Фізичні методи контролю зварних швів

Радіаційна дефектоскопія — рентгено- і гаммаграфічний метод контролю.

Рентгено- і гаммаграфія — це метод отримання на рентгенівській плівці або екрані зображення предмета (виробу), просвічуваного рентгенівським або гамма-випромінюванням.

Він заснований на здатності рентгенівського і гамма-випромінювання проходити крізь непрозорі предмети, в тому числі крізь метали, і діяти на рентгенівську плівку і деякі хімічні елементи, завдяки чому останні флуоресціюють (світяться).

При цьому дефекти, які зустрічаються при зварюванні в тілі виробу і найчастіше мають характер порожнин (непроварів, тріщин, раковин, пор тощо), на рентгенівській плівці (на рентгенограмах) мають вигляд плям (раковини, пори) або смуг (непроварів).

Як правило, просвічують 3—15 % загальної довжини зварного шва. В особливо відповідальних конструкцій просвічують усі шви.

Схему просвічування рентгенівським випромінюванням виробу показано на рис. 11.24.

Залежно від режиму просвічування (при товщині металу до 50 мм), якості плівки і правильності подальшої її обробки вдається виявити дефекти розміром 1—3 % від товщини контрольованих деталей.

Рис. 11.24. Схема просвічування рентгенівським випромінюванням виробу:
1 — рентгеноплівка; 2 — просвічуваний виріб; 3 — дефект; 4 — футляр зі свинцевим екраном; 5 — рентгенівська трубка; 6 — касета; 7 — екран

Ультразвуковий метод контролю. Цей метод заснований на здатності високочастотних коливань частотою близько 20 000 Гц проникати в метал і відбиватися від поверхні дефектів (від перепон, що зустрічаються).

Схему ультразвукового методу контролю зварних з'єднань показано на рис. 11.25.

Рис. 11.25. Ультразвуковий метод контролю зварних виробів:
а — загальний вигляд дефектоскопа; б — сигнали на екрані осцилографа: ліворуч — шов без дефекту, праворуч — з тріщиною та непроваром

Магнітографічний метод контролю. При цьому методі результати записуються на магнітну стрічку. Сутність цього методу контролю полягає в намагнічуванні зварного з'єднання і фіксації магнітного потоку на феромагнітну стрічку. Стрічка накладається на контрольований виріб, який намагнічується імпульсним полем. Магнітне поле, за наявності дефектів, розподіляється поверхнею деталі по-різному, і відповідно феромагнітні частинки на лікті намагнітяться різною мірою. Потім феромагнітна стрічка знімається з контрольованого виробу, і її «протягують» крізь відтворювач (рис. 11.26), що складається з механізму протягування й осцилографа з підсилювачем електричних імпульсів.

Рис. 11.26. Магнітографічний метод контролю зварних з'єднань (характер імпульсів на екрані осцилографа)

Магнітографічний метод застосовується для контролю зварних з'єднань товщиною не більше 12 мм. Цим методом можна виявлять макротріщини, непровари глибиною 4—5 % від товщини контрольованого металу, шлакові включення і газові пори.

З'єднання паянням

Паянням називається з'єднання металевих деталей за допомогою інших металів або сплавів, називаних припоями; при цьому розплавляється лише припій, а основний метал залишається нерозплавленим. Температура плавлення припою має бути нижчою від температури плавлення основного металу. Розплавлений припій, введений між з'єднуваними деталями, заливає зазор і прилипає до їх поверхні. Припій проникає (дифундує) в основний метал на незначну глибину. При остиганні припою в місці з'єднання деталей створюється міцне і щільне з'єднання.

Як основні матеріали при паянні застосовуються припої та флюси.

Рис. 11.27. З'єднання деталей паянням:
1 — припій; 2 — паяльник

Основним інструментом, застосовуваним для нагрівання місця паяння, є паяльники (рис. 11.28) і паяльні лампи (рис. 11.29).

Рис. 11.28. Паяльники

Рис. 11.29. Паяльна лампа

Для паяння важливе значення мають підготовчі роботи, які часто визначають якість з'єднання. Широко застосовуються три основні форми паяних з'єднань: напускне, стикове і з'єднання «у вус» (рис. 11.30). Найпоширенішим є напускне з'єднання, зручне для виконання і досить міцне. Збільшуючи перекриття напускного з'єднання, можна підвищувати його міцність і в більшості випадків досягти рівноміцності з основним металом. Стикове з'єднання має кращий зовнішній вигляд і при добрих припоях і правильному виконанні часто може забезпечити достатню міцність (межа міцності може сягати 40—45 кГ/мм2). Стикове з'єднання застосовується в тих випадках, коли подвоєння товщини металу небажане. З'єднання «у вус», яке потребує ускладненої підготовки кромок, суміщає переваги стикового і напускного з'єднань і забезпечує добрий зовнішній вигляд і відсутність виступаючих кромок. З'єднання «у вус» дозволяє досягти рівноміцності з цілим перерізом за рахунок збільшення робочої площі з'єднання.

Рис. 11.30. Форми паяних з'єднань:
а — напускне; б — стикове; в — «у вус»

Контроль якості готових паяльних з'єднань зазвичай проводять одним з фізичних способів без руйнування виробу (зовнішній огляд, рентгеноскопія) або з руйнуванням виробів (на відрив, на зріз, на розрив).

Контрольні запитання та завдання

1. Чим характеризуються нерознімні з'єднання? Які з'єднання до них належать?
2. Наведіть класифікацію заклепочних з'єднань.
3. Які види зварювання ви знаєте?
4. Які існують види зварних з'єднань?
5. Назвіть методи контролю зварних швів.
6. Які інструменти застосовуються при паянні?