Assma.ru

Ремонт и стройка
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Испытание сварного шва на разрыв

Способы контроля качества сварочных швов

Качество сварочных работ и сварных соединений сильно влияет на прочность конструкций или герметичность резервуаров. Несоответствие сварных швов заданным характеристикам приводит к разрушениям конструкций с катастрофическими последствиями, то же относится и к системам, работающим с сосудами и трубопроводами под давлением.

Поэтому после сварочных работ в обязательном порядке готовое изделие подвергают испытаниям и контролю на предмет обнаружения дефектов в сварных соединениях.

Все процедуры по контролю над качеством сварки определены ГОСТом или руководящими документами. В них также указаны допустимые нормы погрешностей. После испытаний составляется акт и протоколы с результатами измерений.

Главные этапы

Испытание на прочность сварных швов требуется для того, чтобы удостовериться в высоком качестве швов. Это в дальнейшем сможет уберечь от разрушения конструкций ответственного значения. Благодаря данным манипуляциям подтверждается пригодность изделия к дальнейшему использованию.

Испытания состоят из основных этапов:

  • сначала проверяется наличие квалификации сварщика;
  • оценивание качественных характеристик сварных швов;
  • проверка последовательности проведения технологии сварки;
  • контролирование качества швов;
  • проведение механических испытаний.

Стоит отметить! Во время начального этапа проверяются навыки и умения специалистов. Перед тем как выполнять работы, сварщик обязательно должен показать специальный паспорт, в котором указан допуск к сварочным работам. После он производит пробное соединение.

Пробные швы должны выполняться из того же материала и при помощи приборов, которые применяются при основных работах. Оценивание результатов производится визуальным осмотром. При необходимости могут быть проведены механические испытания. Если деталь будет качественной, то сварщик будет допущен к выполнению основных работ.

Физические и механические испытания сварных швов должны проводиться последовательно. Все действия должны учитывать:

  • сборка соединений должна быть правильной;
  • соблюдение требуемых показателей сварочной технологии — ток, напряжение;
  • способ формирования швов;
  • очищение от окалин, шлаковых образований. Это должно выполняться предварительно, перед нанесением последующих слоев.

Преимущества и недостатки

Механические испытания сварных соединений имеют свои плюсы о минусы. Их, в целом, немного, но мы все же расскажем, чтобы вы четко понимали, в каких ситуациях не стоит использовать такой метод контроля качества.

Итак, главный плюс — это возможность получения информации о всех механических свойствах шва. Вы гарантировано узнаете, насколько шов прочный и пластичный, какова его ударная вязкость и твердость. К тому же, это относительно недорогой способ контроля качества. Но только при условии, что используются бюджетные агрегаты для контроля, а не технически сложные приборы с множеством функций.

Еще один неочевидный плюс — нет нужды в отдельном контролере с профильным образованием. Можно просто делегировать обязанности сварщику. И обучение не займет много времени.

Теперь о недостатках. Самый главный недостаток — узкое применение такого метода контроля. Контролируемые детали зачастую не выдерживают механических испытаний и разрушаются. И если потеря в одну деталь несущественна при выпуске большой партии, то при изготовлении малых тиражей каждая деталь на вес золота.

Проверка сварных швов керосином

Отдельного внимания заслуживает проверка качества сварных соединений посредством керосина. Примечателен этот способ проверки тем, что его можно осуществить без специального оборудования и в домашних условиях. Проверка сварных швов при помощи керосина основывается на свойстве жидкостей, в данном случае, их хорошей текучести.

Чтобы осуществить проверку сварного шва керосином, нужно произвести следующие действия:

  • Обильно нанести на одну из сторон сварного шва, разведённый меловой раствор (мел разведенный в воде);
  • После того, как меловой раствор высохнет, сварной шов приобретёт полностью белый цвет;
  • Затем, с другой стороны сварного соединения, кисточкой наносится керосин, после чего нужно выждать некоторое время.

Сколько времени ждать, пока керосин проступит сквозь шов, полностью зависит от его толщины, а также, от температуры окружающего воздуха. Как правило, различные дефекты сварки, определяются данным способом достаточно быстро, поэтому ждать придется недолго, зато получится вовремя выявить, некачественное сварное соединение.

Свойства, которые определяют механические испытания

Для испытания швов в целях определения механических характеристик диффузного слоя применяют разные методы. Образцы подвергают разнонаправленным усилиям, выявляют, под какой нагрузкой по швам возникает деформация. При этом учитывают надрывы, трещины, изменения размеров, формы. Также определяют технологически важные характеристики, которые влияют на герметичность и несущую способность соединений.

Читать еще:  Герметики для металла

Рассмотрим основные характеристики, которые позволяют определить испытания сварных соединений.

Пластичность

Для определения пластичности проводят тесты на статическое растяжение, в ходе которых выявляется податливость участка термического влияния и диффузного слоя, изменения формы. Пластичность – это характеристика, от которой зависит способность штамповки с вытягиванием. Удлинение определяют посредством измерения образцов до растяжения и после.

Прочность

Показатели прочности особенно важны для опорных конструкций, которые испытывают разнонаправленные нагрузки. От прочности зависит надежность, безопасность, целостность сооружения. Определяют характеристики несколькими методами. Для этого проводятся исследования на изгиб и на усталость. Испытания сварных соединений на изгиб подразумевают прикладывание усилий до момента критической деформации образцов. Исследования на усталость выполняются с разными нагрузками, пока образец не разрушится.

В ходе экспериментов могут проводиться:

  • Искривление заготовки под заданным углом.
  • Двухсторонний изгиб, пока стороны заготовки не сплющатся.
  • Искривление тонких заготовок, пока стороны не встанут параллельно и образец не примет U-образную форму.

Ударный изгиб

Для определения ударного изгиба выполняются динамические исследования. Они подразумевают высокую скорость изменения нагрузки. Сварные швы проверяют на хрупкость, склонность к растрескиванию и деформации. Для этого применяют образец с надрезанным шовным валиком. В месте, где выполнен надрез, от удара маятниковым копром со специальной шкалой концентрируется напряжение. В результате испытаний рассчитывают ударную вязкость, которая определяется как отношение работы по отталкиванию в месте концентрации к площади сечения целостного образца, т.е. до нанесенного разреза. Если в образце не появятся трещины, изломы, надрывы и расслоения, значит, он выдержал испытание.

Твердость

Для определения твердости заготовки используют три методики:

  • Тестирование по методу Роквелла. Во время исследования в металл вдавливают твердый наконечник – индентор, в качестве которого выступают алмазный конус или стальной шарик, прошедший специальную закалку.
  • Исследования по Виккерсу. Способ, имеющий сходство с методом Роквелла. В качестве индентора используется алмазная пирамидка.
  • Способ Бринелля. Применяется стальной шар с высокой плотностью и твердостью.

Твердость соединения проверяют по продольной оси, а также от центра стыка по направлению к основному металлу заготовки.

Метод Роквелла используют для контроля соединений на листовой стали или тонком металле, Виккерса – на деталях малой толщины и тонких поверхностных слоях, Бринелля – на других типах заготовок. Твердость напрямую определяет пластичность материала, т.е. чем тверже диффузный слой, тем меньше он будет изгибаться.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ

Твердостью называется свойство металла оказывать сопротивление пластической деформации в поверхностном слое при вдавливании шарика, конуса или пирамиды. Измерение твердости отличается простотой и быстротой осуществления и выполняется без разрушения изделия. Широкое применение нашли три метода определения твердости:

— твердость по Бринеллю (единица твердости обозначается HB);
— твердость по Роквеллу (единица твердости обозначается HR);
— твердость по Виккерсу (единица твердости обозначается HV).

Определение твердости по Бринеллю заключается во вдавливании стального шарика диаметром D = 10 мм в образец (изделие) под действием нагрузки и в измерении диаметра отпечатка d после снятия нагрузки.

Твердость по Бринеллю обозначают цифрами и буквами НВ, например, 180 НВ. Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость. Чем выше твердость, тем больше прочность металла и меньше пластичность. Чем мягче металл, тем меньше устанавливают нагрузку на приборе. Так при определении твердости стали и чугуна нагрузку принимают 3000 Н, никеля, меди и алюминия – 1000 Н, свинца и олова – 250 Н.

Определение твердости по Роквеллу заключается во вдавливании наконечника с алмазным конусом (шкалы А и С) или стального шарика диаметром 1.6 мм (шкала В) в испытуемый образец (изделие) под действием последовательно прилагаемых предварительной (Ро )и основной (Р) нагрузок и в измерении глубины внедрения наконечника (h). Твердость по Роквеллу обозначается цифрами и буквами HR с указание шкалы. Например, 60 HRC (твердость 60 по шкале С).

Определение твердости по Виккерсу заключается во вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды, в образец (изделие) под действием нагрузки и в измерении диагонали отпечатка d, оставшегося после снятия нагрузки. Метод используется для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоёв с высокой твердостью. Твердость по Виккерсу обозначается цифрами и буквами HV, например, 200 HV.

Читать еще:  Виды сварных соединений и швов

Характерные отличия

Конечно, в большинстве случаев таких испытаний запчасти будут повреждены или вовсе разрушены. Но бывают моменты, когда разрушение не самый лучший выход.

Поэтому в таких ситуациях нужно подумать о других методах испытаний сварных соединений, с минимальными разрушениями.

Когда вы приступаете к разрушающему методу необходимо поддерживать один температурный режим в комнате, где производите работу. Также фиксируйте данные исследуемых сварных заготовок и все виды нагрузок.

Также разрушающий метод для проверки деталей может производиться с оглаской на начальное состояние заготовок. Если вы в первый раз занимаетесь такими испытаниями швов, вы можете забыть об этой важной детали.

Ведь если взять изначально деталь плохого качества, то вероятно она сломается гораздо быстрее, чем качественный образец без изъянов.

Для того чтобы не сталкиваться с такими неудобствами, нужно просто заранее проверить деталь на наличие сварных дефектов.

Опытный сварщик, пользуясь своими глазами, а в некоторых случаях лупой, сможет выявить все огрехи, которые наверняка плохо бы отразились на итоговом результате разрушающих испытаний.

Чтобы эти дефекты не портили конечный итог, обязательно проверяйте образцы на визуальные недостатки.

Также желательно подвергать проверке несколько образцов из одного тиража, для более точного результата. Есть вероятность что результаты, которые вы получите, будут различаться друг от друга.

Из этих итогов можно вывести среднее значение, тем самым у вас будет на руках наиболее точный результат. Испытания нескольких деталей из всей партии намного предпочтительнее.

Человеческий фактор также важен, несмотря на то что все детали выполнялись одним сварочным оборудованием с одинаковыми режимами работы.

Поэтому когда вы берёте лишь один образец, вы можете наткнуться на бракованную деталь, или наоборот пропустить такую, среди множества похожих заготовок из всей партии.

Проведение испытаний на статический изгиб

Испытания на статический изгиб проводятся с целью выяснить предельную пластичность метала при изгибе, либо его способность выдерживать пластическую деформацию при изгибе. Показательным является появление первой трещины на испытуемом образце. Именно угол изгиба в этот момент и является важнейшим критерием оценки.

Испытания на статический изгиб в лаборатории Санкт-Петербурга и Москвы проводятся в соответствии с ГОСТ 14019-03. В соответствии с нормативными стандартами, делается это при комнатной температуре (+20 (+15) градусов).

Какие параметры используются в расчете

В расчете на прочность сварных соединений необходим целый ряд показателей.

При этом учитывают следующие основные параметры:

  • Ry – сопротивление материала изделия с учетом предела текучести; это постоянная величина для каждого металла;
  • Ru – сопротивление материала в соответствии с временным сопротивлением; стандартный табличный показатель;
  • Rwy – сопротивление с учетом предела текучести;
  • N – предельно допустимая нагрузка, которую может выдержать сцепление;
  • t – минимальная толщина соединяемых деталей;
  • lw – максимальная длина сварного стыка, при вычислении ее уменьшают на 2t;
  • gс – коэффициент условий, которые преобладают на рабочем месте; стандартизированный параметр, присутствует в общепринятых таблицах, в частности, в методичках для сварщиков.

Процесс растяжения и сжатия металла вычисляют по формуле:

.

Если при изготовлении изделия свариваются детали из разных металлов, то в формулах используются Ry и Ru для материала с наименьшей прочностью. Аналогично поступают при включении параметров в расчете шва на срез.

При расчете на прочность необходим ряд показателей.

Кроме названных числовых показателей на надежность соединения влияют:

  • качество материала изделия;
  • правильно подобранные расходные материалы (присадки, электроды);
  • режим сварки, в т. ч. полярность и сила тока;
  • тщательность обработки заготовок – на кромке стыков не должно быть никаких деформаций и посторонних вкраплений;
  • соответствие сварного аппарата требуемой технологии сварки и мощности.

Такие характеристики обязательно берутся во внимание, от каждой из них зависит точность расчета качества сцепления.

Лабораторные методы контроля качества сварки

Существует множество способов контроля качества сварных соединений, с помощью которых можно выявить практически все дефекты сварки.

Читать еще:  Сварка горизонтальных швов

Ультразвуковой (УЗК швов)

Испытания проводятся с помощью ультразвукового дефектоскопа, объективно расшифровать результаты которого может только специалист, имеющий необходимую квалификацию. Суть метода состоит в том, что ультразвуковую волну пропускают сквозь металл и определяют, с какой скоростью она вернулась. При наличии пустот и других недостатков волна будет искажаться, что и будет фиксировать дефектоскоп.

Радиографический контроль соединений

Данный метод контроля является наиболее дорогостоящим, так как для его проведения необходимо сложное специализированное оборудование – рентгеновский аппарат.
Известно, что степень поглощения рентгеновских лучей зависит от материала, поэтому, пропуская гамма-лучи через шов, мы можем определить наличие трещин, шлаков и пор, которые поглощают рентгеновское излучение в меньшей степени, чем материал шва. Данный метод является весьма эффективным, так как даёт наиболее полное представление о состоянии сварного шва.

Визуальная дефектоскопия (ВИК)

Данный вид контроля является наиболее простым и доступным, так как не требует специализированного оборудования, проводить его можно и невооружённым глазом. Стоит отметить, что данный способ является достаточно эффективным и помогает получить до половины информации о качества шва, но только в том случае, если осмотр проводится квалифицированным специалистом. Наружный осмотр помогает выявить плохо проваренные участки, мелкие волосяные трещины, царапины, смещения и др.

Капиллярный метод проверки

В таких конструкциях, как трубопроводы и резервуары, к качеству сварных швов предъявляются особые требования по герметичности. С помощью керосина или пенетратов проверяется плотность шва и выявляются даже самые мелкие трещины. Так как данные вещества имеют низкое поверхностное натяжение, если нанести их на одну сторону соединения, то при наличии негерметичных участков они проявятся с другой стороны.

Вас интересуют испытания сварочных соединений, швов, стыков? Хотите узнать стоимость работ?

Закажите обратный звонок с сайта, мы перезвоним за 24 секунды и ответим на все вопросы!

Разрушающий метод контроля

Методами разрушающего контроля обычно испытывают контрольные образцы, реже испытания проводятся на участке самого изделия. Контрольные образцы должны быть сделаны из того же материала, что и само изделие, технологии сварки также должны совпадать. К таким методам относятся механические, например, испытания на разрыв, и металлографические испытания, а также химический анализ. С помощью такого вида контроля определяются параметры сварного шва и зоны термического влияния.

В нашей лаборатории вы можете заказать любой из указанных методов контроля в зависимости от ответственности изделия и требований к нему. В некоторых случаях рекомендуется применять к сварному соединению сразу несколько методов для получения наиболее полной информации о состоянии шва.
Заказывая испытания в нашей лаборатории, вы можете быть уверены, что технология их проведения будет полностью соответствовать всем требованиям нормативных документов, а значит, полученный результат будет достоверным и информативным.

Характеристики, определяемые при статических испытаниях на растяжение

Исследования осуществляются в испытательных машинах с ручным или гидравлическим приводом. Второй вариант обеспечивает возможность создания гораздо большей мощности. По результатам исследований составляют диаграмму растяжения.

При механических статических испытаниях на растяжение, проводимых в соответствии с ГОСТом 1497-84, определяют комплекс свойств стали.

Характеристики прочности

  • Предел пропорциональности – Ϭп. Характеризует напряжение, выше которого прекращает свое действие закон Гука. После наклепа металла, который, например, осуществляется при холодном деформировании, Ϭп возрастает в 1,5-1,8 раза.

Определение! В законе Гука утверждается, что деформация, образующаяся в упругом теле, прямо пропорциональна прилагаемому усилию.

  • Предел текучести – Ϭт. Это нагрузка, при которой деформация повышается при постоянном напряжении. Присутствующая явно горизонтальная площадка на диаграмме может отсутствовать. В этой ситуации устанавливают условный Ϭт, при котором остаточные деформации примерно равны 0,2%.
  • Предел прочности (временное сопротивление разрыву) – Ϭв. Это максимальное усилие, при котором образец не разрушается. Его превышение приведет к разрыву стержня.
  • Напряжение разрыва – Ϭр. При испытаниях на прочность определяют два вида напряжения разрыва – условное и истинное.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector