DjVu

      ФPAГMEHT КНИГИ (...) СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОРИСТОСТИ И ИСПЫТАНИЯ НЕПРОНИЦАЕМОСТИ СВАРНЫХ ШВОВ
      Кроме указанного выше серьезного влияния пористости на механические свойства сварных швов, в конструкциях, к сварным соединениям которых предъявляется требование непроницаемости (сосуды для жидкостей и газов, котлы, суда и т. п.), поры являются одной из важнейших причин нарушения сплошности сварных швов. Такие конструкции, согласно действующим техническим условиям, подлежат обязательным испытаниям на непроницаемость (плотность). Существующие методы испытания плотности не указывают на характер выявляемых при них неплотностей (поры, непровары, трещины). Это затрудняет проверку качества технологического процесса и его наладку. Поэтому, наряду с испытаниями непроницаемости, контролирующими обычно всю протяженность сварных швов и являющихся завершающими при сдаче готовой продукции в ответственных конструкциях, применяется ряд способов предварительного выявления пористости сварных швов. В зависимости от степени их сложности контролируется все изделие или же испытания носят выборочный характер. Простейшим из этих способов является широко распространенный в производственной практике наружный осмотр швов. Такой осмотр, производимый невооруженным глазом или с помощью лупы, дает возможность выявить поры, выходящие на поверхность шва. При автоматической сварке необходимо также выявлять наличие рябин, „побитое" шва. Они всегда сопровождаются ноздрями в снятой со шва шлаковой корке и свидетельствуют о склонности швов к образованию пор. Хотя побитость шва не является
      браковочным признаком, она должна служить трецож ным сигналом.
      Методы контроля с помощью магнитного порошки недостаточны для выявления внутренних пор. По дан ным С. Т. Назарова [24] дефекты шарообразной формы выявляются этими методами с большим трудом. Легче обнаруживаются вытянутые поры, ориентированные определенным образом по отношению к магнитному потоку и расположенные на глубине до 7 мм. Боль шей чувствительностью к глубоко залегающим дефек там обладает дефектоскоп системы К. К. Хренова н С. Т. Назарова, но он не дает определенных данных о природе дефекта и применим только для стыковых швов.
      Люминесцентный метод контроля [24], [28] пригоден только для выявления пор, выходящих на поверхность шва.
      Проверка швов на пористость с применением способов металлографического контроля производится в выборочном порядке на образцах, сваренных при заданном режиме, реже на образцах, вырезанных из сварного шва, либо на засверленных в шве местах (способ засверливания). Макроисследование изломов сварных швов или травленых шлифов дает возможность обнаружить видимые невооруженным глазом или при небольшом увеличении поры и другие дефекты швов. Исследование под микроскопом выявляет ми-кропоры.
      Все большее применение в промышленности получают рентгеновское просвечивание сварных швов и просвечивание гамма-лучами. Дороговизна и трудоемкость этих методов контроля заставляют применять их в качестве выборочных. Следует указать, что минимальный размер пор, выявляемых этими методами, зависит от толщины шва в направлении просвечивания и чувствительности метода.
      Чувствительностью метода называется способность выявлять дефекты малых размеров. Она характеризуется наименьшим размером дефекта, выраженным в процентах от толщины просвечиваемой стали, при которой получается контрастность снимка, достаточная для распознавания дефекта. В среднем для стали чувствительность рентгеновского снимка составляет
      2 — 3% и для KiMMii снимка — 3 — 4%. Чувствительность рентгеновского метода падает с увеличением толщины металла, а чувствительность просвечивания гамма-лучами при -том, наоборот, увеличивается. В результате для стали толщиной более 50 мм последний метод является более чувствительным (чувствительность около 2%).
      Чувствительность обоих методов уменьшается с уменьшением удельного веса просвечиваемого металла. Поэтому поры в сварных швах легких металлов и их сплавов при прочих одинаковых условиях выявляются труднее, чем в стали.
      Просвечивание обычно производится в направлении, нормальном к поверхности шва. На негативном снимке поры обнаруживаются в виде точек, густота почернения которых зависит от размера пор в направлении просвечивания.
      По ОСТ 20019-33 установлена трехбальная система опенки качества сварных швов по рентгенограммам. Швы, в которых поры носят характер частой сетки или строчки (рис. 13), оцениваются баллом I и бракуются. Швы с единичными порами (рис. 14), оцениваемые баллом И, и швы плотные (рис. 15), оцениваемые баллом III, принимаются как годные.
      Плотность сварных швов может быть испытана следующими способами: 1) смачиванием керосином; 2) давлением жидкости (гидравлическое испытание); 3) сжатым воздухом или газом (пневматическое испытание); -4) смесью воздуха и аммиака (способ С. Т. Назарова);
      5) люминесцентным. Техника всех этих испытаний описана в литературе по контролю сварочных рабог (24], [28].
      Жидкость тем более просачивается через мелкие -отверстия в сварном шве, чем меньше ее вязкость и поверхностное натяжение. С этой точки зрения лучшими свойствами обладает керосин. Смачивание керосином производится обычно при испытаниях стыковых швов изделий, которые по конструктивным особенностям затруднительно налить жидкостью или подвергнуть внутреннему давлению (например, открытые сосуды
      Чем число, выражающее чувствительность, меньше, тем сама чувствительность метода выше.
      большой емкости). Необходимо, чтобы смачивание ко росином было обильным. Этот способ испытания недостаточен для надежного определения плотности угловых швов (нахлесточных, тавровых).
      13. Рентгенограммы неудовлетворительных швов по пористости (балл 1): вверху — поры в виде частой сетки; внизу — поры, образующие цепочку.
      Жидкостью при испытании по второму способу служит чаще всего вода. Давление создается: 1) только весом столба жидкости (испытание наливом); 2) насосом или сжатым воздухом (налив и дополнительное-давление); 3) напором струи воды (испытание плотности в судостроении). Следует заметить, что испытание наливом водой может не дать результата, если сварные швы были подвержены коррозии. Однако это не говорит еще о надлежащей плотности таких швов.
      При испытании наливом с дополнительным давлением проверяются все швы независимо от глубины их расположения под уровнем воды. При этом испытании надо обратить внимание на полное удаление воздуха из изделия при наливе его водой.
      Воздух просачивается через значительно более
      мелкие отвергши, ipm пола. Опасность взрыва ограничивает применение пневматических испытаний небольшими давлениями (до нескольких атмосфер). Они широко применяются при проверке плотности швов нахле-сточных соединений.
      Рис, 14. Рентгенограмма удовлетворительного шва (балл II). Единичные поры.
      Разновидностью пневматических испытаний платности сварных швов является разработанный в Институте электросварки АН УССР новый способ проверки плотности стыковых швов при помощи вакуум-камеры. Сущность этого способа [32] состоит в том, что в. вакуум-камере, установленной на шве, смоченном мыльным раствором, насосом создается разрежение. Места расположения дефектов выявляются, как обычно, по появлению пузырьков на поверхности шва, которое видно через прозрачную верхнюю крышку камеры. Крупным достоинством этого способа является то, что он может быть применен для стыковых швов в кон-
      струкциях, не образующих замкнутого пространства, удобного для проведения испытания внутренним дан лением. Кроме того, он может быть использован в том случае, если сварные швы доступны только с одной стороны. Весьма удобен этот способ для проведения исследований плотности сварных стыковых образцов при наладке технологического процесса, проверке ка чества электродов и т. п.
      Первые три способа испытаний плотности требуют применения мер борьбы с обледенением шва при низ ких температурах.
      Выявление неплотности по способу С. Т. Назарова основано на химическом воздействии просачивающегося через неплотности шва аммиака на бумагу, пропитан ную раствором азотнокислой ртути. Индикатором на аммиак может служить также фенолфталеин (предложение Ниистройнефть), который наносится на испытуемые швы в виде водноспиртового раствора.
      Способ С. Т. Назарова может применяться при любой температуре.
      ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ МЕРЫ БОРЬБЫ С ПОРИСТОСТЬЮ МЕРЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОРИСТОСТИ
      При изготовлении сварных конструкций борьба с пористостью сварных швов должна начинаться уже с первых стадий технологического процесса. Еще на складе должны быть приняты меры по защите металла от атмосферных осадков. После обработки детали должны быть очищены в местах сварки и вблизи них на расстоянии 20 — 30 мм от ржавчины, масла, краски и других загрязнений. Литые, подлежащие приварке детали, а также литье в местах дефектов, исправляемых сваркой, должны быть тщательно очищены от литейной корки и формовочной земли. Тонкий слой окалины после горячей прокатки удалять не обязательно, но окалина, остающаяся после нагрева для штамповки или отжига, должна быть удалена.
      Производительным способом очистки металла является очистка пескоструйными аппаратами Однако она требует оборудования специальных камер и приводит к запылению производственных помещений. Применение этого и дпгейиих п обрубных цехах труПкпи очистки нилноген ОДНОЙ из операций тсмю.тш ичсского процесса), а также для очистки металла, пораженного ржапчпной по всей поверхности. Для очистки мест сварки применяются переносные наждачные круги и электрические щетки. Стационарные наждачные круги применяются для легких деталей, например, для очистки заготовок под наплавку инструмента.
      Ржавчина, масло, краска, окалина могут выжигаться. Для этой цели применяются обычные паяльные лампы, горелки для газовой сварки, подогревательное пламя газовых резаков, а также специальные многопламенные горелки. Последние с успехом применяются для очистки краски с металла старых конструкций в ремонтных работах и при очистке окалины с крупных штампованных деталей (например, днищ котлов и цистерн), Ржавчина при этом прокаливается, а менее опасный сухой ее остаток так же, как и окалина, легко отделяется от металла, благодаря различию в коэфи-циентах линейного расширения.
      Серьезное внимание должно быть обращено на упаковку и хранение проволоки, предназначенной для автоматической сварки и изготовления электродов. Ржавчина и другие загрязнения с электродных стержней удаляются в специальных вращающихся барабанах, в которые стержни загружаются вместе с сухим песком или древесными опилками. Опилки применяются для снятия тонкого слоя смазки, которым стержни неизбежно покрываются при правке и рубке проволоки на правильно-рубильных станках. При сильном загрязнении маслом обезжиривание производится бензином или раствором каустической соды с последующей тщательной промывкой в воде и просушкой. Очистка бухт проволоки для автоматической сварки при сильном ее загрязнении значительно сложнее. Очистку можно осуществить травлением в 10%-ном растворе серной кислоты (лучше подогретой) с последующей нейтрализацией в растворе едкого натра, тщательной промывкой в воде и сушкой. Небольшие местные загрязнения можно удалить вручную наждачной бумагой во время перемотки бухт проволоки для зарядки кассет сварочных автоматов. Институтом электросварки разработана специальная машина для этой цели. Очистку деталей в местах сварки лучше всего производить за несколько часов до сборки и сварки конструкции, в особенности, если готовые изделия хранятся в сырых помещениях или на открытом воздухе.
      Вне зависимости от того, производилась ли очистка деталей до их сборки, сварщик должен внимательно осмотреть подлежащие сварке места и очистить их от загрязнений, ибо при длительном хранении собранные узлы могут заржаветь и загрязниться маслом. Очистка собранных и прихваченных узлов производится ручными стальными щетками, переносными наждачными кругами и электрическими щетками. Такая очистка менее эффективна, чем очистка отдельных деталей, так цак ржавчина забивается в зазоры между деталями и благодаря значительному скоплению в отдельных местах может вызвать сильную пористость. В соединениях внахлестку ржавчина вообще не может быть удалена в месте соприкосновения собранных деталей. Поэтому после очистки необходимо тщательно продуть зачищенные места и зазоры между деталями сжатым воздухом. В собранной конструкции наилучшие результаты дает прокаливание („выжигание") ржавчины пламенем газовой горелки. Им широко пользуются при автоматической сварке на монтаже. Полуавтоматическая сварка тонкой проволокой менее чувствительна к наличию ржавчины на свариваемых кромках и поэтому требует менее тщательной очистки металла. Достаточной оказывается обычная очистка металлической щеткой.
      Применение двухслойной автоматической сварки, при которой первый слой шва, с целью выжигания ржавчины, сваривается на большой скорости, причем получается пористым, а второй слой дает окончательное сечение шва, нужно признать нерациональным, так как это резко снижает эффективность автоматической сварки, лишая ее одного из преимуществ — возможности однопроходной сварки швов больших сечений. Этот метод может быть оправдан в том случае, если на отдельных участках шва из-за повышенного зазора сварка производится первоначально на большой скорости, причем шов получается пористый.
      Влажность флюсов не должна прснышам 0,1 Vn. Многие электродные обмазки обладакп повышенной гигроскопичностью. Флюсы также поглощают плнсу из воздуха. Поэтому их надо хранить и теплых сухих помещениях. Полезно иметь непосредственно в сварочных цехах небольшие электрические печи сопротивления для просушки электродов и флюсов перед их применением. При работе в поле-шых условиях сушку электродов и флюсов производят «а жаровне, а также используют тепло выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания передвижных сварочных агрегатов. Для этой цели на выхлопную трубу двигателя надевается специальное устройство. При изготовлении электродов необходимо, чтобы толщина слоя покрытия находилась в пределах допусков, так как недостаточное количество расплавленного шлака на шве не только не обеспечивает полноты протекания необходимых химических реакций между металлом и шлаком, но ведет также к ускоренному охлаждению шва. Необходимо строго контролировать температуру прокалки электродов.
      Прихватка при сборке под автоматическую сварку должна производиться электродами марки Э-42, Э-42А,
      Э-50. Даже при сборке под ручную сварку прихватки необходимо выполнять электродами той же марки, которыми будут свариваться швы. Автоматическая сварка по ручной подварке электродами марки Э-34 во всех случаях, когда автоматный шов может частично переплавить металл ручного шва, недопустима.
      При сварке для каждого материала должны примешаться электроды, флюсы и проволока проверенных типов, а режимы сварки должны быть тщательно отработаны. Хорошо поставленный технический контроль основных и вспомогательных материалов способствует получению беспористых швов. В процессе сварки необходимо создать условия, обеспечивающие максимальное выделение газов из жидкого металла свароч-шой ванны до затвердевания металла шва. Это может быть достигнуто посредством замедления затвердевания жидкого металла и поддержания металла возможно» больше времени в жидком состоянии. Последнее можно осуществить достаточным прогревом основного металла. Для этого в большинстве случаев достаточна правильная техника сварки — соответствующие манипуляции концом электрода или горелкой, при которых получается хороший прогрев и провар кромок, подогрев затвердевающей части сварочной ванны, перемешивание металла в ванне.
      Предварительный подогрев, проводимый при сварке и наплавке некоторых специальных, а также средне- и высокоуглеродистых сталей и при заварке дефектов стального и чугунного литья, наряду с предупреждением получения резких закалочных структур и образования трещин, способствует получению плотных, швов. При наплавке инструмента и заварке дефектов литья рекомендуется применять ванный способ сварки, обеспечивающий получение плотных наплавок. При ручной сварке нужно следить за равномерным отложением шлака на шве. При автоматической сварке должна быть обеспечена равномерная засыпка флюса вдоль линии шва, так как при недостатке флюса дуга прорывается наружу, и шов становится пористым.
      При дуговой сварке должна поддерживаться оптимальная для данной работы длина дуги, которая контролируется измерением напряжения на дуге. При газовой сварке должен поддерживаться требуемый характер пламени. При сварке в среде инертных газов весьма важным является контроль чистоты применяемых газов, их расхода и техники сварки.
      ИСПРАВЛЕНИЕ ПОРИСТЫХ ШВОВ
      Средства исправления швов, забракованных из-за их пористости, обычно определяются техническими условиями на изготовление отдельных видов продукции. При большом количестве пор, расположенных в виде сетки или строчки, швы, как правило, вырубаются и завариваются вновь. Ручная подварка дефектных мест без их вырубки не может обеспечить требуемой глубины проплавления, достаточной для ликвидации наиболее глубоко залегающих пор. Автоматическая подварка пористых швов без их вырубки допускается в.
      том случае, гели режим обеспечивает необходимую глубину пропори, и ризмеры шва после подварки на-ходятгн 1чцг н пределах допусков. Для заварки одиночных аир рационально применять сварку электрозаклепками иод флюсом, при которой можно достигнуть глубокою пронлавления металла шва. Эгот простой и производи тельный способ с успехом применяется на заводах при изготовлении ответственной продукции (например, элементов сварных мостов на заводе им. Молотова в Днепропетровске).