Методическое пособие по ВК 2016. Методическое пособие Испытания и неразрушающие методы контроля визуально-оптический метод контроля (Сварные соединения и обработанные изделия) Разработал Хатько В. В. 2016 2

53
На каждый способ сварки разработан свой технический документ (ГОСТ).
Типы сварных соединений:
1. Стыковое соединение – это сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу
торцевыми поверхностями (опр. в ГОСТ 2601-84).
Основные типы, конструктивные элементы и размеры определены в ГОСТ 5264-80, ГОСТ 16037-80 и т.д., обозначаются С1- С40, более 40 типов соединений, а условные изображения и обозначения на чертежах определены В СТБ ИСО 2553.
С17 ГОСТ 5264-80
Для качественного выполнения стыкового сварного соединения необходимо произвести подготовку кромок свариваемых деталей согласно своему типу соединения по ГОСТ 5264-80, ГОСТ 16037-80 и т.д.
 Без разделки можно варить детали толщиной до 4мм, с одной стороны.
2. Угловое соединение – сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и
сваренных в местах примыкания их краев.
Обозначение У1 – У10, десять типов соединений.
У4 ГОСТ 5264-80 Δ5
3. Тавровое соединение – сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает
под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента.
Обозначение Т1 – Т10, десять типов соединений.
Т3 ГОСТ 5264-80 Δ5
4. Нахлесточное соединение – сварное соединение, в котором свариваемые элементы
расположены параллельно и частично перекрывают друг друга.
Н2 ГОСТ 5264-80 Δ6
5. Торцовое соединение – сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных
элементов примыкают друг к другу.
Характеристика сварных швов по внешнему виду.
Параметры сварного шва задаются для разных элементов конструкции и способов сварки в ГОСТ.
- ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры». (Для сварки плоских элементов).

54
- ГОСТ 16037-80 «Соединение сварные. Стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» и т.д.
e
α
g
S
S1
1. Форма шва
- Шов должен быть - плотно чешуйчатый, равномерный по ширине с плавным переходом к основному металлу.
По европейскому стандарту EN ISO 5817
угол α (неправильный профиль сварного шва).
- 150 0
- высшая категория;
- 110 0
- средняя категория;
- 90 0
- низшая категория.
2. Геометрические параметры шва
- Ширина шва (e) для стыковых швов
- Высота шва (g)
- Катет шва (к) для угловых швов
 Для оценки геометрии шва размерным показателем (РП) – является номинальная толщина стенки S
H
 При разной толщине свариваемых деталей, РП – является номинальная толщина более тонкой стенки.
Если разность толщин 1-2мм, допускается не обрабатывать поверхность.
Все несоответствия геометрическим параметрам классифицируют по стандарту СТБ ISO 6520-1 (Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов по геометрическим параметрам в металлических материалах. Часть 1 Сварка плавлением).
 Дефекты геометрии шва:
- 513 – неравномерная ширина шва e (измеряем штангенциркулем)
- 502 – превышение выпуклости шва g (измеряем УШС-3)
- 511 – не полностью заполненная разделка кромок (кромки должны, быть схвачены).
- 505 – неправильный профиль сварного шва (угол α).
- 503 – превышение выпуклости углового шва (к – катет шва).
- 512 – чрезмерная асимметрия углового шва (чрезмерное превышение размера одного катета) К
1
≠
К
2.

55
3. Элементы разделки (подготовки под сварку)
- Угол скоса кромки (β)
- Притупление (с)
- Зазор (в)
Разделка выполняется – для улучшения условий сварки и для получения полного провара.
 Разделка без притупления приводит к прожогу.
 Большой зазор приводит к непроплавам, провисанию
(превышению проплава)
4. Требования к качеству сварного соединения
- Уровень качества необходимый в каждом отдельном случае, должен быть определен в ТКП или ПУБЭ
(в зависимости от производственного сектора), либо указан в конструкторской и технологической документации.
- Уровень качества должен быть определен до начала производства.
3.2 Классификация дефектов.
 Дефектом – называют каждое отдельное несоответствие продукции установленным
требованиям.
Дефекты подразделяются на:
- явные
- скрытые
- исправимые
- неисправимые
- допустимые
- не допустимые
Дефекты, обнаруживаемые при контроле изделий, подразделяются на:
1) Явные (наружные) дефекты выявляются визуально при внешнем осмотре (поверхностные риски, подрезы, поры, свищи, кратеры, вмятины, деформация деталей и т. д.).
2) Скрытые (внутренние) дефекты выявляются только с помощью инструмента или прибора
(раковины в литых заготовках, непроплавы и трещины в сварных швах, шлифовачные трещины на поверхности деталей и т. д.).
3) Исправимые дефекты – дефект, устранение которого технически возможно и экономически целесообразно.
4) Неисправимые дефекты – дефект, устранение которого технически невозможно или связано с большими затратами.
В зависимости от влияния на работоспособность и безопасность использования продукции все
дефекты подразделяются на:
1) Критические дефекты – это дефекты, при наличии которых использование продукции по назначению практически невозможно или не допустимо, так как она не отвечает требованиям безопасности или надежности.
2) Значительные дефекты – это дефекты, которые существенно влияют на использование продукции по назначению и ее долговечность, но не являются критическими (сокращает срок действия, службы объекта контроля).

56 3) Малозначительные (незначительные) дефекты – это дефекты, которые несущественно влияют на использование продукции по назначению и ее долговечность (не оказывают серьезного влияния на работоспособность объекта контроля).
По происхождению дефекты изделий подразделяются на:
1) Конструктивные, являющиеся следствием несовершенства конструкции из-за ошибок конструктора.
2) Производственно-технологические возникающие при отливке и прокате металлов, изготовлении и ремонте деталей (пайке, сварке, клепке, штамповке, склеивании, механической, термической и других видах обработки, нанесении покрытий и др.)
3) Эксплуатационные, возникающие после некоторой наработке изделия в результате усталости металла деталей, коррозии, изнашивания и не правильного технического обслуживания, и эксплуатации (трещины, коррозия, износ).
3.3 Дефекты металла, возникающие в результате технологического процесса.
3.3.1 Дефекты литья (пористость, горячие трещины, слипание, усадка, газовые полости и т.д.).
Из расплавленного металла получают слитки и отливки.
Слиток – металл, затвердевший в изложнице, имеющий форму пирамиды, призмы, цилиндра или конуса. Слиток служит полуфабрикатом для дальнейшей переработки прокаткой или ковкой. После прокатки или ковки зерна в металле деформируются, размер зерна уменьшается.
Отливка – заготовка или деталь, получаемая заливкой расплавленного металла в литейную форму.
- усадочные раковины и рыхлоты – образуются в следствии недостаточного питания отливки в процессе кристаллизации и отсутствия условий для направленной кристаллизации.
- газовая пористость возникает, когда растворенные в металле газы выделялись не полностью (в высококачественной отливке поры и пузыри недопустимы).
- ликвация –(Ликвация — представляет собой свойство сплавов распадаться при переходе из жидкого в твердое состояние на составные части или отдельные соединения, которые имеют различные точки плавления) неоднородность химического состава по скелету дендрита и объему зерна. Сначала кристаллизуется аустенит с малым содержанием углерода, а затем с большим; если такая ликвация не допустима, то следует замедлить процесс кристаллизации, провести гомогенизирующий отжиг.
Различают: ликвацию по плотности и зональную ликвацию.
- неслитины и неспаи возникают в результате перерывов в течение струи расплава и имеют вид тонких прослоек несоединившегося металла.
- горячие трещины возникают в результате разрушения закристаллизовавшегося скелета сплава под действием термических и усадочных напряжений, особенно при быстром твердении сплава, когда термическому сжатию металла препятствует литейная форма.
 Поверхность таких трещин сильно окислена, в изломе имеет темный вид.
При деформации слитка они не завариваются, а наоборот, развиваются.
- холодные трещины возникают под действием термических и усадочных напряжений, но они образуются даже, когда металл находится вне формы, в результате разной скорости охлаждения различных участков, например, тонких и толстых сечений отливки.
 Эти трещины имеют светлую, не окисленную поверхность и могут завариваться при деформации слитка.
3.3.2 Дефекты механической обработки металла (складки, закаты, расслоения, трещины).
Дефекты обработки давлением (ковки) металла:
Существуют различные способы обработки металлов давлением:
- свободная ковка (ударное воздействие),
- прессование (статистическое воздействие),
- штамповка (ковка или прессование в форму-штамп),
- высадка (продавливание через отверстие),

57
- волочение (протяжка металла через отверстие для получения прута, проволоки),
- прокатка и др.
- трещины (поверхностные и внутренние) и разрывы появляются в паковке из-за значительных напряжений в металле при деформации. При обработке давлением металл неоднократно подвергают нагреву и охлаждению, что приводит к возникновению термических напряжений, способствующих образованию внутренних разрывов и трещин.
При холодной штамповке из-за малой пластичности исходных материалов на поверхности деталей возникают складывающие трещины, распространяющиеся под углом 45 0 к направлению действующего усилия.
- риски появляются на поверхности проката в виде мелких царапин глубиной 0,2-0,5мм в результате попадания мелких частиц на валики при прокате или изнашивания матрицы при прессовании.
- волосовины являются результатом деформации мелких неметаллических включений и газовых пузырей.
- закаты возникают при избытке металла в валках (калибрах) в виде заусенцев глубиной более 1мм, закатанных в диаметрально противоположных направлениях.
- расслоения – внутренние нарушения сплошности, ориентированные по направлению волокна, возникают при обработке давлением слитка, имевшего усадочные раковины или рыхлоты, а также при прокате листа в результате расплющивания сравнительно крупных неметаллических включений и газовых пузырей.
- зажим – заштампованная складка, которая появляется в результате неправильного наполнения фигуры штампа металлом или при закатывании заусенцев, полученных на первых переходах штамповки.
- трещины термические возникают в металле при резком нагреве или охлаждении (закалке).
Дефекты прокатного производства:
Дефекты прокатного производства образуются при нарушении технологии прокатки и предварительного нагрева заготовки. Неправильный коэффициент обжатия или недостаточный нагрев заготовки перед прокаткой может привести к появлению на поверхности стали – усов, волосовин,
трещин, сколов, смятых концов, флокенов (Флокены - короткие, прерывистые внутренние трещины в черных металлах, образовавшиеся под действием напряжений) и других дефектов.
Дефекты термообработки:
Дефекты термообработки – образуются при неправильном выборе термического режима или его несоблюдении. Наиболее часто на этапе термообработки образуются следующие дефекты – перегрев
(можно исправить повторным нагревом), пережог, термическое трещинообразование и другое.
Дефекты обработки поверхности:
В процессе снятия стружки или шлифовки материала всегда возникают микротрещины на поверхности объекта.
Дефекты хранения:
В ходе перевозки или хранения металл может быть деформирован – погнут, замят. Также при длительном лежании металла происходит его старение, в результате чего он теряет прочностные и пластические свойства и др.
3.3.3 Дефекты сварных соединений металла (горячие трещины, трещины в зоне
термического влияния, шлаковые включения, пористость, несплавление, непровар,
деформационные трещины и т.д.).
- Горячие трещины (ГТ) – хрупкое межкристаллитное разрушение шва, возникающее в твердожидком состоянии при завершении кристаллизации шва под действием сварочных напряжений.
- Трещины в зоне термического влияния, холодные трещины – вызванные появлением хрупких закалочных структур.

58
- Холодные трещины (ХТ) – трещины, образующиеся в сварных соединениях преимущественно после охлаждения; возникают под действием сварочных напряжений.
- Шлаковые включения (шлак) – стекловидный расплав на поверхности шва после затвердения различных окислов, образующихся в результате металлургических процессов во время сварки.
- Пористость – группа газовых пор, равномерно распределенных в металле сварного шва.
- Несплавление – отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва.
Различают несплавление: по боковой стороне, между валиками, в корне шва.
- Непровар – несплошность по всей длине шва или на его отдельном участке, возникающая из-за неспособности расплавленного металла проникнуть внутрь соединения.
Бывает в корне или в сечении шва.
- Деформационные трещины основного металла (ТОМ) – трещины при производстве металлопроката, раскрывшиеся под действием термического цикла сварки.
Дефекты при сварке плавлением:
- несплошность в сварном шве – трещины, поверхностные поры, усадочные раковины, свищи,
прожоги, подрезы.
- отклонение от установленной геометрии шва - нарушение ширины и выпуклости сварного шва и катета углового шва, неправильный профиль сварного шва, наплывы, линейное и угловое смещение.
3.4 Типы дефектов, возникающие при эксплуатации:
К эксплуатационным дефектам, прежде всего, относят механические повреждения, коррозию, изнашивание, усталостные трещины.
- коррозия происходит в результате химического или электрохимического взаимодействия деталей с внешней средой.
- трещины усталостного типа возникающие в местах концентрации напряжений под действием циклической механической нагрузки или изменения температуры. Длительная, достаточно большая статическая нагрузка также может привести к разрушению материала (явлению ползучести).
- В, случае применения отпуска при 450 - 510 С, вызывает дальнейшее упрочнение стали в результате
старения. Продолжается процесс сжатия и уплотнения материала, расширения образовавшихся
трещин, но новых трещин уже не образуется.
Рассмотрим основные виды коррозии металлов
В таких областях как химическая отрасль, промышленная и тепловая энергетика, морской и речной транспорт, грузоподъемные механизмы, хранение и транспортировка продуктов очень часто подвергаются коррозии резервуары, сосуды и трубопроводы, изготовленные из сталей ферритного класса. Коррозионные процессы могут протекать с определенной скоростью.
Скорость коррозии – коррозионные потери единицы поверхности металла в единицу времени.
Коррозионные потери - количество металла, превращенного в продукты коррозии за определенное
время.
Продукты коррозии - химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла
и коррозионной среды.
Термин «скорость коррозии» применим к следующим терминам: коррозия металлов, сплошная, равномерная, неравномерная, местная и подповерхностная коррозия.
Типы коррозионных поражений согласно ГОСТ 5272-68 «Коррозия металлов. Термины»:
- Сплошная коррозия – коррозия, охватывающая всю поверхность металла.
1. Равномерная коррозия – сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность металла.
2. Неравномерная коррозия – сплошная коррозия, протекающая с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла.
- Местная коррозия – коррозия, охватывающая отдельные участки поверхности металла.
- Коррозионная язва – местное коррозионное разрушение, имеющее вид отдельной раковины.
- Точечная коррозия (питтинг) – местная коррозия металла в виде отдельных точечных поражений.

59
- Межкристаллитная коррозия - вид коррозии, при котором разрушение металла происходит преимущественно вдоль границ зерен (кристаллов). Данному виду коррозии более подвержены нержавеющие, аустенитные стали.
- Подповерхностная коррозия – местная коррозия, начинающаяся с поверхности, но преимущественно распространяющаяся под поверхностью металла таким образом, что разрушение и продукты коррозии оказываются сосредоточенными в некоторых областях внутри металла. Подповерхностная коррозия часто вызывает вспучивание металла и его расслоение.
- Послойная коррозия – коррозия, распространяющаяся преимущественно в направлении пластической деформации металла.
- Щелевая коррозия - усиление коррозии в щелях и зазорах между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионно-инертным материалом.
- Ножевая коррозия – локализованный вид коррозии металла в зоне сплавления сварных соединений
(коррозия в зоне сварного шва) в сильно агрессивных средах.
Электрохимическая коррозия – взаимодействие металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала.
Меры предупреждения появления трещин в металлоконструкциях
Трещины в металлоконструкциях – дефекты, возникающие на сварных швах и около шовной зоны. Швы
– самые уязвленные места металлических конструкций, поэтому эти дефекты очень опасны.
Существует несколько видов трещин. Они различаются по происхождению, расположению, размерам.
По происхождению различают два вида – холодные и горячие, по расположению – продольные и поперечные, а по размеру – микро- и макроскопические.
Трещины – последствия повышенного напряжения на конструкцию. Есть прямая взаимосвязь – чем длиннее трещина, тем она критичнее. Это значит, что напряжение на конструкцию может превышать значение, которое вызывает разрушающий эффект.
Любая трещина в металлической конструкции начинает появляться и достигает критического размера вследствие пластической деформации металла. По-научному этот процесс называется движением дислокации.
На сегодняшний день выявлены следующие причины образования трещин в металлоконструкциях:
- несоблюдение установленной технологии производства;
- нарушение режимов сплавов металлических конструкций;
- механические удары, которым могут подвергаться металлические конструкции при транспортировке и установке;
- перегрузки и неравномерное распределение нагрузок в процессе эксплуатации;
- повышенное содержание углерода, серы, фосфора или водорода в металле, из которого изготавливаются металлоконструкции;
- недобросовестное и неправильное проведение сварочных работ;
- неправильное расположение швов в процессе проведения сварных работ.
Это ведет к высокой концентрации напряжения, что чревато опасными последствиями вплоть до полного разрушения всего здания или сооружения.
Способы устранений трещин в металле
Способ устранения трещин определяют инженерно-технические работники, отвечающие за техническое состояние конкретных конструкций.
Чаще всего трещины, возникшие в металлических конструкциях, устраняют методом заварки, в ходе которой устанавливаются специальные усиливающие накладки или угольники на деформированные элементы конструкций.
Устранение трещин различного расположения, размера и характера осуществляется посредством их полной вырубки и последующего заваривания. Для того, чтобы трещина не распространялась дальше по шву в процессе вырубки, ее концы подвергают засверливанию.
При появлении даже незначительной микротрещины нужно принимать меры по ее устранению, не допуская увеличения.

60

перейти в каталог файлов