Контроль качества сварных швов: методы неразрушающего контроля
Сварной шов — один из самых ответственных элементов металлоконструкции. Именно через швы передаются усилия между деталями, и дефект в шве может стать причиной разрушения всей конструкции. При этом многие дефекты невозможно увидеть невооружённым глазом: поры, непровары и трещины могут скрываться внутри металла. Поэтому контроль качества сварки — обязательная часть производства металлоконструкций.
Рассказываем, какие дефекты встречаются в сварных швах, какими методами их обнаруживают и как организован контроль на нашем производстве.
Какие бывают дефекты сварки
Дефекты сварных швов делят на наружные и внутренние. Наружные видны на поверхности: подрезы, наплывы, незаплавленные кратеры, поверхностные поры и трещины, отклонения размеров шва. Внутренние скрыты в толще металла: непровары, несплавления, внутренние поры, шлаковые включения, внутренние трещины.
Наиболее опасны трещины и непровары. Трещина — концентратор напряжений, способный расти под нагрузкой, особенно при переменных и динамических воздействиях. Непровар уменьшает рабочее сечение шва и тоже концентрирует напряжения. Поры и включения в небольшом количестве допускаются нормами, но их размер и количество ограничены.
| Дефект | Причины | Опасность |
|---|---|---|
| --- | --- | --- |
| Трещины | Высокое содержание углерода, быстрое охлаждение, жёсткое закрепление | Очень высокая |
| Непровар | Неправильная разделка кромок, малый ток, высокая скорость | Высокая |
| Подрез | Большой ток, неправильный угол электрода | Средняя |
| Поры | Влага, загрязнения, плохая газовая защита | Зависит от размера и количества |
| Шлаковые включения | Плохая зачистка между проходами | Средняя |
Визуальный и измерительный контроль
Первый и обязательный этап — визуальный и измерительный контроль, который проходит каждый шов. Контролёр осматривает шов, используя лупу и фонарь, проверяет отсутствие наружных дефектов, измеряет катет, ширину и высоту усиления шаблонами и измерительным инструментом. Метод простой, но эффективный: по статистике он позволяет выявить значительную часть дефектов.
Визуальный контроль проводится и до сварки: проверяется подготовка кромок, зазоры, чистота поверхности, правильность сборки. Многие дефекты проще предотвратить, чем исправлять.
Ультразвуковой контроль
Ультразвуковая дефектоскопия — основной метод выявления внутренних дефектов в стыковых и угловых швах. Прибор посылает в металл ультразвуковые колебания и регистрирует отражённые сигналы. Если на пути волны встречается дефект — пора, трещина, непровар, — от него возникает эхо-сигнал, по которому определяют расположение и размер дефекта.
Преимущества метода: высокая чувствительность к плоскостным дефектам, таким как трещины и непровары; мобильность оборудования; отсутствие вредного излучения; возможность контроля толстого металла. Ограничения: метод требует квалифицированного специалиста, затруднён на тонком металле и сложных геометриях, а результаты сложнее документировать наглядно.
Радиографический контроль
При радиографии шов просвечивают рентгеновским или гамма-излучением, а изображение фиксируют на плёнке или цифровой пластине. Дефекты видны как тёмные или светлые участки на снимке. Метод хорошо выявляет объёмные дефекты — поры и шлаковые включения — и даёт наглядный документ, который можно хранить и пересматривать.
Радиография требует мер радиационной защиты и специально обученного персонала, поэтому применяется для особо ответственных швов: резервуаров, трубопроводов, конструкций, работающих на выносливость.
Капиллярный и магнитопорошковый контроль
Капиллярный метод выявляет поверхностные трещины и поры, невидимые глазом. На поверхность наносят проникающую жидкость, затем удаляют излишки и наносят проявитель, который «вытягивает» жидкость из дефектов, делая их видимыми. Метод прост и подходит для любых металлов.
Магнитопорошковый контроль применяется для ферромагнитных сталей. Деталь намагничивают и наносят магнитный порошок или суспензию. В местах поверхностных и подповерхностных дефектов магнитное поле искажается, и порошок скапливается, обозначая контуры дефекта. Метод высокочувствителен к трещинам.
Объём контроля
Нормы и проект определяют, какая доля швов подлежит инструментальному контролю. Визуальный осмотр проходят все швы без исключения. Для ультразвукового контроля объём зависит от ответственности конструкции и типа шва: для стыковых швов растянутых поясов ферм и балок он может составлять 100 %, для менее нагруженных — выборочно.
- Все швы — визуальный и измерительный контроль.
- Стыковые швы растянутых элементов — ультразвуковой контроль в полном объёме.
- Ответственные угловые швы — выборочный ультразвуковой или магнитопорошковый контроль.
- Швы конструкций, работающих на выносливость, — расширенный объём контроля.
Если выборочный контроль выявил дефект, объём проверки увеличивается: проверяют швы, выполненные тем же сварщиком и в той же партии. Это позволяет найти системную причину.
Исправление дефектов
Обнаруженные недопустимые дефекты удаляют механическим способом или воздушно-дуговой строжкой, после чего участок переваривают по технологии исправления и контролируют повторно. Количество исправлений на одном участке ограничено, так как многократный нагрев ухудшает свойства металла. Все исправления фиксируются в журнале.
Квалификация сварщиков и технология
Качество шва закладывается до начала сварки. Сварщики проходят аттестацию и допускаются только к тем видам работ, на которые аттестованы. Для каждого типа соединения разрабатывается технологическая карта, где указаны сварочные материалы, режимы, порядок наложения швов и требования к подогреву. Сварочные материалы хранятся и прокаливаются по правилам, чтобы избежать попадания влаги.
Контроль монтажной сварки
Швы, выполненные на строительной площадке, требуют особого внимания. Условия работы на объекте сложнее заводских: ветер выдувает защитный газ, влага и холод повышают риск образования пор и трещин, неудобное положение затрудняет работу сварщика. Поэтому для монтажных швов часто назначается увеличенный объём инструментального контроля. Перед сваркой проверяют сборку, зазоры и подготовку кромок, при низких температурах — выполнение предварительного подогрева. После сварки швы зачищают, проверяют визуально и инструментально, а затем восстанавливают антикоррозийное покрытие.
Все результаты контроля монтажных соединений заносят в общий журнал сварочных работ и заключения лаборатории. Эти документы проверяются при приёмке объекта технадзором заказчика и органами строительного надзора, поэтому к их оформлению мы относимся так же строго, как к самим швам.
Контроль на нашем производстве
На нашем заводе все сварные швы проходят визуальный и измерительный контроль. Ответственные швы проверяет лаборатория неразрушающего контроля с аттестованными специалистами по ультразвуковому, магнитопорошковому и капиллярному методам. Результаты фиксируются в заключениях, которые входят в паспорт изделия и исполнительную документацию. Такой подход позволяет гарантировать заказчику надёжность каждого узла и пройти приёмку объекта без замечаний.