Сварка трубопроводов

яркостным (ахроматическим); люминесцентным; люминесцентно-цветным; фильтрующихся частиц; комбинированным.

Магнитные для контроля методами: магнитопорошковым; магнитографическим; магнитоферрозондовым; индукционным; магнитополупроводниковым.

Оптические для контроля методами: прошедшего излучения; отраженного излучения; собственного излучения.

Тепловые для контроля методами: прошедшего излучения; отраженного излучения; собственного излучения.

Радиационные для контроля методами: рентгеновским; гамма; бета;

нейтронным;

позитронным.

Радиоволновые для контроля методами: прошедшего излучения, отраженного излучения, собственного излучения.

Электромагнитные (вихревых потоков) и электрические: для контроля электромагнитным методом с использованием преобразователей: проходных, накладных, экранных, комбинированных; для контроля электрическим методом.

Визуальные.

При контроле качества кольцевых сварных соединений трубо­ проводов действующими нормативно-техническими документами рекомендуются рентгенографический, ультразвуковой и визуаль­ ный измерительный контроль. При диагностике технического со­

стояния трубопроводов и оборудования также используют и дру­ гие методы.

6.1. ТИПЫ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В сварочном производстве различают дефекты подготовки изделий под сварку и дефекты, возникающие в про­ цессе сварки. Сварочные дефекты могут быть наружными и внут­ ренними. Неразрушающие методы контроля применяют, как пра­ вило, для определения внутренних макроскопических дефектов. Наружные дефекты сварки обычно выявляют внешним осмотром [5, 11, 23]. На рис. 6.1. представлены виды и причины возникнове­ ния дефектов сварных швов.

Допущенные дефекты при подготовке и сборке приводят к по­ явлению собственно сварочных дефектов. Наиболее характерные дефекты этого типа: неправильный угол скоса кромок в швах; слишком большое или малое притупление по длине стыкуемых кромок; непостоянство зазора между кромками; несовпадение стыкуемых плоскостей кромок; расслоения и загрязнения на кромках и т. п.

Причинами подобных дефектов могут быть неисправности оборудования, применяемого для изготовления заготовок и при­ способлений для сборки, недоброкачественность исходных мате­ риалов, низкая квалификация обслуживающего персонала.

Правильность сборки контролируют внешним осмотром и геометрическими измерениями с помощью шаблонов и специа­ лизированного инструмента.

Форма и размеры швов задаются техническими условиями. При сварке плавлением, как правило, регламентируют ширину и выпуклость шва, число проходов и глубину проплавления. Швы могут иметь неравномерность, которая появляется вследствие неустойчивого режима сварки, неравномерности зазора и угла скоса кромок. Неправильная форма швов является следствием не­ точного направления электрода относительно разделки. В случае недостаточной скорости подачи электродной проволоки при дан­ ной скорости сварки, увеличения угла скоса кромок или зазора

между ними, протекания металла в зазор возникает так называе­ мая неполномерность сварных швов. В местах расположения при­ хваток из-за нестабильности сварочного процесса появляется неравномерность шва.

Поры образуются при сварке загрязненных кромок металла, т. е. при плохой зачистке от окалины, ржавчины. Поры и шлако­ вые включения образуются часто вследствие недостаточного сва­ рочного тока и чрезмерно большой скорости сварки. Размеры пор

ишлаковых включений колеблются от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Форма их обычно сферическая. Шла­ ковые включения могут располагаться на границе оплавления ос­ новного металла с наплавленным, непровары чаще всего — в кор­ не шва. Шлаковые включения могут вызвать местную концентра­ цию напряжений и снизить прочность соединения. Встречаются микроскопические шлаковые включения — загрязнения в виде нитридов, сульфидов, легкоплавких эвтектик, оксида железа.

На поверхности сварных швов образуются подрезы, представ­ ляющие собой углубления в основном металле, появляющиеся в процессе сварки вдоль края шва. Подрезы уменьшают сечения изделия, вызывают концентрацию напряжений и могут стать при­ чиной разрушения швов.

При обрыве дуги образуются кратеры в виде углублений, ко­ торые уменьшают рабочее сечение шва, снижают его прочность

икоррозионную стойкость. Часто кратер служит очагом появле­ ния трещин.

Врезультате большого сварочного тока, чрезмерно высокой погонной энергии образуются прожоги. Место прожога должно быть повторно заварено. Наиболее часто встречающиеся дефекты — это поры. Часть из них выходит на поверхность. Из канальных пор обычно развиваются свищи, т. е. сквозные дефекты. Поверхност­ ные дефекты можно обнаружить визуально и исправить. Если до­ пускаются небольшие дефекты формирования, то это должно быть оговорено в инструкциях и технических условиях на изго­ товление данного изделия. Значительное количество поверхност­ ных дефектов обычно указывает на наличие и внутренних дефектов.

Квнутренним дефектам, нарушающим сплошность сварного соединения, можно отнести поры, трещины, непровары, несплавления и др.

Трещины являются весьма опасными дефектами, так как со-

здают резкую концентрацию напряжений. Трещины появляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в резуль­ тате слишком быстрого охлаждения.

Иногда трещины возникают при охлаждении сваренных заго­ товок на воздухе. Они могут располагаться вдоль и поперек свар­ ного соединения, а также в основном металле, в месте сосредото­ чения швов и приводить к разрушению сварной конструкции. Сварные соединения с трещинами подлежат исправлению.

Несплавления кромок основного металла с наплавленным или слоев шва между собой при многослойной сварке называют не­ проваром, представляющим собой несплошность между основ­ ным и наплавленным металлом.

Непровары чаще всего образуются при небольшом зазоре между кромками и малом угле их скоса, завышенном притуплении и загрязнении кромок, неточном направлении электродной прово­ локи относительно места сварки, недостаточном сварочном токе или чрезмерно большой скорости сварки. Они снижают работо­ способность сварного соединения за счет ослабления рабочего сечения, создают концентрацию напряжений в шве.

Упомянутые выше дефекты встречаются при сварке плавле­ нием. Они уменьшают рабочее сечение шва, создают концентра­ цию напряжений и способствуют ускоренному разрушению кон­ струкции. Если в сварном соединении сосудов и трубопроводов имеются сквозные дефекты, то через них происходит утечка жид­ костей и газов.

6.2.КОНТРОЛЬ ВНЕШНИМ ОСМОТРОМ

ИИЗМЕРЕНИЕМ

Внешним осмотром, или, как его часто называют, визуальным контролем, проверяют качество подготовки и сборки заготовок под сварку, качество выполнения швов в процессе свар­ ки и качество готовых сварных швов. Обычно осматривают все сварные соединения независимо от применения других видов контроля. Внешний осмотр во многих случаях достаточно инфор­ мативен. Это наиболее дешевый и оперативный метод контроля.

Внешнему осмотру подвергают сварной шов и зону прилегаю-

щего к нему основного металла на расстоянии не менее 20 мм от границы шва по всей протяженности сварного соединения с двух сторон.

Контроль внешним осмотром сварных соединений, подверга­ ющихся термообработке, осуществляется до и после нее. Сварные соединения, для которых радиационный, ультразвуковой и другие методы неразрушающего контроля невозможны, следует контро­ лировать внешним осмотром после выполнения каждого слоя шва.

Условия проведения контроля внешним осмотром и измере­ нием, объем контроля и нормы допустимых дефектов определяют­ ся техническими условиями на продукцию.

При внешнем осмотре контролируемый сварной шов должен быть хорошо освещен. Внешний осмотр осуществляют невоору­ женным глазом или с помощью обзорной либо измерительной лупы 4 —10-кратного увеличения после тщательной очистки швов, околошовной зоны от шлака, брызг и других загрязнений. Свар­ ные швы, скрытые близлежащими деталями и недоступные пря­ мому наблюдению, осматривают с помощью оптических прибо­ ров — эндоскопов. В промышленности применяют перископиче­ ские дефектоскопы с телескопической зрительной трубкой, объективом, подвижным окуляром и прямоугольной оптической призмой, изменяющей направление лучей на 90 °. Для измерения используют стальную линейку или рулетку, а также штангенцир­ куль.

Для замера конструктивных элементов сварных швов разра­ ботан универсальный шаблон сварщика, предназначенный для контроля качества элемента труб при сборке и сварке стыков магистральных трубопроводов.

Универсальный шаблон сварщика УШС2 (рис. 6.2) состоит из пластин, основания с нанесенными на нем метками и движка с закрепленной на нем измерительной иглой, которая поворачива­ ется вокруг оси. На основании имеются комбинированные выре­ зы для замера диаметров сварочной проволоки. Универсальный шаблон позволяет контролировать глубину раковин и забоин, углы скоса и др. С помощью шаблона можно контролировать ши­ рину зазора, форму и глубину разделки стыка. Для измерения вы­ соты наружного сварного шва труб диаметром 530—1620 мм при­ меняют индикатор (рис. 6.3) с базой 60 мм.

Рис. 6.2. Универсальный шаблон свар­ щика (а) и примеры его использова­ ния для контроля глубины раковин (б), забоин (в), формы разделки сты­ ков (г)г ширины зазора (д)

6.3. РАДИОГРАФИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

Радиографический контроль, основанный на использовании ионизирующего излучения, позволяет получать изображения внутренней структуры сварного соединения (рис. 6.4). Интенсивность излучения, прошедшего сквозь контро­ лируемое изделие, меняется в зависимости от плотности материа­ ла и толщины. По результатам измерения интенсивности прошед­ шего излучения за объектом определяют наличие в нем дефектов.

Радиографический контроль применяют для выявления в сварных соединениях внутренних дефектов: трещин, непрова­ ров, усадочных раковин, пор, шлаковых, вольфрамовых, оксидных и других включений [ 1, 23].

Чувствительность радиографического контроля зависит от следующих основных факторов: энергии прямого излучения, плотности и толщины просвечиваемого металла, формы и места расположения дефекта по толщине исследуемого металла, усло­ вий просвечивания (геометрических размеров изделия, источни­ ка излучения, поверхности облучения и фокусного расстояния), оптической плотности и контрастности снимка, сорта и качества пленки или фотобумаги, типа усиливающего экрана и т. д. Поэто­ му она на практике определяется экспериментально. Чувствитель­ ность контроля может быть также определена как наименьший диаметр выявляемой на снимке проволоки проволочного эталона или наименьшая глубина выявляемой на снимке канавки канавочного эталона согласно ГОСТ 7512 —82.

Конкретные значения чувствительности установлены техни­ ческой документацией (требованиями чертежей, техническими условиями, правилами контроля и приемки) на контролируемые изделия.

Выпускаемые отечественной промышленностью источники ионизирующего излучения для неразрушающего контроля рас­ считаны на диапазон энергии примерно 10 кэВ —35 МэВ. Это рент­ геновские аппараты, гамма-дефектоскопы и специальные элект­ рофизические установки — ускорители электронов. Рентгенов­ ские аппараты применяют в цеховых и реже в полевых условиях, а также в случаях, когда к качеству сварных соединений предъяв­ ляются высокие требования. Гамма-дефектоскопы используют при контроле сварных соединений больших толщин, а также сты­ ков, расположенных в труднодоступных местах, в полевых усло­ виях. Ускорители электронов эффективны при дефектоскопии со­ единений большой толщины, в основном в цеховых условиях.

Рентгеновский аппарат служит для получения рентгеновского излучения с заданными параметрами и состоит из рентгеновской