Технология сборки и сварки автоклава

К внутренним дефектам сварных  соединений относят дефекты, которые не обнаруживаются внешним осмотром сварного соединения детали, узла или изделия. Вид, характер, ориентация размеры внутренних дефектов зависят от способов сварки.

Трещины – частичное местное разрушение сварного соединения. В наплавленном и основном металле трещины появляются вследствие развития собственных напряжений, которые могут возникнуть в металле в результате следующих причин: литейной усадки и структурных превращений или изменения объема при переходе металла из жидкого состояния в твердое; неравномерного распределения температуры при нагреве или охлаждении свариваемого объекта; сварки деталей из конструкционных легированных сталей в жестко заделанных контурах; большой скорости охлаждения при сварке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе; проведения сварки при низких температурах, понижающих пластические свойства металла; засоренности основного и присадочного металла вредными примесями серы и фосфора; наличия в сварных соединениях других дефектов, являющихся концентраторами напряжений, обуславливающий образование трещин и др.

В зависимости от температурных  условий, при которых возникают  трещины, их подразделяют на холодные, возникающие при температуре  до 300°С и горячие, возникающие при  температуре 1100-1300С°.

В зависимости от расположения относительно оси шва сварного соединения трещины подразделяют на продольные и поперечные; по расположению в  сварном  соединении - на трещины  в наплавленном металле, трещины  в основном металле или в зоне термического влияния.

В зависимости от размеров трещины подразделяют  на макротрещины, имеющие сравнительно большой размер по глубине, протяженности и раскрытии, микротрещины, обнаруживаемые вооруженным глазом.

В зависимости от характера  напряжений (сжатие или растяжение), возникающих в элементах сварных конструкций, трещины могут быть закрытые, труднообнаруживаемые (в сжатых элементах) или открытые, хорошо видимые ( в растянутых элементах).

Трещина – наиболее опасный  и недопустимый дефект сварки.

Непровар – отсутствие сплавления между  наплавленным  и основным металлом (в корне шва или по кромке) или между смежными слоями шва. При непроваре отсутствует структурная связь между прилегающими друг к другу объемами металла в сварном соединении. Непровар возникает в тех случаях, когда расплавленный электродный металл попадает на нерасплавленный  основной металл. На поверхности соприкосновения расплавленного и основного металла сохраняется тонкая окисная пленка, снижающая прочность сцепления между ними.

Причины образования  непроваров:

1) Недостаточная тепловая  мощность дуги (малый ток, излишне  длинная или излишне короткая  дуга); электроды из легкоплавкого  материала, вследствие чего жидкий металл заполняет шов на неоплавленные свариваемые кромки;

2) Чрезмерная скорость  сварки, при которой свариваемые кромки не успевают расплавиться;

3) Значительное смещение  электрода на одну из свариваемых  кромок, когда  расплавленный  металл натекает на вторую  нерасплавленную кромку, прикрывая  непровар;                              

4) малая величина зазора или малый угол скоса кромок, что затрудняет расплавление основного металла;

5) неудовлетворительная  зачистка кромок под сварку  от ржавчины, краски, окалины, масла  и других загрязнений;

6) блуждание или отклонение  дуги под влиянием магнитных  полей особенно при сварке на постоянном токе, когда основание столба дуги располагается в одном месте, а жидкий металл стекает на другой участок нерасплавленного основного металла;

7) неправильное положение   или слишком большое сечение  присадочной проволоки, укладываемой в разделку шва, что затрудняет расплавление основного металла;

8) неудовлетворительное  качество основного металла, сварочной  проволоки, электродов, флюсов и т.п.;

9) неудовлетворительная  работа сварочного тока и напряжения  дуги в процессе сварки;

10) низкая квалификация сварщика.

Непровар – один из наиболее опасных дефектов сварки, особенно в сварных соединениях, работающих под действием вибрационных нагрузок.

Пористость наплавленного  металла.

Поры (пористость) в наплавленном металле шва - различной величины пузырьки (обычно сферической формы), заполненные газами. Газовые пузырьки возникают вследствие интенсивных реакций газообразования в объеме металла и большой скорости его затвердевания, не позволяющей пузырькам газа подняться на поверхности расплавленного металла шва.

В сварных швах углеродистых сталей поры в большинстве случаев  имеют трубчатую форму.

Основные причины образования  пор в швах сварных соединений: повышенное содержание углерода в основном металле или присадочном материале; повышенная влажность электродного покрытия, флюса или проведение сварочных работ в сырую погоду, наличие в некоторых электродных покрытиях  крахмала, декстрина и других органических составляющих, в результате разложения которых может происходить насыщение металла шва окисью углерода или водородом; плохая  очистка кромок свариваемого металла от ржавчины, краски, масла и других загрязнений;  высокая скорость сварки, приводящая к  быстрому  затвердеванию  сварочной ванны

Окисные включения (пленки) могут возникать при всех видах сварки.

Влияние окисных пленок на механические свойства сварных соединений может быть сильнее, чем влияние  пор, шлаковых и металлических включений. Причины возникновения окисных включений: загрязненность поверхностей свариваемых кромок ржавчиной, маслом, краской и т.д.; плохая очистка (или отделимость) шлака от поверхности шва при многослойной сварке; быстрое  остывание ванны жидкого металла (малый слой шлакового покрытия), что затрудняет всплывание на поверхность более крупных включений; высокая плотность или тугоплавкость шлака; некачественное электродное покрытие (покрытие дает вязкий густой шлак, или оно нанесено больше положенного); низкая квалификация сварщика и др.

2.7.2. Неразрушающие методы  контроля сварных соединений

Существует много способов неразрушающего контроля при изготовлении различных изделий.

Для всех сварных соединений применяем следующие виды контроля: контроль технологии сварки; пооперационный контроль; контроль качества шва по внешнему виду.

Помимо этого выполняют:

1. УЗК и РГД  в объеме 100% протяженности швов кольцевых соединений корпуса выполненных АСФ.
2. РГД в объеме 100% протяженности швов для контроля качества приварки штуцеров и патрубков из стали 09Г2C.

В процессе сборки и сварки производят пооперационный контроль, при этом контролируют: состояние собранных под сварку деталей, величину зазоров между кромками, качество поверхности и смещение кромок; соответствие применяемых сварочных материалов требованиям технологии; соответствие режимов сварки и термической обработки; время начала и окончания сварки, среднюю скорость сварки; размеры и форму сварных швов.

Механические свойства металла шва и околошовной  зоны определяют после проведения термической  обработки.

Качество сварных соединений определяется при помощи неразрушающих  и разрушающих способов контроля.

При неразрушающем контроле используют следующие способы: стилоскопирование (или химический анализ);  измерение  твердости; внешний осмотр и проверка размеров;  травление или цветная  дефектоскопия;  ультразвуковая дефектоскопия; метод магнитной дефектоскопии;  просвечивание проникающим излучением (рентгено - или гаммаграфирование); гидравлическое испытание.

При изготовлении данной конструкции применяются следующие  виды неразрушающего контроля:

• Внешний осмотр и проверка размеров

 Этому виду контроля  подвергаются все сварные соединения  независимо от назначения других  методов контроля. Если на поверхности  изделия обнаруживаются дефекты  видные невооруженным глазом, то  изделие не подвергается дальнейшему  контролю, а сразу отправляется на исправление. Только после внешнего осмотра назначаются физические методы контроля. Состоит из следующих этапов: контроль заготовки и сборки (применяется универсальный инструмент, специальные шаблоны и оснастка); наблюдение за процессом сварки (контролируются режимы сварки, газовая и флюсовая защита, порядок наложения валиков); и осмотр готовых соединений (с помощью оптических устройств, шаблонов, специальных инструментов).

• Метод магнитной дефектоскопии

 Основан на свойстве  магнитных силовых линий деформироваться при прохождении в местах изменения магнитной проницаемости металла. В местах дефектов (трещин, включений, непроваров и др.) проницаемость снижена, что ведет к деформациям магнитных силовых линий, часть которых выходит за пределы деталей, образуя над дефектом неоднородное магнитное поле. Магнитное поле рассеивания обнаруживается при помощи ферромагнитного порошка, находящегося в взвешенном состоянии в жидкости (магнитная суспензия); ферромагнитные частицы притягиваются магнитным полем рассеивания и выявляет место дефекта и его конфигурацию. Метод позволяет обнаружить не только поверхностные дефекты шириной более 0,001 мм, но и подповерхностные - на глубине до 1 мм. Технологический процесс магнитного контроля состоит из следующих операций: подготовка контролируемого изделия, намагничивание участка изделия подлежащего контролю, нанесение магнитной суспензии, определение результата контроля, очистка изделия от магнитной суспензии.

• Ультразвуковые методы контроля

Они основаны на использовании  процесса распространения упругих колебаний с частотой 0,5-25 МГц в контролируемых изделиях. УЗК применяют для выявления дефектов сварных швов больших толщин. Аппаратуру для УЗК включают дефектоскоп, предназначенный для излучения ультразвуковых колебаний, приема, регистрации отраженных сигналов, а также для определения координат залегания дефектов. Этот метод широко используется в настоящее время как наиболее дешевый и мобильный способ, однако он имеет существенный недостаток – достоверность результатов во многом зависит от квалификации оператора.

Просвечивание проникающим  излучением. Является одним из основных видов контроля сварных изделий  без их разрушения. Преимуществом  таких видов контроля является возможность  выявить скрытые дефекты сварки в сварном соединении без нарушения его целостности. Все сосуды работающие под давлением подвергают обязательному просвечиванию рентгеновскими или гамма лучами в соответствии с правилами Госгортехнадзора. Технологический процесс просвечивания состоит из следующих операций: сварные швы очищают от окалины, шлака, капель металла и других загрязнений; подвергают просвечиванию (проверяют только сварные соединения не имеющие наружных дефектов); техническими условиями устанавливается количество и величина пор и шлаковых включений, допускаемых в сварном шве; качество швов в баллах оценивается путем сравнения с эталонными снимками, которые выбирают из снимков характерных дефектов сварки для данной конструкции и технологии сварки.

• Цветная дефектоскопия

Основана на свойстве некоторых красителей хорошо смачивать металлы и проникать в мельчайшие трещины и другие поверхностные дефекты. Метод применим для контроля деталей из любых металлов, позволяет выявить дефекты с шириной раскрытия более 0,001 мм и глубиной более 0,01 мм. Технологический процесс контроля состоит из следующих операций: осмотр контролируемой поверхности, подготовка контролируемой поверхности, нанесение проникающей жидкости, удаление жидкости с поверхности, нанесение проявляющей жидкости, оценка результатов контроля. 

• Гидравлическое испытание

Проводят для проверки плотности и прочности всех элементов  и сварных соединений сосуда. Гидравлическое испытание проводят после Т.О. сварных  соединений, их контроля и исправления  выявленных дефектов. Для испытания  применяют воду с температурой не ниже + 5°С. Воздух должен быть удален из испытываемого изделия. Величина пробного давления регламентируется техническими условиями. Измерение давления производят двумя манометрами, один из которых является контрольным. Давление поднимают и снижают постепенно. Время выдержки изделия под пробным давлением не менее 5 минут. Сварные соединения (а также сварное изделие в целом) считаются выдержавшими испытания, если нет признаков разрыва, течи, слезок, потения и остаточных деформаций. 

При выполнении всех сварочных операций тем или иным способом могут возникнуть дефекты шва (наплывы, подрезы, непровары, газовые поры, шлаковые включения, прожоги и трещины). Исправлению подлежат дефекты, наличие которых в сварных соединениях и наплавках не допускается. Исправление дефектных участков швов и наплавок должно производиться по технологическим процессам и производственным инструкциям, составленными предприятием-изготовителем на основании требований и указаний. Полнота удаления дефектов и качества подготовки под заварку выборок должны контролироваться отделом технического контроля в соответствии с требованиями. Если при контроле качества в исправленном участке вновь будут обнаружены недопустимые дефекты, то производится повторное исправление в том же порядке, как и первое.   

При обнаружении дефектов после  повторного исправления вопрос о  возможности и способе исправления  сварного соединения или наплавки решается главным инженером или главным  сварщиком предприятия совместно  с начальником отдела технического контроля. Возможность последующих ремонтов дефектных сварных соединений и наплавок определяется по согласованию с головной организацией.