Основными способами неразрушающего контроля качества сварки являются:
· визуальный;
· капиллярный;
· проверка на проницаемость;
· радиационный;
· магнитный;
· ультразвуковой.
Проверка состояния сварных швов не является одноразовым актом, это результирующий этап, который показывает, как работает система контроля качества на предприятии.
Для минимизации дефектов сварочных соединений проводят операционный контроль работ. Регулярно проводится аттестация, на которой комиссия сначала дает разрешение на сварку контрольного соединения. При прохождении сварщиками этого испытания проверяются теоретические знания.
Контроль качества сварочных материалов осуществляется с момента поступления их на предприятие и до использования на сварочном посту. Проверку электродов проводят на каждом этапе хранения и использования, при необходимости их прокаливают.
При непосредственном проведении работ проверяют, какой режим сварки используется, дуговая сварка, аргонодуговая или иной вид сварки. Проверяют порядок наложения швов, размеры слоев и всего соединения.
Если предусмотрены специальные требования в проектно-технической документации, то и их реализацию. По завершении сваривания проверяет наличие клейма сварщика.
Любая проверка качества сварных швов начинается с визуального контроля. Осматривают все 100% сварных соединений. Сначала проверяют геометрию и форму шва.
Визуальный контроль помогает выявить, наряду с наружными, часть внутренних изъянов. Так, переменные по габаритам валики швов и неравномерные складки говорят о непроварах, возникающих из-за частых обрывов электрической дуги.
Перед началом работ со сварных соединений удаляют шлак, окалины прочие загрязнения. Чтобы лучше можно было разглядеть дефекты, швы обрабатывают азотной кислотой (10%). Это придает матовость шву, что облегчает поиск изъянов.
После обработки кислотой необходимо провести тщательную протирку спиртом, чтобы предупредить ее вредное влияние на сплав.
Для повышения качества проверки можно использовать фонарь и оптическую лупу. Для контроля геометрических размеров применяют штангенциркуль и шаблоны.
Рис.13. Капиллярный метод.
Данный способ контроля использует свойство жидкости затягиваться в очень мелкие капилляры. Быстрота и степень проникновения внутрь материала связана с его смачиваемостью и диаметром капилляров. Больше смачивается сплав и тоньше капилляры - глубже проникает жидкость.
Капиллярный способ контроля качества шва позволяет иметь дело не только с любыми металлами, но и с керамикой, пластмассой, стеклом. Главное его применение связано с проявлением внешних изъянов, которые невозможно или трудно определить невооруженным глазом. Иногда, используя, к примеру, керосин, можно обнаружить сквозные дефекты.
Способ очень простой, работает со времен возникновения потребности проверки сварочных швов. Для него даже разработан специальный ГОСТ 18442-80.
В капиллярном методе контроля качества сварки используют пенетранты - вещества, имеющие малое поверхностное натяжение и сильный цветовой контраст.
Проникая в дефектные зоны, и подсвечивая их, пенетранты визуализируют изъяны сварки. Их делают на основе воды, керосина, масла для трансформаторов и прочих жидкостей.
Наиболее чувствительные пенетранты могут проявить дефекты диаметром от 0,1 микрона. Капиллярный метод контроля качества сварки эффективен для дефектов до 0,5 мм шириной. При больших диаметрах пор или трещин он не работает.
Способ с применением пенетрантов заключается в очистке поверхности, нанесении контрольной жидкости и проявлении изъянов. Очень эффективен способ контроля сварных соединений с помощью керосина.
Несмотря на разнообразные приборы контроля качества сварки, проверку этим способом используют до сих пор. С одной стороны наносят раствор мела, дают время для сушки, затем с другой стороны шов смазывается керосином. Бракованные места проявляются через несколько часов в виде темных пятен.
Проверка сварных соединений на проницаемость
В случае применения сварки при изготовлении резервуаров требуется контроль герметичности. Для этого проводят испытания на непроницаемость соединений. Контроль качества проходит с применением газов или жидкостей.
Суть метода основана на создании большой разности давлений между наружной и внутренней областью емкости. При сквозных изъянах в сварном шве жидкость или газ будут переходить из области с высоким давлением в область с низким давлением.
В зависимости от используемого вещества и способа получения избыточного давления контроль проницаемости осуществляют пневматикой, гидравликой или вакуумом.
Рис.14. Пневматический способ
Применение пневматического метода контроля качества сварки требует накачивания резервуара каким-либо газом до давления величиной 150% от номинального.
Затем все сварные швы смачивают мыльным раствором. В местах протечек образуются пузыри, что очень легко фиксируется. Для лучшей визуализации используют добавку аммиака, а шов покрывают бинтом пропитанным фенолфталеином. В местах протечек появляются красные пятна.
Если нет возможности накачать емкость, то применяют способ обдува. С одной стороны шов обдувается под давлением не менее 2,5 атмосферы, а с другой обмазывается мыльным раствором. Если имеется брак, то он выявится в виде пузырьков.
Гидравлический способ
При гидравлическом способе контроля качества сварки проверяемая емкость заполняется водой или маслом. В сосуде создается избыточное давление, которое больше номинального в полтора раза.
Затем в течение определенного времени, обычно 10 минут, область вокруг шва обстукивают молотком со скругленным бойком. При наличии сквозного дефекта сварки появится течь. Если избыточное давление невелико, то время выдержки резервуара увеличивают до нескольких часов.
Рис.15. Магнитная дефектоскопия
Явление электромагнетизма используется в магнитных дефектоскопах. Каждый металл имеет свою степень магнитной проницаемости.
При прохождении через неоднородные материалы магнитное поле искажается, что говорит о присутствии инородных элементов внутри структуры.
Это используется в приборе для контроля качества сварки. Он вырабатывает магнитное поле, которое проникает в исследуемый металл. Неоднородности фиксируются магнитопорошковым или магнитографическим способом.
В первом случае на сварной шов наносят ферромагнитный порошок. Там где происходит скопление порошка вероятнее всего непровар, нет сплошного соединения. Порошок может быть сухим или влажным, с примесью масла или керосина.
Во втором случае на шов накладывают ферромагнитную ленту. Затем ее пропускают через прибор, где анализируют все аномалии, зафиксированные на ленте, и определяют дефекты сварки.
Магнитный способ контроля качества имеет ограничения, связанные с самим принципом действия прибора. Он может проверять качество сварных соединений только ферромагнетиков, к которым некоторые стали и цветные металлы не относятся. Соответственно, такой способ контроля имеет ограниченное применение.
Рис.16. Ультразвуковая дефектоскопия
Для контроля качества сварки применяют ультразвук. Принцип действия аппарата основан на отражении ультразвуковых волн от границы соединения двух сред с различными акустическими свойствами.
Датчик и излучатель плотно прикладывают к исследуемому материалу, после чего устройством вырабатывается ультразвук. Он проходит через весь металл и отражается от задней стенки, возвращаясь, попадает на приемный сенсор, который в свою очередь преобразует ультразвук в электрические колебания. Прибор представляет полученный сигнал в виде изображения отраженных волн.
Если внутри металла присутствуют какие-нибудь изъяны, датчик зафиксирует искажение отраженной волны. Опытным путем установлено, что различные дефекты сварки по-разному себя проявляют на ультразвуковом дефектоскопе. Это позволило провести их классификацию. При соответствующем обучении специалист может точно определить вид брака в шве.
Способ контроля качества сварных соединений ультразвуком широко распространился благодаря простоте и удобству применения, относительно недорогому оборудованию, безопасности использования по сравнению с радиационным методом.
Минусом способа является трудность расшифровки графического изображения. Контроль качества соединения может сделать только сертифицированный специалист.
Его проблематично использовать для контроля крупнозернистых металлов типа чугуна.
Радиационный метод
Для контроля качества сварки используют радиационные методы и устройства. По сути это тот же рентгеновский аппарат, используемый в больницах, или прибор с источником гамма-излучения, приспособленный для облучения сварных соединений.
Он основан на способности этих лучей, проникать через любые материалы. Интенсивность проникновения зависит от вида исследуемых веществ. Благодаря этому на фотопленке, стоящей за исследуемым изделием, остается изображение, характеризующее состояние данного материала.
Все дефекты сварки в виде неоднородностей выявляются на пленке. Метод контроля очень точный, но дорогой и вредный для людей, требует подготовительных работ по установке защитных экранов и проведения организационных мероприятий.
Требования техники безопасности и противопожарной безопасности
Согласно правилам техники безопасности, сварщик во время электросварки должен быть в специальной одежде.
Одежда сварщика выполняется из негорючих, натуральных материалов. Синтетические ткани не могут использоваться. Наиболее распространены костюмы из брезента, спилка или замши.
Обувь выполняется из различных материалов. Наиболее распространены кирзовые ботинки и сапоги. Подошва может быть резиновой или из других более современных материалов.
Защита лица и органов зрения производится с помощью сварочной маски или щитка.
Электробезопасность при сварочных работах предписывает использование только исправного и заземленного оборудования. При таком условии поражение человека электротоком полностью исключено. Техника безопасности требует, чтобы осветительные приборы питались от 12 В.
Все оборудование должно работать на холостом ходе с напряжением не более 90 В. Смертельное напряжение немного выше - 110 В. Сила тока, величиной более 5 сотых Ампера, может стать причиной электротравмы и летального исхода.
Защитить от поражения током может применение следующих правил техники безопасности:
· все электроприборы должны иметь надежное и качественное заземление и зануление. Их выполняют из медного проводника с достаточным сечением;
· техника безопасности предписывает подключать сварочное оборудование через электрощиток к отдельному защитному автомату и прибору УЗО;
· длина проводов для подключения сварочного оборудования не должна превышать 10 м. При потребности срастить провод в месте обрыва, соединение требуется проводить с помощью специальной соединительной муфты. Провода лучше провешивать на высоте более 2,5 м, а опускать их потребителям требуется по заземленной стальной трубе. Все места прохождения проводки должны оборудоваться специальными резиновыми муфтами.
· при сварочных работах на улице или в полевых условиях техника безопасности рекомендует устанавливать сварочный аппарат под навесами или в крытых павильонах. Работы прекращаются при сильном дожде или снегопаде;
· все кабели и провода должны иметь исправную изоляцию. При значительных повреждениях и скрутках инструкция требует заменить сварочный кабель.
При электросварке возникает сильное тепловое и световое излучение, поэтому правила безопасности предназначены для защиты не только сварщика, но и любого человека, который может оказаться в радиусе действия электрической вспышки.
Сварочные работы следует проводить на специально оборудованных постах, оснащенных ширмами для защиты окружающих от вредного воздействия на глаза. Высота ширм не менее 1800 мм.
При нахождении в закрытом помещении сварочные работы следует начинать после предварительного проветривания с включенной приточной вентиляции.
По технике безопасности при электродуговой сварке в закрытых емкостях или в помещениях с сырыми условиями, работать можно с использованием резиновой одежды и коврика. Для защиты при работе в сидячем или лежачем положении требуется подкладывать войлочную подстилку.
Следует проводить постоянный контроль над целостностью провода заземления и сварочных кабелей. Для сварочных работ надо применять надежный и качественный инструмент и держатель электродов.
Проводя сварочные работы по ремонту машины, предварительно следует отключить массу на аккумуляторе и обеспечить соблюдение противопожарных мер. Осуществляя сварку вблизи топливного бака, согласно технике безопасности требуется провести его демонтаж.