К О Н Т Р О Л Ь К А Ч Е С Т В А

После завершения сварочных работ, изделия должны подвергаться контролю сварных соединений с целью обнаружения и исправления дефектов.

Дефект – это несоответствие сварного шва или сварного соединения требованиям нормативной документации.

Невооруженным глазом можно рассмотреть лишь часть из них. Большая часть дефектов скрыта в глубине металла или имеет такие малые размеры, что обнаружить их можно только с использованием специальных приборов и материалов.

Существует много способов контроля сварных швов, различающихся по принципу действия, способности к обнаружению тех или иных видов дефектов, техническому оснащению.

Методы контроля сварных соединений подразделяются на разрушающие и неразрушающие. Последние, в силу понятных причин, являются наиболее широко используемыми. Применяются следующие основные методы неразрушающего контроля сварных соединений:

• внешний осмотр;
• радиационная дефектоскопия;
• магнитный контроль;
• ультразвуковая дефектоскопия;
• капиллярная дефектоскопия;
• контроль сварных швов на проницаемость;
• прочие методы (проверка с использованием вихревых токов и т.п.).

На нашем предприятии применяются внешний осмотр 100% всех сварных швов (визуально – измерительный контроль ВИК), магнитная и ультразвуковая дефектоскопия.

Внешний осмотр. Всякий контроль сварных соединений начинается с внешнего осмотра, с помощью которого можно выявить наружные дефекты. Перед осмотром, швы тщательно очищаются от шлака, окалины и брызг металла. Затем осматривают швы визуально или с применением увеличительного стекла с 5–10 кратным увеличением, линейкой, штангенциркулем, различными шаблонами.

Перед предъявлением ОТК сварных соединений, сварщик проводит внешний осмотр всех сваренных швов. При обнаружении дефектов приступает к их устранению.

 

Наружные дефекты: стр. 3 -12,22,31, 39, 43.

Ультразвуковой способ использует способность ультразвуковых волн отражаться от границ, разделяющих две упругие среды с разными акустическими свойствами. Посланная прибором ультразвуковая волна, пройдя металл, отражается от его нижней поверхности и возвращается обратно, фиксируясь датчиком. При наличии внутри металла дефекта, датчик отобразит искажение волны. Различные дефекты отображаются по-разному, что позволяет определенным образом классифицировать их.

Схемы проведения ультразвуковой дефектоскопии: а-теневым; б-эхо импульсным методом; 1-щуп-излучатель; 2-исследуемая деталь; 3 -щуп приемник; 4- дефект.

 

Основное достоинство этого метода состоит в том, что ультразвуковой контроль сварных соединений можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятия усиления или предварительной обработки шва.

К его недостаткам относится сложность расшифровки сигнала. Качественно сделать контроль сварного соединения способен только специалист, прошедший специальное обучение.

 

 

Внутренние дефекты: стр. 13,14,19,24,28,29.

Люминесцентный метод контроля применяют для выявления поверхностных дефектов, главным образом трещин в сварных швах на немагнитных материалах: нержавеющих и жаропрочных сталях, алюминиевых и магнитных сплавах. Позволяет выявлять дефекты раскрытием более 0,1 мкм.

Этот метод контроля производится согласно ГОСТ 3242 - 69 и основан на использовании явления проникновения хорошо смачивающихся жидкостей в трещины, поры и другие дефекты и обладающих свойством свечения под ультрафиолетовыми лучами.

В течение определенного времени жидкость выдерживается на поверхности контролируемого изделия. После выдержки, обеспечивающей проявление дефектов на поверхности, контролируемую поверхность осматривают в ультрафиолетовом свете. Жидкость, люминесцируя под действием ультрафиолетовых лучей, воссоздает четкую и контрастную картину дефектов, видимую невооруженным глазом.

 1 - очищенная поверхность с трещиной, 2 - нанесенный на поверхность пенетрант (пенетрант заполнил трещину), 3 - очищенная от пенетранта поверхность (пенетрант остался в трещине), 4 - нанесенный на поверхность проявитель (проявитель вытягивает пенетрант из трещины на поверхность, и может создавать светлый фон)

 

По излому св.шва можно оценить строение, сплошность и сделать вывод о пластических свойствах.

Дефекты, которые появляются в результате металлургических и тепловых явлений: поры, шлаковые включения, структурные изменения металла шва и ЗТВ, трещины.

Магнитная дефектоскопия

При контроле качества сварки магнитными дефектоскопами используется явление электромагнетизма. Прибор создает вокруг исследуемой области магнитное поле, поток линий которого, проходя через металл, искривляется в местах дефектов. Это искажение фиксируется определенными способами, из которых в сварочном производстве используются два - магнитопорошковый и магнитографический. При первом, на поверхность сварного соединения наносят сухой или влажный (в смеси с маслом, керосином или мыльным раствором) ферромагнитный порошок (например - железный), который скапливается в местах дефектов, свидетельствуя, таким образом, о наличие несплошностей.

Проверка качества сварных швов магнитной дефектоскопией

Более совершенный магнитографический способ предполагает наложение на шов ферромагнитной ленты, на которой после пропускания ее через прибор проявляются имеющиеся дефекты.

Проверка качества сварных швов магнитной дефектоскопией: 1 - магнит, 2 - сварной шов, 3 - дефект, 4 - магнитная пленка.

Магнитным способам контроля могут подвергаться только ферромагнитные металлы. Хромоникелевые стали, алюминий, медь, не являющиеся ферромагнетиками, магнитному контролю не подлежат.

Сварочные материалы.

Электроды для ручной дуговой сварки.

Ручная дуговая сварка осуществляется плавящимся электродом, покрытым специальной обмазкой.  Металлический стержень электрода включается в цепь сварочного тока для подвода его к дуге и при сварке расплавляется, выполняя роль присадочного металла.

Требования к электродам: спокойное устойчивое горение дуги, равномерное расплавление стержня и покрытия, надежная защита жидкого металла и равномерное покрытие ванны шлаком, легкое удаление шлака после затвердевания, удобство выполнения швов в требуемых положениях, отсутствие токсичности, покрытие электрода должно быть достаточно прочным и не осыпаться при транспортировке и сварке.

Для того чтобы электроды удовлетворяли этим требованиям, должны быть правильно подобраны электродная проволока для изготовления стержней и состав покрытия электродов.

Электродные стержни изготовляют из стальной сварочной проволоки, соответствующей ГОСТ 2246—70. Проволоку поставляют в мотках, к каждому мотку прикрепляют бирку, в которой указывается наименование предприятия- изготовителя, наименование (марка) проволоки, ее диаметр, номер ГОСТа. К каждой партии проволоки прилагается сертификат - документ, удостоверяющий соответствие проволоки ГОСТу. В соответствии с ГОСТ 2246—-70 она разделяется на группы в зависимости от химического состава: низкоуглеродистая, легированная и высоколегированная. Марки проволоки имеют условное обозначение. Например Св-08ГА: первые две буквы означают, что эта проволока сварочная, следующие за ними цифры н буквы характеризуют содержание различных элементов в металле проволоки - первые две цифры -выраженная в сотых долях процента массовая доля углерода, в данной марке она равна 0,08 %. Буква Г указывает на содержание в проволоке марганца, в данном случае 0,8-1,1 %, а буква А- на изготовление ее из высококачественной стали с уменьшенным содержанием вредных примесей (серы и фосфора). Если в конце марки стоят две буквы А (Св-08АА), то значит, что вредных примесей еще меньше.

В других марках после первых двух цифр, указывающих на содержание углерода, ставятся буквы и цифры: буквы обозначают содержание отдельных элементов, цифры - их массовую долю в целых процентах. Если цифра за буквой отсутствует, то это означает содержание этого элемента до 1%. Например: Св-08Г2С. Св обозначает, что это сварочная проволока; 08 обозначает содержание углерода 0,08%; Г2 обозначает содержание марганца 2%; С обозначает содержание кремния до 1%.

Перед установкой кассеты с проволокой необходимо внимательно прочитать марку и диаметр.

Обозначение элементов в марках электродной проволоки: Азот - А, Кремний – С, Ниобий- Б, Тнтан -Т, Вольфрам- В, Ванадий- Ф, Марганец- Г, Хром- X, Медь- Д, Цирконий- Ц, Молибден- М, Алюминий –Ю, Никель-Н.

 Покрытия электродов. В состав покрытия входит ряд материалов, которые выполняют определенные функции при сварке. Покрытие образуется из хорошо размолотых и перемешанных материалов, связанных жидким стеклом и нанесенных на стержни под давлением слоем до 2 мм на специальном прессе. Покрытие электрода при сварке плавится несколько позже самого стержня, вследствие чего на конце электрода образуется небольшой чехольчик, расплавление которого должно быть равномерным; недопустимо одностороннее распределение, которое мешает сварщику поддерживать дугу требуемой длины.

Применяемые для электродного покрытия материалы разделяют на группы в соответствии с их функциями.

Шлакообразующие составляющие защищают расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха и частично очищают его, образуя шлаковые оболочки вокруг капель электродного металла. Эти составляющие включают в себя титановый концентрат, марганцовую руду, полевой шпат, каолин, мел, мрамор, кварцевый песок, доломит.

Газообразующие составляющие при сгорании создают газовую защиту, которая предохраняет расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Газообразующие составляющие состоят из древесной муки хлопчатобумажной ткани, крахмала, пищевой муки, декстрина, целлюлозы.

Раскисляющие составляющие необходимы для раскисления расплавленного металла сварочной ванны. К ним относятся элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо: марганец, кремний, титан, алюминий и др.

Легирующие элементы необходимы в составе покрытия для придания металлу шва специальных свойств: жаростойкости, износостойкости, сопротивления коррозии и повышения механических свойств. Легирующими элементами служат марганец, хром, титан, ванадий, молибден, никель, вольфрам и другие элементы.

Стабилизирующими составляющими являются те элементы, которые имеют небольшой потенциал ионизации (калий, натрий и кальций), поддерживая этим горение дуги и облегчая её загорание при непрерывном изменении полярности переменного тока.

Связующие (клеящие) составляющие применяют для связывания составляющих покрытий между собой и со стержнем электрода. В качестве них применяют калиевые или натриевое жидкое стекло, декстрин, желатин и др.

 ГОСТ 9466-75 на электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки устанавливает некоторые характеристики электродных покрытий.

По толщине нанесенного покрытия электроды подразделяются: с тонким покрытием М при отношении (D /a) х1,2 (D - диаметр электрода с покрытием, d — диаметр стержня); со средним покрытием С при (D/d) ^ 1,45; с толстым покрытием Д при (D/d) > (1,45- 1, 8); с особо толстым покрытием Г при (D/d) >1,8.

Этот же ГОСТ устанавливает шесть видов электродных покрытий с условным обозначением: А, Б, Ц, Р, П и смешанный.

- Кислое покрытие А отличается тем, что в его состав входят образующие     шлаковую защиту различные руды и материалы, содержащие большое количество кислорода. Например гематит содержит 92 % Fe₂О₃, гранит 66-71 % Si0 2, 15-21 % А12Оз и т. п. Для удаления кислорода и восстановления железа из оксидов применяют ферросплавы, для газовой защиты вводят органические примеси — крахмал, декстрин.  Сварка электродами с этим покрытием возможна на постоянном и переменном токе во всех положениях. В сварочной ванне происходит активное раскисление железа, она кипит, что способствует дегазации металла. Допускается сварка при небольшой окалине и ржавчине, однако при этом происходит повышенное разбрызгивание, и вследствие применения ферромарганца выделяется значительное количество токсичных марганцевых соединений, что ограничивает применение таких покрытий. Кроме того, металл шва склонен к образованию кристаллизационных трещин.

- Основное покрытие Б содержит: фтористокальциевое соединение -плавиковый шпат, в котором CaF более 75 %; карбонаты кальция - мрамор, мел с содержанием более 92 % СаСОз и ферросплавы. При расплавлении это покрытие кроме шлака выделяет большое количество защитного углекислого газа, образующегося вследствие диссоциации карбонатов. Сварка электродами с основным покрытием возможна постоянным током с обратной полярностью и во всех положениях. Для сварки переменным током в покрытие добавляют более активные стабилизаторы- калиевое жидкое стекло, поташ и др. Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, обладает высокими механическими показателями, особенно ударной вязкостью при положительных и низких температурах; не склонен к образованию кристаллизационных трещин и старению; содержит минимальное количество

кислорода и азота. Эти электроды применяют для сварки наиболее ответственных деталей и конструкций. Следует иметь в виду, что сварка электродами с основным покрытием должна вестись короткой дугой и при хорошей очистке свариваемых кромок от ржавчины, окалины, жира и влаги во избежание образования пористости в швах.

- Целлюлозное покрытие Ц содержит в основном оксицеллюлозу или аналогичные ей органические вещества, а также рутил и ферросплавы. Это покрытие при расплавлении выделяет главным образом многозащитного газа и небольшое количество шлака для процесса раскисления. Электроды с этим покрытием пригодны для сварки во всех положениях на постоянном и переменном токе и употребляются в основном для сварки первого слоя стыков труб.

- Рутиловое покрытие Р содержит 50 % рутилового концентрата, в котором 50% ТЮ2, карбонаты кальция— мрамор, тальк, мусковит, магнезит, ферросплавы,целлюлозу. Газовая защита обеспечивается за счет диссоциации материалов и органической составляющей. Раскисление и легирование — ферросплавами.Электроды с рутиловым покрытием пригодны для сварки постоянным и переменным токами во всех положениях. Они обеспечивают высокое качество наплавленного металла, обладают хорошими технологическими свойствами и применяются для сварки низкоуглеродистой стали.

- Покрытия, обозначенные буквой П, не имеют явно выраженного кислого, основного, целлюлозного или рутилового состава.

- Смешанные покрытия обозначают двойной буквой,

например БЦ - покрытие основного типа со значительным количеством целлюлозы.

Классификация электродов по назначению и допустимым пространственным положениям сварки:

Согласно ГОСТ 9466- 75, электроды разделяются по назначению:

-для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа - У;

-для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа - Л;

-для сварки легированных теплоустойчивых сталей - Т;

-для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами - В;

-для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами - Н.

По допустимым пространственным положения сварки или наплавки электроды подразделяются:

для всех положений -1;

для всех положений, кроме вертикального сверху вниз, - 2;

для нижнего, горизонтального и вертикального снизу вверх -3;

для нижнего и нижнего ≪в лодочку≫ - 4.

Виды электродов по роду и полярности сварочного тока

 

Рекомендуемая полярность постоянного тока	Напряжение холостого хода источника переменного тока, В		Обозначение
	Номинальное напряжение	Предельное отклонение
Обратная	-	-	0
Любая	50	±5	1
Прямая			2
Обратная			3
Любая	70	±10	4
Прямая			5
Обратная			6
Любая	90	±5	7
Прямая			8
Обратная			9

Цифрой 0 обозначают электроды, предназначенные для сварки или наплавки только на постоянном токе обратной полярности (сварочный электрод соединяется с плюсом).

 Электроды подразделяются на типы согласно ГОСТ

ГОСТ 9467-75 предусматривает 14 типов электродов сварки конструкционных сталей и 9 типов для сварки теплоустойчивых сталей.

ГОСТ 10052-75 предусматривает 49 типов электродов ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами.

ГОСТ 10051-75 предусматривает 44 типов электродов дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Кроме регламентированного химического состава установлены требования к твердости наплавленного металла.

Типы электродов для сварки конструкционных сталей обозначают буквой Э, после которой следуют цифры минимального временного сопротивления наплавленного этим электродом металла в кг/мм². Например: электроды Э42 должны гарантировать минимальное временное сопротивление 42 кг/мм². Буква А, стоящая после цифр (например, Э46А) означает, что электроды этого типа обеспечивают более высокие пластические свойства наплавленного металла, чем электроды без буквы А.

Каждому типу электродов для сварки сталей соответствует несколько марок электродов, особенно много марок разработано и выпускается для сварки конструкционных сталей. Например, к типу электродов Э46А относятся электроды марки УОНИИ-13/45, СМ-11 и др.

Например:

Э46А – УОНИ-13/45 – 3.0 – УД

Е – 432 (5) – Б20 – ГОСТ 9466, ГОСТ 9467

В числителе последовательно: тип электрода (Э46А), марка (УОНИ–13/45), диаметр (3.0мм), класс (У - для углеродистых сталей), обозначение толщины покрытия (Д - толстое).

В знаменателе последовательно: Е - группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла или металла шва по ГОСТ 9467,

43 - обозначает предел прочности, σ_в = 430 МПа,

2 - обозначает относительное удлинение, δ = 22 %,

5 - обозначает температуру хладноломкости, при которой определяется ударная вязкость.

обозначение вида покрытия (Б – основное),

обозначение допустимого пространственного положения сварки (2- для всех положений, кроме вертикального сверху вниз),

обозначение рода и полярности сварочного тока (О - постоянный ток обратной полярности).

обозначение стандарта ГОСТ 9466 и обозначение стандарта на данный класс электродов (ГОСТ 9467).

 

Прокалка электродов, хранение их на рабочем месте.

В складе должны быть установлены печи для прокалки электродов, порошковой проволоки и флюса с температурой до 400°С, сушильные шкафы с температурой до 80 -115 °С, обеспечивающие суточную потребность участка в электродах и проволоке.

Прокаленные электроды и порошковую проволоку следует выдавать на рабочее место в количестве, необходимом для работы сварщика в течение одной смены.

При сварке конструкций из сталей с пределом текучести более 390 МПа электроды, взятые непосредственно из прокалочной или сушильной печи, необходимо использовать в течение 2 часов.

Прокалкаэлектродов может производиться не более трех раз. Температура и время прокалки – согласно требованиям сертификата или на этикетке пачки электродов. Если электроды после трехкратной прокалки показали неудовлетворительные сварочно-технологические свойства, то применение их для сварочных работ не допускается.

После прокалки электроды должны быть использованы в течение ближайших 5 суток, а флюсы — в течение 15 суток. При хранении прокаленных электродов в сушильном шкафу при температуре 80-115 °С срок их годности не ограничивается.

Порошковая проволока - это непрерывный электрод, который представляет собой металлическую трубку с толщиной стенки 0,2...0,5 мм, диаметром 1,6 - 3,0 мм, заполненную смесью из газо- и шлакообразующих компонентов. Применяют ее для механизированной дуговой сварки открытой дугой. Сохраняя технологические преимущества голой проволоки, порошковые проволоки позволяют создавать надежную газовую и шлаковую защиту сварочной ванны от атмосферного воздуха при работе на открытых площадках, обеспечивая при этом легирование и рафинирование металла шва.

Кроме того, используя их, можно применять ток плотностью 150...170 А/мм², в то время как при ручной дуговой сварке плотность тока не превышает 20 А/мм².  Это дает возможность повысить производительность процесса 1,5...2 раза.

Для восстановления изношенных поверхностей деталей или придания поверхности заданных свойств (износостойкости, коррозионной стойкости и др.) применяют специальные наплавочные порошковые проволоку и ленту.

  Порошковые проволоки: трубчатая цельнотянутая (а), трубчатая свертная (б), трубчатая однозагибная (в), трубчатая двухзагибная (г), трубчатые с повышенной долей металла (5, е) и порошковая лента (ж).

Для получения на поверхности детали слоя, обладающего повышенными твердостью и износостойкостью, применяют порошковую наплавочную ленту.

В марках порошковой проволоки и ленты применяют следующие обозначения: ПП — порошковая проволока; ПЛ — порошковая лента, У — углерод; цифра после буквы У — содержание углерода в десятых долях процента; Ч — проволока для сварки и наплавки чугуна; буква О в конце обозначения указывает, что данную проволоку можно использовать для сварки открытой дугой. Значения остальных букв и цифр такие же, как и в марках стальных сварочных и наплавочных проволок.

 

Сварка порошковой проволокой.

Одним из преимуществ сварки открытой дугой порошковой проволокой по сравнению со сваркой в углекислом газе является отсутствие необходимости в газовой аппаратуре и возможность сварки на сквозняках, при которых наблюдается сдувание защитной струи углекислого газа. При правильно выбранном режиме сварки обеспечивается устойчивое горение дуги и хорошее формирование шва. В качестве источников тока можно использовать выпрямители с крутопадающими внешними вольт - амперными характеристиками.

Недостатком этого способа сварки является возможность сварки только в нижнем и вертикальном положениях из-за повышенного диаметра выпускаемых промышленностью проволок и повышенной чувствительности процесса сварки к образованию пор при изменениях вылета электрода и напряжения дуги. Особенность порошковых проволок - малая глубина проплавления основного металла.

 

Защитные газы.

Для газовой защиты расплавляемого при сварке металла применяют инертные газы (аргон, гелий) и активные газы (углекислый газ, азот, водород).

Инертные газы обеспечивают хорошую защиту свариваемого металла от воздуха, не вступают в реакцию с металлом и используются для сварки высоколегированных нержавеющих сталей и цветных металлов. Наиболее широко применяются аргон и в меньшей степени гелий как более дорогой.

Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ 949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон чистый» зеленого цвета.

Согласно ГОСТ 10157-79 газообразный и жидкий аргон поставляется двух видов: высшего сорта (с объемной долей аргона не менее 99,993%, объемной долей водяных паров не более 0,0009%) и первого сорта (с объемной долей аргона не менее 99,987%, объемной долей водяных паров не более 0,001%).

Аргон не взрывоопасен и не токсичен, однако при высокой концентрации в воздухе может представлять опасность для жизни: при уменьшении объемной доли кислорода ниже 19% появляется кислородная недостаточность, а при значительном снижении содержания кислорода возникают удушье, потеря сознания и даже смерть.