Файл: Отчет по производственной практике огу 27. 03. 02. 3021. 019 П руководитель от кафедры Доцент кафедры мсис п. О. Андреев подпись, дата инициалы, фамилия.pdf
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 124
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
14
Лист
и не окисляется.
2.4 Твердые включения
Твердые включения могут быть как металлическими, так и неметаллическими. Тип твердых включений зависит от вида применяемой сварки.
В процессе сварки, при использовании флюса как защитного материала и для химической очистки металла шва, при сварке под флюсом или РДС, существует вероятность появления шлаковых включений. При сварке в среде активных или инертных газов плавящимся или не плавящимся электродом, при использовании кремния или алюминия в качестве раскислителя, существует вероятность появления твердых включений, так как данные элементы при взаимодействии с кислородом образуют тугоплавкий оксид. Любое из этих неметаллических соединений может быть заключено металле шва. Способствовать появлению таких включений может подрез. Происходит это обычно вследствие использования неправильной техники сварки. Вольфрамовые включения – это металлические включения, которые могут появляться в течение сварки вольфрамовым электродом при плохой технике сварки и неправильном углу заточки вольфрамового электрода или также при чрезмерной величине тока относительно диаметра используемого электрода. Медные включения могут возникнуть при сварке в среде защитных газов плавящимся электродом, при отсутствии навыков сварки данного материала у сварщика или при применении неправильных параметров сварки. (в особенности при сварке алюминиевых сплавов) Такое явление как «магнитное дутьё» или смещение электрической дуги магнитными полями может стать причиной появления твердых включений в сварном шве. Такие дефекты могут располагаться в центре шва или между проходами вследствие их неполного проплавления или на кромках вследствие непровара кромок. Основными причинами появления твердых включений в металле шва являются:
1)
Отсутствие опыта у сварщика (использование неправильной техники сварки);
2)
Использование неправильных параметров сварки, например, тока, скорости подачи проволоки и т.д.;
3)
Магнитное дутье;
4)
Неправильное позиционное использование процесса или присадочного материала;
5)
Недостаточная междупроходная очистка.
Основную массу включений в металле восстановительной плавки
15
Лист
составляют включения, образующиеся в результате снижения растворимости примесей при охлаждении и затвердевании металла. Кроме природных включений, в металле восстановительной плавки присутствуют также посторонние включения.
Шлаковые включения в металле шва (различные оксиды и частично сульфиды) имеют преимущественно эндогенное происхождение, то есть образуется в самой сварочной ванне. Лишь небольшую часть шлаковых включений составляют частицы «запутавшегося» в металле шлака. Шлаковые включения могут располагаться в междендритных пространствах, на границах столбчатых кристаллитов, а также в местах их стыка по оси шва.
Рисунок 3 – Твердые включения
Основную массу включений в металле восстановительной плавки составляют включения, образующиеся в результате снижения растворимости примесей при охлаждении и затвердевании металла. Кроме природных включений, в металле восстановительной плавки присутствуют также посторонние включения.
Шлаковые включения в металле шва (различные оксиды и частично сульфиды) имеют преимущественно эндогенное происхождение, то есть образуется в самой сварочной ванне. Лишь небольшую часть шлаковых включений составляют частицы «запутавшегося» в металле шлака. Шлаковые включения могут располагаться в междендритных пространствах, на границах столбчатых кристаллитов, а также в местах их стыка по оси шва.
Состав шлаковых включений может быть различным в зависимости от
16
Лист
характера шлака. На скорость всплывания шлаковых частиц заметно влияют наличие конвективных потоков в металле, выделение из металла пузырей, перемешивающих металл и увлекающих шлаковые частицы к поверхности сварочной ванны растущими кристаллами металла шва.
Форма и размер шлаковых включений оказывают заметное влияние на механические и физические свойства металла шва. Крупные остроугольные включения (более 5 мкм) снижают выносливость металла шва-пределы усталости.
Мелкие включения (менее 5 мкм) округлой формы не влияют на предел прочности и пластичности при статических испытаниях сварной конструкции, а также не предел усталости металла, но их увеличение сопровождается некоторым снижением ударной вязкости и повышением склонности швов к кристаллизационным трещинам.
Неметаллическими включениями называют посторонние частицы, оставшиеся в металле шва. Наличие неметаллических включений в металле шва нежелательно, так как приводит к некоторому снижению его ударной вязкости, а в швах высокопрочных металлов и сплавов – и к понижению прочностных характеристик, особенно резко понижается длительная прочность металла шва.
Наличие неметаллических включений снижает деформационную способность металла шва как при холодной, так и при горячей деформации.
На образование неметаллических включений оказывает влияние и способ сварки.
Металлические включения – это дефект в виде инородного металлического включения, имеющего поверхность раздела с оплавкой, то есть частица инородного металла в металле сварного шва. Металлические включения относятся к внутренним дефектам.
Включения могут состоять из различных веществ – шлака, вольфрама, окислов металлов. Шлаковые включения образуются тогда, когда шлак не успевает всплыть на поверхность металла и остаться внутри него. Это происходит при неправильном режиме сварки (завышенной скорости), плохой зачистке свариваемого металла или предыдущего слоя при многослойной сварке.
Вольфрамовые включения возникают при сварке вольфрамовым электродам, окисные – из-за плохой растворимости окислов и чрезмерно быстрого охлаждения.
Все виды включений уменьшают сечение шва и образуют очаг концентрации напряжения, снижая тем самым прочность соединения. Дефект устраняют вырезкой завариванием.
17
Лист
2.5 Непровар
Непровар как дефект определяется, как несплавление между двумя смежными участками материала. Он может сопровождаться или быть вызван другими дефектами, которые описаны выше. Непровар рассматривается как серьезный дефект, как и трещина он является концентратором высокого напряжения. Непровар или наплывы (форма непровара) могут появиться на лицевой стороне шва в процессе сварки в определенных положениях вследствие воздействия гравитационных сил или при использовании неправильного метода сварки. Непровар может иметь место где используется высокий ток и дуга может отклонится от зон проплавления, что станет причиной появления непровара в той области шва. Это явление называется магнитным дутьем и возникает под действием электромагнитных сил в пределах дуги и материала.
Непровар может также образоваться в области корня сварного шва как на одной так и на обеих сторонах сопрягаемых деталей. Он может сопровождаться непроваром. Образование непровара стенки кромок в основном связано с переносом присадочного материала в сварочную ванну при сварке в защитных газах металлов толщиной свыше 3 мм, особенно при сварке сверху вниз в вертикальном положении. Причиной этому служит принудительное охлаждение расплавленного металла защитными газами при переносе его в сварочную ванну, действие сил гравитации, либо неправильный выбор параметров сварки или отсутствие опыта у сварщика.
Как и твердые включения непровар может быть вызван:
1)
Отсутствием опыта у сварщика (неправильная техника сварки);
2)
Неправильный выбор параметров сварки, например, величины тока, скорости подачи проволоки и т.д.;
3)
Магнитное дутьё;
4)
Неправильное позиционное использование процесса или присадочного материала;
5)
Недостаточная чистка между проходами.
18
Лист
Рисунок 4 – Непровар
Не до конца заполненные кромки означают, что величина действительной толщины шва меньше заданной, и также могут быть причиной появления высокой концентрации напряжений.
Непровар корня шва может послужить появлению высокой концентрации напряжения в области корня шва. Он может появиться вследствие плохой техники сварки, относительного смещения кромок или неправильной подготовки кромок, например, при неравномерном по всей длине притуплении.
2.6 Выпуклый контур
Выпуклый контур – дефект вызывающий острую концентрацию напряжений в области сплавления по краям прохода, а при рассмотрении шва в целом неравномерный переход валика к основному металлу.
Следы зажигания дуги, отклонение дуги, случайные вспышки могут послужить причиной возникновения многих проблем включая трещины. Они могут вызвать появление углублений в пластине, при этом толщина в этом месте становится меньше заданной толщины шва. Следы от чиркания необходимо зачистить, и, если обнаружены трещины выполнить ремонт.
Неполное проплавление корня шва может появиться при слишком маленьком зазоре, недостаточной величине силы тока или плохой техники сварки.
19
Лист
Этот дефект также может появиться при плохой подгонке деталей под сварку или недостаточной обработке прихваток. На месте дефекта появляется концентрация напряжений и толщина шва в этом месте меньше необходимой.
Рисунок 5 – Выпуклый контур
20
Лист
Рисунок 6 – Градация уровня сварного шва
Обычно, во многих спецификациях указывается: «края швов должны быть сглажены». Это понятие может вызвать много проблем, так как оно не является количественным понятием, поэтому каждый понимает его по-своему. При оценке допустимости перехода следует помнить, что чем больше угол перехода, тем больше концентрация напряжений.
Резкий переход валика к основному металлу будет присутствовать, когда высота усиления является чрезмерной или профиль шва имеет выпуклый контур, однако, возможно, что высота усиления входит в допустимые пределы, но переход недостаточно равномерный, в таком случае этот дефект считается недопустимым.
Также следует помнить, что резкий переход в корне шва имеет такой же эффект.
Очевидно, что в месте резкого перехода появляется концентрация напряжений, для того чтобы охарактеризовать его величину используется понятие «усиление», которое является неточным и вводит в заблуждение, хотя часто используется в стандартах.
Иногда в сваренных материалах возникают трещины, и причиной этому могут быть множество факторов. В основном можно сказать что любые трещины,
21
Лист
как дефект, возникают в материале, когда присутствуют следующие факторы:
1) Внешняя сила;
2) Отсутствие свободы движения;
3) Разупрочненные структуры.
Далее рассмотрим виды контроля качества сварных соединений.
22
Лист
3 Методы контроля качества сварных соединений
Для обеспечения высокого качества необходим эффективный контроль, позволяющий обнаружить дефекты. Существуют два вида контроля качества: разрушающий и неразрушающий.
Разрушающий контроль приводит к полному разрушению или повреждению объекта контроля. После испытаний разрушенные изделия выбрасывают или перерабатывают для повторного использования составляющих материалов.
Неразрушающий контроль позволяет без разрушения контролировать качество всех изделий как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации, что невозможно при разрушающем контроле. Неразрушающий контроль может быть применен для выявления дефектов, определения прочности.
Неразрушающий контроль незаменим при проведении массового контроля качества при выявлении фактического состояния конструкций, узлов, элементов в процессе эксплуатации и при реконструкции.
Для того, чтобы получить данные о качестве конструкций, нужно изучить весь путь комплексного применения, неразрушающего и разрушающего контролей.
Разрушающие и/или механические испытания в основном выполняются чтобы убедиться в том, что достигнут требуемый уровень определенных механических свойств металла. Механические свойства свариваемого металла могут измениться в ЗТВ (зона термического влияния) вследствие воздействия сварочных процессов. Также необходимо убедиться в том, что свойства наплавленного металла удовлетворяют минимально установленным требованиям.
Механические свойства или характеристики материала в большинстве случаев оцениваются следующими понятиями:
Твердость: способность металла сопротивляться вдавливанию;
Ударная вязкость: способность материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок;
Прочность: способность металла сопротивляться разрушению при действии на него нагрузки (обычно растяжение);
Пластичность: способность материала к пластическим деформациям под действием внешней нагрузки.
23
Лист
3.1 Роль метод визуального и других методов контроля качества
сварных соединений
Роль визуального неразрушающего контроля основан на получении первичной информации об объекте. В контроле качества сварных изделий визуальный контроль служит основным средством оценки состояния собранных конструкций или узлов. Для получения некоторой уверенности в пригодности сварного изделия к работе при расчетных условиях эксплуатации.
Многочисленными примерами доказано, что эффективная программа контроля качества позволяет выявить подавляющее большинство тех дефектов, которые были бы обнаружены впоследствии с использованием иного, более дорогостоящего метода неразрушающих испытаний. Однако важно понимать, что такое возможно только тогда, когда визуальный контроль выполняется опытным, аттестованным инспекторам до, во время и после сварки. Один лишь осмотр готового сварного шва без учета влияния предшествующих этапов производственного процесса не может дать полной уверенности в том, что сварной шов будет пригоден к работе.
Основной недостаток метода визуального контроля заключается в том, что он обнаруживает только те нарушения сплошности, которые заметны на поверхности. Поэтому инспектору по сварке весьма важно обследовать многие из поверхностей соединения и сварного шва, которые открыты на начальной и промежуточных стадиях процесса. Благодаря своей относительной простоте и максимальному количеству необходимого оборудования визуальный контроль качества становится весь рентабельным инструментом управления качеством. Его рентабельность возрастает еще больше тогда, когда при осуществлении визуального контроля дефект обнаруживается вскоре после его появления и его можно немедленно и с минимальными затратами устранить. Примером этого могло бы служить обнаружение трещины в корневом слое многослойного сварного шва.
Если трещина обнаружена до нанесения последующих слоев, затраты на исправление относительно невелики в сравнении с затратами в случае обнаружения трещины после завершения наложения сварного шва. Во многих случаях эти дополнительные затраты не ограничиваются просто повышенной стоимостью более объемного ремонта.
Хотя визуальный контроль считают относительно простым методом оценки качества, не следует заблуждаться и думать, что он может быть выполнен едва ли не любым человеком. Если специалист удовлетворяет требованиям к опыту работы и успешно проходит серию экзаменов, он считается способным эффективно осуществлять визуальный контроль качества сварных швов и сварных изделий.
Ввиду того, что задачи инспектора по сварке могут быть разными и