МДК 01.02docx. Лекция 1 Подготовка кромок. Сборка деталей, определение величины зазора. Инструмент для выполнения измерений ушс3
 Скачать 3.46 Mb.
|
Дефекты сварных соединенийВ процессе образования сварного соединения в металле шва и околошовной зоны могут возникнуть дефекты, которые в зависимости от причин, их вызывающих, делятся на две группы: первая — дефекты, связанные с особенностями технологических и тепловых процессов, протекающих непосредственно при нагреве, кристаллизации и остывании сварного соединения. Вторая— дефекты формирования шва, их происхождение связано с нарушением режима сварки, неправильной подготовкой под сварку, неисправностью сварочной аппаратуры и другими причинами общего характера. По способам обнаружения дефекты делятся на внешние и внутренние- К внешним относятся дефекты, расположенные на поверхности сварного соединения и обнаруживаемые невооруженным глазом или с помощью лупы. Внутренними называются дефекты, не выходящие на поверхность сварного соединения и наблюдаемые с помощью специальной аппаратуры. Дефекты технологических и тепловых процессов сварки. К дефектам указанной группы относятся кристаллизационные трещины, поры, холодные трещины, неметаллические включения, несплавление. Влияние дефектов на прочность сварных соединений. Влияние дефектов на механические свойства сварных соединений определяется величиной и формой дефектов, частотой их повторения, материалом конструкции, условиями эксплуатации и характером нагрузки. Поэтому наличие дефектов в сварных соединениях еще не означает потерю их работоспособности. Но дефекты могут существенно снижать работоспособность конструкций и при определенных условиях привести к их разрушению. Следовательно, для определения надежности сварных конструкций и установления требований, предъявляемых к качеству сварных соединений, необходимо располагать сведениями о влиянии наиболее вероятных дефектов на прочность соединений. Наибольшую опасность для конструкций представляют внутренние дефекты, так как их надо обнаружить, не разрушая сварного соединения. Степень влияния подрезов на усталостную прочность зависит от глубины подреза, величины остаточной напряженности и вида сварного соединения. Так, у трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов не допускаются подрезы в местах перехода сварного шва к основному металлу глубиной более 0,1 толщины стенки трубы, но не более 1 мм. На одном стыке допускается подрез общей протяженностью не более 30% длины шва. Сварные стыки трубопроводов, работающих при условном давлении от 10 до 100 МПа (от 100 до 1000кгс/см2) и температуре от —50 до +510°С, бракуют при наличии подрезов в местах перехода от шва к основному металлу длиной более 20% протяженности шва при наружном диаметре до 159 мм и длиной более 100 -мм при наружном диаметре свыше 159 мм. Кроме того, сварные стыки трубопроводов бракуют при подрезах глубиной более 5% при толщине стенки до 10 мм и глубиной более 1 мм при толщине стенки более 10 мм. Суммарное влияние подреза и увеличения растягивающих остаточных напряжений может привести к снижению предела выносливости вдвое. Поры являются причинами усталостных разрушений в угловых, стыковых и в поперечных швах (по отношению к действующей нагрузке) с высокими растягивающими остаточными напряжениями. Поэтому в сварных швах трубопроводов высокого давления не допускаются одиночная пора, сплошная цепочка или сетка пор (независимо от длины и площади) размером более 5% толщины стенки трубы при ее толщине до 20 мм и свыше 1 мм при большей толщине и наличии двух и более пор на 100 мм сварного шва- В нахлесточных соединениях поры практически не влияют на их выносливость. Отрицательное влияние на прочность сварки соединений оказывают также шлаковые включения. Непровар оказывает большое влияние на ударную прочность металла сварных швов. По данным Института электросварки им. Е. О. Патона, непровар в 10% толщины сварного соединения может наполовину снизить усталостную прочность, а непровар в 40—50% снижает пределы выносливости стали в 2,5 раза. Лекция № 9: Напряжение и деформация при сварке. Как известно, металлы при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. Во время электросварки происходит нагрев отдельных участков металла при холодных смежных участках, что вызывает напряжения в отдельных частях свариваемой конструкции и ее деформации. Напряжение — сила, приложенная к единице площади поперечного сечения детали или к единице площади ее поверхности. Деформация — изменение размеров и формы изделия под действием механических усилий или температурного воздействия. При сварке в конструкции возникают внутренние напряжения в результате неравномерного нагрева, охлаждения и усадки, которые могут явиться причиной деформации и снижения надежности конструкции. Внутренние напряжения при правильных приемах сварки нарастают медленно и потом остаются постоянными, не превышая допустимых для данной конструкции напряжений, при этом не происходит деформация конструкции. Деформации могут быть двух видов: упругая и остаточная, или пластическая, деформации. Упругая деформация возникает в процессе приложения силы или нагреве и исчезает при снятии силы или при охлаждении. При пластической деформации свариваемое изделие не восстанавливает свои размеры. На рис. 16 показаны продольная и поперечная деформации при сварке.  Рис. 16. Деформации при сварке: а — продольная; б — поперечная При поперечных деформациях происходит уменьшение ширины свариваемых деталей и коробление. Напряжения от поперечной усадки могут вызвать появление трещин и разрыв в сварных соединениях. Продольные внутренние напряжения при сварке вызывают изгиб пластины, стыкового или таврового соединения относительно продольной оси сварного соединения. Усадка от продольных швов может вызвать уменьшение длины свариваемого изделия. На величину остаточных деформаций при сварке влияет пластичность свариваемого металла, величина зоны нагрева, геометрические размеры и форма свариваемого металла, структурные изменения наплавленного и основного металлов при сварке, теплопроводность свариваемого металла. Деформации у металлов с повышенной теплопроводностью и меньшим коэффициентом линейного расширения меньше, так как тепловой поток распределяется более равномерно по сечению свариваемых деталей. Нержавеющие стали деформируются при сварке больше, а алюминий меньше по сравнению с низкоуглеродистой сталью. Деформации увеличиваются при сварке металла толщиной 16...20 мм встык при низких температурах, при этом могут быть трещины и разрывы. Трещины и разрывы могут быть также вызваны неправильным закреплением деталей при сварке, когда затруднено возникновение пластических деформаций. Деформации увеличиваются при длинных швах большого сечения, при швах с несимметричным расположением относительно осей сечений элементов из профильного проката. Напряжения при сварке не влияют на конструкции из низкоуглеродистых сталей или других металлов с высокими пластическими свойствами. В конструкциях, выполненных из специальных сталей и металлов с низкими пластическими свойствами, могут возникать в околошовной зоне закаленные участки, приводящие к возникновению трещин в шве и зоне термического влияния. Видео: https://yandex.ru/video/preview/?filmId=14160628616922014593&text Лекция № 10: Организация и система контроля качества сварных швов. Для контроля качества сварного шва могут применяться различные методы, основанные на использовании разных материалов, приспособлений и устройств. Государственными стандартами определены следующие способы, с помощью которых можно оценить, насколько качественно была проведена сварка и последующая зачистка сварных швов. Визуальный осмотр Самый простой и очевидный метод, призванный определить явные дефекты шва. Он может производиться без сторонних приспособлений либо с применением лупы. В рамках подготовки к осмотру производится специальная обработка сварных швов: поверхность очищают от загрязнений и шлаков, некоторые виды сталей дополнительно подвергают химической обработке. При осмотре оценивают размер сварного шва, замеряют обнаруженные дефектные участки. Если были обнаружены трещины, их границы определяют засверливанием, подрубкой, шлифовкой и завершающим травлением. Трещины обнаруживаются при нагреве металла, выявляясь зигзагообразными линиями. Если должна быть произведена термическая обработка сварных швов, то внешний осмотр проводится и до процедуры, и после нее. Просвечивание сварного шва В этом случае используют гамма-лучи или рентген (пленку прикладывают с обратной стороны металлической заготовки). Если оборудование для сварных швов подвело, то в местах, где имеются дефекты, на пленке будут видны пятна более темного оттенка. Именно так можно выявить шлаковые включения, непровар и поры. Метод не дает возможности выявить трещины, расположенные под углом менее пяти градусов относительно центрального луча и слипания металлов без шлаковой или газовой прослойки. Этот метод позволяет определять дефекты в металлических заготовках толщиной до 6 сантиметров. Если в швах обнаруживаются дефекты, просвечивают удвоенное число стыков. Если дефекты снова обнаружены, то проверяют швы всех заготовок, выполненные этим сварщиком, а после удаления дефектов швы проверяют вновь. Магнитографический метод В его основе лежит обнаружение поля рассеивания, которое образуется на месте наличия дефектов при намагничивании заготовки. Рассеиваемые поля фиксируются на магнитной ленте, прижатой к поверхности швов. Запись проводится на дефектоскоп, а потом считывается. Если сварка и обработка сварных швов были проведены недостаточно качественно, то этот метод выявит трещины, поры, непровары, шлаковые включения. С меньшей точностью таким образом можно обнаружить поперечные трещины, широкие непровары, округлые поры. Метод подходит для работы с металлом толщиной в 0,4–1,2 сантиметра. Проверка ультразвуком Этот способ основан на отражении направленных пучков звуковых колебаний от металлов и несплошностей в нем. Он используется для контроля качества сварного шва в цветных металлах и стали. Для того чтобы получить ультразвуковые волны, применяют пьезоэлектрические кварцевые пластины, вставленные в щуп. Отраженные колебания улавливаются искателями, преобразуются в электрический импульс, подаются на усилитель, воспроизводятся индикатором. Чтобы обеспечить акустический контакт, поверхность изделия покрывается автолом или компрессорным маслом. Вскрытие шва Этот способ используется при необходимости определить дефекты, которые подозреваются, но не были выявлены при использовании других методов. В этом случае применяется оборудование для сварных швов, которым вскрывается подозрительный участок соединения. В этом случае просверливается углубление диаметром несколько больше ширины шва, а потом поверхность шлифуется и протравливается раствором азотной кислоты. Границы шва при этом проявляются очень отчетливо. Химический метод До начала испытания необходима тщательная зачистка сварных швов от шлаков и загрязнений. В этом случае наружный слой металла обрабатывается четырехпроцентным раствором фенолфталеина либо накрывается тканью, пропитанной пятипроцентным раствором азотнокислого серебра. Изделие нагнетается смешанным с аммиаком воздухом, и в местах, где имеются локальные течи, азотнокислое серебро становится серебристо-черным, а фенолфталеин – красным. Цветная дефектоскопия (ГОСТ 3242-79) Полость дефекта наполняется флуоресцентным раствором, которая светится под действием ультрафиолетового луча. Цветная дефектоскопия дает возможность выявлять дефекты при помощи проявляющей белой краски. В этом случае проявляется рисунок, повторяющий форму дефекта. Такими методами можно выделить поверхностный дефект сварного шва – в основном это трещины, которые образуются в сварных соединениях. Проба керосином Этот метод может использоваться при необходимости определения плотности сварного шва на металлическом соединении толщиной до одного сантиметра. Он позволяет выявить дефекты, размер которых составляет от 0,1 миллиметра. В этом случае шов покрывается суспензией из каолина либо мела и подсушивается, а другая сторона два или три раза смачивается керосином. Если шов проницаем, на поверхности, смазанной суспензией, проступят желтые жирные пятна. Срок испытания составляет порядка четырех часов. Испытание пневматикой В этом случае с одной стороны шва создается избыточное воздушное давление, а другая промазывается мыльной пеной, на которой под воздействием воздуха, проникающего через неплотности, будут образовываться пузыри. Вакуумный метод Такие испытание предназначены для определения плотности днища резервуаров и прочих подобных конструкций. Они способны выявить сквозную неплотность размером от 0,1 миллиметра на металлических заготовках толщиной до 1,5 сантиметров. Пенным индикатором в этом случае выступает мыльный раствор, а для создания вакуума применяют сегментные, плоские и кольцевые камеры. Технологические пробы Способ позволяет определить сплавление металла, характер излома (по металлу или шву), качество зачистки сварных швов, внутренние дефекты и непровары. Место соединения изучают при помощи лупы с десятикратным увеличением. В основном этот метод применяют при испытании сварочных материалов и новых технологий, а также при аттестации сварщиков. Выявление склонности шва к коррозии Этот способ предназначен для проверки склонности ферритных, аустенитных сталей и их сплавов к межкристальной коррозии и позволяет оценить качество оборудования для зачистки сварных швов. Образцы на протяжении какого-то времени подвергают воздействию особого раствора, затем моют, сушат и сгибают под углом 90 градусов. Если на поверхности появятся трещины, это будет означать, что образец не прошел испытания. Металлографический метод Этот способ позволяет определить глубину проплавления металла и наличия внутренних дефектов посредством осмотра образца, вырезанного поперек сварного шва абразивным или режущим инструментом (к примеру, может использоваться огневая резка или фрезер по металлу). Поверхность шлифуется и подвергается травлению реактивами, которые позволяют точно выявить ее структуру. Подобные исследования дают возможность достаточно точно определить, насколько четко соблюдалась технология сварки и обработки швов. Проверка на твердость Этот способ используют для проверки качества термической обработки швов. Применяется на трубопроводах их хромомарганцевых, углеродистых и легированных сталей ферритных и перлитных классов. Твердость измеряется по окружности стыков на изделиях, диаметр которых составляет более 100 миллиметров. Предварительный контроль. Контроль качества сварочных работ включает: предварительный контроль, контроль в процессе выполнения сварки (текущий контроль), контроль качества сварных соединений и конструкций. Цель первых двух видов контроля — предупредить образование дефектов. С помощью третьего вида контроля устанавливают дефекты, определяют необходимые характеристики и свойства сварных соединений и конструкций. Предварительный контроль.Целью предварительного контроля является ознакомление с технической документацией на изделия, проверка качества состояния средств механизации сборки и сварочного оборудования, электроизмерительных приборов, квалификации сборщиков и сварщиков. Качество каждой партии металла определяют по маркировке и сертификату, поступившему с завода-поставщика. В сертификате указываются номер плавки, химический состав и механические свойства металла. Данные сертификата должны отвечать требованиям ГОСТа и ТУ. Металл без сертификата необходимо подвергать химическому анализу, механическим и технологическим испытаниям. При проверке электродной проволоки и флюса устанавливают, соответствуют ли данные сертификатов требованиям ГОСТа и ТУ. В сертификате на каждую партию проволоки указывается: завод- изготовитель, диаметр, марка, масса проволоки и номер плавки, результаты химического анализа и ГОСТ. Аустенитные нержавеющие проволоки проверяют на горячие трещины по специальным инструкциям. На каждой бухте электродной проволоки и таре флюса должны быть бирки. Рекомендуется проводить испытания флюса, при которых определяют, как данный флюс влияет на формирование шва, устойчивость процесса сварки, стойкость металла шва против появления горячих трещин и пор. Устойчивость процесса сварки и качество формирования шва определяется путем наплавок под испытуемым флюсом на различных режимах. Об устойчивости процесса сварки судят по показаниям приборов, а качество формирования швов определяют визуальным контролем наплавок. При наличии трещин в шве флюс должен быть подвергнут полному химическому анализу. Влияние флюса на пористость шва проверяют в производственных условиях при сварке типичных для данного производства швов на металле обычной загрязненности. Сравнивается пористость швов, выполненных в равных условиях под испытуемым и эталонным флюсами. В случае образования в швах чрезмерной пористости флюс подвергают полному химическому анализу. Если химический состав флюса не соответствует требованиям ГОСТа или ТУ, его бракуют. Проверять качество заготовок внешним осмотром и замерами следует до начала сборки. Размеры заготовок и углы скоса кромок должны соответствовать требованиям чертежа. Протяженность зарезов и выхватов на кромках после газовой резки не должна превышать 10% длины кромки при глубине зареза <1,5—2 мм. Качество сборки проверяют внешним осмотром и замерами. При этом определяют перекосы, несовмещения кромок, величину и постоянство зазора между деталями, правильность взаимного расположения деталей, размеры и места расположения прихваток, габаритные размеры собранного узла или конструкции. Проверка приспособлений для сборки (стеллажей, кондукторов, кантователей, манипуляторов и др.) заключается в определении горизонтальности и шероховатости поверхностей, контроле базовых размеров, состояния упоров, фиксаторов и крепежных деталей люфтов, состояния приводных механизмов и надежности их действия, Чтобы сборочные приспособления были в исправном состоянии, необходимо проводить профилактические и восстановительные ремонты. Измерительный и вспомогательный инструменты сборщиков и сварщиков должны быть в образцовом состоянии. Контроль состояния сварочного оборудования заключается в проверке действия механической и электрической частей, чистоты и плотности прилегания электрических контактов, возможности получения необходимого режима сварки и установления его стабильности, а также в определении точности и правильности регулировки параметров режима. На таких приборах, как амперметры и вольтметры, должны быть пломбы, эти приборы необходимо систематически проверять у Госповерителя. В конце каждой смены следует тщательно очищать сборочное и сварочное оборудование от пыли и других загрязнений, а также систематически заменять изношенные детали. К выполнению работ по сборке и сварке допускаются рабочие, сдавшие специальные теоретические и практические испытания. Сборщикам и сварщикам, сдавшим испытания, выдаются удостоверения. Задачей текущего контроля является поддержание состояния сварочной аппаратуры и оборудования, приспособлений, приборов, инструмента и режимов сварки на уровне действующих положений и требований, обеспечивающих получение доброкачественных сварных изделий. Проведение текущего контроля способствует своевременному предупреждению и обнаружению дефектов в сварных соединениях. Контроль в процессе сварки, как правило, выполняется сварщиком, бригадиром, мастером и работником ОТК. Величину тока и напряжения дуги контролируют вольтметром и амперметром. Скорость сварки и подачи электродной проволоки проверяют, пользуясь метром и секундомером. Диаметр электродной проволоки измеряют штангенциркулем. Точность движения дуги и симметричность шва по отношению к линии сварки контролируют с помощью копирных и следящих приспособлений и соответствующих замеров. Размеры шва определяют специальными шаблонами и измерителями. Деформации изделия измеряют линейками, индикаторами, прогибомерами и другими приспособлениями. Необходимо систематически проверять состояние источников сварочного тока (особенно сварочных генераторов), так как в них имеются скользящие контакты и трущиеся детали — коллекторы, щетки, подшипники. В процессе текущего контроля проводятся также технологические, механические и металлографические испытания контрольных образцов, вырезаемых из выводных планок либо непосредственно из свариваемого изделия. В состав текущего контроля, который осуществляется в процессе производства сборочно-сварочных работ, входят; Контроль подготовки деталей к сборке (наличие нужной разделки кромок, очистки, обезжиривания, перпендикулярности торцов и т.д.). Контроль сборки (проверка зазоров, смещения кромок, соосности, правильности установки подкладных колец и электроприхваток и т.д.). Контроль режимов технологического процесса сварки, включая предварительный и сопутствующий подогрев, очистку слоев при многослойной сварке, соблюдение специальных приемов сварки (обратная ступенчатость, мягкие прослойки), заварку кратеров. Промежуточный визуальный контроль, например, при многослойной сварке. Промежуточный неразрушающий контроль сварного шва, например, просвечивание корневого шва при сварке трубопроводов высокого давления. Контроль и испытание образцов-свидетелей. Контроль режимов в процессе термообработки сварных соединений. Контроль работы сварочного оборудования, в том числе соблюдение графика планово-предупредительных осмотров и ремонтов. Контроль за ведением исполнительской документации. Нетрудно заметить, что операции, указанные в пп. 3.5; 3.6 и 3.7, не являются обязательными для всех организаций и предприятий. Например, на заводах металлоконструкций практически не применяется промежуточный неразрушающий контроль и термическая обработка сварных соединений. Лекция № 11: Контроль квалификации сварщиков. |