4 Контроль якості зварювання

4.1 Методи контролю якості зварного виробу

Зварні вироби контролюють на якість зварних швів в основному двома методами контролю: руйнівним і неруйнівним. Найпоширенішими методами контролю є неруйнівні, тому що використання руйнівних методів призводить до руйнування зварного виробу.

Руйнівні методи контролю здійснюють на розривних машинах. Для проведення даного методу контролю потрібно вирізати ділянку зварного з'єднання заданих геометричних розмірів. Це призводить до пошкодження зварного виробу. Тому даний метод випробування використовують в тому випадку коли потрібно дослідити фізичні властивості зварного з'єднання, тобто границю текучості і границю міцності.

Неруйнівні методи контролю мають велику перевагу перед руйнівними методами, тому що для проведення якості зварного з'єднання не потрібно руйнувати зварний виріб. В наш час відомо багато методів проведення неруйнівного контролю, це пояснюється тим, що в промисловості використовується велика кількість різноманітних зварювальних матеріалів, які володіють різними фізичними властивостями, а також значну роль застосування даних методів є товщина зварювальних виробів.

Класифікація методів неруйнівного контролю (НК) наведена за ГОСТ 18353-79 і ДСТУ 2865-94 у таблиці 3.1. За таблицею видно, що за 25 років кількість методів неруйнівного контролю збільшилась. Зокрема, окремо регламентовані такі методи контролю як візуальний та органолептичний. Нові досягнення у науці створили передумови для впровадження в промисловість таких спеціалізованих та складних методів як електро-газодинамічний та фотографування у полях високої напруги. Очікується також стандартизація методу, який вже тривалий час використовується для експрес-діагностування напружено-деформованого стану металоконструкцій як метод магнітної пам’яті металу.

Таблиця 3.1 – Класифікація методів неруйнівного контролю

ДСТУ 2865-94	ГОСТ 18353-79
Акустичний	регламентується
Вихрострумовий	регламентується
Радіохвильовий	регламентується
Радіаційний	регламентується
Електричний	регламентується
Тепловий	регламентується
Оптичний	регламентується
Газорозрядна візуалізація та фотографування у полях високої напруги	не регламентується
Органолептичний	не регламентується
Візуальний	не регламентується
Електрогазодинамічний контроль	не регламентується
Магнітний	регламентується
Проникаючими речовинами	регламентується

Кожний вид НК здійснюють методами, які класифікують за:

- характером взаємодії фізичних полів або речовин з контрольованим об'єктом;

- первинним інформативним параметрам;

- способом одержання первинної інформації.

До засобів неруйнівного контролю (ЗНК) відносять контрольно-вимірювальну апаратуру, в якій використовують проникаючі поля, випромінювання і речовини для отримання інформації про якість досліджуваних матеріалів і об'єктів.

За технічним виконанням засоби контролю можна розділити на три класи:

1) автономні прилади для контролю однієї або декількох взаємно пов'язаних якісних характеристик;

2) комплексні системи, автоматичні лінії і роботи-контролери, призначені для визначення ряду основних параметрів, які характеризують якість об'єкта;

3) системи НК для автоматичного управління технологічними процесами за якісними ознаками.

За видами контрольованих параметрів ЗНК розділяють на прилади-дефектоскопи (прилади або установки), призначені для виявлення дефектів типу порушень суцільності (тріщин, раковин, розшарувань і т. п.); для контролю геометричних характеристик (зовнішні і внутрішні діаметри, товщина стінки, покрить, шарів, ступінь зносу, ширина і довжина виробу і т. д.); для вимірювання фізико-механічних і фізико-хімічних характеристик (електричних, магнітних і структурних параметрів, відхилень від заданого хімічного складу, вимірювання твердості, пластичності, коерцитивної сили, контролю якості зміцнених шарів, вмісту і розподілу феритної фази і т. п.); технічної діагностики для прогнозу виникнення різного роду дефектів, у тому числі порушень суцільності, зміни розмірів і фізико-механічних властивостей виробів на період експлуатації виробів.

Механічні випробування призначені для визначення механічних властивостей зварних з’єднань. Властивості (границі міцності і текучості, відносне подовження і поперечне звуження) наплавленого металу перевіряють на круглих стандартних зразках, виготовлених з наплавленого металу, а властивості зварних з’єднань на плоских зразках. Перевірка зварних з’єднань на статичне згинання до утворення першої тріщини дає уявлення про в'язкість металу шва. Для визначення ударної в'язкості наплавленого металу зі зварних з'єднань вирізують зразки, на яких роблять надрізи.

Металографічні дослідження полягають у проведенні макро- та мікроаналізу зварних швів. Мікроаналізом виявляють у металі шва пори, тріщини, шлакові включення, непровари та інші дефекти. Мікроструктур-ним аналізом визначають структуру і структурні складові, наявність мікротріщин, включення оксидів, нітридів тощо.

Рентгенівським просвічуванням виявляють у зварних швах без їхнього руйнування пори, тріщини, непровари та шлакові включення. Рентгенівський контроль зварних швів ґрунтується на здатності рентгенівського проміння, випромінюваного рентгенівською трубкою, інтенсивніше проникати крізь дефектні місця і більше засвічувати рентгенівську плівку, прикладену зі зворотного боку шва. За допомогою електронно-оптичного перетворювача невидиме рентгенівське проміння можна перетворити на видиме світлове і рентгенівське просвічування зварних швів спостерігати візуально.

Просвічування гамма-випромінюванням. Рентгенівське просвічування потребує складної установки, яка дорого коштує. Для виявлення внутрішніх дефектів у зварних швах магістральних газо- та нафтопродуктів метод рентгенівського контролю малопридатний. Тому використовують простіший метод контролю просвічування гамма-випромінюванням штучних радіоактивних ізотопів кобальту, кобальту-60, цезію, цезію-137 та інших елементів. Здебільшого використовують ізотопи кобальту. Радіоактивний елемент вміщують у спеціальну ампулу, яка зберігається в свинцевому футлярі, призначеному для захисту обслуговуючого персоналу від шкідливого впливу гамма-випромінювання на організм людини. Фіксують дефекти в зварних швах при просвічуванні гамма-випромінюванням, як і при рентгенівському просвічуванні, за допомогою рентгенівської плівки.

Ультразвуковий метод контролю застосовують для виявлення дефектів у металі завтовшки 5...3600 мм. Суть методу полягає в здатності ультразвукових коливань, що збуджуються в кварцових пластинах змінною напругою високої частоти (понад 20 кГц), проникати в метал на велику глибину і відбиватися від тріщин, непроварів, шлакових включень та інших дефектів, що лежать на їхньому шляху. Коливання, що відбиваються поверхнею металу, уловлюються спеціальними електронними пристроями і перетворюються на світлові сигнали, які передаються на екран дефектоскопа. У місцях дефектів з'являється пік сигналу.

Магнітні методи контролю ґрунтуються на принципі магнітного розсіяння (замикання магнітних потоків через повітря), що виникає, в місцях Дефектів під час намагнічування випробуваного зразка. Дефекти, що зумовлюють утворення потоків розсіювання, виявляються за допомогою магнітного порошку або індукційним методом. Виявляючи дефекти першим способом, використовують властивість магнітного порошку втягуватися в потік розсіяння і скупчуватись над дефектом. Коли ж дефекту немає, магнітний потік не відхиляється і не змінює свого напряму. Порошок виготовляють із залізної окалини. Магнітні потоки розсіяння спостерігають візуально або фіксують на феромагнітній плівці з наступним відтворенням "записаних" дефектів на освітленому екрані електронного осцилографа. За величиною і формою відхилення променя на екрані осцилографа роблять висновок про характер дефекту. Такий метод контролю називається магнітографічним.Індукційний метод контролю ґрунтується на використанні ЕРС, зіндукованої в спеціальній котушці потоком магнітного розсіяння, що виникає в місцях дефектів. Наведена в котушці ЕРС посилюється і передається на спеціальний магнітоелектричний прилад, в якому дефект визначають за посиленням звуку, запалюванням сигнальної лампи або відхиленням стрілки. Магнітні методи контролю використовують для виявлення в зварних швах тріщин, непроварів та ін.