Способы контроля качества сварного шва

Контроль качества сварных соединений

Безопасность и надежность эксплуатации сооружений и оборудования невозможна без качественного выполнения сварочных работ при стыковке отдельных элементов. Для этого необходим надлежащий контроль качества сварных соединений, проводимый разными методами, с учетом требований ГОСТ, действующих стандартов, технических условий и другой нормативной документации.

Методика контроля

Качество сварных швов проверяют обученные и аттестованные специалисты, получившие квалификацию экспертов по соответствующей методике контроля. На строительных объектах и предприятиях, нуждающихся в регулярной проверке состояния сварных соединений металлоконструкций или оказывающих подобные услуги в качестве подрядчика, созданы подразделения, ответственные за выполнение указанных работ. Применяемые методы контроля сварных соединений делят на две группы: разрушающие и неразрушающие. В большинстве случаев применяют методики, не предполагающие разрушения соединений.

Разрушающие виды контроля сварных соединений актуальны в таких случаях:

• для проверки пробных образцов, перед выполнением основной сварки элементов;
• при выпуске массовых изделий – испытывают определенное количество экземпляров из общей партии.

Контроль проводят с применением специализированного оборудования, работа с которым требует от персонала соответствующих квалификационных знаний и навыков. Приборы подвергают периодической поверке на соблюдение установленных допусков погрешностей, согласно действующим законодательным нормам.

Визуальный и измерительный контроль

Для проведения визуального и измерительного контроля не нужно применять специальное оборудование. Достаточно контроля, проведенного экспертом, с использованием элементарных измерительных средств (штангенциркуля, шаблонов, рулетки, щупов, линейки, угольника, лупы и люксметра).

Специалист, осматривающий сварной шов, должен исключить следующие дефекты:

• нарушение сплошности;
• неоднородную структуру;
• трещины;
• пустоты;
• поры;
• свищи;
• сколы;
• непроваренные участки;
• неравномерное сечение;
• отклонение от геометрии профиля шва.

О присутствии внутренних дефектов можно судить, исходя из характерных внешних признаков. Выявленные дефектные участки измеряют, чтобы проверить соответствие их размеров разрешенным допускам по нормативам. Дополнительно определяют высоту и ширину валика сварного шва. При визуальном осмотре невозможно обеспечить полную объективность. Результаты зависят от зоркости и квалификации эксперта, его опыта и знаний. Отдельные детали можно рассмотреть через лупу. Специалисты также используют компактные фонари, чтобы подсветить необходимые места. Выявленные дефекты отмечают, для их последующего устранения. Если качество некоторых участков вызывает сомнение, требуется дополнительная проверка другими методами контроля.

Капиллярный метод

Эта методика основана на способности некоторых жидких сред проникать внутрь металла сквозь мельчайшие поры, недоступные невооруженному глазу. Работы выполняют с использованием расходных материалов – краски или мела. Этими веществами обрабатывают поверхность, чтобы повысить визуализацию. В применяемую жидкость вводят дополнительные компоненты, окрашивающие состав. Производят вещества для капиллярной методики контроля (пенетранты), обладающие люминесцентными качествами. При попадании света на такой состав, многократно увеличивается яркость отраженного светового потока. Методику можно использовать для проверки качества сварочных швов любых металлов. Результаты оценивают по характеру рисунка после нанесения пенетранта. Чем сильнее окрашена поверхность металла, тем хуже выполнена сварка. Данный метод чаще применяют для проверки материалов, чувствительных к температурным перепадам, за счет большой линейной усадки в процессе остывания.

Проверка герметичности сварных швов

Герметичность сварных швов важна, если речь идет о сосудах, работающих под большим давлением, трубопроводах или гидросистемах. Данная методика получила многочисленные названия.

Этот способ контроля называют:

• пузырьковым;
• пневмоиспытанием;
• течеисканием;
• гидроиспытанием и пр.

Предусмотрено разделение метода на два вида: пневматический и гидравлический, в зависимости от характера среды, применяемой в ходе проверки. Но в обеих разновидностях применяют единую методику, сходную с капиллярным способом контроля. Разница в том, что в данном случае проверка сварочных швов проводится при подаче газовой или жидкостной смеси под давлением.

Пневматический способ

При данном способе в проверяемую область нагнетают сжатый газ или воздух. На поверхность шва наносят мыльный раствор, с образованием пленки. Раствор приготавливают, при соотношении мыла к воде в пропорции 1 к 4. На несплошности в шве указывают вздувшиеся пузыри.

Предусмотрено применение следующих разновидностей пневматического способа:

• вакуумной – нанеся мыльный раствор, на другой стороне сварного соединения создают разрежение; используют для выявления сквозных дефектов;
• погружной – сваренный участок полностью погружают в емкость, наполненную мыльным раствором; наличие дефектов определяют по выделившимся воздушным пузырькам.

Если контрольную операцию проводят на морозе, воду заменяют спиртовым раствором, с незамерзающими свойствами. В качестве газовой среды возможно использование аммиака. Перед испытаниями, участок оборачивают бумагой. На дефекты укажут проступившие красные пятна.

Гидравлический способ

Особенности гидравлического метода основаны на способности жидкой среды создавать давление. Сварной элемент погружают в масло или воду, выдерживая определенный промежуток времени. В процессе погружения, жидкость впитывается через поры внутрь вещества. По ее выделениям, после извлечения детали из раствора, можно определить присутствие внутренних пустот, предварительно обстучав поверхность молотком. Для диагностирования емкостей или трубопроводов, коммуникации наполняют жидкостью под давлением. Методика очень проста, но эффективна. При выявлении дефектных мест, соответствующие участки нужно переварить. Затем проводят повторную проверку.

Магнитная дефектоскопия

Принцип магнитной дефектоскопии – использование способности металла намагничиваться, при воздействии магнитного поля. Учитывая свойства материалов, данный метод контроля сварных швов не подходит для немагнитных сплавов медных, цинковых, латунных и прочих.

Особенности проведения магнитной дефектоскопии:

1. посредством прибора, сварной шов подвергают воздействию постоянного магнитного поля;
2. в результате происходит формирование силовых электромагнитных линий, под влиянием которых незначительные частицы материала получают способность к движению, занятию фиксированного положения;
3. поверхность шва покрывают измельченным металлическим порошком;
4. при однородной структуре рисунка можно сделать вывод о качественном сварном шве; наличие трещин и шлаковых включений можно определить по искажению полученной картины.

Этот метод проверки эффективен для выявления самых незначительных дефектов. Единственный минус – невозможность идентификации проблемного места, если трещина направлена вдоль силовых линий магнитного поля.

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуком можно выявить признаки неоднородной структуры сваренного металла в шве. При наличии пустот, направление прохождения волн изменяется, и созданное излучение не доходит до контрольного прибора. Измеряя полученное отклонение, определяют присутствие и характер дефекта. В зависимости от вида нарушения, фиксируют определенные искажения ультразвукового потока. Для идентификации дефекта, результаты сравнивают с контрольными иллюстрациями. Данный метод используют достаточно часто. В отличие от магнитной дефектоскопии, такая проверка сварных соединений применима для цветных сплавов.

Радиационный метод

Проверка сварных швов радиационным методом контроля требует строгого соблюдения мер безопасности, чтобы исключить нанесение вреда здоровью персонала. Данная методика предполагает выполнение рентгеновского снимка сваренного участка. Для диагностики используют рентген-аппарат, конструкция которого незначительно отличается от устройства, применяемого в учреждениях здравоохранения.

Работы выполняют в такой последовательности:

1. устанавливают и включают контрольное оборудование;
2. созданное излучение пронизывает металл; при наличии пустот, рентгеновские лучи изменяют направление, отклоняясь от заданной траектории;
3. на другой стороне шва, результаты фиксируют на специальную пленку;
4. характеристики соединения определяют по плотности зафиксированного излучения.

Эта инновационная и прогрессивная методика небезопасна. Для проведения контроля необходимы специальные приборы и расходные материалы. Персонал должен быть обучен работе с оборудованием. Излишне продолжительное пребывание в зоне проведения контроля неблагоприятно отражается на здоровье работника, выполняющего диагностические операции. Выпускают компьютерные приборы, обрабатывающие результаты контроля и выводящие на монитор результаты. Устройство автоматически расшифровывает полученные данные, гарантируя контроль качества сварных швов и соединений с высокой точностью исследования.

Оформление документации

Результаты диагностических операций фиксируют в соответствующем акте или заключениисоставленном экспертом. В документе отражают содержание всех дефектов, приводят детальное описание допущенных нарушений. Форма акта или заключения должна соответствовать требованиям нормативов. Также, бригада дефектоскопистов отмечает результаты контроля в журнале сварки, необходимость ведения которого установлена законодательством для каждого объекта.

Выполненные записи в акте и журнале сопровождают детальными схемами, содержащими эскиз контролируемого соединения с отмеченными дефектами. Это позволяет идентифицировать нарушения, для последующего устранения.

В процессе контроля непосредственно на изделии рядом с каждым дефектом делают соответствующую отметку мелом.

По итогам контроля сварных швов и приемки объекта, формируют комплект документов. Кроме акта и журнала, сюда включают сертификаты на используемые материалы и оборудование, электроды, копии удостоверений сварщиков, экспертов, проводивших исследование качества выполненной сварки. Такие документы – не просто формальность. Надлежащим образом оформленные бумаги тщательно изучают представители государственных контролирующих органов при приемке объектов в эксплуатацию и в случае возможной последующей аварии на принятом объекте. Это позволяет установить причины чрезвычайного происшествия и наказать виновных.

Тщательный контроль качества сварки и сварных соединений особенно важен при изготовлении ответственных металлоконструкций, элементов грузоподъемных кранов, сосудов и трубопроводов, работающих под давлением, другого оборудования повышенной опасности. Поэтому от квалификации и внимательности экспертов во многом зависит дальнейшая безопасность эксплуатации производственных и строительных объектов.

Источник

Способы контроля качества сварочных швов

Качество сварочных работ и сварных соединений сильно влияет на прочность конструкций или герметичность резервуаров. Несоответствие сварных швов заданным характеристикам приводит к разрушениям конструкций с катастрофическими последствиями, то же относится и к системам, работающим с сосудами и трубопроводами под давлением.

Поэтому после сварочных работ в обязательном порядке готовое изделие подвергают испытаниям и контролю на предмет обнаружения дефектов в сварных соединениях.

Все процедуры по контролю над качеством сварки определены ГОСТом или руководящими документами. В них также указаны допустимые нормы погрешностей. После испытаний составляется акт и протоколы с результатами измерений.

Методы проверки

Контроль качества сварочных работ, выполняемых на производстве, может быть разрушающим и неразрушающим. Первые методы используются выборочно. Проверяется одно или несколько изделий из большой партии, или часть металлоизделия в строительной конструкции.

Оно проверяется по различным параметрам определенным протоколом испытаний. Но главным образом используют специальные приборы или материалы позволяющие проверить качество сварных соединений без разрушения конструкции.

Основными способами неразрушающего контроля качества сварки являются:

• визуальный;
• капиллярный;
• проверка на проницаемость;
• радиационный;
• магнитный;
• ультразвуковой.

Имеются и другие способы и виды контроля качества сварки, но в силу своей специфики они не получили распространения.

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.

Перед началом работ проверяется квалификация сварщика, у него должно быть удостоверение на право сваривания определенных марок стали и наряд-допуск.

Инженер по сварке и контролер из службы техконтроля проверяют качество сборки, состояние кромок, работоспособность сварочного аппарата, контролирует температуру прогрева, если это предусмотрено нормативно-технической документацией.

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.

Внешний осмотр

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.

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.

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.

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.

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.

Оформление документации

Для проведения сварки предусматривается специальный журнал. Он является первичным документом, оформляющийся по требованиям СНиП. Проектная организация составляет перечень узлов в металлоконструкции, которые необходимо сдать заказчику с оформлением сварочных документов.

Помимо журнала, сварочные работы сопровождает схема стыков, прилагаются сертификаты на расходные материалы (электроды, флюс или присадочную проволоку) и акты по контролю качества снаружи изделия.

Если проводились ультразвуковые или иные специфические исследования, то результаты и заключения по ним также прилагаются.

Все это позволяет говорить о качестве сварке и надежности конструкции. Только после сдачи в полном объеме сварочной документации производятся дальнейшие процедуры по принятию металлоконструкций объекта.

Источник