|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) ТРЕЩИНЫ И ПОРЫ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ-ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
Трещины. Распространенный и весьма опасный дефект сварных соединений алюминия н его сплавов — трещины — нарушает герметичность соединений уменьшает их прочность и коррозионную стойкость. Кроме того, способствуя высокой концентрации напряжений, трещины под действием эксплуатационных нагрузок увеличивают свои размеры н могут стать причиной хрупкого разрушения. В связи с этим наличие в несущих элементах сварных конструкций трещин не допускается. а все обнаруженные в них трещины обязательно устраняют повторной сваркой. Трещины образуются пол действием растягивающих деформаций в металле, обладающем пониженной пластичностью. В зависимости от температуры образования трещины относят х горячим или холодным. Горячие трещины чаще всего лояв- ляются в кристаллизующемся металле шва и зоны сплавления, который обладает аномально низкой пластичностью (6=0,2-j-0,5%). Такие горячие трещины иногда! называют кристаллизационными. Низкие значения относительного удлинения металла в процессе кристаллпэа-ции обусловлены охрупчнвающим действием на срос шнсся границы зерен остатхов жидкого металла.
Температурный интервал, характеризующий процео кристаллизации с момента смыкания растущих кристаллов и образования ими жесткого каркаса до затвердевания последней порции расплавленного металла, называют аффективным интервалом- кристаллизации. Чем шире эффективный интервал кристаллизации, тем больше вероятность появления а нем растягивающих деформаций, а следовательно, к горячих трещин. Верхняя граница эффективного интервала кристаллизации наблюдается визуально в виде края сварочной ванны, тогда как нижнюю его границу можно определить лишь специальными термографическими методами или механическими испытаниями. Температурный интервал образования горячих трещин, определенный с помощью механических испытаний, получил название температурного интервала хрупкости. Наличие температурного интервала хрупкости свойственно всем применяемым в сварных конструкциях маркам алюминия и алюминиевых сплавов; трещины образуются только при появлении в температурном интервале хрупкости растягивающих деформаций. Вероятность появления растягивающих деформаций повышается с увеличением температурного интервала хрупкости.
Однахо горячие трещины образуются при сварке и этих материалов. Основной причиной их охрупчивания является локализация деформации в результате концентрации растягивающих напряжений по структурно несовершенным границам зерен. Экспериментальные трудности определения ннжней границы температурного интервала хрупкости и деформаций металла а процессе его кристаллизации при сварке затрудняют расчетное определение возможности появления горячих трещин в реальных сварных соединениях. Для практической оценки склонности сварных соединений к образованию горячих трещин обычно используют результаты сравнительных испытаний, полученные при сварке специальных технологических образцов, которые изготовлены из материала свариваемой конструкции и имитируют ее соединения. Установленные для каждого такого образца размеры и технология сварки обеспечивают соединению условия, необходимые для образования горячих трещин. Стойкость сварных соединений алюминия и его сплавов против образования горячих трещин чаще всего определяют по результатам сварки технологических образцов
«рыбий скелет», а также крестообразных нахлесточных образцов, которые имитируют Соответственно стыковые и угловые (нахлесточиые) соединения.
За показатель трещинообразовання при сварке упомянутых образцов принимают отношение суммарной длины пораженных трещинами участков шва и зоны сплавления к общей длине соединения. Показатель склонности сварных соединений к образованию горячих трещин определяют отдельно для каждого сочетания свариваемый металл — проволока и рассчитывают по формуле
где Аср — показатель склонности сварного соединения к образованию треихин. — длина участков шва н зоны сплавления с трещинами для каждого испытанного образца; L — длина швов в образце; п — число испытанных образцов.
Трещины а соединениях обнаруживают с помощью восьмикратной лупы, а границы пораженных трещинами участков определяют с точностью до миллиметра.
Образцы «рыбий скелет» изготовляют нл листового металла толщиной 2 — 43 мм а соответствии с размерами, ухаэавиыми яа рис. 21. При испытании состава сварочных проволок для повышения чуктпительности используют образцы «рыбкй скелет» с канавкой. которая увеличивает долю присадочного металла в металле шва до 40%. Испытуемый образец укладывают ка плоскую подкладку яэ мсдк или графита я прославляют вдоль осевой линии автоматической аргоиодуговой сваркой вольфрамовый электродом симметричным переменным током на постоянной скорости pt,w = 1‘2 м/ч. При атом выбранный режим сваркн должен обеспечивать такой же, как в реальных соедкнеиянх проплав и равномерную во всей длме образца ширину шва с лицевой н обратной стороны. Дли стабилизации вводимой а образец тойоты.сварочную дугу возбуждают нв вводной планке, которую приставляют изолирующими выемками к образцу со стороны меньших надрезов. Лря переходе дуги с вводной планки на образец выступ расплавляется. а образовавшийся ори атом воздушный зазор прекращает теплообмен между ллаякоя н образцом. Каждое испытуемое сочетание: свариваемый металл — проволока оценивают по результатам испытания йс менее семи образцов. Перед свархой каждого последующего образца подкладка охлаждается до хомнаттюй температуры.
Дли оценки еклопкости соединений к образованию горячих трещяя при сварке разноименных алюминиевых сплавов используют образцы «рыбий скелет», вырезанные из стыковых соединений этих сплавов, которые сваривают с двух сторон без присадочной проволоки. При атом применяют те же режимы, что и при испытании опытных образцов, ио используют повышенную скорость сварки (iv»=30 н/ч). Изготовленный из такого соединении образец «рыбий скелет» проплавляют вдоль имеющеюся шва на режимах, применяемых при сварке обычных образцов.
Крестообразный яахлссточный образец (рис. 22) собирают и сваривают нз двух пластин размерами 300X100X2-^3 им. Пластины соединяют иаысеточнымк швами ручной артояодуговой сваркой вольфрамовым электродом в направления стрелок и в последовательности, указанной стоящими над ними цифрами. Сварку выполняют на типичном для данной толщины пластин режиме, который обеспечивает полное и планомерное лроплавлекке нижней пластины. Чтобы уменьшить деформации соединяемых пластин, их сваривают в прижатом струбцинами состоянии, прихватывают точечной контактной сваркой или стягивают болтом. Отсутствие методических указаний о величине усилия пряжима, числе сварных точек, месте их расположении н режимах сварки, а также присущий ручной сварке элемент субъективности ухудшают вослромаоднмосчь Показателя грешянообрвклання, полученного при свар крестообразных нахлегточных обраэаов.
Некоторое исследователи иногда применяют крестообразны! угловой нля тавровый образец. Существенный недостаток такого образца — низкая чувствительность к образованию трещин. В связи с этик его редко применяют для научных исследований, когда необходимо разделять ао показателю трещниообраэовакяя все испытуемые сплааы. Однахи тавровый образец можяо вряменять для практических целей, так как он дает возможность определить с достаточной достоверностью, будут дк появляться трещины оря сварке угловых шпоа в аналогичных соединениях реальных конструкций или вег.
Для оаенкк склонности к трешякообразованяю также используют образцы, принудительно деформируемые а процессе сварки. Типичным примером таких испытаний является проба МВТУ (ряс. 23) ври сварке которой сосднниеиме влемеяты растягивают с заданной скоростью. Скорость растяжения увеличивают от образца к образцу до тех пор. вока в металле шва или зоне сплавления не образуется трещина. В качестве показателя трешинообрааоаання принята минимальная скорость зажимных гу& растягивавшей ма-шины, обеспечивающая пояплегше грешяны. Определяемая таким способом критическая скорость деформапяи не совпадает с реальными деформациями металла шва н зоны сплавлении в процессе образования горячих трешки, что затрудняет применение результатов испытаний при сварке реальных соединений.
Практическая ценность показателей трешинообразоваяии, полученных с помощью других специальных обраэаов. также определяется тем, насколько условия их сварки соответствуют условиям сварки реальных соединений. Неизменность конструктивной формы, постоянство способов и режимов сварки образцов лишают возможности овепнть влияние этих параметров ва трешянообразование, однако они позволяют выбрать состав основного металла н проволоки, который обладает повышенной стойкостью против горних грация при сварке аналогичных соединений.
Влияние отдельных химических элементов на образование горячих трещим в металле шва или зоне сплавления определяется их участием в образовании каркаса растущих кристаллов на краю сварочной ванны и легкоплавких эвтектнк по границам зерен. Чем ниже температура кристаллизации этих эвтехткк по отношению к температуре края сварочной ванны, тем меньшей стойкостью против трещин обладает данное соединение. На температуру храя сварочной ванны а основном влияет система легирования, а температуру легкоплавких эвтектнк определяют элементы примеси. Стойкость сварных соединений против образования горячих трещин имеет сложную зависимость от состава сплавов. Введение в алюминий легирующих элементов сначала увеличивает, а затем уменьшает показатель трешниообразоваиия. Положение максимума трещинообразовання зависит от системы легирования и условий кристаллизации металла сварочной ванны. Увеличение скорости кристаллизации, а также введение в алюминиевые сплавы модифицирующих элементов уменьшают максимум трешинообразования прн сварке по величине н смещают его в сторону менее легированных сплавов. Зависимости показателя трещинообразовання от состава для наиболее распространенных систем легирования представлены «а рис. 24 — 27.
Прн сварке технического алюминия образование горячих трещин зависит в основном от содержания железа и кремния. Оба эти элемента обычно попадают в алюминий при электролизе и последующем переделе из футеровки печей и шихтовых материалов. Сварка образцов «рыбий скелет», изготовленных из технического алюминия, плавки которого содержали различные количества железа и кремния, показала сложное влияние этих элементов па показатель трещинообразовання (рис. 24). Прн малых содержаниях железа наиболее склонны к образованию трещин сплавы с 0,35 — 0,5% Si. В ннзхокремнистом алюминии увеличение содержания железа практически не изменяет показатель трещннообразования. Наличие в алюминии обоих элементов — железа и кремния — смещает максимум трешннообрязова-ння в сторон) сплавов, имеющих в своем составе 0,1% Fe и 0,2-0.3% Si.
Из приведенных на рис. 24 показателей трещинообра-зоваиня видно, что при сварке сплавов типа ЛД00 с суммарным содержанием железа и кремния 0,15 — 0,25% существенное снижение показателя трещинообразовання достигается при содержании железа больше, чем кремния в 3 раза и более. Для алюминия, имеющего суммарное содержанке железа и кремния больше 0,3%, для существенного повышения стойкости соединений против трещин уже достаточно двукратного превышения железа над кремнием. Установленный характер изменения показателя трещинообразовання связан с распределением легкоплавких структурных составляющих по границам зерен литого металла шва. Повышение содержания железа и кремния в сплаве измельчает структуру металла, увеличивая одновременно объем легкоплавких фаз по границам зерен. Максимальная горячеломкоегь, которая наблюдается при сварке алюминия ДД00, связана с неодинаковой скоростью изменения отмеченных структурных процессов, в результате чего в литом металле шва еще достаточно крупное зерно образуется при значительном увеличении объема эвтектических выделений.
Значительное влияние на появление трещин оказывают железо с кремнием и прн сварке сплава ЛМц, в котором их суммарное содержанке соизмеримо с содержанием легирующего элемента — марганца (рис. 25). При небольших количествах железа, увеличение в сплаве содержания кремния до 0,1 — 0,15% резко увеличивает показатель трешкиообразовакия. Показатель трещнно-образования сохраняет достаточно высокие значения даже при максимальном содержании кремния в сплаве АМц. Положительное влияние железа на уменьшение образования трещин лрн сварке сплава АМи наблюдается при любом содержании кремния. Наличие 0.25% Ре в сплаве АМц позволяет исключить появление трещин в большинстве сварных соединений, однако для гарантированного предупреждения их образования необходимо, чтобы содержание железа в сплаве превышало содержание кремния. Это изменяет характер кристаллизации сплава, в структуре которого уменьшается количество высококремнистой эвтектики, увеличивается содержание интерметаллида (Мп. Ре) AI. а кремнистые фазы становятся более дисперсными н равномерно распределяются по сечению зерен.
Среди алюминиево-магниевых сплавов максимальную склонность х образованию горячих трещин при сварке технологических тавровых образцов имеют сплавы, содержащие 1 — 2% Me (рис. 26). При аргоиодуговой сварке вольфрамовым электродом крестообразных нах-лссточных образцов максимальная горячеломкость наблюдается у сплавов, содержащих 2,5 — 3.9% Mg. Существующее различие в положении максимума трешннооб-раэования относительно состава сплавов обусловлено меньшей скоростью охлаждения металла шва при ручкой сварке вольфрамовым электродом, чем при полуавтоматической сварке плавящимся электродом, которую использовали в тавровой пробе. Для предотвращения горячих трещин лрн сварке низколегированных сплавов АМг2 применяют проволоку с повышенным содержанием магния СвАМг5. При сварке низколегированных сплавов АД31 и АД35, содержащих 0,4 — 1,4% Mg и 0,3 — 1,2% Si к обладающих повышенной склонностью к образованию трещин, необходимо применять проволоку с повышенным содержанием кремния СвАК5.
Иное решение принято при создании отечественного сплава АМгЗ, у которого повышенную стойкость соединений против трещин обеспечивает дополнительное легирование 0.5 — 0,8% Si. В этом случае склонность соединений к горячим трещинам уменьшается в результате образования интерметаллида MgSi. К сожалению, наличие этого интерметаллида в металле шва одновременно ухудшает его пластичность и коррозионную стойкость. Соединения высоколегированных алюминиевых сплавов ЛМгб мало склонны к образованию горячих трещин. Однако в нетехнологичных конструкциях соединений возможно появление трещин при сварке даже этого высоколегированного сплава. Если изменять конструкцию таких соединений не представляется возможным. то для сварных конструкций целесообразно использовать сплав АМгб. который имеет пониженное (до 0,1 — 0,15%) суммарное содержанке железа и кремния и отношение железа к кремнию больше единицы. При сварке таких сплавов проволокой СвАМгбЗ объем выделившихся по границам зерен легкоплавких эвтектик уменьшается.
Склонность сплавов системы Al — Zn Mg к образованию трещин при сварке определяется в основном суммарным содержанием и соотношением основных легирующих элементов (рнс. 27). При любом содержании магния дополнительное введение в сплав цинка ухудшает стойкость сварных соединений против трещин в результате образования легкоплавких эвтектик на основе MgZn. При этом чем больше отношение цинка к магнию в сплаве, тем выше его показатель трещинообразо-вания при сварке. Наиболее используемые в промышленности сплавы этой системы — 1915 и 1935 — обладают
Ркс. 27. Склонность к обриоваяию трещин К (%) сплавов системы А1 — 2л — Mg при сварке крестообразных нахлесточных образцов
повышенной склонностью к образованию горячих трещин. поэтому их сваривают проволокой типа Св1557, которая содержит 4.5 — 5.5% Mg. Применение проволоки C&1SS7 уменьшает отношение цинка к магнию в металле шва. повышая, таким образом, его стойкость против трещин. Повышенную стойкость сплавов типа 1915 протнв горячих трещин обеспечивает и проволока СвАК5. однако работоспособность соединений, сваренных этой проволокой, изучена недостаточно.
Холодные трещины образуются при температурах ниже 250 ®С в результате концентрации растягивающих напряжений на малопластнчных участках металла шва и зоны сплавления. Наиболее склонны к образованию холодных трещин высоколегированные алюминиевые сплавы, сварные соединения которых значительно уступают по прочности подвергнутому тсрмомеханнческой обработке основному металлу, а границы зерен литого металла шва и зоны сплавления имеют практически сплошную сетку малопластнчных выделений избыточных фаз. Особенно велика опасность появления холодных трещин в случае расположения таких соединений в углах и уменьшенных сечениях, когда существующая структурная мнкро- к макроконцентрацня напряжений усугубляется неблагоприятной конструкцией соединения. Часто причиной появления холодных трещин служит ударная правка н рихтовка пространственных элементов, экспандирование обечаек к другие технологические операции, хоторые способствуют концентрации пластических деформаций в менее пластичном металпс шва и зоны сплавления.
Чтобы предупредить образование холодных трещин, следует швы располагать вдали от конструктивных концентраторов напряжений, а также применять сварочную оснастку и технологию, обеспечивающую требуемые размеры конструкции без силовой обработки их после сваркн. Для высоколегированных сплавов системы Al — Zn — Mg опасность представляет один из видов холодных трещин, так называемое задержанное разрушение, которое наблюдается в сварных соединениях после нескольких месяцев и даже лет эксплуатации. Предполагают, что оно происходит в результате структурных превращений, которые изменяют прочностные н пластические свойства на границах зерен, способствуют концентрации по ним рабочих и остаточных напряжений. Под их действием разрушается межатомная связь между зернами твердого раствора и расположенными по границам зерен выделениями избыточных фаз. Хотя механизм задержанного разрушения в сварных соединениях окончательно не установлен, обнаруженные в процессе его изучения закономерности позволил создать сплав 1915 сварные соединения которого практически не склонны к задержанным разрушениям. Это достигнуто за счет снижения максимального суммарного содержания цинка и магния до 5,7%. Дальнейшие изыскания эффективной стабилизации структурного состояния At — Zn — Mg-спла bob позволят использовать в сварных конструкциях и другие болес высоколегированные сплавы этой сис темы.
Пористость металла шва. Борьба с пористостью при сварке алюминия и его сплавов — сложная задача. Принято считать, что главной причиной пористости швов является водород. Основной источник водорода — влага, адсорбированная флюсами, покрытиями электродов поверхностью основного металла и проволоки, а также содержащаяся в гидратированной охисной пленке н в защитном газе к др. Наиболее опасные источники — недоброкачественный увлажненный защитный газ и гидратированная пленка на поверхности проволоки.
Избыток водорода в металле объясняется повышенной его растворимостью в жидком алюминии н резким уменьшением растворимости его в кристаллизующемся металле. Наивыспая растворимость водорода в алюминии имеет место при температуре ~2(Ю0С и достигает 30 см на 100 г металла, d твердом металле растворимость водорода составляет 0,016 ом1 на 100 г металла.
Образование пузырьков газа возможно в области температур от 2000 °С до температуры кипения алюминия при нагреве н от 2000 °С до температуры плавления в процессе охлаждения вплоть до момента затвердевания металла шва.
В первом случае парогазовые пузырьки могут появляться на тех или иных зародышах (неметаллических включениях) н в период перегрева жидкого металла вырасти до больших размеров сше до охлаждения. Инициировать пористость могут помимо растворенных газов также легко испаряющиеся примеси (цинк, магний). Во втором случае в период охлаждения и кристаллизации металла — образуется преимущественно рассеянная пористость вследствие скачкообразного изменения растворимости водорода при затвердевании металла.
При наличии сосредоточенной пористости по краям шва снижаются показатели угла изгиба сварного соединения.
Пористость (пустоты) металла шва объемом до 0,25% практически не влияет на статическую прочность. Уменьшение прочности наблюдается при объеме пустот свыше 0,5 об. %. Влияние пористости на механические свойства технического алюминия сказывается в меньшей степени, чем на свойства алюминиевых сплавов. С повышением прочности сплава отрицательное влиинис пористости усиливается.
Поры при сварке алюминия имеют, как правило, шаровидную форму, н их влияние как концентраторов напряжений на прочность сварной конструкции меньше, чем влияние трещин. Повышенная пористость может снижать общую коррозионную стойкость соединений и благоприятствовать развитию язвенной коррозии. При сварке плавящимся злектродом пористость швов выше, чем при сварке неклавящимся электродом.
Имеется ряд рекомендаций по уменьшению пористости сварных швов — технологического и металлургического характера.
Технологические мероприятия сводятся в основном к предупреждению попадания влаги в сварочную ванну. Требуется тщательное удаление гидратированной окис-ной пленки с поверхности проволоки и свариваемых кромок основного металла. В ряде случаев для обработки проволоки после травления рекомендуется электрохимическое полирование, особенно для сплавов, содержащих магний. Состав электролита: 700 мл ортофосфорной кислоты HjPO. 300 мл серной кислоты M2SO4. 42 г окиси хрома CrOj. Температура электролита 95 — 100 С.
Необходимо соблюдать оптимальные условия газовой защиты шва при сварке. Следует стремиться к относительному уменьшению площади поверхности присадочной проволоки, т. е. применять присадочную проволоку возможно большего диаметра, а при использовании тонкой электродной проволоки применять импульсно-дуговую сварку. Желательно использовать коррозионно-стойкие трубки вместо резиновых для подачи газа от баллонов к горелке, так как при повышении температуры окружающей среды адсорбированная влага легче удаляется с внутренней поверхности резиновых трубок и попадает с аргоиом в зону горения дуги. Рекомендуется периодически очищать сопло сварочной горелки от брызг и конденсата. Одни из способов уменьшения пористости в металле шва — применение смесн защитных газов аргона с гелием (50-75% гелия по объему).
Металлургические мероприятия основаны на том, что уменьшение пористости возможно либо за счет ограничения протекания реакции взаимодействия жидкого металла с влагой путем увеличения скорости движения сварочной ванны, либо за счет создания условий для более полного протекания реакции удаления водорода пу- тек увеличения продолжительности существования сварочной ванны. Детали малой толщины желательно сваривать ка жестких режимах, т. е. по первому способу, а детали большой толщины — из термически неупрочняе мых сплавов — по второму способу.
Иногда для уменьшения пористости перед сваркой применяют подогрев деталей, что увеличивает период времени пребывания металла сварочной ванны в жидком состоянии. Для уменьшения адсорбированной влаги на поверхности толстых листов (20 мм я более) необходим небольшой подогрев свариваемых кромок (до 40 — 60 X) в месте начала сварки.
Повышенная пористость в металле шва чаще всего является следствием плохой предварительной подготовки поверхности кромок и сварочной проволоки или отклонений от заданных режимов сварки.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ АЛЮМИНИЯ
И ЕГО СПЛАВОВ
Контроль качества сварных соединений. Для сварных соединений алюминия и его сплавов применяют тс же методы контроля, что и для других металлов. Выбор метода контроля определяется характером выпускаемой продукции, конкретными условиями производства н эксплуатации. В производственных условиях чаще всего применяют визуальный осмотр, испытание образцов-свидетелей и неразрушаюшие методы контроля качества узлов и сварных изделий в целом. Визуальному осмотру подвергают все швы при увеличении 2 — 8 крат. Размеры контрольных образцов-свидегелей выбирают такими, чтобы условия теплоотвода в районе сварного шва незначительно отличались от таковых в реальном изделии. Например, для однопроходной сварки алюминия толщиной 20 мм ширина пластин должна быть не менее 250 мм. Контрольные образцы сваривают на том же режиме, что и само изделие. Образцы-свидетели подвергают рентгеновскому просвечиванию, а затем разрезают на темплсты, предназначенные для металлографических исследований, физико-химического анализа металла шва и механических испытаний. В сварных швах не должно быть трешнн, несплавлений и непроваров, а количество и размеры пор не должны выходить за пределы действующих технических условий.
Наличие дефектов внутри, а также непроваров в корне шва, по-разному сказывается на механических свойствах металла шва. Отношение временного сопротивления сварного соединения, содержащего дефекты, к временному сопротивлению основного металла, зависит от положения дефекта, марки сплава и метода испытания. При статическом растяжении сварных образцов технического алюминия и наличии пористости внутри шва показатели прочности почти не снижаются. Наличие келровара, глубина которого не превышает 20% высоты усиления шва. обеспечивает прочность соединения, близкую к прочности соединения с полным проваром. На низколегированных сплавах сварные швы с усилением к нелроваром корня шва более склонны к снижению
прочности. Особенно чувствительны к непроварам односторонние швы высоколегированных алюминиевых сплавов, у которых статическая прочность сварных соединений снижается почти вдвое.
При переменных нагрузках отрицательное действие непроваров сказывается еще сильнее.
Эффективным средством строгого соблюдения технологии и обеспечении стабильного высокого качества выпускаемой продукции служат перязрушаюшие методы контроля. Из числа таких методов наибольшее распространение получили радиационные и акустические методы. При радиационно-дефектоскопическом контроле в качестве источников излучения применяют в основном рентгеновские аппараты. Гамма-дефектоскопы, а также другие возможные источники излучения, находят ограниченное применение. При радиационном (рентгеновском) просвечивании дефекты проецируются на рентгеновскую пленку. Поры и трещины на проявленной пленке выглядят более темными, а вольфрамовые включения более светлыми, чем остальной фон. Глубина их залегания определяется с помощью эталонных пластинок, располагаемых рядом с контролируемым швом.
Отечественная промышленность выпускает различные аппараты, которые позволяют просвечивать металл толщиной 3 — 100 мм и более. Для алюминия применяют аппараты напряжением до 160 кВ н 160 — ‘200 кВ. К первой группе относятся РУП-60-20-1; РУП-120-5-1; РУП-150-10-1; РУП-100-10 и РУП-160-6П. Ко второй — РУП-200-5-2; РУП-150/300-10 и др. В обозначениях отечественных аппаратов первая группа цифр означает максимальное напряжение в кВ, вторая — ток в мА, третья — модель (буква П в конце — - панорамное излучение).
По своему действию к аппаратам, основанным на использовании рентгеновского излучения, при Просвечивании алюминия приближаются гамма-дефектоскопы, оснащенные радиоактивным изотопом тулня. Радиоактивные изотопы иридия, цезия и в особенности кобальта из-за жесткости излучения для просвечивания алюминиевых сварных соединений практического применения не имеют.
Чем больше толщина металла, который необходимо просветнть рентгеновским излучением, тем выше должно быть напряжение на рентгеновской трубке. Чувствительность рентгенографического метода зависит также от типа рентгеновской пленки, толщины металла, эталонов сравнения. Обычно чувствительность данного метода контроля не превышает . Эта значит что, например, лоры диаметром менее 10% толщины металла на рентгеновской пленке трудно различимы. Также неразличимы треишны и лленкн, если направление рентгеновского излучения перпендикулярно к их поверхности.
При работе с рентгеновскими приборами требуется строго соблюдать правила техники безопасности, чтобы кс пострадал не только оператор-рентгенолог, но и окружающий его персонал.
Для массовой продукции наряду с обычным рентгеновским просвечиванием применяют электронно-оптические преобразователи (РЭОП). и изображение рассматривают на флюороскопическом экране. Непосредственное наблюдение такого изображения затруднено из-за относительно малой яркости и необходимости вести его в темном изолированном помещении.
В настоящее время используют телевизионную технику, содержащую так называемые рентгеновиднконы, входной экран у которых чувствителен к рентгеновскому излучению. Улавливаемое видиконом изображение преобразуется и подается на телевнзнонный экран, который может находиться вдали от рентгеновского аппарата. Для контроля изделий ответственного назначения, например емкостной продукции, эксплуатация которой регламентируется Госгортехнадзором, для определения работоспособности изделий наряду с рентгеновским просвечиванием применяют акустические методы. Акустические методы охватывают частоты колебаний от звуковых (50 — 20 000 Гц) до ультразвуковых (свыше 20 кГц). Часто их объединяют одним термином — ультразвуковые. Ультразвуковые методы основаны на отражении звуковой волны от поверхности в месте перехода от газовой среды к твердому телу.
Основной метод ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений — эхоимпульсный. Ультразвуковая волна вводится в изделие нормально нли под небольшим углом к его поверхности, отражается от дефекта к принимается тем же искателем или искателем, расположенным рядом. Угол ввода луча выбирают таким образом,
чтобы свести к минимуму расстояние от искателя до сварного шва.
Для проведения ультразвукового контроля используют универсальные ультразвуковые дефектоскопы УДМ-1М, УДМ-3, ДУК-66 (диапазон частот J — 5 МГц) и др. Надежность ультразвукового контроля сварки определяется качеством акустического контакта между изделием н искателем, в связи с чем с контролируемой поверхности должны быть удалены выпуклости, брызги металла и т. п. Это затрудняет непрерывный контроль качества сварных соединений ультразвуковым способом на движущихся установках.
Наиболее ответственные изделия, в особенности емкости, работающие под давлением, контролируют на герметичность. В отличие от стальных алюминиевые сосуды теряют герметичность не только в связи с пористостью, а в основном вследствие окисных включений. На выбор метода и средств контроля течеисканнем влияет требуемая степеиь герметичности контролируемой емкости (по допустимой утечке рабочего продукта). Во многих случаях контрольное вещество значительно отличается от рабочего по массе и вязкости. Наиболее распространен способ контроля гидравлическим давлением. Для этого контролируемый объект заполняют рабочей жидкостью или водой, герметизируют, гидравлическим насосом создают в нем необходимое избыточное давление. После определенной выдержки давление снимают и объект контролируют осмотром и.индикатором течи. Контролю герметичности подвергают изделие, в котором ранее дефехгы не были выявлены неразрушающими методами контроля.
Техника безопасности. При сварке открытой дугой неизбежно ультрафиолетовое н инфракрасное излучение. Интенсивность излучения зависит от величины тока, характера горения дуги, рода защитного газа (аргон, гелий или нх смеси), наличия флюсов. Наиболее интенсивное ультрафиолетовое излучение — при сварке неплавящимся электродом в гелии, аргоне и менее интенсивное — при сварке покрытыми электродами. Для защиты глаз, лица, шеи от излучения сварщик должен иметь маску или щиток с защитными стеклами — светофильтрами Э!, Э2, ЭЗ, Э4 и Э5 различной прозрачности в соответствии с интенсивностью излучения для токов 100-500 А.
Для предохранения защитного стекла от сварочных брызг н пыли со стороны дуги перед ним вставляют сменное бесцветное стекло. Между темным и прозрачным стеклами необходим зазор 1 мм для защиты глаз от перегрева.
Прн дуговой сварке алюминия и его сплавов выделяется значительное количество аэрозолей, состоящих из пыли алюминия, окиси алюминия и его сплавов н других примесей. Предельно допустимая концентрация твердых примесей 2 мг/м3, окислов азота 5 мг/м3, озона 0,1 мг/м3.
Для удаления пыли и газов от места их образования используют местную вентиляцию. Кроме того, в закрытом помещении (цехе) необходима общеобменная вентиляция с вытяжкой из верхней зоны помещения и притоком воздуха комнатной температуры в зону пребывания обслуживающего персонала. Сварка внутри сосудов и малогабаритных помещений без приточно-вытяжной вентиляции не допускается. Все остальные требования техники безопасности те же, что н при сварке других металлов.
|
