Методы контроля качества сварных и паяных соединений

Методы контроля бывают двух типов: разрушающие и неразрушающие.

К разрушающим относятся испытания сварных образцов-свидетелей. Сва­ривают их при тех же самых режимах, что и изделия, обычно непосредственно перед началом сварки последних. Всесторонние испытания образцов позволяют косвенным образом судить о качестве сварных соединений в изделиях.

Более точно воспроизвести характер нагружения сварных соединений можно на модельных конструкциях или на самих изделиях, которые выбо­рочно подвергают испытаниям вплоть до разрушения. Необходимое число Разрушаемых изделий от партии устанавливается конструктором в каждом конкретном случае.

Неразрушающие методы контроля включают в себя контроль параметров режимов сварки, некоторые испытания свойств сварного шва без его разрушения (например, измерение твердости, химический анализ металла шва, не затрагивающий целостности конструкции), наконец, физические методы контроля (дефектоскопия).

Необходимо отметить особое значение контроля основного металла сварочных материалов, состояния оборудования и технологии сварки.

Виды контроля сварных и паяных конструкций, применяемые в промышленности, достаточно разнообразны. К ним относятся технический ос­мотр, контроль радиационный, акустический, магнитный, капиллярный и др. Для проверки герметичности и прочности сварных конструкции применяются гидравлические испытания, испытания сжатым воздухом, различного типа течеискателями. Последние методы контроля представляют вид контроля, называемый течеисканием.

Внешний осмотр. Если внешний осмотр проводится с применени­ем оптических средств (лупы, микроскопа, перископических оптических устройств и т. п.), то такой метод контроля называют визуально-оптическим.

Внешнему и визуально-оптическому контролю подвергается почти 100% всех швов. Такой довольно простой метод контроля позволяет, однако, обнаружить наружные дефекты довольно широкого спектра: подрезы, поры, трещины, незаваренные кратеры, раковины, свищи, неравномерность шва и несоответствие его геометрии требованиям чертежа.

Радиационный контроль. Выявление дефектов основано на различном поглощении металлом и неметаллическими веществами прони­кающего излучения. В качестве источника подобных излучений применяют рентгеновские аппараты, позволяющие получить тормозное (рентгеновское) излучение, различного типа ускорители (ускорители электронов, бетатроны).

Радиационный контроль служит для обнаружения пор, шлаковых включений, непроваров и трещин.

Акустический контроль. С его помощью выявляются многие внутрен­ние дефекты: трещины, пустоты, поры, непровары, расслоения, непропаи и т. п. Вид контроля основан на изменении характера распространения волн (звуковых и ультразвуковых) в сварных или паяных швах.

При ультразвуковом методе контроля обнаружение дефекта осуществ­ляется посредством продольно-поперечного сканирования искателем иссле­дуемого участка. Надежность такой дефектоскопии во многом определяется квалификацией оператора, поэтому создаются установки с автоматическим сканированием искателя. Важно также иметь чистую и гладкую поверхность, чтобы уменьшить отражение от ее неровностей. С этой целью перед началом контроля поверхность, где будет осуществляться сканирование, покрывается тонким слоем минерального масла, солидола, технического глицерина или спирта.

Ультразвуковая дефектоскопия получила распространение при контроле качества сварных соединений, выполненных всеми методами сварки и пайки. Этим методом можно обнаруживать дефекты в деталях большой толщины: стальных — до 700 мм.

Ультразвуковой метод контроля позволяет установить наличие боль­шинства дефектов, в том числе даже оксидных пленок, расслоений металла. Однако он трудоемок, его надежность зависит в значительной степени от квалификации оператора.

Нельзя считать универсальным метод ультра­звуковой дефектоскопии, так как не удается надежно отличить участки, действительно сваренные, от тех, где произошло только слипание металла двух деталей. При ультразвуковом кон­троле помехи могут вызываться определенным строением структуры метал­ла.

Магнитный контроль. Распределение магнитных силовых линий в случае намагничивания каким-либо образом сварных или паяных деталей изменяется в месте дефекта и может быть зафиксировано одним из следующих методов: магнитопорошковым, магнитографическим, индукционным.

При магнитопорошковом методе на деталь наносится ферро­магнитный порошок, предварительно смешанный с керосином, маслом.

Более технологичен магнитографический метод, заключаю­щийся в намагничивании предварительно размагниченной магнитной плен­ки, которая накладывается на контролируемый участок. На пленке фиксиру­ется локальное нарушение магнитных силовых линий в месте дефекта, если такой имеется в шве. Записанная магнитограмма воспроизводится с помо­щью специального считывающего устройства на экране осциллографа.

Индукционный метод заключается в регистрации неоднородности магнитного поля индукционной катушкой. При наличии дефектов распреде­ление магнитного потока изменяется, что фиксируется катушкой, и затем преобразуется в световой или звуковой сигнал.

Магнитный контроль широко применяется для выявления поверхност­ных и подповерхностных (на глубине 2...3 мм) дефектов типа трещин, не- проваров, рыхл от и т. п. в сварных соединениях из ферромагнитных мате­риалов.

Капиллярный контроль. Капиллярный контроль применяется для вы­явления наружных дефектов сварных и паяных соединений: трещин, свищей, расслоений и т. п. Один из вариантов такого контроля — люминесцентный. Сущность его заключается в том, что деталь на 20—30 мин погружают в ин­дикаторную жидкость (например, смесь 85% керосина и 15% трансформа­торного масла). Трещины, поры и другие дефекты подобно капиллярам втя­гивают в себя индикаторную жидкость и хорошо ее удерживают. Деталь вы­тирают насухо и на ее поверхность наносят сорбент — тальк или порошок магнезии. Сорбент через определенное время вытягивает на поверхность часть индикаторной жидкости, оставшейся в дефектах и не удаленной при вытирании детали. Если теперь поверхность детали облучить ультрафиоле­товыми лучами, то индикаторная жидкость, поглощенная сорбентом, будет ярко люминесцировать, свидетельствуя о наличии дефекта.

Вместо люминесцентного метода можно применять цветной метод (ме­тод красок). Он чрезвычайно прост и заключается в нанесении на контроли­руемую поверхность жидкого красителя — красной проникающей жидкости.

Происходит капиллярное втягивание окрашенной жидкости в наружные де­фекты. После очистки и просушки поверхности на нее наносят сорбент — белую проявляющую жидкость. При ее высыхании красная краска из дефектных мест диффундирует в белую, окрашивая ее и выявляя тем самым дефект.

Чувствительность цветного метода очень высока. С его помощью выяв­ляются не только трещины, но и участки, пораженные межкристаллитной коррозией.

Контроль течеисканием. Назначение метода — определить герметич­ность сварного или паяного соединения. Обнаружение дефекта каким-либо из рассмотренных ранее методов неразрушающего контроля не позволяет, за некоторым исключением (например, определенные визуально сквозные свищи или трещины), сделать вывод о плотности соединения. Поэтому необ­ходимо проводить испытания на герметичность, которые назначаются, как правило, наряду с другим каким-либо контролем.

В зависимости от условий эксплуатации, характера испытуемой конст­рукции для контроля течеисканием используются жидкость и газ. С учетом разновидностей газов и жидкостей можно выделить несколько методов, наи­более широко применяемых при контроле герметичности сварных и паяных изделий: а) водой; б) керосином; в) красками; г) люминофором; д) сжатым воздухом; е) аммиаком; ж) гелием; з) галогенами.

Например, испытания водой (гидравлические) необходимы для со­судов и аппаратуры, работающих под давлением. Испытание керосином применяется для сосудов, рассчитанных на работу без давления. Оно заключается в том, что одну сторону соедине­ния, доступную для осмотра, забеливают меловой эмульсией и затем высу­шивают, а противоположную смачивают керосином. Обладая большой про­никающей способностью, керосин, если в соединении нарушена герметич­ность, может проникнуть в мел, на котором появляется характерное масля­нистое пятно. Испытание сжатым воздухом проводится после гидравлического. Неплотности обнаруживаются промазыванием швов мыльной пеной, погружением испытываемого изделия в воду или по падению давления кон­трольного манометра, установленного на изделия. Так как испытания сжа­тым воздухом представляют большую опасность, их проводят в специально оборудованных помещениях при самом строгом соблюдении правил техники безопасности.

Выбор конкретного метода контроля течеисканием во многом опреде­ляется его чувствительностью.

В промышленности применяют статистические методы контроля. Их цель — улучшить управление технологическим процессом сварки или пайки на основе методов математической статистики, повысить его стабильность, а также обеспечить математико-статистический выборочный контроль.

Статистические методы управления качеством и выборочный контроль не исключают применения разрушающих методов контроля, а, наоборот, базируются на статистическом материале, полученном этими методами.