен на чертеже будущей конструкции.

По количеству проходов

Многопроходной сварочный шов.

По числу проходов сварочным аппаратом и слоев швы могут быть:

  • Однопроходными (или однослойными).
  • Многопроходными (многослойными).

Под термином «слой сварного шва» подразумевается количество металла, наплавленного за один проход сварочным аппаратом (сварочных валиков).

По действующему усилию

По этому критерию сварные швы подразделяются на несколько видов:

  • Фланговые – действующее усилие параллельно области шва.
  • Лобовые – усилие аппарата направлено перпендикулярно.
  • Косые – усилие идет под углом менее 90 градусов.
  • Комбинированные – совмещают в себе несколько видов.

По конфигурации и положению в пространстве

По этому признаку все швы можно разделить следующим образом:

  • Кольцевые – используются для сварки цилиндрических деталей, сваривание идет только снаружи.
  • Прямолинейные.
  • Вертикальные – шов расположен в вертикальной плоскости.
  • Горизонтальные – сварка идет в горизонтальной плоскости.

Особым видом сварочного шва является потолочный. В данном случае усилие идет в горизонтальной плоскости, но выше уровня сварочного аппарата. Поэтому потолочный шов считается самым сложным видом сварки. Очень важно при его выполнении соблюдать технику безопасности – максимально защитить себя сварочной маской и плотной одеждой.

По свариваемым материалам

Еще одна классификация – по материалам, которые соединяют друг с другом.

По этому критерию выделяют:

  • Швы на углеродистой и легированной стали.
  • На цветном металле.
  • На биметалле.
  • На пластике и полиэтилене.