1.
Методы контроля с разрушением
сварных соединений
К этим методам контроля качества сварных
соединений относятся механические испытания,
металлографические исследования, специальные
испытания с целью получения характеристик
сварных соединений. Эти испытания проводят
на сварных образцах, вырезаемых из изделия
или из специально сваренных контрольных
соединений - технологических проб, выполненных
в соответствии с требованиями и технологией
на сварку изделия в условиях, соответствующих
сварке изделия.
Целью испытаний является: оценка прочности
и надежности сварных соединений и конструкций;
оценка качества основного и присадочного
металла; оценка правильности выбранной
технологии; оценка квалификации сварщиков.
Свойства сварного соединения сопоставляют
со свойствами основного металла. Результаты
считаются неудовлетворительными, если
они не соответствуют заданному уровню.
Механические испытания проводятся по
ГОСТ 6996-66, предусматривающему следующие
виды испытаний сварных соединений и металла
шва: испытание сварного соединения в
целом и металла разных его участков (наплавленного
металла, зоны термического влияния, основного
металла) на статическое растяжение, статистический
изгиб, ударный изгиб, стойкость против
старения, измерение твердости.
Контрольные образцы для механических
испытаний выполняют определенных размеров
и формы.
Испытаниями на статическое .растяжение
определяют прочность сварных соединений.
Испытаниями на статический изгиб определяют
пластичность соединения по величине
угла изгиба до образования первой трещины
в растянутой зоне. Испытания на статический
изгиб проводят на образцах с продольными
и поперечными швами со снятым усилением
шва заподлицо с основным металлом. Испытаниями
на ударный изгиб, а также разрыв определяют
ударную вязкость сварного соединения.
По результатам определения твердости
судят о структурных изменениях и степени
подкалки металла при охлаждении после
сварки.
Основной задачей металлографических
исследований являются установление структуры
металла и качества сварного соединения,
выявление наличия и характера дефектов.
Металлографические исследования включают
в себя макро- и микроструктурный методы
анализа металлов.
При макроструктурном методе изучают макрошлифы и изломы металла
невооруженным глазом или с помощью лупы.
Макроисследование позволяет определить
характер и расположение видимых дефектов
в разных зонах сварных соединений.
При микроструктурном анализе исследуется структура металла при увеличении
в 50 - 2000 раз с помощью оптических микроскопов.
Микроисследование позволяет установить
качество металла, в том числе обнаружить
пережог металла, наличие оксидов, засоренность
металла шва неметаллическими включениями,
величину зерен металла, изменение состава
его, микроскопические трещины, поры и
некоторые другие дефекты структуры. Методика
изготовления шлифов для металлографических
исследований заключается в вырезке образцов
из сварных соединений, шлифовке, полировке
и травлении поверхности металла специальными
травителями. Металлографические исследования
дополняются измерением твердости и при
необходимости химическим анализом металла
сварных соединений. Специальные испытания
проводят с целью получения характеристик
сварных соединений, учитывающих условия
эксплуатации сварных конструкций: определение
коррозионной стойкости для конструкций,
работающих в различных агрессивных средах;
усталостной прочности при циклических
нагружениях; ползучести при эксплуатации
в условиях повышенных температур и др.
Применяют также и методы контроля с
разрушением изделия. В ходе таких испытаний
устанавливают способность конструкций
выдерживать заданные расчетные нагрузки
и определяют разрушающие нагружения,
т.е. фактический запас прочности. При
испытаниях изделий с разрушением схема
нагружения их должна соответствовать
условиям работы изделия при эксплуатации.
Число изделий, подвергающихся испытаниям
с разрушением, устанавливается техническими
условиями и зависит от степени их ответственности,
системы организации производства и технологической
отработанности конструкции.
К разрушающим методам контроля относятся
способы испытания контрольных образцов
с целью получения необходимых характеристик
сварного соединения.
Эти методы могут применяться как на
контрольных образцах, так и на отрезках,
вырезанных из самого соединения. В результате
разрушающих методов контроля проверяют
правильность подобранных материалов,
выбранных режимов и технологий, осуществляют
оценку квалификации сварщика.
Механические испытания являются одним
из основных методов разрушающего контроля.
По их данным можно судить о соответствии
основного материала и сварного соединения
техническим условиям и другим нормативам,
редусмотренным в данной отрасли.
К механическим испытаниям относят:
? испытание сварного соединения
в целом на различных его
участках (наплавленного металла, основного
металла, зоны термического влияния)
на статическое (кратковременное) растяжение;
? статический изгиб;
? ударный изгиб (на надрезанных
образцах);
? на стойкость против механического
старения;
? измерение твердости металла
на различных участках сварного
соединения.
Контрольные образцы для механических
испытаний варят из того же металла, тем
же методом и тем же сварщиком, что и основное
изделие.
В исключительных случаях контрольные
образцы вырезают непосредственно из
контролируемого изделия. Варианты образцов
для определения механических свойств
сварного соединения показаны на рис.
6.
25
Статическим растяжением испытывают прочность сварных соединений,
предел текучести, относительное удлинение
и относительное сужение. Статический
изгиб проводят для определения пластичности
соединения по величине угла изгиба до
образования первой трещины в растянутой
зоне. Испытания на статический изгиб
проводят на образцах с продольными и
поперечными швами со снятым усилением
шва заподлицо с основным металлом.
Ударный изгиб - испытание, определяющее ударную
вязкость сварного соединения. По результатам
определения твердости можно судить о
прочностных характеристиках, структурных
изменениях металла и об устойчивости
сварных швов против хрупкого разрушения.
В зависимости от технических условий
изделие может подвергаться ударному
разрыву.
2.
Общая характеристика
основных требований по технике безопасности
при различных методах сварки плавлением.
При ручной дуговой
сварке мелких изделий рабочее место сварщика
и сборщика: кабина 2x2 или 2х3 м с подвижной
брезентовой занавеской. Кабина оборудуется
поворотным столом (1), рабочими местами
сборщика (2) и сварщика(3), сварочным аппаратом(4),
стеллажом для деталей(5), помостом для
готовых изделий(6).
Рабочее место сварщика во многих
случаях выполняют в виде манипулятора,
позволяющего сварщику легко поворачивать
изделие в удобное для сварки положение.
Кабина должна иметь местную вентиляцию.
В кабине должен быть комплект инструмента
сварщика и запас электродов. Корпус сварочного
аппарата заземляется, все провода
тщательно изолируются и защищаются от
механических повреждений. Сварщик должен
работать в спецодежде и рукавицах и пользоваться
защитной маской.
При дуговой сварке в монтажных
условиях особое внимание нужно обращать
на тщательную изоляцию токоведущих проводов,
при сварке внутри металлических конструкций
- на хорошую вентиляцию места сварки.
Сварщики должны пользоваться резиновой
подстилкой, хорошей спецодеждой. При
работе в тесных местах, плохо проветриваемых,
сварщики должны периодически выходить
из отсека для отдыха, их пребывание в
отсеке должно подстраховываться подручными.
В монтажных условиях целесообразно
размещение сварочного оборудования в
комплекте, в специальных контейнерах,
расположенных ближе к месту производства
работ и легко транспортируемых кранами
при смене места работы. Целесообразна
также установка оборудования на стационарных
энергоплощадках с дистанционным управлением.
Эти меры снижают непроизводительные
потери времени на различные переходы
и уменьшают опасность производственного
травматизма.
При механизированных процессах
сварки должны соблюдаться все правила,
указанные ранее. Кроме того, необходимо
обеспечить удобные и безопасные условия
труда сварщиков.
1. Сборку и сварку крупногабаритных
секций следует выполнять на
специализированных местах, постелях,
стендах, при этом должны быть
обеспечены достаточные проходы
с каждой стороны конструкции.
2. При сварке объемных
секций на высоте необходимо
устраивать леса с расположением
сварочного оборудования вне
рабочего места сварщика.
3. Все оборудование, которое
при неисправном состоянии может
оказаться под напряжением, должно
иметь индивидуальное заземление
с выводом к общему защитному
заземлению.
4. Все сварочные установки
должны находиться под наблюдением
наладчика-монтера. Исправлять дефекты
электросварочного оборудования
имеет право только монтер-наладчик.
5. При сварке крупногабаритных
изделий следует применять защитные
щиты-ширмы, ограждающие место сварки
со стороны общих проходов.
При электрошлаковой сварке
меры техники безопасности общие, связанные
с использованием электроэнергии и выделением
вредных газов, но вместо щитка достаточно
пользоваться защитными очками для защиты
от яркого света шлаковой ванны, а также
от выплесков шлака и отскакивания кусочков
остывающей шлаковой корки. Необходим
также тщательный контроль всех водяных
коммуникаций ползуна, так как малейшее
попадание влаги в шлаковую ванну с мгновенным
парообразованием может привести к бурным
выплескам шлака и тяжелым ожогам оператора.
При сварке в защитных газах,
кроме соблюдений мер, общих для всех способов
сварки, необходимо учитывать, что углекислый
газ и аргон в 1,5-2 раза тяжелее воздуха.
Эти газы могут скапливаться в нижней
части отсека, помещения, в связи с чем
устройства вытяжной вентиляции нужно
устанавливать не только в зоне дыхания
сварщика, но и в нижней части помещения.
Выбрасывать воздух нужно за пределы рабочих
зон. Мощность вытяжной вентиляции на
1 кг наплавленного металла не менее 150
м3/ч.
При сварке меди и ее сплавов,
для уменьшения количества вредных аэрозолей
и газов, во всех случаях, где это целесообразно,
сварку рекомендуется вести неплавящимися
электродами.
При электронно-лучевой сварке
основная опасность связана с возникновением
рентгеновского излучения при торможении
пучка электронов на изделии. Оно возникает
при ускоряющем напряжении свыше 20 кВ,
но устройство камер с толщиной стенок
15-20 мм и применение свинцовистых стекол
в окнах наблюдателя устраняет эту опасность.
Технологическая карта, разрабатываемая
на сварочные работы, выполняемые любыми
методами сварки, должна содержать и указания
мер по охране труда, которые учитывают
общесоюзные постановления и правила,
действующие в данной отрасли промышленности,
непосредственно для данного сварочного
процесса.
Применение аргона
при сварке
Аргон используется
в качестве инертного защитного газа при
дуговой сварке, в том числе в качестве
основы защитной газовой смеси (с кислородом,
углекислым газом). Является основной
защитной средой при сварке алюминия,
титана, редких и активных металлов.
Аргон также применяется
при плазменной сварке в качестве плазмообразующего
газа, при лазерной сварке в качестве плазмоподавляющего
и защитного газа.
В зависимости от требуемых
объемов потребления аргона могут использоваться
несколько схем его обеспечения. При объеме
потребления до 10 000 м3/г аргон обычно доставляют
в баллонах. При объеме потребления свыше
10 000 м3/г аргон целесообразно перевозить
в жидком виде в специальных емкостях
железнодорожным или автомобильным транспортом.
При транспортировке по железной дороге
применяются специализированные цистерны
8Г-513 или 15-558. На автомобильном транспорте
наиболее часто устанавливаются универсальные
газовые емкости типа ЦТК объемом от 0,5
до 10 м3. В этих емкостях также могут транспортироваться
кислород и азот.
Длительное вдыхание
ацетилена вызывает головокружение, тошноту
и приводит к общему отравлению.
Ацетилен взрывоопасен
при давлении 1,5 кгс/кв. см и температуре
свыше 580 °C.
При смешивании с воздухом
взрывоопасность ацетилена повышается.
Ацетилено-воздушная смесь взрывается
при содержании в ней ацетилена от 2,8 до
81%. Наиболее взрывоопасны ацетилено-воздушные
смеси с содержанием от 7 до 13% ацетилена
и ацетилено-кислородные смеси, содержащие
около 30% ацетилена
Перед сваркой жидкий
кислород переводится в газообразное
состояние с помощью специальных газификаторов
и на рабочее место доставляется в баллонах
под давлением около 150 кгс/кв. см.
Ацетилен - взрывоопасный
газ. С воздухом образует взрывоопасную
смесь. Температура самовоспламенения
ацетилена 335°С. Температура воспламенения
ацетилено-воздушных смесей 305-470°С, ацетилено-кислородных
297-306°С,
При хранении ацетилена
и его применении необходимо заботиться
о достаточной вентиляции и учесть правила
классификации электрооборудования. Открытое
пламя и курение категорически запрещены.
Ацетилен обладает
слабым токсическим действием. При длительном
вдыхании технического ацетилена появляется
рвота и головокружение.
Ацетилен взрывоопасен
при следующих условиях:
- при нагреве
до 450-500°С и одновременном повышении давления
от 1,5 –2,0 атмосфер ацетилен взрывается
без внешнего источника воспламенения;
- в смеси с
воздухом, если в воздухе содержится
ацетилена в пределах от 2,3–80,7%
по объему;
- в смеси с
кислородом, если ацетилена содержится
в пределах от 2,3-93% по объему;
- ацетилено-воздушные
и ацетилено-кислородные смеси взрываются
при наличии искры, открытого огня, нагретой
поверхности или какого-либо другого источника
воспламенения.
- при длительном
соприкосновении ацетилена с
красной медью и серебром образуются
взрывчатые соединения, которые
взрываются при ударе и повышении
температуры;
- при контакте
с водой ацетилен способен
образовывать твердый кристаллогидрат,
представляющий собой кристаллическое
вещество белого цвета, напоминающий
снег или лед.
Все применяемые материалы,
в т.ч. неметаллические части, как, например,
заглушки вентилей, прокладки и мембраны
должны обладать стойкостью к ацетилену
и его растворителям.
Ацетиленовая проводка
должна быть стальной. Детали, изготовленные
из серебра, меди или сплава, содержащего
более 65% меди, нельзя применять из-за опасности
образования взрывоопасных соединений
меди и ацетилена.