20770

Контроль качества сварных соединений

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

К дефектам формы и размеров шва рис.38 относятся неравномерность ширины и высоты усиления шва неполномерность шва бугристость седловины и т. Недостаточное сечение шва снижает его прочность а при чрезмерно большом увеличиваются внутренние напряжения и деформации. Дефекты формы и размеров шва: а неполиомериость шва; б неравномерность ширины стыкового шва; в неравномерность катета углового шва по длине Рис.

Русский

2013-07-31

137.64 KB

65 чел.

Лабораторная работа №20 Контроль качества сварных соединений

Цель работы: ознакомиться с дефектами сварных соединений, причинами их возникновения и методами устранения, контролем качества.

Оборудование, материалы и приборы. Металлографический микроскоп, люминесцентный дефектоскоп, прибор ультразвукового контроля УДМ-1М, шлифы для макро- и микроисследований, образцы для испытаний на плотность.

Общие сведения

1. Дефекты сварных соединений

Дефектами называют отклонения выполненных сварных соединений от соответствия их техническим нормам и требованиям (рис.4.37). Их появления снижают прочность и работоспособность сварных соединений. К ним относятся: дефекты формы и размеров сварных швов, наружные и внутренние макроскопические дефекты, дефекты микроструктуры.

К дефектам формы и размеров шва (рис.4.38) относятся неравномерность ширины и высоты усиления шва, неполномерность шва, бугристость, седловины и т.д. Их выявляют внешним осмотром и обмером швов. Недостаточное сечение шва снижает его прочность, а при чрезмерно большом — увеличиваются внутренние напряжения и деформации.

К макроскопическим наружным и внутренним дефектам (рис.4.39) относятся: наплывы, чешуйчатость, подрезы, прожоги, трещины, непровары, шлаковые включения, поры.

Рис.4.37. Сварные соединения без дефектов: а — стыковые без разделки кромок; б — стыковые с разделкой кромок; в — тавровые

Рис.4.38. Дефекты формы и размеров шва: а — неполиомериость шва; б — неравномерность ширины стыкового шва; в — неравномерность катета углового шва по длине

Рис.4.39. Макроскопические дефекты сварных соединений

Наплывы появляются при стенании наплавленного металла на кромки непрогретого основного металла вследствие большой силы сварочного тока, длинной дуги, неправильного наклона электрода. Удаляют их абразивным кругом или пневматическим зубилом.

Чешуйчатость поверхности шва образуется при сварке некачественными электродами, неравномерном перемещении электрода, горелки или присадочной проволоки. Устраняется удалением поверхностного слоя шва с последующей наплавкой до установленного размера.

Подрезы — углубления вдоль шва на основном металле из- за избытка подводимой теплоты, неправильного положения электрода или горелки, неравномерной подачи присадочного металла. Подрезы заваривают тонкими валиковыми швами.

Прожоги — сквозное проплавление основного или наплавленного металла вследствие большого зазора между свариваемыми кромками, недостаточного притупления кромок, чрезмерно большой силы сварочного тока при небольшой толщине заготовок. Выявляют их внешним осмотром.

Трещины возникают в шве и околошовной зоне вследствие больших усадочных и структурных напряжений в металле из- за неравномерного его нагрева, охлаждения и усадки, повышенного содержания серы, фосфора, углерода, чрезмерно жесткого крепления свариваемых заготовок. Наружные трещины выявляются внешним осмотром, после чего их засверливают по концам, проводят разделку и заваривают. Швы с внутренним трещинами вырубают и заваривают вновь.

Непровар — местное несплавление основного металла с наплавленным и недостаточная глубина проникновения наплавленного металла в основной. Возможен из-за низких значений сварочного тока или мощности горелки, большой скорости сварки, смещения электрода или горелки к одной из кромок, малых зазора и угла скоса кроток, плохой зачистки кромок от ржавчины, окалины, загрязнений. Непровар устраняют зачисткой с последующей заваркой.

Шлаковые включения образуются из-за загрязнения основного и присадочного металлов оксидами, ржавчиной, неравномерного плавления покрытия электрода длинной дугой, недостаточном сварочном токе и чрезмерно большой скорости сварки. Они ослабляют сечение шва и снижают его прочность.

Пористость шва появляется вследствие значительного содержания газов в жидком металле, которые при быстром охлаждение не успевают выйти наружу и образуют пустоты сферической формы. При выходе пор на поверхность шва образуются свищи. Сквозные поры приводят к неплотности швов. На образование пор влияют: ржавчина, масло, загрязнения на свариваемых кромках, вредные примеси в защитном газе, влажный или отсыревшии флюс, большая скорость сварки, повышенное содержание углерода в основном металле.

Макроскопические дефекты выявляют внешним осмотром невооруженным глазом или при увеличении до 15 раз с помощью лупы. По результатам осмотра можно судить о местах расположения и характере внутренних дефектов. Так, подрез на одной из сторон и наплыв на другой указывают на непровар кромки. В месте малого зазора между свариваемыми кромками может образоваться непровар, а при большом зазоре — прожог. Перекосы и смещения кромок и большая высота шва могут также привести к непровару. Узкие швы с глубоким проваром более склонны к образованию трещин, чем широкие швы с небольшим проваром.

2. Микроанализ сварного соединения.

Строение зоны термического влияния

Микроанализ сварного соединения выполняют с помощью оптического микроскопа с увеличением 50-2000 раз на образцах- микрошлифах, вырезанных из сварного изделия или конструкции. Образцы должны включать сварной шов, зону термического влияния и основной металл, не подвергшийся нагреву. Исследуемая поверхность тщательно зачищается абразивной шкуркой, полируется и протравливается 4%-ным раствором HNO3 (для углеродистых сталей).

При микроисследовании выявляются строение и структура металла шва и зоны термического влияния, размеры и форма зерен, а также дефекты микроструктуры: перегрев и пережог металла, нитридные и кислородные включения, микропоры и микротрещины.

Сварное соединение состоит из металла шва и основного металла, подвергшегося термическому воздействию. Металл шва образуется при сплавлении основного и присадочного металлов. После затвердевания его структура обычно состоит из столбчатых кристаллов (дендритов), которые являются продолжением зерен основного металла на линии сплавления, и размер их определяет сечение дендритов.

Зона неполного расплавления примыкает непосредственно к металлу шва. Металл в этой зоне в процессе нагрева находится в твердожидком состоянии, и его структура может содержать нерасплавленные и частично оплавленные зерна основного металла. К зоне сплавления примыкает зона перегрева, где основной металл нагревается до температур 1100-1300 °С.

В зоне перегрева 1 (рис.4.40) структура металла состоит из крупных зерен аустенита, подвергшихся перегреву. В случае наличия окислительной среды возможно и окисление границ зерен, т.е. пережог металла. Это наиболее опасный и неисправимый дефект микроструктуры. Швы с таким дефектом должны вырезаться и завариваться вновь, а при невозможности этого конструкция должна выбраковываться.

Рис.4.40. Микроструктура сварного соединения

В зоне 2 перекристаллизации (нормализации) основной металл нагревается до 911-1100 °С с охлаждением на воздухе. Образуется мелкозернистая вторичная структура аустенита. Механические свойства металла этой зоны выше, чем у основного металла, не подвергающегося нормализации.

В зоне 3 неполной перекристаллизации основной металл нагревается до 720-900 °С и подвергается частичной перекристаллизации. Структура металла состоит из крупных зерен аустенита, цементита и мелких зерен феррита, образовавшихся при перекристаллизации.

Если до сварки основной металл подвергался пластической деформации, то в зоне 4, где он нагревается до температуры 500-727 °С происходит рекристаллизация. Она состоит в образовании новых, более укрупненных зерен феррита и перлита. При сварке металла, не подвергавшегося пластической деформации, рекристаллизации не наблюдается. При сварке углеродистых сталей, содержащих до 0,3% С, возможно снижение пластичности и ударной вязкости в результате старения после закалки или дисперсионного твердения.

В зоне 5, где основной металл нагревается до 200-500° С, на его поверхности возможно появление синих цветов побежалости. Здесь может происходить выпадение из твердого раствора очень мелких частиц различных примесей, что приводит к снижению пластичности и ударной вязкости. На работоспособность сварной конструкции это оказывает малое влияние в связи с отсутствием концентрации напряжений. Структура не отличается от основного металла и состоит из зерен феррита и перлита.

Общая ширина зоны термического влияния при ручной дуговой сварке составляет 3-6 мм, сварке в защитных газах —

  1.  3 ìì, ïîä ôëþñîì — 2-4 ìì, ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå —
  2.  14 ìì, ãàçîâîé ñâàðêå — 20-30 ìì.

Плотность (непроницаемость) сварных швов контролируют керосином, воздушным или гидравлическим давлением, вакуу- мированием, амиаком, газоэлектрическими течеискателями.

При контроле керосином сварной шов с доступной стороны покрывают водным раствором мела или каолина. После его высыхания обратную сторону шва обильно смачивают керосином. Появление желтых участков на окраске указывает на неплотности шва. Отдельные точки указывают на наличие пор и свищей, а полоски — на сквозные трещины или непровары в шве.

При контроле давлением газа в герметичный сосуд или трубопровод от сети или из баллона подается сжатый воздух или инертный газ под давлением на 10-20% больше рабочего. Сварной шов промазывают водным раствором мыла. Появление пузырьков свидетельствует о неплотности шва.

При контроле гидравлическим давлением в герметичном сосуде, заполненном водой, с помощью насоса или гидравлического пресса создается давление в 1,5-2 раза больше рабочего. Дефекты определяют по появлению течи, просачиванию воды, запотеванию поверхности шва или вблизи него.

При контроле вакуумированием на сварной шов, смоченный пеноообразующим раствором, устанавливается переносная вакуум-камера. При откачивании воздуха из камеры она плотно прижимается к поверхности изделия. При наличии пор, трещин, свищей образуются воздушные пузырьки.

Пои контроле аммиаком (способ С.Т.Назарова) в сосуд подается смесь воздуха с аммиаком под давлением 0,05-0,1 МПа. Снаружи на шов накладывают бумажную ленту, смоченную 5%- ным водным раствором азотнокислой ртути или фенолфталеина. При негерметичности шва аммиак проходит через его окрашивает ленту в ярко-красный цвет с фиолетовым оттенком.

Магнитографический контроль основан на фиксация на магнитную ленту полей рассеяния, возникающих над дефектными участками шва при его намагничивании (рис.4.41), и последующего считывания записи с ленты с регистрацией электрического сигнала или видимого изображения магнитных попей на экране электроннолучевой трубки дефектоскопа.

Ультразвуковой метод основан на способности ультразвуковых волн с частотой более 20 кГц проникать в металл на большую глубину и отражаться с различной интенсивностью от сред с разными акустическими свойствами. Отраженные колебания улавливаются, преобразуются в электрические и, после их усиления, подаются на экран электронно-лучевой трубки дефектоскопа. По характеру импульса судят о протяженности дефектов и глубине их залегания.

Люминесцентный метод контроля применяется для выявления поверхностных дефектов в швах из немагнитных материалов (нержавеющей стали, титана, алюминия). Он основан на способности некоторых веществ светится под воздействием ультрафиолетового облучения. На проверяемую поверхность наносят горячую смесь автола (25%) и керосина (75%) и выдерживают в течение 15-20 мин. После сушки на поверхность шва наносят слой порошка люминофора и рассматривают его в ультрафиолетовом свете дефектоскопа ЛД-2 или кварцевой лампы. Дефекты выявляют по яркому желто-зеленому стечению.

Порядок проведения работы

  1.  Ознакомиться с дефектами сварных швов, методами их выявления и устранения; описать дефекты.
  2.  Выполнить макро- и микроанализ соединения. Привести эскизы структуры шва и зоны термического влияния и описать их.
  3.  Ознакомиться с проверкой сварных швов на плотность и физическими методами их контроля; описать эти методы.
  4.  Заполнить табл.4.29.

Таблица 4.29

Таблица результатов

Рис.4.41. Схема контроля сварного соединения: а — просвечиванием рентгеновскими лучами; б — рентгенограмма шва; в — намагничиванием


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84987. Криминогенные ситуации и личная безопасность 27.87 KB
  Сформировать убеждение в необходимости соблюдать правила личной безопасности при общении с незнакомыми людьми выработать умение в безопасном поведении в характерных криминогенных ситуациях. Правила личной безопасности в криминогенных ситуациях. Необходимо выработать у учащихся умение отказываться от нежелательного общения для обеспечения личной безопасности. Разобрать основные правила по обеспечению личной безопасности в различных ситуациях возникающих в повседневной жизни.
84988. Обеспечение личной безопасности дома 30.08 KB
  Изучаемые вопросы Общие правила безопасного поведения школьника если он остался дома один. Обсудить с учащимися рекомендации по соблюдению правил безопасного поведения дома если они в доме одни. Не открывайте дверь никому даже если эти люди представились работниками коммунальных услуг милиции или почты. Если вас просят принести попить или позвонить от вас объясните через дверь как дойти до ближайшего магазина и телефонаавтомата.
84989. Обеспечение личной безопасности на улице 30.24 KB
  Обеспечение личной безопасности на улице Цель урока. Познакомить учащихся с общими правилами безопасного поведения в случаях возникновения криминогенных ситуаций на улице. Сформировать убеждение в необходимости совершенствовать свои знания и умения в вопросах безопасного поведения на улице с учетом складывающейся криминогенной обстановки. Изучаемые вопросы Общие рекомендации по безопасному поведению на улице.
84990. О культуре здоровья и безопасности школьника 28.04 KB
  Сформировать у учащихся общее понятие о здоровье и здоровом образе жизни. Обозначить основные составляющие здорового образа жизни; выработать убеждения в том что режим дня является определяющей составляющей здорового образа жизни. Общие понятия о здоровом образе жизни и его составляющих. Режим дня как определяющая составляющая здорового образа жизни.
84991. Двигательная активность и закаливание организма - необходимые 29.51 KB
  Двигательная активность и закаливание организма необходимые условия укрепления здоровья Цель урока. Сформировать убеждение в необходимости систематических занятий физической культурой и закаливанием организма умения дозировать физические нагрузки с учетом индивидуальных особенностей максимально использовать погодные условия в различное время года для занятий на свежем воздухе. Роль закаливания организма в укреплении здоровья. Довести до учащихся что закаливание это повышение устойчивости организма к неблагоприятному воздействию...
84992. Рациональное питание. Гигиена питания 28 KB
  Гигиена питания Цель урока. Познакомить учащихся с понятием рациональное питание основными питательными веществами и их значением в рационе питания человека. Разобрать общепринятые правила питания сформировать убеждение в необходимости соблюдать правила рационального питания в повседневной жизни. Некоторые общепринятые правила рационального питания.
84993. Вредные привычки и их влияние на здоровье человека 29.07 KB
  Вредные привычки и их влияние на здоровье человека Цель урока. Влияние алкоголя на здоровье человека. Эволюция обеспечила организм человека неисчерпаемыми резервами прочности и надежности которые обусловлены избыточностью элементов всех его систем их взаимодополняемостью взаимодействием способностью к адаптации и компенсации. Природа создала человека для долгой и счастливой жизни.
84994. Здоровый образ жизни и профилактика вредных привычек 27.76 KB
  Сформировать убеждение в том что привычка курить и употреблять алкоголь зачастую начинается с первой пробы выработать у них твердую привычку говорить Нет любому кто предложит закурить или попробовать спиртное. Разобрать с учащимися ситуационные задачи: Если вам в кругу сверстников предложат закурить как вы поступите Если у вас в доме гости и вас пригласили к столу и предложили выпить спиртного как вы поступите В заключение предложить четыре правила Нет для профилактики курения и употребления спиртных напитков. Постоянно...
84995. Первая медицинская помощь при различных видах повреждений 28.12 KB
  Познакомить учащихся с назначением и содержанием первой медицинской помощи. Разобрать последовательность в оказании первой медицинской помощи: довести но них рекомендации службы скорой медицинской помощи в каких ситуациях необходимо вызывать скорую медицинскую помощь. Общие правила в последовательности оказания первой медицинской помощи. Подчеркнуть что от своевременности и качества оказания первой медицинской помощи в значительной степени зависит дальнейшее состояние здоровья пострадавшего и даже его жизнь.