Методы разрушающего контроля сварных соединений. Механические и металлографические исследования

Разрушающий контроль сварных соединений

Современное сварочное производство опирается не только на неразрушающие методы контроля, но и на контроль с разрушением. К разрушающим методам контроля относятся способы испытания контрольных образцов с целью получения необходимых характеристик сварного соединения. В результате разрушающих методов контроля проверяют правильность подобранных материалов, выбранных режимов и технологий, осуществляют оценку квалификации сварщика.

Механические испытания являются одним из основных методов разрушающего контроля. По их данным можно судить о соответствии основного материала и сварного соединения техническим условиям и другим нормативам, предусмотренным в данной отрасли.

К механическим испытаниям относят:

• испытание сварного соединения в целом на различных его участках (наплавленного металла, основного металла, зоны термического влияния) на статическое (кратковременное) растяжение;

• статический изгиб;

• ударный изгиб (на надрезанных образцах);

• на стойкость против механического старения;

• измерение твердости металла на различных участках сварного соединения. Есть несколько методов определения твердости металла: по Виккерсу, когда в поверхность вдавливается четырехгранная алмазная пирамидка под действием нагрузки в 5, 10, 20, 30, 50 и 100 кгс. Затем отпечаток измеряют по диагоналям квадрата, и по таблице определяют число твердости. Машины для определения твердости — твердомеры. Например ИТ 5010 — машина для определения твердости по Виккерсу. При исследовании твердости по методу Роквелла, образец плавно нагружают до 98 Н (10 кгс). Затем дается дополнительная нагрузка до максимального значения 490 Н (50 кгс) — 1373 Н (140 кгс). После его достижения на шкале индикатора прибора отображается количество единиц твердости образца.

Разрушающий контроль- это совокупность таких видов контроля, которые требуют отбора проб или вырезки образцов непосредственно из материала объекта, при этом сам объект остается неработоспособным до восстановления мест отбора проб (образцов). К разрушающим видам контроля относятся:

• · лабораторный химический анализ материала объекта (требует насверловки определенного объема стружки);

• · металлография (исследование структуры металла объекта; требует вырезки шлифов);

• · лабораторные механические испытания материала объекта на растяжение, сжатие, изгиб, ударную вязкость (требует вырезки специальных образцов — темплетов).

Повреждающий контроль- это совокупность таких видов контроля, которые производятся непосредственно на объекте, при этом сам объект сохраняет работоспособность, но в местах контроля остаются не препятствующие эксплуатации неустранимые следы. К повреждающим видам контроля, в частности, относятся:

• · измерение твердости (твердометрия) вдавливанием специальных инденторов (шарики, алмазные наконечники), при котором на поверхности объекта остается вмятина);

• · стилоскопирование (оценка марки стали по составу оптического спектра вольтовой дуги, создаваемой между электродом стилоскопа и поверхностью объекта, на которой остается прижог).

Контрольные образцы для механических испытаний варят из того же металла, тем же методом и тем же сварщиком, что и основное изделие. В исключительных случаях контрольные образцы вырезают непосредственно из контролируемого изделия.

Статическим растяжением испытывают прочность сварных соединений, предел текучести, относительное удлинение и относительное сужение. Статический изгиб проводят для определения пластичности соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом.

Ударный изгиб — испытание, определяющее ударную вязкость сварного соединения. По результатам определения твердости можно судить о прочностных характеристиках, структурных изменениях металла и об устойчивости сварных швов против хрупкого разрушения. В зависимости от технических условий изделие может подвергаться ударному разрыву. Для труб малого диаметра с продольными и поперечными швами проводят испытания на сплющивание. Мерой пластичности служит величина просвета между поджимаемыми поверхностями при появлении первой трещины.

Металлографические исследования сварных соединений проводят для установления структуры металла, качества сварного соединения, выявляют наличие и характер дефектов. По виду излома устанавливают характер разрушения образцов, изучают макро- и микроструктуру сварного шва и зоны термического влияния, судят о строении металла и его пластичности.

Макроструктурный анализ определяет расположение видимых дефектов и их характер, а также макрошлифы и изломы металла. Его проводят невооруженным глазом или под лупой с 20-ти кратным увеличением.

Микроструктурный анализ проводится с увеличением в 50-2000 раз с помощью специальных микроскопов. При этом методе можно обнаружить окислы на границах зерен, пережог металла, частицы неметаллических включений, величину зерен металла и другие изменения в его структуре, вызванные термической обработкой. При необходимости делают химический и спектральный анализ сварных соединений.

Специальные испытания выполняют для ответственных конструкций. Они учитывают условия эксплуатации и проводятся по методикам, разработанным для данного вида изделий.

Выявленные в процессе контроля дефекты сварки, которые не соответствуют техническим условиям, должны быть устранены, а если это невозможно, изделие бракуют.

У нашей лаборатории есть возможность проведения контроля разрушающими методами.

​

Ждем ваших заявок!

Методы разрушающего и неразрушающего контроля

Виды и методы

Действующие стандарты лаконично определяют НК, как контроль, который не разрушает. В соответствии с ГОСТ 56542-2015 и в зависимости от лежащих в его основе физических процессов, он подразделяется на несколько видов:

1. Магнитный, применяющийся в дефектоскопии ферромагнитных материалов для фиксации магнитных полей и свойств контролируемого объекта
2. Визуально-измерительный (оптический) — наиболее востребован для контроля и обнаружения мельчайших повреждений в прозрачных изделиях и материалах
3. Электрический — фиксирует электрополя и характеристики, образующиеся в контролируемом объекте под влиянием внешнего воздействия
4. Вихретоковый (электромагнитный) — применяется в дефектоскопии электропроводящих материалов, посредством исследования неоднородностей поверхностного вихревого поля объекта
5. Тепловой — подразумевает мониторинг тепловых полей, контрастов и потоков любых материалов для выявления неисправностей и дефектов
6. Радиоволновой — применяется в контроле диэлектриков (керамика, стекловолокно), полупроводниковых и тонкостенных материалов
7. Ультразвуковой (акустический) — применим ко всем материалам, беспрепятственно проводящим звуковые волны в целях решения проблем контроля и диагностики
8. Радиационный (радиографический) — построен на взаимодействии ионизирующего излучения с контролируемым объектом из любых материалов и любых габаритов
9. Капиллярный (проникающими веществами) — применяется для обнаружения течей и микроповреждений посредством наполнения индикаторным веществом внутренних полостей, контролируемого объекта
10. Вибрационный — необходим для поиска дефектов в машинах и механизмах. Диагностирует неисправности путем оценки колебаний в основных узлах

Каждый вид НК реализуется с помощью методов неразрушающего контроля (МНК), которые классифицируются:

• По способу взаимодействия различных веществ и полей с объектом контроля (магнитный, капиллярный)
• По показателям первичной информации (намагниченность, газовый)
• По форме получения первичной информации (индукционный, люминесцентный)

Разрушающие методы контроля качества сварных соединений

Разрушающие испытания проводят на образцах-свидетелях, моделях и реже на самих изделиях для получения информации, прямо характеризующей прочность, качество или надежность соединений. К их числу относятся: механические испытания, металлографические исследования, химический анализ и специальные испытания. Эти методы применяют главным образом при разработке технологии изготовления металлических конструкций или для выборочного контроля готовой продукции.

Механические испытания предусматривают статические испытания различных участков сварного соединения на растяжение, изгиб, твердость и динамические испытания на ударный изгиб и усталостную прочность.

Металлографические исследования проводят для установления структуры металла сварного соединения и наличия дефектов.

Читать также: Наточить нож мясорубки своими руками

При макроструктурном методе определяют характер и расположение видимых дефектов в разных зонах сварных соединений путем изучения макрошлифов и изломов металла невооруженным глазом или с помощью лупы.

При микроструктурном анализе исследуют структуру металла на полированных и травленных реактивами шлифах при увеличении в 50. 2000 раз. Такие исследования позволяют обнаружить пережог металла, наличие окислов по границам зерен, сульфидных и оксидных включений, размеры зерна, микроскопические трещины и другие дефекты структуры.

Химический анализ позволяет установить состав основного и наплавленного металла, электродов и их соответствие ТУ на изготовление сварного соединения.

Специальные испытания проводят для получения характеристик сварных соединений, учитывающих условия эксплуатации (коррозионная стойкость, ползучесть металла при воздействии повышенных температур и др.).

Зачем проводят НК?

В ходе производственно-эксплуатационных процессов техническое состояние любого объекта (здания, оборудования, их отдельные конструкции и элементы) требует регулярной оценки. НК позволяет проводить оценочные мероприятия без приостановки, демонтажа и отбора образцов, которые стоят достаточно дорого.

Применение методов НК в обследовании объекта не требует вынужденных простоев и позволяет обнаружить и устранить его усталость и различные дефекты на ранней стадии. Поэтому главные цели проведения НК направлены:

• На минимизацию аварийных рисков и повышение уровня эксплуатационной безопасности оборудования на опасных производственных объектах (ОПО)
• На проверку соответствия контролируемого объекта требованиям действующих нормативов и технической документации
• На количественно-качественную оценку обнаруженных отклонений и установление уровня их опасности
• На своевременное выявление различных неисправностей на разных стадиях возведения объектов капстроительства

Проведение неразрушающего контроля при запуске объекта в эксплуатацию почти всегда гарантирует увеличение расходов, обусловленных устранением выявленных дефектов. Но отказ от процедур может обернуться аварией с гораздо большими финансовыми потерями, в разы превышающими затраты на проведение превентивных мероприятий

Проведение аттестации и обучение специалистов по неразрушающему контролю

Сферы применения

Методы неразрушающего контроля применяются сегодня практически в каждой сфере хозяйственной деятельности от автомастерской и судоверфи до атомных реакторов и предприятий, использующих ОПО:

• Емкости, функционирующие под избыточным давлением
• Трубопроводы систем газораспределения
• Оборудование с подъемными устройствами и механизмами
• Резервуары для хранения нефтепродуктов
• Буровое оборудование
• Химически и взрывопожароопасные производства
• Армокаменные, железобетонные и прочие разновидности строительных конструкций

Разнообразие средств и методов НК используется для:

• Контроля надежности сварочных швов и герметичности сосудов, функционирующих под высоким давлением
• Определения качества покрытия лакокрасочными материалами
• Обнаружения деформаций и отклонений важных узлов и деталей
• Дефектоскопии оборудования с продолжительным эксплуатационным сроком
• Проведения исследований и выявления дефектов в различных структурах для дальнейшего совершенствования технологий
• Постоянный мониторинг и контроль возможного возникновения дефектов и неисправностей на ОПО в целях их своевременного устранения

Применение НК позволяет предприятиям сэкономить на проведении тестирований на разрушение, что благотворно отражается на потребительской цене и качестве готовой продукции

Для каких узлов и деталей чаще всего заказывают НК?

Исследования востребованы в самых разных отраслях промышленности, включая строительство, которым раньше всех были опробированы и взяты на вооружение щадящие методы контроля. Практика свидетельствует, что исследованиям в рамках НК чаще всего подвергаются:

• Любые разновидности сварочных швов и соединений
• Строительные конструкции
• Объекты капстроительства, их отдельные узлы и компоненты
• Черные и цветные металлы, а также их сплавы
• Ферромагнитные металлы и сплавы
• Трубопроводы
• Турбины и роторы
• Корпусное оборудование
• Листовой прокат
• Аппараты высокого давления
• Стенки котлов
• Днища многомерных судов
• Детали любых форм и размеров
• Подъемные механизмы
• Узлы и агрегаты любых видов транспорта
• Керамика, изделия из стекла и фарфора
• Многослойные конструкции, их отдельные элементы и соединения между ними
• Изделия из стекла, пластмассы и неферромагнитных материалов любых форм и габаритов
• Паяные, резьбовые и разъемные типы соединений

Применение методов неразрушающего контроля позволяет определить уровень качества, фактическую толщину, плотность и однородность массы, швов или покрытия вышеперечисленных конструкций и изделий в целях устранения выявленных отклонений

Приборы для проведения неразрушающего контроля

Выбор оборудования, применяемого в рамках проведения НК, зависит от поставленных задач, выбранного метода и параметров контролируемого объекта (наличия повреждений, толщины стен или покрытия).

1. Визуально-измерительный контроль (ВИК) является не только базовым, но и одним из самых недорогих, скоростных и информативных методов НК. Его проведение регламентируется инструкцией РД 03-606-03, предполагающей применение несложных сертифицированных средств измерения:

• Лупы
• Эндоскопы
• Фонарики
• Щупы
• Линейки
• Рулетки
• Зеркала
• Термостойкий мел
• Сварочные шаблоны
• Фотоаппарат с возможностью микроскопической съемки

• Ультразвуковой контроль, относящийся к основным видам НК, регламентируется ГОСТом 23829-85, которым предусматривается наличие, предварительно проверенных:
• Дефектоскопов общего или специального применения
• Ультразвуковых резонансных и эхо-импульсных измерителей толщины
• Ультразвуковых твердомеров
• Пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП)
• Контактных жидкостей и гелей

• Радиографический контроль, позволяющий выявить отклонения недоступные для внешнего осмотра, производится посредством:
• • Рентгеновских аппаратов, выбор которых зависит от толщины контролируемого материала или изделия и чувствительности, указанной в ТУ используемого прибора
  • Гамма-дефектоскопов (в труднодоступных местах)
  • Усиливающих экранов
  • Рентгеновской пленки
  • Компьютерной радиографии
• Капиллярный контроль считается самым сенситивным методом, проведение которого регулирует ГОСТ 18442, подразумевающий применение:
• • Наборов капиллярной дефектоскопии, укомплектованных пенетрантами, проявителями, очистителями
  • Пневмопистолетов для жидкостей
  • Пульверизаторов
  • Источники ультрафиолета
  • Образцы для контроля
• Магнитный контроль, регламентирующийся отечественными и европейскими стандартами, выполняется с использованием:
• • Оптических устройств
  • Ультрафиолетовых ламп
  • Магнитного порошка или суспензии
  • Магнитогуммированной пасты
• Контроль герметичности классифицирует ГОСТ 24054-80 в зависимости от агрегатного состояния применяемых веществ:
• • Газовые
  • Жидкостные
• Тепловой контроль, базирующийся на преобразовании инфракрасного излучения в видимый спектр, проводится с применением:
• • Тепловизора
  • Пирометра
  • Логгеров данных
  • Измерителей плотности температур и тепловых потоков
  • Механических средств (термокарандаши, теплоотводящая паста, высокотемпературная краска)
• Вихретоковый контроль, регулируется ГОСТ Р ИСО 15549-2009 и предполагает использование оборудования, выбор которого координируется поставленными задачами:
• • Вихретоковые преобразователи и дефектоскопы
  • Структуроскопы
  • Измерители толщины

  Каждый метод и прибор используются НК для выявления мельчайших деформаций и повреждений, а также изъянов различного происхождения, включая коррозию, грибок, растрескивание или расслоение. Чрезвычайная востребованность НМК объясняется достоинствами методов, а также их соответствием современным требованиям промышленной безопасности.

  Методы разрушающего контроля

  Разрушающий контроль служит для количественного определения максимальной нагрузки на предмет, после которой наступает разрушение. Испытания могут носить разный характер: статические нагрузки позволяют точно измерить силу воздействия на образец и подробно описать процесс деформации. Динамические испытания служат для определения вязкости или хрупкости материала: это разного рода удары, при которых возникают инерционные силы в частях образца и испытательной машины. Испытания на усталость — это многократные нагрузки небольшой силы, вплоть до разрушения. Испытания на твердость служат для измерения силы, с которой более твердое тело (например, алмазный наконечник ударника) внедряется в поверхность образца. Испытания на изнашивание и истирание позволяют определить изменения свойств поверхности материала при длительном воздействии трения. Комплексные испытания позволяют описывать основные конструкционные и технологические свойства материала, регламентировать максимально допустимые нагрузки для изделия.

  Для определения характеристик механической прочности используют разрывные машины. Например, WEB 600, производства Group Inc.: она способна развивать усилие 600 кН. Машины для технологических испытаний, такие как ИА 5073-100, ИХ 5133, ИХ 5092 отечественного производства, поставляемые , служат для испытаний на скручивание проволоки, выдавливание листового металла, перегибов проволоки и так далее.

  Есть несколько методов определения твердости металла: по Виккерсу, когда в поверхность вдавливается четырехгранная алмазная пирамидка под действием нагрузки в 5, 10, 20, 30, 50 и 100 кгс. Затем отпечаток измеряют по диагоналям квадрата, и по таблице определяют число твердости. Машины для определения твердости — твердомеры. Например ИТ 5010 — машина для определения твердости по Виккерсу.

  При исследовании твердости по методу Роквелла, образец плавно нагружают до 98 Н (10 кгс). Затем дается дополнительная нагрузка до максимального значения 490 Н (50 кгс) — 1373 Н (140 кгс). После его достижения на шкале индикатора прибора отображается количество единиц твердости образца. Один из распространенных твердомеров по Роквеллу — ТР 5006 М. Среди машин, предназначенных для испытания на усталость можно назвать МУИ-6000 (поставщик — «Северо-Западные Технологии»).

  Читать также: Оцинковка авто своими руками

  Благодарственные письма наших клиентов

  Рентгеновский контроль

  Этот метод обыкновенно используется для дефектоскопии крупных сварных металлических конструкций, подверженных коррозионному воздействию атмосферы: трубопроводов, опор и несущих и любых других металлических конструкций. Рентгеновские аппараты могут быть стационарные (кабельного и моноблочного типа), переносные или монтироваться на кроулеры. Кроулер — самоходный, дистанционно управляемый робот, несущий автономный рентгеновский комплекс. Он предназначен для контроля качества сварных соединений трубопроводов. Такой аппарат по команде извне перемещается в трубопроводе, останавливается и снимает рентгенограмму. Экспонирующее устройство кроулера работает полностью независимо. Одни рентгеновские аппараты требуют экспонирования и проявки специальной пленки, другие отражают информацию сразу в цифровом виде.

  Среди аппаратуры рентгеновского контроля нужно назвать продукцию ЗАО «Синтез НДТ», входящую в группу предприятий «ЮНИТЕСТ». Стационарные аппараты серии «Витязь» изготовлены моноблоком, со стеклянной рентгеновской трубкой. Их стоимость относительно невысока. Серия «Бастион» — аппараты кабельного типа, в них используется металлокерамическая трубка, что обеспечивает надежность и длительный срок службы, но они более дороги. Как правило, стационарные аппараты используются для контроля материалов или готовой продукции, они отличаются от переносных высокой стабильностью параметров тока, напряжения и минимумом пульсаций. Переносные рентгеновские аппараты серии «РПД», того же производителя, предусматривают и варианты для работы в тяжелых климатических условиях, на Крайнем севере. В этом случае, блок питания и управления монтируется в металлическом корпусе, категория защиты — IP65. На кроулеры устанавливаются панорамные рентгеновские трубки серии СХТ. Они обеспечивают максимально возможную жесткость спектра излучения с высоким КПД, аппараты питаются от аккумуляторной батареи кроулера. Оборудование СХТ снабжено системой принудительного воздушного охлаждения анодов вентиляторами.

  Сегодня не существует одного универсального метода, который позволял бы измерить все свойства металлического изделия разом. Поэтому методы контроля качества применяются в комплексе: на стадиях разработки и изготовления — разрушающие, в процессе эксплуатации — различные неразрушающие. Выбор конкретного способа контроля зависит не только от специфики и назначения металлической конструкции, но и от многочисленных внешних факторов, которые непременно учитываются специалистами.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )