Наружный осмотр и проверка размеров шва выявляют внешние дефекты: неровности по ширине и высоте, подрезы, неполномерность, непровар в корне шва (если он доступен для осмотра), трещины, шлаковые вклю­чения, крупные поры. С помощью лупы 10—20-кратного уве­личения можно заметить мелкие трещины и поры шва.

Место шва, где предполагают наличие трещин, промы­вают спиртом, затем травят 10%-ным водным раствором азотной кислоты до появления матовой поверхности. Перед травлением поверхность металла зачищают личным на­пильником и наждачной бумагой. После осмотра через лупу поверхность металла зачищают наждачной бумагой и про­тирают денатурированным спиртом для удаления остатков кислоты.

Размеры шва (ширину и высоту валика, размеры подвар­ки с обратной стороны и пр.) проверяют соответствующими шаблонами или универсальными измерителями.

Испытание механических свойств наплав­ленного металла и сварного с о е д и н е н и я. Для этого испытания одновременно со сваркой шва сваривают пробные пластины из того же металла, той же толщины и теми же режимами. Из пластин вырезают и изготовляют на станках образцы стандартной формы и размеров, которые подвергают испытаниям в лаборатории с целью определения предела прочности, относительного удлинения, ударной вяз­кости, твердости. Методы определения механических свойств металла шва и сварного соединения регламентированы ГОСТ 6996—66.

Засверливание шва применяют для определения непровара корня или кромки в отдельных местах. В прове­ряемом месте шов засверливают сверлом или конической фрезой (шарошкой), диаметр которых на 3 мм больше ши­рины шва. Угол заточки сверла или шарошки равен углу раскрытия кромок шва. Поверхность засверленного места протравливают 10—12%-ным водяным раствором двой­ной соли хлористой меди и аммония; при этом непровар хо-

рошо заметен. После испытания засверленное место зава­ривают.

Исследование макро - и микроструктуры. Структура металла, видимая невооруженным глазом на от­шлифованной и протравленной 10%-ным водным раствором азотной кислоты поверхности образца, называется макро­структурой. Шлиф делают на образцах, вырезанных из шва или пробных пластин. При этом способе выявляют непро­вар, шлаковые включения, раковины, поры, трещины, не - сплавление и пр.

Микроструктурой называется строение металла, види­мое под микроскопом при увеличении в 100—2000 раз. По­верхность шлифа должна быть тщательно отполирована и протравлена 2—4%-ным спиртовым раствором азотной кис­лоты или другими специальными реактивами. Микрострук­тура позволяет обнаружить перегрев и пережог металла, на­личие окислов по границам зерен, изменение состава метал­ла вследствие выгорания его элементов при сварке, микро­скопические трещины, поры и пр.

Исследование макро - и микроструктуры проводят в ла­боратории и по их результатам судят о правильности приме­няемого режима сварки. Эти испытания позволяют также установить причины дефектов шва и предупредить их появ­ление в процессе сварки.

Гидравлические и пневматические испы­тания сосудов. Цель пневматических испытаний —про­верка плотности шва. Гидравлические испытания, помимо проверки плотности, позволяют проверить прочность сосуда в целом при наибольших нагрузках.

При гидравлическом испытании сосуд наполняют водой и гидравлическим насосом создают в нем давление, превы­шающее максимальное рабочее давление для данного изде­лия [26]. Под пробным давлением сосуд выдерживают 5 мин. Затем давление снижают до рабочего и при этом давлении швы слегка обстукивают на расстоянии 15—20 мм от кро­мок закругленным молотком весом 1 кг, после чего тща­тельно осматривают швы. Места, в которых обнаружены при осмотре течь или потение, отмечают мелом и после сня­тия давления вырубают и заваривают вновь.

Пневматическое испытание производят сжатым возду­хом при рабочем давлении сосуда. Плотность швов проверя­ют обмазыванием их мыльным раствором или погружением в воду, если это позволяют габариты сосуда. В местах не­плотностей образуются пузыри. В целях безопасности пнев­матическое испытание производят только после предвари­тельного гидравлического испытания сосуда.

Плотность шва можно проверить также керосином. Для этого шов с одной стороны обмазывают мелом, разведен­ным на воде. После высыхания мела шов с обратной стороны смачивают керосином. При наличии неплотностей, пор и тре­щин керосин просачивается через них и на меловой покрас­ке появляются пятна. Способ применяют при проверке плотности швов резервуаров и сосудов, не работающих под давлением.

Плотность шва можно проверить способом С. Т. Назаро­ва. Для этого шов снаружи оклеивают полосками бумаги, пропитанной 5%-ным раствором азотнокислой ртути, а со­суд испытывают на рабочее давление сжатым воздухом с примесью 1% аммиака. Аммиак проникает через неплотно­сти шва и вызывает потемнение бумаги против дефектного места.

Просвечивание швов позволяет обнаружить внут­ренние дефекты — трещины, непровары, поры, шлаковые включения. Этим способом проверяют швы ответственных изделий, например сосудов, работающих под давлением. Для просвечивания применяют рентгеновские лучи или из­лучение радиоактивных элементов (гамма-лучи[27]). Эти лучи, не видимые человеческим глазом, способны проникать через толщу металла, действуя на светочувствительную фотоплен­ку, приложенную к шву с обратной стороны. В тех местах шва, где имеется дефект (поры, трещины и др.) поглощение лучей металлом будет меньше, и они окажут более сильное воздействие на чувствительную к лучам эмульсию пленки. Поэтому в данном месте на пленке после ее проявления бу­дет более темное пятно, соответствующее по размерам и форме имеющемуся дефекту. Снимок шва, сделанный на пленку, носит название рентгенограммы или гаммограммы шва. Обычно просвечивают от 10 до 25% общей длины шва, согласно нормам, установленным правилами Госгортехнад­зора для сосудов, работающих под избыточным давлением свыше 0,7 кгс/см2.

Для просвечивания сварных швов применяют рентгенов­ские аппараты, состоящие из специального трансформатора с выпрямителем и особой лампы — рентгеновской трубки. При прохождении через электроды трубки выпрямленного тока высокого напряжения (150000—180000 в) в трубке возникают рентгеновские лучи.

В качестве источников гамма-лучей используют следую­щие радиоактивные вещества: при толщине стали 1 — 15 мм — тулий-170, 3—50 мм — иридий-192 и европий-152-154, 5—100 мм — цезий-137, 20—250 мм — кобальт-60. Неболь­шое количество радиоактивного вещества помещают в сте­клянную ампулу.

Выявляемость дефектов при просвечивании гамма-луча­ми ниже, чем при просвечивании рентгеновскими лучами. Поэтому гамма-лучи используют только в тех случаях, когда рентгеновские лучи нельзя применять из-за формы изделия, малой доступности шва или большой толщины металла.

Рентгеновские и гамма-лучи при больших дозах облуче­ния вредны для организма, поэтому рентгенотрубку или ам­пулу с радиоактивным веществом помещают в свинцовую оболочку. Свинец не пропускает рентгеновские и гамма-лу­чи и делает процесс просвечивания безопасным для обслу­живающего персонала. В свинцовой оболочке делают узкую щель, через которую лучи могут падать на просвечиваемый участок шва. Ампулу с радиоактивным веществом в момент просвечивания временно вынимают из свинцового футля­ра, в котором она постоянно хранится. Просвечивание швов рентгеновскими и гамма-лучами выполняется специально обученным персоналом. После проявления пленки шов обоз­начается на ней в виде светлой полосы. Темные точки на светлой полосе шва указывают места расположения пор или шлаковых включений. Непровар или трещина дают на плен­ке темные линии. Схемы просвечивания сварного шва пока­заны на рис. 147, 148, ампула с радиоактивным веществом — на рис. 149.

ГОСТ 7512—55 установлены следующие условные обоз­начения дефектов швов, обнаруживаемых при расшифровке рентгено - и гаммограммы: П — газовые поры; Ш — шлако­вые включения; Н — непровары; НС — непровар сплошной; ТП — трещины поперечные, ТР—трещины радиальные, ТПр — трещины продольные.

По характеру распределения дефекты делятся на груп­пы: А — отдельные дефекты; Б — цепочка дефектов; В — скопление дефектов. Например, если на рентгенограмме име­ется надпись ПБ-1-15; ТП-4-1; Ш-0; Н-0; длина снимка 100 мм, то она означает, что на участке шва длиной 100 мм выявлены: цепочка пор размером 1 мм на протяжении 15 мм;

— рентгеновская тр>бка,

' — футляр со свинцовой іболочкой. 3 — просвечивае­мый металл 4 — фотопленка черной бумаге (кассета),

— свинцовые пластники, 6 — дефект в металле

одна поперечная трещина длиной 4 мм; шлаковых включе­ний и непроваров не обнаружено.

Ультразвуковой и магнитный методы контроля швов. Ультразвуковой метод основан на спо­собности высокочастотных (свыше 20000 гц) колебаний про­никать в металл шва и отражаться от поверхности пор, тре­щин и других дефектов. Ультразвуковые колебания получа­ются с помощью пластинки из кварца или титаната бария (пьезодатчика), к которой подведен переменный ток повы­шенной частоты (0,8—2,5 Мгц). Отраженные колебания улавливают искателем (щупом) и затем преобразуют в электрические импульсы, дающие на указательный прибор
сигнал о наличии дефекта в данном месте шва. Схема уль­тразвукового контроля показана на рис. 150.

Ультразвуковой метод может применяться только для металла толщиной не менее 4 мм. Этим способом можно предварительно определить местонахождение скрытого де­фекта, а затем просветить это место рентгеновским или гам­ма-лучами для более точного выявления размеров и харак­тера дефекта.

Магнитный метод состоит в покрытии шва стального и чугунного изделия смесью из масла и железного порошка с размером частиц 5—10 мк.

Затем изделие намагничива­ют с помощью постоянного или переменного сварочного тока до 200 а от преобразо­вателя или трансформатора.

Ток пропускают по окружаю­щей изделие обмотке из не­скольких витков. Под дейст­вием магнитного поля части­цы железного порошка рас­полагаются гуще около мест, где имеются дефекты: непро­вар, включение шлака, тре­щина и пр. Это объясняется образованием на этих участ­ках местных магнитных по­люсов, притягивающих час­тицы порошка. Магнитным методом можно выявить в стальных изделиях мелкие внут­ренние трещины и непровары на глубине до 5—б мм. Де­фекты на большей глубине, а также поры и шлаковые включения этим методом не выявляются.

Институтом ВНИИСТ разработан и внедрен магнито­графический метод контроля сварных швов сталь­ных трубопроводов. Дефекты шва этим способом отмечают­ся (фиксируются) на ферромагнитной пленке, подобной звукозаписывающей. Вследствие неоднородности металла шва в дефектном месте магнитная проницаемость его изме­няется, соответственно меняется и степень намагничивания пленки в этом месте. Наличие дефекта, например трещины,

Divued bv Roman Efimov htto://www. farleD. net/~roman

увеличивает остаточную намагниченность пленки. Если за­тем пленку пропустить через аппарат для воспроизведения магнитной звукозаписи, а получаемые импульсы передать на осциллограф [28], то по величине и форме отклонения луча

Рис 150. Ультразвуковой метод контроля сварных
швов:

а — с. чема, б — дефектоскоп (общий вид), в — сигналы
дефектоскопа (слева шоо без дефектов, справа с трещи-
ной или непроваром)

на экране осциллографа можно судить о величине и харак­тере дефекта шва.

Магнитографический метод контроля прост и точен, им можно проверять швы в различных пространственных поло­жениях, он безопасен для обслуживающего персонала. Этот метод может применяться для стали толщиной не более
12 мм. Им пользуются при контроле стыков трубопрово­дов, свариваемых в полевых условиях. На рис. 151 дана схе­ма записи контроля при магнитографическом методе, а на рнс. 153 — схема устройства для воспроизведения записи, на рис. 153 —характер кривых на экране осциллографа при воспроизведении записи.

Контроль с помощью электронно-оптичес­кого преобразователя. Схема электронно-оптичес­кого преобразователя показана на рис. 154. Шов / просве-

чивают рентгеновскими лучами, которые пройдя стеклянную стенку вакуумной трубки, вызывают свечение слоя 3 флюо­ресцирующего вещества, нанесенного на алюминиевый эк­ран 2, на котором возникает изображение шва. Непосред­ственно на флюоресцентный экран 5 нанесен фотокатод 4. Свечение экрана освобождает электроны фотокатода, число которых в каждой его точке будет пропорционально яркости свечения экрана и интенсивности лучей, прошедших через шов. Освобожденные электроны ускоряются высоким на­пряжением внешнего источника питания и попадают на анод — флюоресцентный экран 5, вызывая его свечение, яр­костью в 1000 раз большей, чем у экрана 3. На экране 5 воз­никает уменьшенное изображение шва, которое наблюда­тель 7 рассматривает через оптическую увеличительную лин­зу 6. Этим методом можно просматривать все сварные швы, выявляя скрытые дефекты.

Способ контроля сварных швов просвечиванием рентге­новскими лучами с применением электронно-оптических пре­образователей позволяет в несколько раз ускорить, а также автоматизировать контроль.