Главная Отклонение сварного шва 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [ 73 ] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 где затруднена обменная реакция (наличие пор, трещин, неметаллических включений), осаждается более тонкий слой меди, поэтому металл этих участков растравливается в первую очередь. После травления шлиф промывают водой и ватой снимают медь. Принципы выявления микроструктуры путем химического травления те же, что и для макроструктуры. Однако в связи с тем, что микроструктуру изучают на обычных оптических микроскопах при увеличениях свыше 100 (но не более 1500 раз), на микроскопах с кварцевой оптикой (ультрафиолетовая микроскопия) и электронных микроскопах при еще больших увеличениях, глубина рельефа, получаемого при микротравлении, должна быть очень небольшой. Поэтому для микротравления используют малоактивные травители, позволяющие постепенно травить очень тонкие слои. Для микротравления низкоуглеродистых, углеродистых, низко- и средне-легированных сталей в качестве травителей чаще используют слабый раствор кислот в спиртах. Наибольшее распространение получил 2-5%-ный раствор азошой кислоты в этиловом спирте. В современной металлографии электролитические методы травления и полирования металлов нашли широкое применение. Распространению их способствуют простота, стабильность результатов и возможность выявлять структуру самых различных металлов и их сплавов. С помощью электролитического травления и полирования можно осуществлять раздельное травление фаз и выявлять различные виды химической неоднородности. Разрешающая способность, т. е. минимальные линейные размеры объекта, видимые невооруженным глазом на расстоянии около 250 мм, равна приблизительно 0,2 мм. При этом угол зрения составляет около 2°. Увеличение оптических приборов определяется отношением угла зрения, под которым глаз видит с помощью такого прибора, к углу зрения, под которым видит невооруженный глаз. Наиболее простым оптическим прибором, с помощью которого можно рассматривать структурные составляющие размером менее 0,2 мм, является лупа. С помощью лупы можно получать увеличение до 15-20 раз; при больших увеличениях растет искажение изображений под влиянием сферической аберрации. Лупу рационально применять для визуального изучения сравнительно больших поверхностей, например для просмотра поверхности швов после сварки, макрошлифов для оценки общего характера структуры швов и выбора участков, подлежащих микроисследованию и т. д. Для исследования структуры при увеличениях выше 30 применяют различные микроскопы, в первую очередь металломикроскопы. В металлографических лабораториях чаще применяют стационарные металломикроскопы, которые по конструктивному выполнению делятся на горизонтальные и вертикальные. К наиболее распространенным металломикроскопам, выпускаемым отечественной промышленностью, относятся горизонтальные МИМ-8М, МИМ-7 и вертикальный МИМ-6. Для изучения структуры шлифов, имеющих на поверхности микроскопический рельеф, используют интерференционные микроскопы систем МИИ-1 и МИИ-3. С помощью таких микроскопов можно изучать одновременно рельеф, структуру и их взаимосвязь. Интерференционный микроскоп представляет собой сочетание микроскопа и интерферометра. Неровности, которые можно определить с помощью интерференционного микроскопа МИИ-1, находятся в пределах 2-0,027 мкм. В лабораториях используют электронные микроскопы ЭМ-3 (ускоряющее напряжение до 50 кВ, увеличение до 28 ООО). Наиболее распространены микроскопы типа УМВ-100 и ЭВМ-ЮОИ (ускоряющее напряжение до 100 кВ, увеличение до 40 ООО), которые позволяют исследовать объекты не тадько на просвет, но и на отражение. Для изучения металлографического шлифа используют метод отпечатков, т. е. получение тонких пленок, отображающих рельеф структуры. Толщина этих пленок, называющихся репликами, составляет несколько сот ангстрем и более. Материалом для пленок могут служить как органические вещества (кол- лодиевые реплики), так и неорганические, например различные металлы, титан, тантал, золото, платина и другие, окислы металлов (окисел алюминия), неметаллы (угольные, кварцевые). Пленки-реплики должны отображать тончайшие переходы структуры в пределах разрешения микроскопа, не обнаруживать собственной структуры и иметь достаточно высокие механические свойства. Практический интерес представляет использование сканирующих электронных микроскопов, не требующих применения реплик. Неметаллические включения анализируют на нетравленном шлифе путем осмотра в светлом и темном полях. Для этого применяют также исследование в поляризованном свете. Поляризованный свет отражается от анизотропных частиц и пропускается анализатором, поэтому анизотропные частицы видны освещенными. При вращении столика с образцом освещенность изменяется от яркой до полного потемнения. Для фотографирования образцы структуры сварных швов должны быть тщательно подготовлены, структурные составляющие выявлены предельно четко, следы пластической деформации полностью устранены. При фотографировании структуры сварных швов хорошие результаты получают, используя изо-ортохроматические контрастные пластины со светочувствительностью 30-45 единиц. Экспозиция для таких пластин в зависимости от освещенности объекта находится в пределах 1-20 с. Изоортохроматические фотопластины передают полутона, поэтому изображение, полученное с их помощью, позволяет иметь довольно точное представление о структуре. В тех случаях, когда необходимо передать с максимальной четкостью отдельные структурные составляющие, например границы зерен, применяют изоортохроматические, штриховые, контрастные пластины светочувствительностью 0,5- 1,5 единиц. Экспозиция для таких пластин - от 20 с до нескольких минут. Для получения прочностных характеристик, а также данных об устойчивости сварных швов против хрупкого разрушения, образцы, вырезанные из того или иного сварного соединения, подвергают испытаниям. К таким испытаниям относится измерение твердости. Между твердостью, определяемой методом вдавливания, и пределом прочности пластичных метал,аов существует количественная зависимость. Эта зависимость нарушается в тех случаях, когда испытуемый материал малопластичен (например, стали, имеющие мартенситную структуру). Однако во всех случаях увеличение прочности сталей определяет повышение твердости. Микротвердость измеряют на специальных приборах, совмещающих микроскоп для наблюдений структуры и измерения размеров отпечатков с приспособлением для получения отпечатков. Наибольшее распространение для этой цели получил прибор типа ПМТ-3, имеющий два увеличения - 135 и 487. Твердость, измеренная прибором Роквелла, характеризуется цифрами, полученными на шкалах С (алмазный наконечник, нагрузка 150 кгс), А (алмазный наконечник, нагрузка 60 кгс), В (стальной шарик, нагрузка 60 кгс). Достоинством метода является его экспрессность. При исследовании сварных швов первые усредненные значения твердости обычно получают на приборе Роквелла. Другой широко распространенный метод - измерение твердости по вдавливанию стального шарика (твердость по Бринеллю). Твердости определяют по диаметру отпечатка, остающегося после вдавливания шарика. Определять твердость металла сварных швов по методу вдавливания алмазной пирамиды Виккерса рационально в тех случаях, когда ее значения не превышают ЯБ450, а толщина образцов не менее 2 мм. Между твердостью и пределом прочности стали имеется следующая зависимость: при НВ 120-175 Ов = НВ0,34; при НВ 175-450 0 = НВ0,35. Техническая характеристика приборов для измерения твердости приведена в табл. 4. Металл шва испытывают на растяжение, металл шва и металл зоны термического влияния - на ударный изгиб (на надрезанных образцах), для металла шва опре.1еляют чувствительность к старению после наклепа, сварное соединение испытывают на растяжение, ул.:рный разрыв и oiipeae.iяют твердость, сварное соедине- 4. Приборы для измерения твердости
ние испытывают на изгиб (загиб) и сплющивание. Схемы вырезки образцов для различных испытаний, их размеры, форма и обработка определяются нормативными документами. Образцы для механических испытаний изготовляют из более крупных образцов (определенных участков), вырезанных из сварного соединения. У таких образцов перед разметкой шлифуют торцы и подвергают глубокому травлению до четкого выявления макроструктуры. После механических испытаний разрушенные образцы подвергают металлографическому исследованию. В первую очередь изучают характер поверхности изломов, затем изготовляют микрошлифы для изучения микроструктуры тех участков, которые находились в зоне разрушения. Детальное металлографическое изучение таких образцов позволяет во многих случаях установить связь между прочностными характеристиками и структурой металла швов. Химический состав сварных швов чаще определяют с помощью спектрального анализа. Метод спектрального анализа позволяет с высокой точностью определять количественный состав элементов, входящих в металл шва. При спектральном анализе поверхность образца подвергают воздействию дуги или искрового разряда. Пары металла, попадающие в дугу, дают свой, присущий им спектр излучения, который с помощью специальных аппаратов разлагают на аналитические линии. Фиксируя эти линии на фотопленке или наблюдая визуально через оптические устройства путем сравнения с эталонными линиями, находят количественный и качественный состав элементов в сплаве. Повреждаемые участки при обычном усредненном спектральном анализе занимают площадь 0,3-1 мхм. Для повышения точности получают данные не менее чем с трех участков. Для экспрессного качественного спектрального анализа используют стило-скопы СЛ-ПА, СЛ-12 и др Точные количественные данные о химическо.м составе объекта получают на спектрографах типа ДФС-8, ДФС-30, ДФС-39, ИСП-51 и др. ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Тепловые методы неразрушающего контроля основаны на исследовании температурного поля дефектов поверхности сварного шва и прилегающих к нему областей в процессе сварки или при последующем нагреве участка контроля. Их успешно используют для контроля тонкостенных и.зделий как при двустороннем подходе к контролируемой поверхности, так и при одностороннем. Наиболее широко применяют метод контроля температуры сварочной ванны, коррелирующей с основными параметрами сварочного процесса (напряжением и током сварки, глубиной проплавления и т. д.), который позволяет вводить обратную связь для автоматического регулирования процесса сварки. При нормальном течении сварочного процесса температура ванны должна быть в строго установленных пределах и, наоборот, нарушение сварочного режима приводит к появлению дефектов сварных соединений и изменению температуры сварочной ватшы, В качестве датчика температуры используют либо термопары, либо инфракрасные приемники. Достоинством термопар является их простота, малые габариты, помехоустойчивость, дешевизна. Однако они являются контактными преобразователями и поэтому уступают бесконтактным приемникам инфракрасного излучения - фотосопротивлениям. Другие контактные преобразователи теплового поля, такие, как термоиндикаторы, изменяющие свой цвет или агрегатное состояние при нагреве, люминофоры, жидкие кристаллы и другие могут получить более широкое применение для контроля сварных соединений в будущем. Качество контактной электросварки также можно оценить по измерению температуры в непосредственной близости от места сварки. В этих случаях приемник инфракрасного излучения устанавливают непосредственно после роликового электрода и его показания сравнивают с сигналом второго аналогичного приемника, удаленного на расстояние 50 см и более. Таким образом удается выявлять дефекты типа непроваров. Качество сварки гарантируется тогда, когда первый приемник показывает установленный диапазон температур, а второй - допустимую разность температур. Тепловое излучение контролируемого участка фокусируется оптической системой и модулируется для удобства его преобразования в электрический сигнал приемником излучения. В качестве приемников излучения применяют неохлажденные и охлажденные жидким азотом фотосопротивления: сернисто-свинцовые, индий-сгибиум, германиевые и др. Недостатком применения приемников теплового излучения является зависимость их выходного сигнала от коэффициента излучения поверхности образца. Всевозможные неровности, а также наличие окислов, копоти и других загрязнений поверхности приводят к помехе, для уменьшения которой поверхность свариваемых деталей следует подвергать химической обработке (обезжириьанню и последующей кислотной и щелочной очистке). Излучательную способность поверхности можно выравнивать, нанеся специальную краску с высоким коэффициентом излучения на некотором расстоянии от места сварки (во избежание загрязнения места сварки), что уменьшает относительные помехи дуги. При размещении преобразователя со стороны электрода излучение дуги также является помехой. Эту помеху уменьшают установкой экрана между дугой и преобразователем теплового излучения, а также использованием инфракрасных фильтров (например, из PbS), которые не пропускают излучение с длиной волны менее 2,5 мкм. Перспективным представляется способ получения информации о температуре поверхности с помощью стекловолоконной оптики. В этом случае устраняется влияние посторонних источников тепла. Стекловолокно размещается в электроде. Оплавление электрода при сварке сопровождается оплавлением стекловолокна с той же скоростью, обеспечивая тем самым постоянный контакт стекловолокна с поверхностью изделия в месте сварки. Так как температура места сварки обычно достаточно высокая, то информацию получают в видимой и ближней инфракрасной области спектра. При таком способе вывода информации к приемнику радикальным образом решается проблема, связанная с изменением коэффициента излучения поверхности. При тепловом контроле готовых сварных соединений используют нагрев движущимся относительно участка контроля точечным источником тепла и статический нагрев. Источником нагрева служат лампы накаливания, плазмотроны, оптические квантовые генераторы. Исследуемый локальный участок сварного шва нагревается плазмотроном, а тепловое излучение регистрируется радиометром. Более полную информацию о распределении температур по поверхности сварного соединения дают тепловизоры. Оптическая система тепловизора представляет собой линзовый объектив, который формирует оптическое изображение объекта по его инфракрасному излучению и фокусирует тепловой поток на поверхность приемника излучения. Приемник излучения преобразует падающий на его поверхность лучистый поток в электрический сигнал, который после усиления подается в блок индикации. В целях снижения шумов и влияния температуры окружающей среды на результаты измерений в тепловизорах, как правило, применяют охлаждение приемника жидким азотом. Наиболее сложными устройствами в тепловизоре являются системы разверток изображения теплового излучения объекта с помощью вращающейся призмы и колеблющегося зеркала оптико-механической системы. 5. Техническая характеристика тепловизоров
Видимое изображение теплового рельефа градиента температур получают на экране электронно-лучевой трубки блока индикации. Рабочий диапазон длин волн приемной камеры тепловизора 2,0-5 мкм. Линии одинаковой энергии инфракрасного излучения (изотермы) можно анализировать раздельно. Техническая характеристика тепловизоров приведена в табл, 5. Для бесконтактного дистанционного контроля температурных перепадов различных объектов применяются приборы-радиометры. Их принцип работы основан на регистрации потока теплового излучения с площадки поверхности контролируемого объекта, размеры которой определяются мгновенным углом поля зрения радиометра и расстоянием до объекта. Вывод информации производится в аналоговой форме на самописец или цифровой вольтметр. В состав прибора входят: оптический блок с объективом, модулятор, приемник излучения, охлаждаемый жидким азотом, измерительный усилитель, индикатор. Диапазон регистрируемых температур для радиометров типа ИК-ЮР, ИК-20Р - 30-700 С, температурная чувствительность 0,5±2 С на уровне 30 С, максимальная погрешность измерения температуры 5%. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ Основы применения методов контроля герметичности изложены в ГОСТ 3242-69, ГОСТ 5197-70 и ГОСТ 18353-73. Для определения дефектов сварных соединений труб, а также сосудов и замкнутых систем, работающих под давлением, применяют гидравлические испытания. Сущность их заключается в том, что в изделие подается вода под высоким давлением и после определенной выдержки контролируют наличие течи. Испытания проводят на гидравлических прессах, как правило с масляным приводом. Для контроля сварных труб диаметром от 6 до 2520 мм используют прессы типа П9225, П921, ПА9229, ПА019, П923, 1Б9337, П9240, П9347 и др., которые позволяют создавать давление в пределах 20-1-50 кгс/см и имеют в зависимости от диаметра и длины труб производительность от 12 до 1200 шт/ч. Диаметр выявляемых дефектов до 0,001 мм. Открытые изделия - баки, цистерны и т. п. подвергают контролю наливом воды до определенного уровня и выявлению места течи после определенной выдержки (0,5-24 ч). Перед контролем сварные швы изделия протирают и суша г с помощью воздуха. Герметичность сварных и заклепочных соединений определяют также поливом воды под давлением 1-10 кгс/см с одной стороны и осмотром места течи с другой стороны соединения. При контроле наливом и поливом воды выявляют дефекты диаметром 0,5 мм. Широкое применение получил способ контроля герметичности сварных соединений керосином. Одну сторону сварного соединения покрывают меловой обмазкой (350-450 г мела или каолина на 2 л воды), а противоположную - обильно смачивают керосином. Места утечки обнаруживают по пятнам керосина на меловой обмазке. Для повышения чувствительности метода в керосине растворяют краски ярких цветов, что позволяет выявлять дефекты диаметром более 0,1 мм. Более высокую чувствительность имеют люминесцентные методы контроля герметичности, основанные на использовании люминесцентных жидкостей (типа шубекол, ЛЖ-1, ЛЖ-2, ЛЖ-4, ЛЖ-5 и др.) и ультрафиолетовых осветителей, указывающих их проникновение через несплошность сварного соединения. В качестве источников ультрафиолетового света применяют лампы типа ПРК-2, ПРК-4, ДРШ-250 и др. При люминесцентном контроле могут быть выявлены дефекты диаметром до 3-5 мкм. Катарометрические течеискатели типа ТП7101, ТП7101М, ТП7102 работают на принципе измерения электрического сопротивления нагретой проволоки, изменяющегося в присутствии пробного (избирательного регистрируемого) газа. В качестве пробных газов выбирают водород, гелий, углекислый газ, азот, фреон и т. п., теплопроводность которых существенно отличается от теплопроводности воздуха. Абсолютная чувствительность катарометрических течеискателей к потоку |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |