Сварные соеденения

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

Оглавление

 

Введение 3

 

1. Трещины как дефекты сварных соединений 4

 

2. Принципы оценки качества сварных соединений 6

 

3. Методика оценки трещино-стойкости сварных соединений 9

 

Заключение 12

 

Список литературы 13

 

Введение

 

Сварным соединением как конструктивным элементом называют участок конструкции, в котором отдельные ее элементы соединены с помощью сварки. В сварное соединение входят сварной шов, прилегающая к нему зона основного металла со структурными и другими изменениями в результате термического действия сварки (зона термического влияния) и примыкающие к ней участки основного металла.

 

Свойства сварного соединения определяются свойствами металла самого шва и зоны основного металла, прилегающего к шву, с измененной структурой и во многих случаях с измененными свойствами - зоны термического влияния. Данная работа посвящена рассмотрению вопроса о методике оценки трещино-стойкости сварных соединений.

 

Контроль сварных соединений имеет большое значение при производстве металлоконструкций, разработано большое количество методик оценки сварных соединений, но для полной оценки требуется использование нескольких методик одновременно.

 

Цель работы – изучить методику оценки трещино-стойкости сварных соединений.

 

Структура работы – данная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

 

1. Трещины как дефекты сварных соединений

 

Дефекты сварных швов и соединений, выполненных сваркой плавлением, возникают из-за нарушения требований нормативных документов к подготовке, сборке и сварке соединяемых узлов, механической и термической обработке сварных швов и самой конструкции, к сварочным материалам.

 

Дефекты сварных соединений могут классифицироваться по различным признакам: форме, размеру, размещению в сварном шве, причинам образования, степени опасности и т. д. Наиболее известной является классификация дефектов, рекомендованная межгосударственным стандартом ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначения и определения». Согласно этому стандарту дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп:

 

Трещины;

 

Полости, поры, свищи, усадочные раковины, кратеры;

 

Твердые включения;

 

Несплавления и непровары;

 

Нарушения формы шва – подрезы, усадочные канавки, превышения выпуклости, превышения проплава, наплавы, смещения, натеки, прожоги и др.;

 

Прочие дефекты.[915]

 

Каждому типу дефекта соответствует цифровое обозначение, а также возможно буквенное обозначение, рекомендованное международным институтом сварки (МИС).

 

По ГОСТ 30242-97 трещиной называется несплошность, вызванная местным разрывом шва или околошовной зоны, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

 

В зависимости от ориентации трещины делятся на:

 

Продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва) – цифровое обозначение 101, буквенное обозначение Ea;

 

Поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва) – 102, Eb;

 

Радиальные (радиально расходящиеся из одной точки) – 103, E.

 

Они могут быть расположены в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

 

 

 

Также выделяют следующие виды трещин:

 

Размещенные в кратере сварного шва – 104, Ec;

 

Групповые раздельные – 105, E;

 

Групповые разветвленные – 106, E;

 

Микротрещины (1001), обнаруживаемые физическими методами не менее чем при 50-тикратном увеличении.

 

2. Принципы оценки качества сварных соединений

 

Показатели качества сварных соединений разделяют на количественные и качественные. При определении количественных показателей используют измерительный метод, основанный на прямых измерениях контролируемых характеристик (например, измерение ширины шва). Количественные показатели могут быть определены и расчётным путём. Этот метод основан на определении по теоретическим или экспериментальным зависимостям показателей качества от основных измеряемых характеристик. Например, определение предела прочности сварного соединения по измеряемым прямыми методами предельной нагрузке и площади поперечного сечения шва.[916]

 

При оценке качества сварных соединений используют и качественные показатели. Например, степень окисленности поверхности сварного шва (по наличию цветов побежалости на поверхности сварного шва). В этом случае используют регистрационный метод, основанный на наблюдении и анализе зрительного восприятия информации. Точность определения качественных показателей зависит от накопленного опыта, квалификации и способности специалиста, производящего оценку.

 

Оценку качества контрольных сварных соединений производят по нормам, установленным действующими нормативными документами для указанной в заявке группы опасных технических устройств.

 

При испытании на излом оценку качества сварки контрольного сварного соединения в зоне излома производят по нормам нормативных документов, указанных в заявке. Качество контрольных сварных соединений считают неудовлетворительным, если при контроле каким-либо видом будут выявлены недопустимые внутренние или наружные дефекты. В тех случаях, когда неудовлетворительное качество контрольных сварных соединений не связано с недостаточной квалификацией сварщика, допускается повторное проведение практического экзамена.

 

Виды (способы) сварки и наплавки:

 

А) аттестация распространяется только на тот вид (способ) сварки (наплавки), который был использован при проведении практического экзамена. Другой вид (способ) сварки (наплавки) требует проведения дополнительной аттестации с выдачей нового аттестационного удостоверения после сдачи специального и практического экзаменов;

 

Б) аттестуемый может подтвердить свою профессиональную подготовку по нескольким видам (способам) сварки (наплавки) при условии выполнения на практическом экзамене отдельных контрольных сварных соединений каждым способом (видом) сварки (наплавки);

 

В) при аттестации сварщика на право выполнения сварных соединений изделий с использованием нескольких видов (способов) сварки (комбинированная сварка) в одном шве (например, корневой слой одностороннего шва без подкладки выполняют аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой, а заполнение разделки производят ручной дуговой сваркой покрытыми электродами), практический экзамен разрешается проводить по одному из следующих вариантов.[917]

 

Вариант 1. Сварщик выполняет корневую часть контрольного сварного соединения аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой без подкладки, а последующие слои шва (заполнение разделки) - ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. По результатам такого экзамена сварщик допускается к: - комбинированной сварке в пределах области распространения, определяемой толщиной контрольного сварного соединения; - аргонодуговой сварке неплавящимся электродом с присадочной проволокой всего сечения в пределах области распространения, определяемой толщиной части шва, выполненного аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой; - ручной дуговой сварке покрытыми электродами сварных соединений изделий, толщина которых определяется по общей толщине контрольного сварного соединения, выполненного комбинированной сваркой. В этом случае аттестация распространяется на ручную дуговую сварку покрытыми электродами, выполняемую на подкладке или с зачисткой корня шва, или двухстороннюю сварку.

 

Вариант 2. Сварщик выполняет отдельные контрольные сварные соединения аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой без подкладки и ручной дуговой сваркой покрытыми электродами на подкладке или с подваркой корня шва. При аттестации сварщик должен выполнить сварку контрольных сварных соединений на все сечение каждым способом сварки отдельно.

 

Выбор контрольных сварных соединений по толщине и диаметру производит аттестационная комиссия в соответствии с аттестационной заявкой на выполнение сварных соединений с использованием нескольких способов сварки в одном шве. Сварщик, прошедший такую аттестацию, допускается как к сварке отдельно каждым из применяемых способов сварки, так и к комбинированной сварке.

 

3. Методика оценки трещино-стойкости сварных соединений

 

Перечислим основные методы контроля трещино-стойкости сварных соединений:

 

На образцах:

 

- химический анализ состава металла шва;

 

- металлографическое исследование структуры соединения;

 

- механические испытания металла шва.

 

На изделии:

 

- обмер и визуальный осмотр швов и соединений;

 

- определение внутренних дефектов просвечиванием рентгеновскими лучами гамма-лучами радиоактивных изотопов, ультразвуком, магнитным способом и засверливанием.

 

Точность определения качественных показателей трещино-стойкости сварных соединений зависит от накопленного опыта, квалификации и способности специалиста, производящего оценку.

 

При регистрационном методе контроля трещино-стойкости сварных соединений обычно используют эталоны или специальные стандартные шкалы с бальным способом (номером) выражения показателя качества. Например, при оценке загрязненности стали неметаллическими включениями. Просматривают нетравленный щлиф сварного соединения в микроскоп и визуально сравнивают обнаруженные включения со стандартной шкалой, которая является пятибальной. С увеличением номера (балла) возрастает загрязненность стали неметаллическими включениями.[918]

 

При оценке окисленности трещино-стойкости сварных соединений используют эталоны сварных соединений с недопустимой степенью окисления.

 

При определении номенклатуры показателей качества и разработке шкал оценок трещино-стойкости сварных соединений, используют экспертный метод основанный на учёте мнений группы экспертов-специалистов. Чтобы получить экспертным методом достаточно точные результаты необходимо применять меры на уменьшение их субъективности, присущей этому методу. Поэтому при обработке мнений экспертов используют методы математической статистики, занимающейся вопросами сбора, обработки и анализа результатов наблюдений.

 

Применяемые в сварочной технике методы контроля качества трещино-стойкости сварных соединений толщиной до 100—150 мм (рентгено - и гамма-дефектоскопия и др.) оказались мало эффективными и небезопасными при контроле сварных соединений значительной толщины (200—800 мм), выполненных электрошлаковым способом. Наиболее эффективным методом контроля сварных соединений большой толщины оказался ультразвуковой метод, разработанный НИИХИММАШ с использованием дефектоскопа УЗД-7Н конструкции ЦНИИТМАШ и НКМЗ. Ультразвуковой контроль сварных швов, производимый с помощью импульсного ультрозвукового дефектоскопа, позволяет выявить непровары, трещины, шлаковые включения, поры.

 

Методика ультразвукового контроля сварных швов разработана применительно к контролю сварных швов углеродистых и легированных сталей толщиной до 500 мм, швов плоских изделий, кольцевых швов с радиусом не менее 100 мм и продольных швов цилиндрических изделий, имеющих радиус не менее 500 мм, выполненных электрошлаковым способом. Ультразвуковому контролю должен предшествовать внешний осмотр сварных швов, при котором выявляются и отмечаются «все видимые глазом поверхностные дефекты.[919]

 

В связи с отсутствием обобщающих данных о влиянии дефектов сварки на прочность трещино-стойкости сварных соединений исследователями предложены временные технические условия по оценке качества сварных швов.

 

1. Недопустимость наличия трещин и непроваров в сварном соединении, причем последние удаляются полностью с последующей заваркой дефектного места. В тех случаях, если трещины и непровары протяженностью менее 20 мм, последние удаляются методом сквозного засверливания при диаметре сверла не менее 40 мм. Количество исправленных участков допускается не более 3, если они располагаются на расстоянии друг от друга не менее 350 мм, а от краев пластины — не менее 400 мм.

 

2. Допускаются шлаковые и газовые включения размером до 2 мм, рассредоточенные равномерно по объему шва, либо шлаковые и газовые включения размером до 4 мм в количестве 10 штук на один погонный метр шва, если они распределены равномерно по объему. Кроме того, допускаются одиночные шлаковые включения площадью до 100 мм2, располагающиеся на расстоянии друг от друга не менее 400 мм, залегающие на глубине не менее 50 мм, при общем количестве не более трех дефектов.

 

Эти технические условия по оценке качества трещино-стойкости сварных соединений создают условия надежного контроля качества сварных швов большой толщины, выполненных электрошлаковой сваркой.

 

Заключение

 

Надежность какого-либо изделия в условиях эксплуатации определяется прочностью, которая в свою очередь в значительной степени зависят от доброкачественности сварных соединений.

 

Контроль сварных соединений имеет большое значение при производстве металлоконструкций, разработано большое количество методик оценки сварных соединений, но для полной оценки требуется использование нескольких методик одновременно. При больших объёмах производства подвергать сто процентному контролю все сварные соединения не представляется возможным,  введу больших затрат времени на проведение контроля. По этим причинам контролю подвергается часть партии, выбранная в любом порядке, что позволяет осуществлять контроль всей партии с меньшими затратами времени.

 

Список литературы

 

Бакши O. A. Механическая неоднородность сварных соединений. Текст лекций по курсу «Специальные главы прочности сварных конструкций»/ ЧПИ. - Челябинск, 2003.

 

Гиренко В. С.  Оценка   трещино-стойкости  металла  сварных   соединений  по результатам стандартных механических испытаний с учетом размеров структурных элементов // Автоматическая сварка. 2010. N 6. С. 20-26

 

Куркин С. А., Лавряков Ю. Ю. Оценка работоспособности стыковых сварных соединений при наличии несквозного дефекта // Заводская лаборатория. 2009. №12 С.6-9