ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные виды сварных строительных конструкций и их дефектоскопичность из "Ультразвуковой контроль сваных соединений Издание 2 " Основные виды сварных строительных конструкций. Металлические и железобетонные конструкции применяют при изготовлении различных сооружений. Среди всего многообразия различных видов сварных строительных конструкций наиболее распространенными металлоемкими металлическими конструкциями являются трубопроводы различного типоразмера и назначения, резервуары, газгольдеры, кожухи доменных печей и др., а железобетонными — арматурные стержни и закладные детали. [c.5] Основным методом контроля этих изделий пока остается радиографический. Это связано с тем, что при ультразвуковой диагностике (УЗД) совмещенными пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) возможны ложные помехи, снижающие достоверность контроля и затрудняющие окончательную оценку качества. [c.5] Кожухи доменных печей чаще всего изготовляют из низколегированных сталей толщиной до 150 мм, сваркой под флюсом или электрошлаковой. В соответствии со СНиП 111-18-75 сварные швы подвергают 100%-ной ультразвуковой дефектоскопии с 1,5—3%-ньш дублированием просвечиванием. [c.5] С точки зрения возможностей УЗД значительный интерес представляют конструкции, изготовляемые из сталей того же класса, но большей толщины (20...80мм). Подобные конструкции применяют в энергомашиностроении, судостроении и других отраслях, контроль которых также осуществляют радиографией. Невозможность использования УЗД для окончательной оценки этих конструкций, как уже отмечалось, вызвана большим числом помех, порождаемых крупнозернистой структурой шва. [c.6] Примерно половина всего используемого в строительной индустрии проката расходуется на изготовление железобетонных конструкций, применяемых при сооружении зданий промышленного и гражданского назначения. Основными сварными элементами таких конструкций являются закладные детали и стыки арматуры. В общем случае закладная деталь представляет собой плоскую пластину, к которой втавр или внахлестку приварен стержень периодического профиля. Чаще всего применяют тавровые соединения закладных деталей, выполненные сваркой под флюсом. Пластины изготовляют из сталей марок СтЗ или Ст5 толщиной 6... 30 мм, а материалом стержней служит сталь марки 35ГС или Ст5. Число стержней в одной закладной детали может быть от 2 до 12 с диаметром 8. .. 40 мм. [c.6] Одним из наиболее ответственных элементов при сооружении железобетонных конструкций являются сварные стыковые соединения стержней арматуры периодического профиля диаметром 20. .. 70 мм, изготовляемые из сталей марок 35ГС или Ст5. Обычно для выполнения таких соединений применяют ванную сварку в инвентарных формах, ванно-шовную сварку на стальной остающейся скобе и др. Как и закладные детали, стыки арматуры при работе испытывают в основном статические нагрузки. До недавнего времени единственным методом контроля этих соединений был выборочный разрушающий контроль. [c.6] Дефекты сварки и их влияние на прочность сварных соединений. При сварке плавлением в сварных швах могут образовываться дефекты различного вида. По правилам контроля и техническим условиям на прием готовой продукции оценку качества сварного соединения производят по внешнему осмотру и результатам физических методов контроля. Внешним осмотром определяют наружные дефекты, а физическими методами контроля — внутренние и невидимые поверхностные и подповерхностные дефекты. С этой точки зрения образующиеся при сварке дефекты целесообразно разделить на наружные и внутренние. В предлагаемой книге рассмотрены внутренние дефекты, которые подлежат выявлению ультразвуком (рис. 1.1). [c.8] Выбор параметров ультразвукового контроля в значительной мере зависит от видов и размеров встречающихся внутренних дефектов. Статистическим анализом результатов радиографического контроля и фрактографи-ческого анализа большого числа проконтролированных соединений установлено, что основными внутренними дефектами обследованных сварных соединений являются поры, шлаковые включения, непровары и несплавле-ния. Трещины были зафиксированы только в сварных соединениях аустенитных сталей и в крайне незначительном количестве ( 0,2%). Несплавления, непровары и трещины объединены в одну группу и называются в дальнейшем плоскостными дефектами. Хотя с позиции оценки прочности такое объединение неправомочно, однако с точки зрения отражательных свойств этих дефектов и их выявляемости ультразвуком оно не противоречит здравому смыслу. [c.8] шлаковые включения и их разновидности в дальнейшем условно называются объемными дефектами. [c.8] Равномерная пористость (рис. 1.2, а) обычно возникает при постоянно действующих факторах загрязненности основного металла по свариваемым поверхностям (ржавчина, масло и т. п.), непостоянной толщине покрытия электродов и т. д. Скопление пор (рис. 1.2,6) образуется при местных загрязнениях или при отклонениях от установленного режима сварки, а также при нарушении сплошности обмазки электрода, при сварке в начале шва, при обрыве дуги или при случайных изменениях ее длины. [c.9] Цепочки пор (рис. 1.2, в) образуются в условиях, когда газообразные продукты проникают в металл по оси шва на всем его протяжении (при сварке по ржавчине, при подсосе воздуха через зазор между кромками, при подварке корня шва некачественными электродами). Одиночные поры возникают от действия случайных факторов (колебание напряжения в сети и т. д.). При ультразвуковой дефектоскопии округлые поры диаметром менее 1 мм выявляются слабо. Это объясняется тем, что они имеют ненаправленную диаграмму отражения. [c.9] Шлаковые включения (рис. 1.3) возникают в результате недостаточной очистки кромок свариваемых элементов и электродной проволоки от окалины, ржавчины, грязи, а также неполного удаления шлака при многослойной сварке. Повышенная длина дуги и высокая скорость сварки в значительной степени способствуют образованию шлаковых включений. Форма шлаковых включений может быть различной круглой, шарообразной, плоской в виде пленки или продолговатой в виде вытянутых хвостов . Шлаковые включения имеют обычно более вытянутую форму и больший размер по сравнению с порами, благодаря чему направленно отражают ультразвук и, как следствие, лучше обнаруживаются в сравнении с порами. [c.9] Причинами образования непроваров в корне шва (рис. 1.4,6) кроме указанных ранее могут быть недостаточный угол скоса кромок и большая величина их притупления недостаточный зазор между кромками свариваемых деталей большое сечение электрода или присадочной проволоки, укладываемой в разделку шва, что значительно затрудняет расплавление основного металла. Непровары между отдельными слоями (рис. 1.4, в) возникают по следующим причинам неполностью удален шлак, образовавшийся при наложении предыдущего валика, из-за трудности его удаления или небрежности сварщика недостаточная тепловая мощность (малый ток, излишне длинная или короткая дуга). [c.10] Трещины — частичное местное разрушение сварного соединения в виде разрыва (рис. 1.5). Образованию трещин способствуют следующие факторы сварка легированных сталей в жестко закрепленных конструкциях высокая скорость охлаждения при сварке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе использование повышенных плотностей сварочного тока при наложении первого слоя многослойного шва на толстостенные сосуды и изделия недостаточный зазор между кромками деталей при электрошлаковой сварке слишком глубокие и узкие швы при автоматической сварке под флюсом выполнение сварочных работ при низкой температуре. Трещины относят к числу наиболее опасных факторов и по всем действующим нормативно-техническим документам они недопустимы. [c.10] Установлено, что поры и шлаковые включения при их относительной суммарной площади в сечении шва до 5—10% практически мало влияют на статическую прочность соединения. Если швы имеют значительное усиление, то поры и шлаковые включения суммарной площадью (размером) 10—15% сечения шва мало влияют на статическую прочность. Исследованиями МВТУ им. Баумана и НИИЖБ установлено, что допустимый размер внутренних дефектов в сварных стыках арматуры и закладных деталей составляет 15—20% расчетного сечения шва. Эти данные составили основу для регламентации норм допустимых размеров дефектов в сварных соединениях строительных конструкций, которые приведены в СНиП И1-18-75. Например, суммарная величина непровара, шлаковых включений и пор при двусторонней сварке допускается 10% толщины сварного шва, а при односторонней — 15%. [c.11] Учитывая, что при УЗД имеем дело с расходящимся пучком, то в случае, когда его эффективная ширина соизмерима с толщиной контролируемого изделия, затруднена селекция ложных и полезных сигналов. Практикой установлено, что для серийно выпускаемых искателей, в которых произведение радиуса пьезоэлемента а на частоту посылаемых колебаний f равно, как правило, 15 мм-МГц, указанный выше фактор начинает заметно сказываться при контроле изделий толщиной 6... 8 мм и менее. При УЗ-контроле труб диаметром 100 мм и менее наблюдаются расфокусировка вводимого пучка и неравномерность распределения его энергии по сечению вследствие изменений условий прохождения на границе призма-изделие. Если трубы с такой кривизной имеют небольшую толщину стенок (3...7 мм), то из-за действия отмеченных обстоятельств их УЗ-конт-роль еще более затруднен по сравнению с контролем плоских элементов подобных толщин. Поэтому до последнего времени отсутствовал надежный УЗ-контроль подобных конструкций. [c.12] В нормативно-технической документации на УЗ-контроль сварных соединений толщиной 50 мм и менее регламентируют проведение УЗ-контроля с двух сторон от шва с одной поверхности основного металла. На практике иногда приходится сталкиваться с конструкциями, у которых отсутствует доступ для перемещения искателя по поверхности контролируемого изделия, и поэтому их невозможно подвергать УЗД. В этом случае они должны быть проконтролированы другим доступным методом. В случае когда имеется доступ только с одной стороны шва, проведение УЗ-контроля затруднено и не гарантируется надежное обнаружение дефектов. [c.12] При изготовлении изделий, работающих в агрессивных средах (резервуары, газгольдеры), широко применяют коррозионно-стойкие стали аустенитного класса. Некоторые конструкции изготовляют из сталей перлитного класса, а швы выполняют аустенитными присадочными материалами. Сложность контроля подобных сварных соединений связана с большим уровнем помех (шумов), вызванных рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях и зернах металла, размер которых соизмерим с длиной волны ультразвука ( 5). Сигналы, образовавшиеся в результате рассеяния и приходящие к приемнику в один и тот же момент времени, интерферируют (складываются). На некотором участке развертки помехи складываясь дают сигнал, значительно превосходящий средний уровень, а на другом, наоборот, суммарный сигнал мал. [c.13] Вернуться к основной статье