Механизированная наплавка и сварка

При производстве труб и строительных конструкций, при ремонте изношенных шеек коленчатых валов, шпоночных канавок, шлицов и шеек валов редукторов и коробок перемены передач строительно-дорожных машин, деталей ходовой части гусеничных машин и других деталей широко применяется механизированная наплавка и сварка.

Наиболее распространены следующие способы наплавки: под слоем флюса, в средах углекислого газа, аргона и смеси защитных газов, электрошлаковая, электроконтактная, плазменная, вибродуговая, порошковая, приварка ленты. Наплавка под слоем флюса(рис. 9.17) хорошо защищает расплавленный металл от вредного воздействия воздуха, по сравнению с ручной электродуговой сваркой облегчаются условия, и повышается производительность труда. Кроме того, есть возможность улучшить качество наплавленного металла за счет легирования флюса.

 

	Рис. 9.17. Наплавка под слоем флюса

 

 

Электрическая дуга горит под слоем гранулированного флюса в газовом пузыре, избыточное давление в котором надежно предохраняет металл от отрицательных воздействий воздуха (давление в газовом пузыре чуть выше атмосферного, за счет этого образуется свод расплавленного флюса, и воздух не попадает к сварочной ванне). Кроме того, флюсовая оболочка защищает металл от разбрызгивания и позволяет лучше использовать тепло.

Процесс наплавки под слоем флюса очень производителен по двум причинам:

1. Сварочный ток (150…200 А/мм²) из-за небольшого вылета электрода в 7…8 раз превышает значения тока при ручной электродуговой сварке.

2. Коэффициент наплавки в 1,5…2 раза выше, чем при ручной электродуговой сварке, т. к. флюс и расплавленный шлак снижают потери тепла и металла на разбрызгивание и угар (потери не превышают 2 % от массы расплавленной проволоки).

В качестве электрода используют голую сварочную проволоку диаметром от 1 до 6 мм. Подачу проволоки (100…300 м/час) регулируют с помощью специального устройства.

В качестве защитных газов при сварке используются аргон, углекислый газ, смеси газов и водяной пар. Из-за высокой стоимости аргона наибольшее распространение на заводах сварных строительных и машиностроительных конструкций получила наплавка в среде углекислого газа (рис. 9.18). Восстановление деталей сваркой и наплавкой в среде углекислого газа используется в основном для ремонта тонкостенных деталей кабин, кузовов и оперения тракторов и автомобилей.

 

	Рис. 9.18. Наплавка в среде углекислого газа

 

 

Углекислый газ, подаваемый в зону сварки, оттесняет воздух и, тем самым, защищает сварной шов от азота и кис­лорода. Однако углекислый газ при высокой температуре электрической дуги (до 6000° С) разлагается на окись углерода и кислород, поэтому выгорают углерод и легирующие элементы в наплавляемом металле. Негативные последствия этого устраняются применением специальной сварочной проволоки Св-08ГС, Св-10ГС и др. диаметром 0,8…1,2 мм, содержащей легирующие добавки марганца, кремния и титана.

В качестве недостатков процесса можно назвать довольно большое разбрызгивание металла и относительно низкие механические свойства сварного шва.

Достоинствами наплавки в среде углекислого газа являются:

1- плотный, ровный и красивый сварной шов, нет шлаковой корки и не требуется последующая механическая обработка, металл шва менее чувствителен к коррозии;

2- высокая производительность труда (в 1,5…2,5 раза выше, чем при ручной электродуговой сварке);

3- хорошие условия для визуального наблюдения сварщиком за процессом сварки;

4- небольшое коробление детали из-за хорошего охлаждения ее газом и использования обратной полярности тока.

Для сварки (рис. 9.19) пользуются углекислотой, поставляемой в баллонах объемом 40 литров. Этого количества газа достаточно на 15…20 часов работы. Чтобы влага, содержащаяся в углекислоте, не вызывала разбрызгивания металла при сварке, предусмотрен осушитель газа (медный купорос). В качестве редуктора используется обыкновенный кислородный редуктор. Сварка производится током обратной полярности. Расход углекислого газа 400…500 л/мин. В результате сварки получается узкий и глубокий шов, и малая зона термического влияния.

 

	Рис. 9.19. Схема установки для сварки в среде углекислого газа

 

 

Сварка трением используется при изготовлении деталей, имеющих форму тел вращения, и в крупносерийном ремонтном производстве. Этим способом восстанавливаются шаровые пальцы, тяги. Широко применяется сварка трением при изготовлении и ремонте режущего инструмента (сверл, метчиков, фрез, разверток). Этим способом свариваются круглые стержни и трубы, выполняется их приварка к поверхностям деталей.

При вращении, прижатые усилием Р торцевые поверхности детали нагреваются до 900…1300° С; вращение прекращается, а усилие прижима увеличивается в 2…3 раза, и происходит сварка деталей давлением.

Сварка трением выполняется относительно быстро, имеет высокий КПД и высокую производительность. Так, для сравнения, электроконтактная сварка деталей поперечного сечения 750 мм² выполняется за 12 секунд при потребляемой мощности 110 кВт, а при сварке трением такой же детали время сварки почти такое же — 10 секунд, но достаточно всего 5,4 кВт мощности. Недостатки этого способа: ограниченная область применения (только для тел вращения) и сравнительно небольшие размеры деталей.

Плазменная сварка и наплавка является наиболее прогрессивным способом восстановления изношенных деталей машин и нанесения износостойких покрытий (сплавов, порошков и полимеров) на рабочую поверхность при изготовлении деталей (рис. 9.20).

Установка плазменной сварки и наплавки состоит из источников питания, дросселя, осциллятора, плазменной головки, приспособлений подачи порошка или проволоки, системы циркуляции воды и т. д.

Плазмой называется высокотемпературный сильно ионизированный газ, состоящий из молекул, атомов, ионов, электронов, световых квантов и др. частиц.

При дуговой ионизации газ пропускают через канал
и создают дуговой разряд, тепловое влияние которого ионизирует газ, а электрическое поле создает направленную плазменную струю. Газ может ионизироваться также под действием электрического поля высокой частоты. Газ подается при 2…3 атмосферах, возбуждается электрическая дуга силой 400…500 А и напряжением 120…160 В. Ионизированный газ достигает температуры 10…18 тыс. ° С, а скорость потока — до 15000 м/сек. Плазменная струя образуется в специальных горелках — плазмотронах. Катодом является неплавящий вольфрамовый электрод.

	Рис. 9.20. Схема плазменной сварки открытой и закрытой плазменной струей

 

Наплавку металла можно реализовать двумя способами:

1- струя газа захватывает и подает порошок на поверхность детали;

2- в плазменную струю вводится присадочный материал в виде проволоки, прутка, ленты.

В качестве плазмообразующих газов можно использовать аргон, гелий, азот, кислород, водород и воздух.

	Рис. 9.21. Схема плазменного напыления порошка

 

Достоинствами плазменной наплавки являются:

1. Высокая концентрация тепловой мощности и возможность минимальной ширины зоны термического влияния.

2. Получение толщины наплавляемого слоя от 0,1 мм до нескольких миллиметров.

3. Наплавление  различных износостойких материалов (порошки, медь, латунь, пластмасса) на стальную деталь.

4. Возможность выполнения плазменной закалки поверхности детали.

5. Относительно высокий КПД дуги (0,2…0,45).

Очень эффективно использовать плазменную струю для резки металла, т. к. газ из-за высокой скорости очень хорошо удаляет расплавленный металл, а из-за большой температуры он плавится очень быстро.

Поверхность детали необходимо готовить к наплавке более тщательно, чем при обычной электродуговой или газовой сварке, т. к. при этом соединение происходит без металлургического процесса, поэтому посторонние включения уменьшают прочность наплавленного слоя. Для этого производится механическая обработка поверхности (проточка, шлифование, пескоструйная обработка и т. п.) и обезжиривание. Величину мощности электрической дуги подбирают такой, чтобы деталь не сильно нагревалась, а основной металл был бы на грани расплавления.

Контактная электрическая сварка — это один из наиболее эффективных, экономичных, высокомеханизированных и автоматизированных способов сварки, обеспечивающий высокую прочность, качество и надежность сварного соединения и широко используемый в строительстве для сварки арматуры, трубопроводов, рельсов. Изготовление наиболее дорогих и сложных узлов легковых и грузовых автомобилей — кузовов и кабин тоже основывается на электроконтактной сварке. Многие конструктивно сложные детали в машиностроении изготовляются путем точечной сварки штампованных из листового проката заготовок.

Рис. 9.22. Схема электроконтактной сварки

 

Способы электроконтактной сварки подразделяются
на три группы (рис. 9.23): стыковую, точечную и шовную.

 

	Рис. 9. 23. Способы электроконтактной сварки

 

 

Электроконтактная сварка деталей (рис. 9.22) выполняется следующим образом: детали сжимают усилием Р, через их стык пропускается электрический ток I в течение времени τ, происходит нагрев металла в зоне контакта до температуры плавления, выключается электрический ток, деталь охлаждается и кристаллизуется металл сварного шва, снимается нагрузка.

Количество тепла, выделившегося при прохождении электрического тока, находится по формуле:

Q = I²Rτ, Дж.

Напряжение сварки U по сравнению с электродуговой сваркой очень низкое (всего 1…6 В), а токи измеряются сотнями и тысячами ампер. Поэтому понижающий трансформатор конструктивно отличается от сварочных трансформаторов для электродуговой сварки: вторичная обмотка имеет от 1 до 6 витков, а сила тока I регулируется изменением количества витков первичной обмотки (рис. 9.24). Сопротивление R зависит от чистоты, шероховатости и загрязнения поверхности свариваемых деталей, электрического сопротивления материала, давления, возникающего при сжатии деталей, и др. Время сварки τ изменяется от сотых долей секунды до нескольких минут. Из-за малого времени сварки снижаются окисляемость материалов деталей и величина зоны 

Рис. 9.24. Схема электроконтактной стыковой сварки

 

термического влияния, поэтому при сварке будут минимальные деформации и хорошее качество наплавленного металла.

Стыковой сваркой (рис. 9.24) свариваются арматурные стержни, полосы, трубы, фланцы, швеллеры, рельсы. Применяются три ее разновидности: сопротивлением, непрерывным и прерывистым оплавлением.

При сварке сопротивлением торцы свариваемых деталей тщательно обрабатывают, детали сводят до соприкосновения и включают электрический ток. После нагрева металла до пластичного состояния выключают ток и снимают нагрузку. Сваркой сопротивлением можно сваривать детали сечением до 300 мм², например, трубы диаметром до 40 мм. При сварке непрерывным оплавлением после сжатия деталей производят нагрев стыка электрическим током до его оплавления. С торца выдавливается жидкий металл, а с ним окислы и загрязнения с поверхности контакта, поэтому особой подготовки детали перед сваркой не надо. После выключения электрического тока кристаллизуется расплавленный металл и образуется сварной шов. Этим способом можно сварить детали значительно большего сечения (до 3000 мм²), чем при сварке сопротивлением.

Сварка прерывистым оплавлением выполняется периодическими короткими замыканиями и размыканиями электрического тока за счет перемещения детали. При этом появляются искры и разбрызгивание металла. Этот способ сварки эффективен для легированных сталей (30ХГСА и др.).

Точечная сварка используется в основном для сварки листовых конструкций, соединения пересекающихся стержней (арматура ЖБИ). Суммарная толщина листов обычно не превышает 10…12 мм (возможна до 20 мм для листовой сварки), а других элементов — до 30 мм.

Сварные соединения могут реализовываться по-разному (рис. 9.25): одноточечная двухсторонняя, двухточечная односторонняя и многоточечная односторонняя. Последний способ обеспечивают аналогично двухточечной односторонней, только в этом случае для каждой пары точек сварки необходима своя вторичная обмотка, так, например, для
40-точечной контактной сварки необходимо 20 вторичных обмоток трансформатора.

	Рис. 9.25. Способы получения точечных сварных швов

 

При двухсторонней одноточечной сварке нижний электрод неподвижен, а верхний перемещается с помощью механизма сжатия (механический, пневматический или электрический привод).

	Рис. 9.26. Изменение силы тока J и усилия сжатия P деталей по времени τ выполнения электроконтактной сварки

 

 

После установки и сжатия деталей (рис. 9.26) включается трансформатор, металл нагревается в зоне контакта до образования ядра из расплавленного металла, выключается ток, увеличивается нагрузка сжатия, кристаллизуется расплавленный металл и детали свариваются. Место контакта электрода с деталью нагревается меньше, т. к. тепло отводится через водоохлаждаемые медные электроды. Для сварки конкретных деталей могут использоваться схемы выполнения сварки, отличающиеся от схемы, представленной на рис. 9.26.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей применяются мягкие режимы (относительно большое время выдержки 0,2…3 с и небольшая плотность тока 80…160 А/мм²), а для сварки низкоуглеродистых и высоколегированных сталей, не склонных к закалке, — жесткие режимы (t = 0,001…0,1 с;   I = 150…350 А/мм²).

Рис. 9.27. Шовная сварка

Шовная контактная сварка (рис. 9.27) применяется для получения прочных и герметичных швов (тонкостенные сварные трубы, тонкостенные сосуды). Листы толщиной 0,3…3 мм собирают внахлестку, сжимают двумя медными роликами, пропускают через них электрический ток, ролики вращаются, листы или ролики перемещаются, происходит контактная сварка. Два способа шовной сварки: непрерывная и прерывистая. При непрерывной контактной сварке изделий из малоуглеродистой стали толщиной менее 1 мм выполняется непрерывная подача электрического тока.

Для более толстых изделий используется прерывистая сварка, когда ролики вращаются непрерывно, а ток подается периодическими импульсами; в результате образуется ряд непрерывных точек, которые, перекрывая друг друга, в итоге образуют сплошной сварной шов.

Для повышения твердости и износостойкости рабочих поверхностей деталей и при ремонте посадочных мест под подшипники качения валов, отверстий редукторов, коробок перемены передачи, шеек коленчатых валов двигателей широко используется электроконтактная приварка ленты, проволоки или порошка. Технология приварки ленты включает в себя операции: подготовку детали (шлифование до размера d _н — 0,3 мм), нарезку заготовок ленты по ширине и длине (периметру) и очистку ленты, предварительную приварку ленты в середине. Далее выполняется приварка ленты (порошка, проволоки) с помощью роликов установки электроконтактной сварки.

Тепловые деформации при этом малы, материал подбирается высокой износостойкости, обеспечивается долговечность, не уступающая новым деталям, исключается термическая деформация деталей.

Детали ходовой части строительных и дорожных машин имеют очень большой износ. В этом случае для их восстановления целесообразно применять заливку жидким металлом (литейную сварку), т. к. другие способы (автоматическая наплавка, постановка бандажей и т. д.) не дают хорошего качества и очень дороги.

Деталь нагревают и помещают в кокиль, тоже нагретый до 200…250° С. Через летники заливают в кокиль жидкий чугун или сталь, которые заполняют пространство между изношенной деталью и стенкой кокиля, происходит сварка металла, компенсирующая износ. Для деталей ходовой части последующей механической обработки не требуется. По сравнению с другими способами, стоимость восстановления снижается в два-три раза, а долговечность находится на уровне новой детали.

 

Газовая сварка и наплавка

Источником тепла при газовой сварке является пламя, получаемое при сгорании горючих газов в технически чистом кислороде. В качестве горючих газов применяются ацетилен, водород, природный газ, пропан-бутан, пары бензина и керосина и др. Из-за простоты выполнения сварки и получения высокой температуры пламени чаще всего используется ацетиленокислородная сварка.

¢

Газовая сварка и наплавка уступает электродуговой по следующим позициям:

1. Большая зона теплового влияния приводит к большим деформациям детали при сварке.

2. Расходы на газ выше, чем расходы на электроэнергию.

3. Трудность механизации и автоматизации.

4. Ниже по производительности, т. к. максимальная температура в зоне горения газа (ацетилена) — 3150° С, а в зоне горения электрической дуги — 6000° С.

5. Взрывоопасность горючих газов и кислорода.

Несмотря на эти недостатки, газовая сварка широко
используется при ремонте машин, т. к. эффективна при сварке тонколистового материала кабин, кузовов, баков и радиаторов, чугунных и алюминиевых деталей, при ремонте и монтаже трубопроводов. Достоинствами газовой сварки являются простота и высокая транспортабельность оборудования, возможность выполнения работ при отсутствии электросети, удобство регулирования процессом во время сварки. Немаловажной является возможность использования газового пламени для пайки и резки металлов.

Ацетиленокислородная сварка выполняется при сгорании ацетилена в кислороде (рис. 9.28), подаваемом из кислородного баллона, и в кислороде, имеющемся в воздухе.

В первой зоне, так называемом ядре, смесь подогревается до воспламенения и происходит частичный распад молекул ацетилена:

С₂Н₂ ® С₂ + Н₂.

Во второй зоне, называемой сварочной частью, происходит сгорание ацетилена в чистом кислороде, подаваемом из баллона:

С₂ + Н₂ + О₂ ® СО + Н₂.

В третьей зоне, называемой факелом, догорает ацетилен в кислороде воздуха:

СО + Н₂ + О₂ ® СО₂ + Н₂О.

В зависимости от подачи кислорода можно получить нормальное, окислительное и науглероживающее пламя. При нормальном пламени горючее сгорает полностью; для этого требуется соотношение кислорода с ацетиленом 2,5:1, причем из баллона поступает 1,1…1,15 его часть, а остальной кислород — из воздуха. Окислительное пламя (избыток кислорода) используется для резки металлов и для сварки латунных деталей. Науглероживающее пламя (при избытке ацетилена в газовой смеси) применяется при сварке чугуна, алюминия и малоуглеродистых сталей.

	Рис. 9. 28. Схема образования пламени и распределения температуры по зонам ацетилено – кислородной сварки

Кислород получают (рис. 9.29) методом глубокого охлаждения воздуха до температуры –194,5° С. При этой температуре кислород будет уже в жидком (температура сжижения его –183° С), а азот — еще в газообразном состоянии, т. к. температура сжижения у него еще ниже (–196° С).

 

	Рис. 9.29. Схема обоснования температуры получения кислорода

 

 

Кислород хранится в баллонах (голубой или синий цвет окраски) при начальном давлении 15 МПа. Чаще всего используются 40-литровые, а при небольших объемах работ — 5- и 10-литровые баллоны. Перед работой на баллон ставят кислородный редуктор, с помощью которого устанавливается и автоматически во время работы поддерживается давление кислорода, подаваемого в газовую горелку (0,2…0,4 МПа) или кислородный резак (1,2…1,4 МПа).

Масла и жиры в атмосфере кислорода могут самовозгораться,поэтому при работе нужно соблюдать особую предосторожность: не допускать на рабочем месте грязных тряпок и замасленной ветоши, работать в не замасленных рукавицах.

Ацетилен C₂H₂ получают взаимодействием карбида кальция CaC₂ с водой:

CaC₂ + H₂O ® C₂H₂ +Ca(OH)₂.

Из 1 кг технически чистого карбида кальция получается 230…300 литров ацетилена.

Для предохранения ацетиленовых генераторов от взрыва при обратном ударе пламени используются предохранительные водяные затворы.

Ацетилен в сжатом состоянии (3,5 МПа) может храниться в 40-, 10- и 5-литровых баллонах (белый цвет окраски). Так как ацетилен взрыво - и пожароопасен, то необходимы специальные меры его хранения. Ацетилен очень хорошо растворяется в ацетоне (23:1) и в растворенном состоянии
не взрывается при давлении до 1,6 МПа, а при наличии
в баллоне пористой массы (активированный уголь, пемза…) не взрывается при очень высоких давлениях (свыше 16 МПа). Очень эффективным является использование в баллонах литой пористой массы (ЛПМ). Кроме пониженной взрывоопасности 40-литровые баллоны с ЛПМ вмещают до 7,4 кг ацетилена, а с активированным углем — только 5 кг.

По принципу смешивания газов сварочные горелки
могут быть инжекторные и безынжекторные. В инжекторных горелках кислород под давлением 0,2…0,4 МПа через регулировочный вентиль подается в инжектор, через продольные пазы которого подсасывается ацетилен, расход которого также регулируется вентилем. У горелок имеется до 9 сменных наконечников, позволяющих сваривать металлические детали различной толщины. Чем больше номер наконечника, тем больше диаметр проходного сечения горелки и, следовательно, будет больше расход газа, поэтому можно сваривать детали большей толщины.

В зависимости от толщины детали выбирается диапазон расхода газа (номер горелки), а в процессе сварки вращением ацетиленового вентиля горелки более точно подбирается оптимальная мощность горения, а вентилем подачи кислорода — необходимый вид пламени (нейтральное, окислительное или восстановительное). В безынжекторных горелках горючий газ и кислород подаются под одинаковым давлением (0,05…0,1 МПа) в смесительную камеру, выходят из мундштука и сгорают. Эти горелки менее универсальны, сложны в регулировании процесса и используются для сварки очень тонкого материала.

Оценка качества сварки

Качество сварки определяется уровнем дефектов при сварке (см. рис. 9.6), зависит от особенностей протекания технологического процесса и включает в себя ряд единичных показателей (рис. 9.30):

 

	Рис. 9.30. Показатели качества сварки

 

 

— структуру, твердость и другие механические показатели сварного шва;

— наличие в сварном шве внутренних дефектов (поры, трещины, шлаковые включения и т. д.);

— геометрические размеры шва;

— эстетические показатели;

— коробления и структурные изменения в свариваемых деталях;

— свойства переходной зоны (наличие трещин, крупнозернистости, закалочных явлений…);

— усталостную прочность и долговечность;

— коррозийную стойкость сварного шва;

— экономические показатели.

Качество сварки зависит от многих технологических факторов:

-сварочных материалов (электроды, сварочная проволока, флюсы, защитные газы…),

- режимов сварки (сила тока, напряжение…),

- материалов свариваемых деталей и качества их подготовки перед сваркой,

- профессионально-личностного уровня сварщика (квалификация, отношение к работе, дисциплина труда…),

 -условий и охраны труда и др.

Контроль может и должен быть предварительным (контроль электродов, флюсов, оборудования, режимов работы и т. д.) и окончательным (оценка качества сварного шва). Первый вид контроля является основой для высокого качества сварки, т. к. создает предпосылки для качественного выполнения работ, а второй фиксирует достигнутые результаты технологического процесса.

Контролерами являются все участники технологического процесса:

-инженеры-механики отдела главного механика (ОГМ) контролируют состояние оборудования;

-инженеры-технологи отдела главного технолога (ОГТ) контролируют выполнение технологического процесса;

-работники отдела технического контроля (ОТК) контролируют все стадии технологического процесса и выполняют заключительный контроль;

 -сварщик («главный» контролер) обеспечивает и непрерывно контролирует качество сварки.

Дефекты могут быть:

— явными (непровары, пережоги…) и скрытыми (вну­тренние трещины и поры, структурные изменения…);

— исправимыми и неисправимыми.

Простейшие испытания сварных швов на герметичность проводятся гидравлическими и пневматическими методами, а также с помощью керосиновой пробы.

При гидравлических испытаниях систем отопления, водопровода создается давление, в 1,5 раза превышающее рабочее давление, и проводится выдержка в течение 5 минут. При наличии утечек воды или отпотевании отдельных участков производится устранение дефекта (вырубка и проварка).

При пневматических испытаниях сосуд опускают в воду или смачивают швы мыльной пеной и создают в нем избыточное давление, а по наличию газовых пузырьков в воде (пене) судят о наличии дефектов. Эффективна проверка керосином сосудов, работающих при низких давлениях. Одну сторону шва закрашивают мелом, а вторую смачивают керосином. Появление темных керосиновых пятен на меловом покрытии говорит о наличии трещин.

С помощью рентгеновского просвечивания (рис. 9.31) выявляют трещины, поры, непровары в стальных деталях с глубиной залегания до 100 мм, в алюминиевых деталях — до 300 мм и в медных — до 25 мм. Рентгеновские лучи, излучаемые рентгеновской трубкой, более интенсивно проникают через дефектные места (поры, шлаковые включения, непровары), чем через сплошной металл и сильнее засвечивают рентгеновскую пленку (на негативе будут светлые пятна) или наблюдаются визуально на экране.

Д остоинства этого метода следующие: высокая чувствительность, определение характера дефектов, их размеров и мест расположения.

Недостатками его являются: вредность для организма человека, сложность и громоздкость аппаратуры (хотя имеются и портативные импульсные рентгеновские аппараты), трудоемкость и сложность работ.

Из всех имеющих методов рентгеновская дефектоскопия чаще других используется в практике строительства трубопроводов и изготовления технологического оборудования.

 

	Рис. 9.31. Схема рентгеновской дефектоскопии скрытых дефектов

 

Принцип гамма-лучевого просвечивания такой же, как и рентгеновской дефектоскопии, только вместо рентгеновской трубки используется источник радиоактивного излучения (радий, кобальт, цезий и др.). Достоинства метода: портативность аппаратуры, независимость от источников питания, возможность определения характера и размера дефекта. Недостатки: вредность гамма-лучей на организм человека, ограниченная чувствительность, трудоемкость и высокая стоимость работ. Максимальная глубина просвечивания портативными гамма-дефектоскопами достигает для стальных изделий 60…80 мм.

Ультразвуковой метод контроля основан на способности ультразвуковых колебаний распространяться в металле и отражаться от границ раздела сред. Используется два метода: теневой и отражения. В основном используется второй метод (рис. 9.32), с помощью которого можно выявить дефекты с глубиной залегания до 2600 мм.

 

	Рис. 9.32. Схема определения скрытых дефектов ультразвуковым просвечиванием

 

 

Ультразвуковой сигнал, выработанный генератором, поступает на пьезоизлучатель, проходит через металл, отражается от нижней части детали и от дефекта. Усилитель сигналов получает первичный сигнал от генератора и сигналы, отраженные от дефекта и низа детали.

В итоге первичный сигнал делится на три сигнала, которые представлены на экране осциллографа следующим образом:

— первичный сигнал генератора. На экране осциллографа это будет самый левый импульс;

— сигнал от дефекта, который проходит расстояние
излучатель–дефект–приемник, на что затрачивается время. Этот сигнал на экране осциллографа будет сдвинут правее первичного сигнала на расстояние l ₁, а его форма и размеры отражают соответствующие характеристики дефекта;

— сигнал от нижней части детали. Путь его прохождения максимален, поэтому он будет сдвинут на еще большее расстояние l ₂, т. е. еще правее сигнала от дефекта.

На экране осциллографа мы видим:

— отсутствие или наличие дефектов;

—характеристику дефектов: форму, размеры, вид (поры, трещины, шлаковые включения);

— глубину залегания дефектов, определяемую из пропорции:

.

Магнитные методы контроля основаны на принципе
искажения магнитного поля в местах дефектов (рис. 9.33), расположенных на поверхности детали. Магнитный порошок (измельченная железная окалина, продукты шлифования металла) в сухом виде, а чаще всего в виде масляной эмульсии, наносится на проверяемую поверхность, деталь намагничивается. На месте дефекта визуально будут видны скопления магнитного порошка.

 

	Рис. 9.33. Искажение магнитного поля детали при наличии дефекта

Магнитно-графический метод контроля заключается
в фиксации на магнитной ленте полей рассеивания, возникающих на дефектных участках шва при его намагничивании с последующим воспроизведением этих полей с помощью магнитно-графической аппаратуры. Можно намагничивать с помощью импульсного магнитного устройства протяженный участок шва (600…700 мм) или весь периметр сварного шва трубы.

При люминесцентной дефектоскопии готовится смесь (керосин, бензин, смазочное масло и порошок дефектоля)
и наносится на поверхность детали. Смесь проникает в трещины и остается там, с поверхности детали смесь удаляется, деталь облучается ультрафиолетовыми лучами, дефект высвечивается зелено-золотистым цветом, т. к. в трещинах остается дефектоль.

При цветной дефектоскопии деталь аналогично обрабатывается специальным составом краски, далее наносится на проверяемую поверхность аэрозоль белой нитроэмали, при сушке которой адсорбируется краска из трещины, над дефектом появляются соответствующие разводы яркой краски.

Для контроля сварки трубопроводов имеются передвижные лаборатории рентгеновского, гамма - и магнитно-графи­ческого контроля со сменной производительностью контроля стыков труб:

— рентгеновским методом — до 12;

— гамма-лучевым контролем — до 6;

— магнитно-графическим методом — до 15.