Методы разрушающего контроля сварных соединений. Механические и металлографические исследования
Разрушающий контроль – исследование качества сварного соединения по воздействию на материал, при котором происходит разрушение контрольного образца. Испытания чаще всего проводят на образцах-свидетелях, сваренных из того же материала, как у изделия, и по такой же технологии.
Результатом проведения разрушающего контроля является получение числовых данных, характеризующих прочность и надежность сварного соединения. Разрушающий контроль регламентируется государственными нормативами и подразделяется на виды контроля.
Методы контроля
Разрушающие исследования включают методы испытания сварных образцов:
Механические испытания
Контроль предназначен для определения механических свойств материалов. Цель – проверка соответствия механических качеств конструкции запросам технических условий или проекта. Для проведения эксперимента из изделия вырезают контрольный образец или вместе с основной конструкцией сваривают контрольную пластину.
Механические испытания сварных соединений, согласно ГОСТ 6996-66, включают проверку:
Контроль также предусматривает определение твердости металла различных участков сварного шва и исследование соединения на стойкость против механического старения.
По характеру приложения нагрузки механические испытания разделяют на виды:
Статическое растяжение
Испытание проводится способом растяжения (разрыва) образцов и заключается в определении следующих механических свойств исследуемого материала:
Работа выполняется на специальных машинах, оборудованных приборами автоматической записи диаграммы растяжения. Проверяют образцы прямоугольного или круглого сечения (диаметр 3-10 мм).
Ударный изгиб
Для проведения испытаний применяют прямоугольные или квадратные образцы с односторонним надрезом. Надрез в зависимости от назначения контрольного эксперимента может располагаться:
Цель испытания – определение ударной вязкости исследуемого металла при заданной температуре в зоне соединения.
Ударная вязкость надрезанного образца определяется отношением работы, затраченной на излом контрольного элемента (в Дж), к площади его поперечного сечения в зоне надреза до проведения испытания (в м 2 ).
После проведения испытания выполняется исследование структуры излома. Цель – определение наличия дефектов сварного шва и степени кристалличности на изломе.
Металлографические исследования
Цель – определение структуры материала сварного соединения. Исследованием устанавливают:
Металлографический анализ включает макроструктурное и микроструктурное исследования материала сварного шва.
Макроструктурный метод
Служит для предварительной оценки качества сварного соединения. Макроструктуру шва на поверхности образца (шлифе и изломе сварного шва) можно наблюдать визуально или при двадцатикратном увеличении. Вырезанные темплеты для шлифов шлифуют и травят реактивами, подбираемыми в зависимости от типа металла и цели исследования.
Макроструктуру материала также изучают по излому, внешний вид которого говорит о характере разрушения металла. Излом крупнозернистый с характерным блеском указывает на хрупкость металла. Серый волокнистый излом, имеющий матовую поверхность, свидетельствует о хорошей пластичности материала.
Микроструктурный метод
Предполагает исследование микроструктуры металла – строения металла, видимого под микроскопом. Анализ проводят на шлифах с отполированной и отшлифованной до блеска поверхностью, протравленной специальными растворами.
Исследование проводится с применением оптического микроскопа при увеличениях от 50 до 2000 раз. Микроструктурным методом устанавливаются:
Неметаллические включения могут быть разной формы и проявляются на белом фоне шлифа темными пятнами. Микротрещины выглядят тонкими извилистыми кривыми. Газовые поры – черными пятнами.
Разрушающие методы контроля. Общая характеристика, виды
К разрушающим методам контроля относятся: 1) механические испытания образцов, предназначенные для оценки прочностных свойств материалов; 2) гидроиспытания отдельных труб или участков трубопровода, предназначенные для оценки прочностных свойств трубопровода и его герметичность. Разрушающие методы контроля применяются во время приемосдаточных операций и расследования аварий.
Для металлов: метод испытания на ползучесть; методы испытания на усталость; метод определения ударной вязкости при нормальной температуре; метод определения ударной вязкости при пониженных температурах; метод определения ударной вязкости при повышенных температурах; методы испытаний. Измерение твердости алмазной пирамидой (по Викерсу); методы испытаний. Измерение твердости по Бринеллю; методы испытаний. Измерение твердости по Роквеллу; метод испытания на микротвердость вдавливанием алмазной пирамиды; методы технологических испытаний на изгиб; методы испытания на растяжение; методы испытания на растяжение при повышенных температурах; методы испытания на растяжение при пониженных температурах; метод испытания на растяжение тонких листов и лент; метод испытания на длительную прочность; метод испытания на кручение; метод испытания на осадку; метод испытания на расплющивание; метод испытания листов и лент на вытяжку сферической лунки; метод испытания листа и ленты на перегиб; метод испытания на двойной кровельный замок.
Для проволоки: метод испытания на навивание; метод испытания на перегиб; методы испытания на растяжение; метод испытания на скручивание.
— сталь прокатная. Методы отбора проб (заготовок) для механических и технологических испытаний;
— сталь аустенитная. Методы определения содержании альфа-фазы;
— сталь. Метод испытания на механическое старение по ударной вязкости; сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя;
— сталь арматурная. Методы испытания на растяжение.
Рассмотрим один из методов подробно:
Методы испытания на растяжение.
Рисунки испытуемых образцов:
Пропорциональные цилиндрические образцы
Определение нагрузки, соответствующей площадке текучести в зависимости от вида диаграммы
Разрушающие методы контроля
За многие годы своей деятельности ООО “НПК Сибирь” доказала свой профессионализм и надежность. Среди большого числа разнообразных услуг, которые мы оказываем на территории всего Томска, области, а также в других регионах России, существует отдельный вид, направленный на выявление уровня качества материалов и их стойкости — разрушающие методы контроля сварных соединений, качества материалов конструкций.
Виды разрушающего контроля применяются различные. Они подбираются исходя из поставленных задач и особенностей исследуемых материалов. Итогом работы становится полная информация о качестве будущих изделий, а также их соединений при различных температурных, химических и механических воздействиях.
Применяемые разрушающие методы контроля
Чтобы установить качество конструкционных материалов, а также определить их степень прочности и надежности, используются различные подходы к проведению исследований и инструменты.
Разрушающие методы контроля, к которым прибегают специалисты ООО “НПК Сибирь”, включают в себя:
Лаборатория разрушающего контроля проводит исследования качества конструкционных материалов и их соединений при различных сочетаниях температурно-силовых и коррозионных воздействий.
Лаборатория аккредитована в качестве испытательной лаборатории (лаборатории разрушающих и других видов испытаний) в единой системе оценки соответствия на объектах, подконтрольных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору.
Свидетельство об аккредитации №ИЛ/ЛРИ-60035.Действительно до 17.10.2013 г.
Методы (виды) разрушающего контроля позволяют контролировать качество материалов конструкций и их элементов, определять предел прочности и надежности.
Преимущество
разрушающего контроля
состоит в том, что он позволяет получать количественные характеристики материалов.
Определение механических свойств
зависит от характера напряженного состояния, создаваемого в материале, и условий его нагружения. В связи с этим различают
статические (растяжение, сжатие, изгиб при различных температурах) и динамические испытания
на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах.
В результате динамических испытаний определяют ударную вязкость или полную работу, затраченную при ударе (работу удара).
образцов стандартных размеров и формы в условиях одинакового напряженного состояния дают основные исходные данные, позволяющие сравнивать и оценивать свойства различных материалов. Все методы механических испытаний материалов строго регламентированы государственными стандартами.
С целью получения более глубокой и объективной информации механические испытания могут сопровождаться и дополняться методами неразрушающего контроля.
включают в себя
макроанализ и микроанализ
. Способы макроанализа различны в зависимости от состава сплава и задач, поставленных в исследовании:
заключается в исследовании структуры металлов с помощью оптического и электронного микроскопа. С помощью микроанализа можно определить структуру сплава и установить его предшествующую обработку.
Лаборатория тесно сотрудничает с различными институтами СО РАН, что позволяет, используя дополнительную информацию, с большей степенью достоверности устанавливать причины разрушения различных элементов конструкций.
За период с 2010 по 2011гг. лабораторией выдано более 250 заключений для различных предприятий на региональном и межрегиональном уровне, среди которых работы, посвященные установлению причин разрушения элементов конструкций, например:
Наши постоянные заказчики:
Механические испытания сварных соединений и их виды
Особенно важными для понимания свойств материалов являются следующие виды исследований:
Все разрушающие виды механических испытаний сварных соединений направлены на то, чтобы выявить те характеристики, требования к показателям, которых обозначены во многих стандартах и технических условиях.
Неразрушающие методы контроля качества сварных соединений
При неразрушающих испытаниях оценивают те или иные физические свойства, косвенно характеризующие прочность или надежность сварного соединения. Неразрушающие методы (ими проверяется более 80 % сварных соединений) применяют, как правило, после изготовления изделия для обнаружения в нем дефектов. К неразрушающим методам контроля качества сварных соединений относятся: внешний осмотр, радиационный, ультразвуковой и магнитный контроль, контроль на непроницаемость и ряд других методов, имеющих ограниченное применение.
Внешнему осмотру подвергается 100 % сварных соединений. Осмотр выполняют невооруженным глазом или с помощью лупы, используя шаблоны и мерительный инструмент. При этом проверяются геометрические размеры швов, наличие подрезов, трещин, непроваров, кратеров и других наружных дефектов.
Контролю на непроницаемость подвергают трубопроводы и емкости, предназначенные для транспортирования и хранения газов и жидкостей и, как правило, работающие при избыточном давлении.
Пневматические испытания основаны на создании с одной стороны шва избыточного давления воздуха (10. 20 кПа) и промазывании другой стороны шва мыльной пеной, образующей пузыри под действием проникающего через неплотности сжатого воздуха. Негерметичность можно также оценить по падению давления воздуха в емкости, снабженной манометром.
Вид гидравлического испытания зависит от конструкции изделия. Налив воды применяют для испытания на прочность и плотность вертикальных резервуаров, газгольдеров и других сосудов с толщиной стенки не более 10 мм. Воду наливают на полную высоту сосуда и выдерживают не менее 2 ч. Поливу из шланга с брандспойтом под давлением не ниже 0,1 МПа подвергают сварные швы открытых сосудов. При испытании с дополнительным гидростатическим давлением последнее создают в наполненном водой и закрытом сосуде с помощью гидравлического насоса. Величину давления определяют по техническим условиям и правилам Котлонадзора. Дефектные места устанавливают по наличию капель, струек воды и отпотеваний.
Внутренние дефекты сварных соединений выявляют просвечиванием рентгеновскими лучами (толщина металла до 60 мм (рис. 1)), или гамма-лучами (толщина металла до 300 мм (рис. 2)). Выявление дефектов основано на различном поглощении рентгеновского или гамма-излучения участками металла с дефектами и без них. Результаты фиксируются на пленке или выводятся на специальный экран. Размеры выявляемых дефектов: при рентгенографии – 1. 3 % от толщины металла, при радиографии – 2. 4 %.
Рис. 1. Рентгенографический контроль сварных соединений: 1 – рентгеновская трубка; 2 – сварное соединение; 3 – кассета; 4 – пленка
При оценке качества швов рекомендуется иметь эталонные снимки характерных дефектов для разных толщин металла. Альбомы эталонных снимков утверждаются инспекцией Ростехнадзора и являются неотъемлемой частью ТУ на приемку изделий.
Рис. 2. Схема просвечивания гамма-лучами: 1 – затвор; 2 – свинцовая капсула; 3 – капсула с веществом; 4 – сварное соединение; 5 – кассета с пленкой
Магнитографический контроль основан на обнаружении полей рассеивания, образующихся в местах расположения дефектов при намагничивании контролируемых сварных соединений (рис. 3). Поля рассеивания фиксируются на эластичной магнитной ленте, плотно прижатой к поверхности шва. Запись производят на дефектоскопе. Магнитографический контроль можно применять только для проверки сварных соединений металлов и сплавов небольшой толщины, обладающих ферромагнитными свойствами. Выявляют поверхностные и подповерхностные макротрещины, непровары, поры и шлаковые включения глубиной 2. 7 % на металле толщиной 4. 12 мм. Менее четко обнаруживаются поры округлой формы, широкие непровары (2,5. 3 мм), поперечные трещины, направление которых совпадает с направлением магнитного потока.
Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых колебаний (механические колебания частотой 16. 25 МГц) отражаться от поверхности, разделяющей среды с разными акустическими свойствами. Для получения ультразвуковых колебаний используют свойство титаната бария, кристаллов кварца и некоторых других веществ преобразовывать электрические колебания в механические и наоборот (обратный и прямой пьезоэффекты).
Читать также: Чертеж зубчатого колеса автокад
Рис. 3. Схема прохождения магнитного потока в сварном соединении: а – при отсутствии дефекта; б – при наличии дефекта; 1 – поле магнитного рассеяния; 2 – дефекты шва
Ультразвуковой контроль имеет определенные преимущества перед радиационными методами: высокую чувствительность (площадь обнаруживаемого дефекта 0,2. 2,5 мм² при толщине металла до 10 мм и 2. 15 мм² при больших толщинах), возможность контроля при одностороннем доступе к шву, высокую производительность, возможность определения точных координат залегания дефекта, мобильность аппаратуры.
Основным методом УЗ-контроля является эхо-метод. Этим методом контролируют около 90 % всех сварных соединений толщиной более 4 мм.
На рис. 4 представлена принципиальная схема УЗ-контроля эхоимпульсным методом с совмещенной схемой включения искателя и приемника. Импульсный генератор 1 формирует короткие электрические импульсы с длинными паузами. Искатель 5 преобразует эти импульсы в ультразвуковые колебания. При встрече с дефектом волны от него отражаются, снова попадают на искатель и преобразуются в электрические колебания, поступающие на усилитель 2 и дальше на экран прибора 3. Зондирующий импульс генератора 6 размещается в начале развертки, импульс от донной поверхности 8 – в конце развертки, а импульс от дефекта 7 – между ними. В процессе контроля сварного соединения искатель перемещается зигзагообразно по основному металлу вдоль шва 4. Для обеспечения акустического контакта поверхность изделия в месте контроля обильно смазывают маслом (например, компрессорным).
К недостаткам метода следует отнести прежде всего низкую помехоустойчивость к наружным отражателям, резкую зависимость амплитуды сигнала от ориентации дефекта.
Рис. 4. Ультразвуковой контроль сварных соединений: 1 – генератор; 2 – усилитель; 3 – экран прибора; 4 – сварной шов; 5 – искательприемник; 6 – начальный импульс; 7 – импульс от дефекта; 8 – импульс от донной поверхности
Люминесцентная и цветная дефектоскопия относятся к методам капиллярной дефектоскопии. Контролируемую поверхность покрывают слоем флюоресцирующего раствора или ярко-красной проникающей жидкости. Затем раствор или жидкость удаляют, а поверхность облучают ультрафиолетовым светом (люминесцентный метод) или покрывают белой проявляющей краской (цветная дефектоскопия). В первом случае дефекты начинают светиться, а во втором – проявляются на фоне белой краски. С помощью этих методов выявляют поверхностные дефекты, главным образом трещины, в том числе в сварных соединениях из немагнитных сталей, цветных металлов и сплавов.
В каждом конкретном случае способ и объемы контроля качества сварного соединения выбираются в зависимости от назначения и степени ответственности конструкции в соответствии с отраслевыми нормативными документами, специальными техническими условиями или проектом.
Создан: 2012-10-20 Источник: Трубные технологии
Покупка и продажа оборудования для бизнеса
Покупка и продажа оборудования для бизнеса
Преимущества сотрудничества с НПК Сибирь
Проведение разрушающего контроля в ООО “НПК Сибирь” позволяет максимально объективно оценить значимые характеристики различных материалов, что оказывает непосредственное влияние на итоговую прочность и надежность возводимых конструкций. Все испытания проводятся при участии опытных специалистов с глубоким уровнем знаний и подготовки. Кроме того, компания осуществляет свою деятельность на основании различных лицензий, а также различных свидетельств и допусков СРО на столь сложные с технической точки зрения и крайне важные объекты, как системы газоснабжения и газораспределения, взрыво- и пожароопасных химические производства, строящиеся здания и сооружения, а также на объекты нефтяной промышленности.