По мірі вдосконалення технологій виконання зварювальних робіт знижуються ризики утворення різного роду дефектів і відхилень від нормативних параметрів. Тим не менше повністю виключити ризики отримання неякісних з’єднань не дозволяють навіть автоматичні і роботизовані апарати для зварювання. Тому, незалежно від застосованої технології виробництва зварювальних операцій, після її виконання реалізується процедура комплексної перевірки якості швів. Метод візуального контролю є початковим етапом у рамках загального процесу зварювального дефектування.
Основні положення
Контроль зварювальних з’єднань слід розуміти як технологічну процедуру, яка може виконуватися на різних етапах виробничого процесу, але в будь-якому випадку його слід здійснювати у відповідності з нормативними вказівками. До основних принципів цієї операції ставляться:
- Контроль виконується стосовно до деталей, заготовок і готових виробів з метою визначення відповідності даного об’єкта проектним характеристикам.
- При виконанні контролю повинен враховуватися поточний статус об’єкта дослідження, особливості структурних і розмірних параметрів.
- До перевірки допускається лише кваліфікований персонал, знайомий з технічними правилами візуального контролю за Гостом Р ЕН 13018-2014. Крім того, зір безпосередніх учасників перевірки повинно відповідати вимогам стандарту ІСО 9712.
- В процесі виконання операцій контролю цільовий об’єкт не повинен піддаватися руйнуванню і механічного впливу, яке в принципі може спричинити зміни в структурі матеріалу і його експлуатаційних характеристиках.
Принципи і завдання методу
Суть даного методу контролю полягає в дослідженні поверхонь цільових об’єктів шляхом зовнішнього огляду. На початковому рівні оператор вивчає зони зварного шва, використовуючи власний зір, але можуть застосовуватися спеціальні технічні пристрої. Наприклад, оптичні прилади дають можливість дослідження поверхонь в умовах наближення і акцентування зони шляхом світлового випромінювання. Це дає можливість не просто візуального контролю, але і фіксації певних параметрів вже виявленого дефекту.
В результаті огляду повинна сформуватися дефектологічна карта із зазначенням місць пошкодження, вад та відхилень у місці зварного з’єднання. На основі отриманих даних проводиться доробка шва або утилізація деталі в залежності від можливостей відновлення ділянки.
Цільові дефекти для виявлення
До основних дефектів і відхилень зварного шва, які виявляються при зовнішньому контролі, відносяться:
- Непровари. Нещільність або часткове несходження двох поверхонь деталей з-за недостатньо розплавлених кромок.
- Угнутості. Навпаки, був допущений надмірний проплав кореня зварного шва, в результаті чого деформувалася структура основи. В даному випадку візуальний контроль лише фіксує факт наявності дефекту, а його характеристики виявляються методами внутрішнього неруйнівного контролю.
- Підрізи. Заглиблення, що йде по лінії сплаву. Допускається із-за неправильного напрямку дуги при зварюванні або внаслідок зовнішнього механічного пошкодження.
- Опуклості. Зазвичай формуються з-за неправильної подачі захисної газової суміші або при порушенні температурного режиму в ході розплаву.
Застосовуваний інструмент контролю
На базовому рівні застосовуються найпростіші засоби візуального огляду, серед яких лупи, штангенциркулі, лінійки, косинці. До спеціалізованих апаратів для професійного контролю можна віднести вихорострумовий та ультразвукові товщиноміри, які дають уявлення про розмірних параметрах дефектів.
Широко застосовуються при візуальному контролі і шаблони, за якими і без конкретних замірів можна визначити відхилення характеристик шва від нормативних значень. Таким способом порівняння зазвичай визначаються форми зазорів, крайок і зібраних деталей для наступного з’єднання. Спеціально для визначення ступеня хвилястості і шорсткості поверхні задіють профілографи-профилометры.
Особливості лазерного візуального контролю
І людський зір, і можливості оптичних приладів мають свої обмеження при дослідженні поверхонь з підвищеною точністю спостереження. Найбільш ефективним засобом глибинного візуального контролю зварних з’єднань є система лазерного сканування з високоточною камерою. Такі апарати дозволяють робити тривимірні графічні знімки ділянок спостереження з моментальним обчисленням похибок шва. Тобто в режимі оперативного аналізу становить карта дефектів у вигляді комп’ютерної моделі.
Причому, пристрій не просто дає необхідний перелік вихідних параметрів для подальшого аналізу, а залежно від закладених алгоритмів обробки даних може самостійно класифікувати з’єднання на основі геометричних показників, виду дефекту і т. д. Модуль сканування з мікропроцесором виносить рішення про можливості подальшого використання деталі з урахуванням тяжкості виявлених відхилень від норми.
Підготовка місця проведення контролю
Згідно з нормативами, роботи проводяться на стаціонарному ділянці, обладнаному спеціальними платформами, стендами і столами для розміщення досліджуваного об’єкта та обладнання. Нерідко контроль здійснюється в межах виробничої ділянки, що обумовлено мінімізацією логістичних витрат при переміщенні деталей від безпосереднього місця виконання зварювання до зони контролю. У цьому випадку особлива увага приділяється огородженням від ділянки, де виконуються технологічні операції. Місце для дослідження підбирається з урахуванням санітарно-екологічної обстановки, що особливо стосується підприємств хімічної і металургійної промисловості.
Чим краще освітлений робочий ділянка, тим точнішими будуть результати візуально-вимірювального контролю зварних швів. Освітлення повинне бути досить яскравим для надійного дослідження контрольованої поверхні, але не перевищувати показник інтенсивності світіння 500 Лк.
Підготовка до виконання огляду
Незалежно від типу і характеристик досліджуваного об’єкта, його поверхні повинні бути відповідним чином зачищені. Видаленню підлягають будь-які сторонні покриття, що не входять в природну структуру шва. Це стосується окалини, фарби, бруду, слідів іржі й залишився після зварювання шлаку. Не завжди до контролю допускаються і об’єкти, поверхні яких мають кольори мінливості. Якщо контрольована поверхня відноситься до частин працюючого обладнання, то агрегат необхідно зупинити на час досліджень.
Як правило, це відноситься до технологічного обладнання, пройшов ремонт зварюванням. Мова йде про системах вентиляції, охолодження, компресорних установках і т. д. Особливу увагу при підготовці відводиться інструментальному комплекту візуального контролю і витратних матеріалів, які будуть використовуватися в ході роботи. Інструменти повинні бути відповідним чином налаштовані, відкалібровані, перевірені на працездатність і точність показань.
Порядок проведення вхідного контролю
Перший етап зовнішнього контролю в рамках виробничого процесу, який ставить за мету перевірку заготовок і деталей перед складальними операціями. На цій стадії виявляються тріщини, заходи, забоїни, розшарування і раковини зварних швів, які несумісні з вимогами подальших технологічних операцій. Згідно інструкції по візуальному контролю на етапі вхідного огляду, довжина ділянок, які можна перевіряти без допоміжного обладнання, може становити не більше 100 мм.
В іншому випадку задіюються вимірювальні прилади, що дозволяють в потоковому режимі фіксувати геометричні параметри дефектів. До речі, крім безпосередньо зварних швів, на цьому етапі може оцінюватися стан кромок деталей, які ще будуть збиратися за допомогою зварювання.
Облік контрольованих параметрів після зварювання
Основний етап робіт по візуальному огляду деталей, який проводиться після завершення складання конструкцій шляхом термічного зварювання. Основним об’єктом дослідження є наплавка у вигляді готового з’єднання. Як правило, проводиться пошарове візуальний контроль зварних швів з фіксацією поверхневих дефектів. Якщо немає можливості точного виявлення і оцінки параметрів свищів, тріщин і ознак руйнування валика шва, то виконується внутрішній аналіз структури з підключенням радіаційної або ультразвукової апаратури.
Вимірювані параметри при контролі
З точки зору вимог до технологічної складання металевих деталей і конструкцій, більшою мірою важлива не фіксація самого факту наявності дефекту, а його розмірні показники. У відповідності з інструкцією по візуальному та вимірювальному контролю, при комплексному дослідженні повинні реєструватися наступні величини:
- Ширина, довжина і глибина шва.
- Розмір опуклості шва.
- Параметри відколів, тріщин та раковин.
- Глибина підрізу.
- Катет кутового шва.
- Довжина несплошностей.
В індивідуальному порядку згідно з проектним приписам може складатися і карта взаємного розташування швів. Приміром, дотримання певної дистанції між точками сполук нерідко є умовою забезпечення надійності всієї конструкції, тому облік проміжків розглядається як одна з основних величин контролю.
Контроль у рамках заходів з усунення дефектів
В процесі ремонту дефектних швів і при відновленні пошкодженої структури металевих деталей також виконуються контрольні операції, до цілям яких відноситься:
- Відстеження повноти усунення дефекту.
- Виявлення нових дефектів, викликаних застосуванням засобів корекції структури шва.
- Контроль загальної форми дефектного ділянки.
- Контроль чистоти ділянки – зокрема, відстеження забруднень місця з’єднання маслом, продуктами корозії, технічної пилом і т. д.
Також візуальний метод контролю дозволяє утримувати в нормативних рамках параметри механічних операцій, потрібних для виправлення структури зварного з’єднання. Зокрема, контролюється глибина вибірки дефектного шва, ширина зони зачищення, величина оброблення крайок, кути скосів і т. д.
Реєстрація результатів
Дані контролю заносяться в спеціальний журнал обліку, після чого складається документація у вигляді акта, протоколу чи висновку за підсумками проведеного обстеження. При виконанні візуального контролю якості на поверхні цільового ділянки також ставиться маркування із зазначенням результатів проведеної перевірки. Наприклад, це може бути клеймо з допуском до подальших технологічних операцій в рамках виробничого процесу. В іншому випадку заготівля відправляється на ремонт або доопрацювання.
Висновок
Технології організації та проведення контрольно-перевірочних операцій стосовно твердотільних деталей і матеріалів постійно удосконалюються, дозволяючи без пошкоджень об’єкта дослідження виявляти його дрібні дефекти. Тим не менше до сих пір активно застосовуються найпростіші способи візуального огляду, істотно обмежені в можливостях точкового контролю.
Дана практика дійсно незрівняна за ступенем ефективності з сучасними засобами неруйнівного внутрішнього аналізу тих же зварних швів. Але, як зазначається в інструкції з візуального і вимірювального контролю, зовнішній огляд зачіпає лише найбільш виражені дефекти поверхні, частину яких можна ліквідувати без застосування спеціалізованих апаратів і витратних матеріалів. Іншими словами, з мінімальними витратами на організацію контрольно-технічних заходів виявляється найбільш грубий шлюб. Далі заготівля відправляється на наступні етапи більш точного контролю, що вимагає застосування спеціалізованих магнітних, рентгенівських і ультразвукових апаратів, які недоцільно використовувати при первинному контролі явних поверхневих дефектів.
