Контроль качества сварных соединений

«МАТИ»-Российский Государственный Технологический

Университет им. К.Э. Циолковского

Кафедра «Технология металлических материалов»

КОНСПЕКТ

ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ

«КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ»

Автор : доц., к.т.н. Федоров С.А.

Москва 2000 г.

Тема 1. ПОНЯТИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ЕЁ КАЧЕСТВА.

Промышленная продукция - конечный результат деятельности промышленных предприятий. Результатом деятельности предприятий сварочного производства являются сварные изделия. Продукция сварного производства характеризуется следующими особенностями:

·         многообразием номенклатуры, типов и размеров;

·         высокими требованиями к качеству сварных соединений;

·         выпуском сварных изделий предприятиями машиностроения и приборостроения с различным техническим уровнем и серийностью производства;

·         необходимостью аттестации технологических процессов сварки, технологического, контрольного и испытательного оборудования;

·         потребностью высокой квалификации рабочих и специалистов сварочного производства.

Крупногабаритные сварные изделия (каркасно-листовые, оболочковые, рамные, балочные), составляющие основу механизмов, сооружений или машин, часто называют сварными конструкциями. Например, к сварным конструкциям относятся кузова автомобилей, фюзеляжи самолётов и т.д.

Сварные конструкции условно разделяют на узлы. Узлом называют часть сварной конструкции, состоящую из двух или нескольких свариваемых элементов. Отдельные части машин или механизмов, полученные сваркой и выполняющие самостоятельные функции, называются сварными деталями. Например, к сварным деталям относятся  оси и валы автомобилей и т.д.

К сварным изделиям предъявляют определённые требования от выполнения которых зависит их качество и пригодность к эксплуатации. Качество сварных изделий является комплексным понятием и представляет совокупность определённых характеристик. Отдельные характеристики продукции объединяются в группы или показатели качества. Показатели качества в зависимости от характера решаемых задач классифицируются по различным признакам (ГОСТ 22851-77). Различают следующие группы показателей качества: назначения, надежности, технологичности и др.

Применительно к сварным конструкциям (изделиям), в которых применяют неразъемные соединения, первостепенное значение имеют показатели назначения и надежности.

Показатели назначения обуславливают область практического использования продукции и характеризуются эксплутационными ( служебными) характеристиками изделий.

Показатели надёжности характеризуют свойство продукции выполнять заданные функции и сохранять при этом эксплутационные характеристики в заданных пределах.

К показателям назначения, например топливного бака, относятся объём рабочей жидкости и её максимальное давление в нём.

 Показатели назначения сварных изделий в значительной степени будут определять свойства сварных соединений и характеризоваться их показателями качества. При определении показателей качества сварных соединений рекомендуется выбирать самые необходимые и важнейшие свойства. К их числу например, для топливного бака, относят прочность и герметичность.

К свойствам сварных соединений относят также пластичность, коррозионную стойкость, износостойкость и др.

Эти свойства будут определять требования к сварным соединениям, которые обеспечиваются определенными конструктивными и технологическими характеристиками сварного соединения. К конструктивным характеристикам относят форму и геометрические размеры сварного шва и сварных точек.

К технологическим характеристикам относят уровень остаточных напряжений, величину деформаций, размеры и количество дефектов и т.д.

Перечисленные характеристики в совокупности определяют качество сварных соединений и являются основой для оптимизации технологического процесса, под которой понимают нахождение наилучшего технологического решения осуществления процесса, обеспечивающего качество и надёжность сварных изделий.

К показателям надёжности изделий и сварных соединений относятся:

 ·безотказность;

 ·долговечность;

 ·ремонтопригодность.

Безотказность- свойство сварного соединения сохранять работоспособность (работоспособное состояние) в течение определённого периода времени в заданных условиях эксплуатации. Работоспособность сварных соединений характеризуется сохранением их свойств, установленных нормативно-технической документацией.

Под отказом понимают событие, заключающееся в нарушении работоспособности, т.е. в выходе хотя бы одной контролируемой характеристики за допустимые пределы.

Долговечность - свойство сварного соединения сохранять работоспособность до наступления состояния, когда невозможна дальнейшая эксплуатация сварного изделия.

Ремонтопригодность - свойство сварного соединения, заключающееся в возможности его ремонта и устранения возникших дефектов в процессе эксплуатации.

Надёжность, взятая отдельно, ещё не означает технического совершенства изделия, т.к. оно может обладать низкими техническими характеристиками. С другой стороны совершенные по техническим характеристикам изделия не обеспечиваются необходимой надёжностью. В связи с этим и вводится понятие работоспособности, оцениваемое в совокупности показателями прочности, герметичности и др.

Таким образом, качество сварных изделийний определяется совокупностью свойств сварных соединений.

Тема 2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И НОРМИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА.

Показатели качества сварных соединений разделяют на количественные и качественные. При определении количественных показателей используют измерительный метод, основанный на прямых измерениях контролируемых характеристик (например, измерение ширины шва). Количественные показатели могут быть определены и расчётным путём. Этот метод основан на определении по теоретическим или экспериментальным  зависимостям показателей качества от основных измеряемых характеристик. Например, определение предела прочности сварного соединения по измеряемым прямыми методами предельной нагрузке и площади поперечного сечения шва.

При оценке качества сварных соединений используют и качественные показатели. Например, степень окисленности поверхности сварного шва (по наличию цветов побежалости на поверхности сварного шва). В этом случае используют регистрационный метод, основанный на наблюдении и анализе зрительного восприятия информации. Точность определения качественных показателей зависит от накопленного опыта, квалификации и способности специалиста, производящего оценку.

При регистрационном методе обычно используют эталоны или специальные стандартные шкалы с бальным способом (номером) выражения показателя качества. Например, при оценке загрязненности стали неметаллическими включениями. Просматривают нетравленный щлиф сварного соединения в микроскоп и визуально сравнивают обнаруженные включения со стандартной шкалой, которая является пятибальной. С увеличением номера (балла) возрастает загрязненность стали неметаллическими включениями.

При оценке окисленности сварного шва используют эталоны сварных соединений с недопустимой степенью окисления.

При определении номенклатуры показателей качества и разработке шкал оценок, используют экспертный метод основанный на учёте мнений группы экспертов-специалистов. Чтобы получить экспертным методом достаточно точные результаты необходимо применять меры на уменьшение их субъективности, присущей этому методу. Поэтому при обработке мнений экспертов используют методы математической статистики, занимающейся вопросами сбора, обработки и анализа результатов наблюдений.

Оценку качества промышленной продукции производят путём её контроля, т.е. проверки соответствия контролируемых показателей заданным требованиям или нормам, установленным нормативно-технической документацией (НТД). НТД включает стандарты, технические условия, чертежи изделий, технологические карты и производственные инструкции.

Контроль необходим, т.к. при изготовлении продукции возникают производственные погрешности, обусловленные действием различных факторов. Получаемые и фиксируемые при контроле отклонения от норм и требований позволяют руководителям производства принимать решения о необходимости изменения технологических процессов, путём использования управляющих воздействий. С помощью управляющих воздействий обеспечивают требуемые показатели качества и их стабильность.

Нормирование требований к контролируемым характеристикам является необходимым условием обеспечения требуемого уровня качества промышленной продукции. Принимая за ci контролируемую характеристику, нормирование производят, либо по наименьшему значению cmin , либо наибольшему cmax  , либо одновременно по наименьшему и наибольшему значениям.

xi £ xi max; xi ³ xi min; xi min£xi£xi max

Например, в первом случае глубина отпечатка при точечной контактной сварке должна быть меньше установленного наибольшего значения. Во втором случае в качестве примера можно привести шаг (расстояние) между сварочными точками, который должен быть больше установленного наименьшего значения. В третьем случае примером является диаметр литого ядра. При диаметрах ядра меньше минимального имеет место непровар, а при диаметрах ядра больше максимального фиксируют выплеск. Непровар и выплеск являются недопустимыми дефектами контактной сварки.

Таким образом, нормирование устанавливает допустимые пределы изменения контролируемой характеристики. Эти значения отражают конкретные требования к сварным соединениям, которые устанавливают на основе экспериментальных исследований и испытаний, применения методов статистического анализа и обработки экспериментальных данных и построения статических закономерностей контролируемых показателей.

В производственной практике, например, при испытаниях для оценки качества сварных соединений используют как абсолютные, так и относительные показатели. К относительным показателям качества можно отнести, например, коэффициент прочности сварного соединения:

Ks=sВ св.соед./sВ осн. соед.

где, sВ св.соед. – предел прочности сварного соединения,

sВ осн. соед. – предел прочности основного металла.

Относительные характеристики также нормируют. Так коэффициент прочности сварного соединения не должен быть меньше установленного значения. Такие ограничения задаются в зависимости от конкретных технических требований. Выход за установленные ограничения считается как несоответствия предъявляемым требованиям.

В связи с тем, что реальное число контролируемых показателей велико, то при оценке качества продукции вводится такое понятие как уровень качества. Под уровнем качества понимают характеристику качества продукции, основанную на сравнении совокупности ее единичных показателей качества с соответствующей совокупностью нормативных (базовых) показателей. Сопоставляя единичные и нормативные показатели качества, принимают решение об уровне качества продукции.

Выбор необходимой и достаточной номенклатуры показателей качества сварных изделий и формирование требований к их качеству зависит от специфики и условий эксплуатации сварных изделий и устанавливается соответствующими отраслевыми стандартами и производственными методиками и инструкциями.

Разработкой общих теоретических основ и методов количественной оценки показателей качества продукции занимается наука, называемая квалиметрией.

Тема 3. СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

Система формирования качества промышленной продукции сварочного производства охватывает пять основных стадий жизненного цикла продукции и представлена в виде следующей схемы.

Проектирование (НИР, ОКР)

Внедрение (технологическая подготовка и выпуск опытной партии)

Серийное производство

Обращение,

(хранение и транспортировка)

Эксплуатация и ремонт

Контроль

Стадии жизненного цикла продукции

Прогнозирование качества

Планирование качества

Обеспечение качества

Сохранение качества

Поддержание качества

Этапы формирования качества

1)  Стадия проектирования включает научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИР и ОКР) по проектированию сварных изделий и разработке директивных (руководящих) технологических материалов (ДТМ, РТМ). На этой стадии прогнозируется технический уровень выпускаемой продукции и определяется её соответствие современному уровню развития техники и технологии. и осуществляется контроль разрабатываемой технической документации.

2) На стадии внедрения осуществляется технологическая подготовка производства и ведутся работы по отладке технологии при выпуске опытных образцов или установочной серии. Основной сущностью технологической подготовки производства является разработка рабочей технологической документации и проектирование технологической оснастки.

На этой стадии контролируется разработанная технологическая документация и конструкторская документация на оснастку.

3) Стадия серийного производства предполагает организацию определенной системы производственного контроля, включающую контроль поставляемых материалов и полуфабрикатов, уровня подготовки производственного и руководящего персонала, технического состояния оборудования, контроль технологического процесса изготовления и испытания сварных изделий. На этой стадии осуществляют мероприятия по управлению технологическим процессом с целью устранения возникающих отклонений. Контроль на стадии серийного производства обеспечивает планируемый уровень качества выпускаемой продукции.

4) На стадии обращения контролируют условия хранения продукции и её транспортировки с целью сохранения всех показателей качества, заложенных в продукцию на предыдущих стадиях.

5) Стадия эксплуатации предполагает организацию определённой системы технического обслуживания и ремонта сварных изделий с целью поддержания высокого уровня их качества. Для этого необходим эксплутационный контроль. Контроль производится и после ремонта сварных соединеий.

Анализ приведённой системы показывает, что качество продукции формируется и складывается из суммы качеств продукции на каждой стадии её жизненного цикла. Такая система формирования качества является частью общей системы качества, которая предусматривает контроль всех элементов, обеспечивающих её функционирование и соответствующих требованиям международных стандартов серии ISO -9000.

Тема 4. СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ И ПОСТАНОВКИ ПРОДУКЦИИ В ПРОИЗВОДСТВО.

Система разработки и постановки продукции в производство устанавливает порядок создания новой продукции, осуществляемой на основе хозяйственных договоров между заказчиком, разработчиком и изготовителем. Взаимодействие организаций-исполнителей при разработке и постанове продукции в производство осуществляется по следующей схеме.

Заказчик

Заявка

Разработчик

Техническая документация

Продукция

     

Изготовитель

            Приведенная схема в общем случае отражает порядок создания продукции. При этом заказчик формирует заявку на разработку продукции, в которой определяет целевое назначение, область применения, технические требования, тип и характеристики производства, разработчик создает нормативно-техническую документацию (НТД) на изготавливаемую продукцию, а изготовитель выпускает продукцию и несёт ответственность за соответствие её НТД.

            Запуску продукции в производство предшествует большая и трудоемкая подготовительная работа, которая охватывает две стадии жизненного цикла продукции (проектирование и внедрение). Результатом этой работы является разработка технической документации, включающей конструкторскую документацию на изделие и технологическую оснастку, и технологическую документацию на технологию его изготовления, а также отладка и освоение технологического процесса и выпуск установочной серии изделий в цехах предприятия-изготовителя продукции.

            Порядок разработки и постановки продукции в сварочном производстве предусматривает несколько этапов работ, некоторые из которых выполняются последовательно, а другие параллельно. Эти этапы конкретизируются блок-схемой, приведенной ниже.

            Начало разработки начинается с выдачи технического задания (ТЗ). ТЗ содержит исходные данные, необходимые для создания сварного изделия. Оно является основным документом, определяющим назначение изделия, его технические показатели и объем выпуска. ТЗ устанавливает требования к материалу изделия, его сварным соединениям и технологии изготовления.

            На основе ТЗ конструктор выбирает материал и разрабатывает техническое предложение на изделие. Техническое предложение предусматривает разработку вариантов сварных изделий, отличающихся конструктивным исполнением и использованием различных технологических процессов, способов сварки. Затем начинается конструкторское проектирование изделия. Оно включает последовательно этапы разработки эскизного, технического и рабочего проектов.

            Этап эскизного проектирования предусматривает разработку компановочного чертежа сварного изделия и расчленения его на самостоятельно изготавливаемые узлы и подузлы. Результатом разработки эскизных проектов является окончательный выбор принципиальных конструкторских решений проектируемого изделия.

Начало разработки

Техническое задание на проектирование
 

Эскизное проектирование

Техническое проектирование

Рабочее проектирование

Техническое задание на разработку технологического процесса

Разработка директивной технологической документации

Разработка рабочей технологической документации

Техническое задание на проектирование технологической оснастки

Проектирование и изготовление оснастки

Отработка технологической документации, изготовление и испытание опытного образца

Отладка производства, выпуск и испытание установочной серии (первой промышленной партии)

Конец освоения продукции

Параллельно эскизному проектированию выдается ТЗ на проектирование технологии изготовления изделия, разработка которой осуществляется в два этапа. На первом этапе разрабатывается директивная технология, предусматривающая выбор высокоэффективных технологических процессов производства, включая и способа сварки. Второй этап заключается в проектировании рабочей технологии изготовления изделия.

            На этапе технического проекта изделия выполняются чертежи его отдельных узлов, а также чертежи наиболее трудоемких и металлоемких деталей. На этапе технического проекта решаются вопросы по отработке конструкции изделия на технологичность. Она предусматривает анализ затрат труда, средств, материалов и времени при выборе оптимальных технологических решений изготовления изделий и способа сварки конкретных соединений.

            На этапе рабочего проекта изделия разрабатывают рабочие чертежи отдельных деталей, определяют технические условия на материалы, производится оценка технического уровня спроектированного изделия.

            После разработки конструкторской документации начинается работа по технологической подготовке производства, которая предусматривает второй этап разработки технологического процесса, включающего разработку рабочей технологической документации.

            Параллельно с разработкой технологической документации выполняется проектирование и изготовление технологической оснастки, а также проектирование производственного цеха или участка. Отработка технологической документации и окончательная корректировка конструкторской документации выполняется исходя из практики изготовления и испытания опытного образца.

            Для освоения выпуска спроектированного изделия на предприятие-изготовителе создаются соответствующие цеха или участки, на которых производится отладка производства при выпуске и испытании установочной серии изделий (первой промышленной партии).

            Таким образом, разработка сварной конструкции и технологии ее изготовления является комплексной задачей, решаемой совместно конструкторами и технологами в течение всего процесса проектирования и внедрения продукции в серийное производство.

Тема 5. ВИДЫ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.

Контроль технической документации является первым этапом системы контроля качества промышленной продукции.

Техническая документация включает:

·         конструкторскую документацию на продукцию;

·         технологическую документацию на технологию изготовления;

·         конструкторскую документацию на технологическую оснастку и на нестандартное оборудование;

·         техническую документацию на контроль;

·         техническую документацию на эксплуатацию и ремонт.

К конструкторским документам относят:

·         сборочные чертежи;

·         чертежи отдельных узлов и деталей;

·         спецификации;

·         ТУ на изготовление;

·         расчёты и др.

К технологическим документам относят:

·         технологические карты;

·         карты эскизов и схем с графической иллюстрацией технологического процесса;

·         технологические (производственные) инструкции с описанием конкретных приемов и способов выполнения технологических (производственных) операций и др.

Контроль технической документации осуществляется в определенной последовательности и включает следующие виды.

Вид контроля

Назначение контроля

Исполнители

Общий

Проверка технической документации на соответствие установленным техническим требованиям.

Контрольная бригада ОКБ

Технологический

Проверка технической документации на технологичность и контролепригодность

Группа технологов ОКБ

Метрологическая экспертиза.

Проверка соответствия технической документации требованиям метрологии

Метрологи ОКБ

Нормоконтроль

Проверка соответствия технической документации требованиям стандартов

Нормоконтролеры ОКБ

            Техническая документация определяет по существу основы технологических процессов и организацию производства, т.к. технический уровень и качество изделий во многом предопределяются прогрессивностью научных идей и качеством конструктивных и технологических решений используемых в работе над созданием новых изделий. Поэтому контроль технической документации должен быть выполнен на высоком уровне. После каждого вида контроля документация подписывается соответствующими исполнителями. После утверждения документация передается в производство.

Тема 6. ОБЩИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.

Общий контроль включает проверку точности изображения деталей и узлов сварной конструкции, их размеров, обоснованности выбора допусков и посадок, точности и чистоты обработки и т.д.

Технологический контроль является основой создания технически современных и экономически целесообразных (т.е. технологичных) сварных изделий в процессе их изготовления и эксплуатации. Создание технологичных сварных изделий обеспечивают путем контроля конструкторской документации на технологичность.

Технологичность изделия отражает совокупность его свойств, которые проявляются в возможности минимизации затрат труда, средств, материалов и времени при производстве и эксплуатации. На стадии проектирования сварных изделий уровень технологичности должен оцениваться по всей совокупности ее показателей, охватывающих заготовительную, обрабатывающую, сборочно-сварочную и послесварочную стадии производства, а также эксплуатацию. Технологичность конструкции, таким образом, включает понятия производственной и эксплуатационной технологичности. Производственная технологичность определяется применительно к изготовлению, а эксплуатационная технологичность – применительно к выполнению технического обслуживания и ремонта изделий в процессе их эксплуатации.

И в том, и другом случае проблема технологичности по своему содержанию теснейшим образом связана с проблемой обеспечения рационального использования трудовых и материальных ресурсов и оборудования.

При контроле и отработке изделий на производственную технологичность обращают внимание на следующие факторы:

1) Выбор материала и анализ его физико-химических свойств;

2) Использование исходных заготовок и деталей простой формы, выполненных из листового и фасонного проката, гнутых и штампованных элементов;

3) Схема расчленения сварных конструкций на узлы, определение минимального числа соединений, обеспечение доступа инструмента к зоне сварки, схема собираемости;

4) Выбор типа и размеров сварных соединений;

5) Выбор способов сварки, исходя из анализа их технических возможностей и технологических особенностей;

6) Обеспечение точности изготовления сварных конструкций (разработка технологических мер, обеспечивающих минимальные напряжения и деформации).

Основными количественными показателями, характеризующими уровень технологичности изделий, являются:

·         трудоёмкость;

·         себестоимость;

·         материалоёмкость.

Под трудоёмкостью понимают затраты труда на изготовление данного изделия.

Под материалоёмкостью понимают не только затраты на материал, необходимые для изготовления единицы изделия, но и массу отходов при изготовлении продукции. При этом вводится коэффициент использования материалов (КИМ).

КИМ = (масса изделия) / (масса всего затраченного материала)

Под себестоимостью понимают сумму материальных затрат на производство изделий по всем расходным статьям изготовления продукции.

Перечисленные показатели рассчитываются и сравниваются с нормативными (базовыми) показателями.

После передачи конструкторской документации в производство, ответственность за соответствие фактических показателей технологичности расчётным, несёт  технологическая служба предприятия – изготовителя продукции.

Применительно к сварочному производству сварное изделие считается технологичным, если оно сконструировано из такого числа элементов, с приданием им таких размеров и форм, с применением таких марок материалов, технологии, типов оборудования и технологической оснастки, методов организации и управления производством, которые при заданной программе выпуска и полном соблюдении эксплуатационных характеристик изделия обеспечивают его простое и экономичное изготовление.

При отработке сварных изделий на технологичность необходимо учитывать ряд общих условий:

·         технологичность изделий в значительной степени зависит от программы выпуска, типа сварочного производства (единичное, серийное, крупносерийное и массовое) и специфики предприятия-изготовителя;

·         технологичность отдельных элементов или узлов конструкции должна рассматриваться с технологичностью изделия в целом;

·         отработку технологичности конструкции необходимо рассматривать как комплексную задачу, учитывающую требования ко всем стадиям производственного процесса, начиная от заготовок и кончая испытанием готовых изделий, а также к стадии их эксплуатации;

·         при отработке технологичности изделий необходимо исходить из учета передового опыта и показателей наиболее высокого технологического уровня, достигнутого в сварочном производстве.

·         контроль технической документации и отработка изделий на технологичность должны быть непрерывным процессом, начинающимся с момента разработки эскизного проекта и продолжающимся на всех стадиях проектирования и изготовления опытных образцов и установочных серий изделий.

Составной частью анализа конструкции на технологичность является оценка ее контролепригодности.

Контролепригодность – совокупность свойств изделий, обеспечивающих возможность контроля сварных соединений одним или несколькими методами неразрушающего контроля и инструментальную доступность к контролируемым зонам сварных соединений.

Конструктор разрабатывает техническую документацию на контроль, включающую определение и составление перечня контролируемых сварных соединений, рекомендуемые методы и средства контроля, критерии браковки изделий.

Работы по обеспечению контролепригодности и созданию технической документации на контроль конструктор выполняет совместно с технологами, специалистами-дефектоскопистами и эксплуатационниками. На основе анализа расчетных напряжений, результатов испытаний опытных образцов, а также учета статистики отказов при эксплуатации изделий конструктор определяет высоконагруженные детали и узлы, зоны концентраторов напряжений и возможных разрушений, методы контроля изделий при эксплуатации. При этом ставка делается не только на выявление дефектов готовых изделий, но и на профилактику (предотвращение) отказов сварных изделий при эксплуатации.

При контроле технической документации контролируют установленные нормы допустимых дефектов на конкретные виды продукции. Нормы устанавливают в зависимости от степени ответственности (категории) сварных соединений.

В различных отраслях промышленности, как правило, существует три категории ответственности сварных изделий.

1 (первая)  – самая высокая. Для первой категории ответственности сварных соединений устанавливаются самые жесткие нормы дефектности, так как соединения работают в самых сложных эксплуатационных условиях.

Изделия 2 (второй) и 3 (третьей) категорий ответственности работают в менее напряженных условиях и поэтому нормы дефектности снижаются.

Тема 7. МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА И НОРМОКОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.

Основной целью метрологической экспертизы является анализ и оценка технических решений по выбору параметров, подлежащих измерению, установлению норм точности и обеспечению методами и средствами измерений технологического процесса изготовления продукции, подлежащей выпуску.

В задачи метрологической экспертизы технической документации входят:

·         установление правильности метрологических терминов и наименования физических величин и их единиц;

·         определение номенклатуры контролируемых (измеряемых) параметров;

·         оценка правильности выбора средств и методов измерений заданному уровню точности и др.

Для метрологической экспертизы технической документации должны быть разработаны нормативно-технические документы, определяющие метрологические правила и нормы, оформленные в виде стандартов.

В производстве сварных изделий номенклатуру контролируемых параметров можно объединить в четыре группы:

1.      Параметры, характеризующие качество продукции на всех стадиях технологического процесса, начиная от исходного материала и кончая готовой продукцией;

2.      Параметры, характеризующие метрологические характеристики используемого технологического оборудования. От точности характеристик технологического оборудования зависит точность размеров изготавливаемых изделий.

3.      Параметры, характеризующие режим работы технологического оборудования. От стабильности поддержания заданных режимов зависит качество продукции.

4.      Параметры, характеризующие условия выполнения технологических процессов, нормы безопасности труда и охраны окружающей среды (влажность, температура и др.).

Метрологическую экспертизу проводит эксперт-метролог на основании перечня технических документов, подлежащих экспертизе и утвержденных руководителем предприятия-разработчика технической документации. Экспертиза проводится по мере разработки технических документов. Эксперт должен располагать необходимой информацией и рекомендациями по проведению этого контроля.

Нормоконтроль (стандартизационный контроль) – контроль технической документации на соблюдение в ней норм и правил, установленных комплексами государственных стандартов (ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП).

ЕСКД  устанавливает виды конструкторских документов (сборочные чертежи, чертежи деталей, спецификации), стадии их разработки (эскизное проектирование, техническое проектирование, рабочее проектирование), общие правила их оформления и выполнения, а также хранения, размножения и учета

ЕСТД  устанавливает виды (маршрутная карта, директивная карта, операционная карта).

и формы технологических документов, правила их оформления, термины и определения, правила хранения, размножения и учета.

ЕСТПП  устанавливает единые правила по организации  и технологической подготовке производства, предусматривающей применение типовых технологических процессов, стандартной технологической оснастки, средств механизации, автоматизации и др.

Контроль технической документации на соответствия ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП позволяет повысить уровень типизации технологического процесса и использования унифицированных технологических документов, а также позволяет обеспечить подготовку производства к серийному выпуску продукции в минимальные сроки, при минимальных  затратах и обеспечении качества выпускаемой продукции.

Под унификацией понимают приведение изделий и документов к единообразию на основе установления рационального числа их разновидностей. Унификация является одним из эффективных средств снижения затрат времени и ресурсов при разработке конструкторской и технологической документации, потребных для изготовления изделия, за счет сокращения ее количества. Унификация также снижает потребное количество технологической оснастки, повышает серийность деталей и сборочных единиц и обеспечивает снижение трудоемкости и себестоимости изготовления.

Типизация – метод унификации, состоящий в разработке типовых решений для применения их при создании новых изделий, процессов или проведении соответствующих работ.

Как правило, нормоконтроль технической документации осуществляется нормоконтролерами службы стандартизации предприятия. Нормоконтроль является завершающим этапом разработки технической документации.

Все виды контроля технической документации рекомендуется проводить на рабочих местах контролеров-исполнителей. В процессе разработки технических документов консультации контролеров-исполнителей, соответствующих видов контроля, могут проводиться и на рабочих местах разработчиков документации.

В случае несоответствии результатов каждого из видов контроля технической документации установленным требованиям оформляются экспертные заключения и протоколы согласования, куда вносятся все замечания и предложения о необходимости внесения изменений в техническую документацию.

После доработки технических документов и выполнения мероприятий по устранению замечаний производится повторный их контроль и дается общее заключение по контролю. При отсутствии замечаний техническая документация подписывается исполнителями всех видов контроля, утверждается руководством предприятия-разработчика и передается предприятию изготовителю.

Тема 8. СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.

Важнейшей функцией системы организации производства продукции предприятием-изготовителем является ее технический контроль, под которым понимают проверку соответствия объекта контроля установленным техническим требованиям.

Система технического контроля предусматривает организацию на предприятии службы технического контроля, которая наряду с технологическими службами должна обеспечивать высокое качество выпускаемой продукции.

Система технического контроля включает следующие основные элементы:

·         объект контроля;

·         метод и средства контроля;

·         исполнители;

·         техническая документация.

Под объектом контроля понимают продукцию на той или иной стадии технологического процесса, средства производства и технологические процессы.

Метод контроля – это совокупность определенных принципов и правил выполнения контроля.

К средствам контроля относят контрольно-измерительные приборы, инструменты, аппаратуру, материалы, применяемые при контроле (например, рентгеновская пленка).

Под исполнителями контроля понимают специалистов отдела технического контроля (ОТК) и работников центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ), занимающейся поверкой и ремонтом средств измерения.

При техническом контроле выявляют отклонения объекта контроля от установленных требований  НТД  (нормативно-технической документации).

Технический контроль проводится в соответствии с технической документации и организуется по правилам, установленным стандартом предприятия. Алгоритм выполнения операции контроля представлен на схеме.

Подготовка объекта контроля

Подготовка средств контроля

Измерение контролируемых параметров

Сопоставление результатов контроля с установленными требованиями

Принятие решения и оформление заключения о результатах контроля

Сопроводительная документация на изделие

Техническая документация на контроль

Анализ приведенной схемы показывает, что сущность технического контроля определяется выполнением двух следующих функций:

·         получение информации о фактическом состоянии объекта контроля, его контролируемых параметрах и показателях качества (эту информацию называют первичной);

·         сопоставление первичной информации с установленными требованиями, критериями и нормами (информация об отклонениях фактических параметров и показателей качества от заданных называется вторичной).

Вторичная информация используется для выработки управляющего решения, направленного на объект контроля. При этом решается главная задача управления качеством – сведение к минимуму или полное устранение выявленных отклонений в ходе технологического процесса изготовления продукции.

Помимо отмеченных к другим понятиям, используемым при контроле относятся:

·         объем контроля – отношение общего количества проконтролированных объектов к общему количеству изготовленных;

·         продолжительность контроля – время, необходимое для его подготовки, проведения и анализа результатов;

·         стоимость контроля – материальные затраты на проведение контроля;

·         контролируемый параметр – количественная или качественная характеристика объекта контроля;

·         достоверность контроля – вероятность соответствия фактических результатов действительным значениям контролируемых признаков.

Тема 9. ВИДЫ И СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ.

В зависимости от требований к сварным соединениям и категории их ответственности устанавливается определенная система организации контроля продукции на предприятии. В основу этой системы положена классификация видов технического контроля по отдельным признакам.

1)      По стадиям технологического процесса контроль разделяют на:

А) входной (предварительный);

Б) операционный (текущий);

В) окончательный (готовой продукции).

К входному контролю предъявляют основной и сварочный материалы (присадочную проволоку, флюсы, газы, электроды), полуфабрикаты и комплектующие. Под термином предварительный контроль понимают не только проверку материала, но и работоспособности сварочного оборудования  и квалификации исполнителей работ.

Операционному контролю подвергают технологические процессы по отдельным операциям маршрутной технологии после ее завершения или во время исполнения.

2)      По объему контролируемой продукции:

А) сплошной;

Б) выборочный.

Сплошной контроль выполняют для ответственных сварных конструкций. Выборочный – при контроле изделий крупносерийного и массового производства.

3)      По месту проведения контроля:

А) стационарный;

Б) подвижный (скользящий).

Стационарный контроль производится на специальном оборудованном контрольном пункте или в специальном помещении (например, рентгеноконтроль выполняют в изолированных боксах).

Подвижный контроль производится непосредственно на рабочем месте (например, ультразвуковой контроль)

4) По характеру контроля:

А) инспекционный;

Б) летучий.

Под инспекционным контролем понимают выборочный контроль продукции специальными лицами (инспекторами) для дополнительной проверки качества проконтролированной продукции.

Летучий контроль выполняется с произвольной периодичностью, носит инспекционный характер и выполняется работниками ОТК. При этом контролируется соблюдение технологических процессов (контроль технологической дисциплины), например, последовательность выполнения швов, соблюдение правил хранения и условий транспортировки изделий на соответствие требованиям технической документации.

При проверке соблюдения технологического процесса особое внимание уделяется рациональной организации рабочих мест, которая предполагает наличие необходимой технологической документации, оснастки и контрольно-измерительных приборов и инструмента и их состояния, соблюдения правил и норм техники безопасности, состояние рабочего места и соответствие его требованиям технологической документации. Такую проверку часто называют контролем производственной дисциплины.

5)      По цели контроля:

А) приемочный;

Б) статистический.

Приемочный контроль имеет отбраковочный характер и проводится с целью отделения годной продукции от брака. Статистический контроль используется в крупносерийном и массовом производстве в системе управления качеством продукции. Статистический контроль является средством профилактического воздействия на ход технологического процесса с целью его корректировки и исключения появления брака.

6)      По возможности использования проконтролированной продукции:

А) разрушающий;

Б) неразрушающий.

Разрушающий контроль применяют для получения контролируемых количественных показателей продукции. В некоторых случаях контроль проводят с частичным нарушением целостности материала изделия, т.е. путем испытаний без разрушения изделия.

Неразрушающий контроль не оказывает влияния на целостность продукции и косвенно характеризует ее качество.

7)      По средствам контроля и получения информации:

А) визуальный;

Б) инструментальный.

Визуальному контролю подвергают 100% изделий.

Инструментальный контроль является более совершенным, т.к. осуществляется с помощью разнообразных технических средств контроля.

Технические средства контроля можно разделить на следующие группы.

1)      По характеру измерения контролируемого параметра:

А) контрольно-измерительные инструменты и приборы;

Б) контрольно-сортирующие устройства.

Контрольно-измерительные средства являются основными средствами контроля. Контрольно-сортирующие средства предназначены для сортировки объектов контроля по двум группам: годен, негоден; либо по нескольким группам, исходя, например, из геометрических размеров.

2) По степени воздействия на ход технологического процесса:

А) средства пассивного контроля;

Б) средства активного контроля.

Средства пассивного контроля относятся к обычным контрольно-измерительным средствам, фиксирующим полученный результат или контрольно-сортирующим устройствам. Средства активного контроля встраиваются в технологическое оборудование и используются для непосредственного управления технологическими процессами. При достижении предельных значений контролируемых параметров эти устройства автоматически управляют режимом работы оборудования, обеспечивают заданную точность, и обладают значительно большей эффективностью предупреждения брака.

3) По степени автоматизации:

А) ручные;

Б) механизированные;

В) автоматические.

Средства ручного контроля используют там, где применение механизированных автоматических контрольных устройств затруднено или практически невозможно. Эффективность использования автоматических контролирующих устройств обусловлено возможностью получения документа или протоколирования результатов контроля. При использовании механизированных средств контроля протоколирование результатов контроля осуществляет контролер.

Тема 10. СИСТЕМА ИСПЫТАНИЙ В СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.

Испытания являются особым видом контроля, так как по их результатам оценивается качество продукции и возможность ее использования по назначению.

Программа испытаний включает данные об объекте испытаний, цель и задачи испытаний, номенклатуру контролируемых параметров, вид и объем испытуемых образцов, условия, организацию и порядок оформления результатов испытаний.

Испытания проводятся на различных стадиях жизненного цикла продукции и включают:

·         Исследовательские испытания (стадия проектирования);

·         Доводочные и приемные испытания (стадия внедрения);

·         Испытания при входном контроле, операционном контроле, типовые испытания, приемо-сдаточные испытания (стадия серийного производства);

·         Приемно-сдаточные послеремонтные испытания (стадия эксплуатации).

На стадии проектирования проводят исследовательские испытания, которые носят сравнительный характер, и осуществляются с целью выбора материала, типа соединения, способа и режима сварки, отработки технологических приемов, обеспечивающие получение качественных сварных соединений. Исследовательские испытания проводят на технологических образцах (образцах-свидетелях) или моделях, иммитирующих натурные изделия или узлы.

Объектом доводочных испытаний на стадии внедрения является либо опытный образец или установочная партия изделий. Эти испытания позволяют довести технологию изготовления изделия до оптимального варианта. Для запуска продукции в производство проводятся приемочные испытания. Для особо ответственной продукции проводятся ведомственные или государственные испытания, которые являются разновидностью приемочных испытаний.

На стадии серийного производства проводятся испытания металла при входном контроле и испытания сварных технологических образцов при проведении пробной сварки.

 На стадии серийного производства могут быть проведены типовые испытания, если вносятся изменения в конструкцию или технологию изготовления. Для изделий первой категории ответственности проводят приемо-сдаточные испытания для проверки годности изделия к эксплуатации и соответствия их требованиям НТД или контрольным образцам. На принятую к эксплуатации продукцию оформляется формуляр (паспорт). Приемо-сдаточные испытания проводят и на стадии эксплуатации после ремонта сварных соединений.

Окончательной принятой считается продукция, прошедшая с положительными результатами приемо-сдаточные испытания в объеме и последовательности предусмотренной НТД, полностью укомплектованная и упакованная в соответствующую тару.

В испытаниях используются технические средства, прошедшие метрологическую проверку в сроки, установленные технической документацией на эти средства.

В сварочном производстве все виды испытаний можно классифицировать на две группы: разрушающие и неразрушающие. Это обусловлено большим разнообразием используемых материалов и их свойств, конструктивными особенностями и технологией производства, особенностями эксплуатации и ремонта изделий.

Поэтому предусматривается комплекс испытаний, взаимодополняющих друг друга. Разрушающие испытания проводят выборочным методом на образцах-свидетелях, моделях или натурных образцах сварных соединений. Такие испытания позволяют количественно оценить показатели работоспособности (прочность, пластичность, коррозионную стойкость и др.) и надежности изделий. К разрушающим испытаниям относят механические, коррозионные и технологические испытания и исследования химического состава и структуры материала.

Неразрушающие испытания позволяют определить наличие дефектов в изделии и косвенным путем оценить работоспособность и надежность изделий. Эти испытания основаны на различных физических явлениях и поэтому их часто называют физическими методами контроля.

К неразрушающим испытаниям относят такие методы контроля как: радиационные, акустические, магнитные, вихретоковые, тепловые, электрические, оптические, радиоволновые и проникающими веществами.

В зависимости от степени ответственности изделий те или иные виды испытаний имеют приоритетное значение.

Тема 11. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.

Технический контроль в сварочном производстве разделяют на входной, операционный и приемочный.

К входному контролю относят контроль основных и сварочных материалов и полуфабрикатов, предназначенных для использования при изготовлении изделий, а также предварительный контроль сварочного оборудования и квалификации сварщиков. Входной контроль основных и сварочных материалов имеет целью не допустить использование некачественной продукции поставщика, поступившей к изготовителю сварных изделий.

Целью предварительного контроля является оценка работоспособности сварочного оборудования и допуск производственного персонала к выполнению сварочных работ.

Система операционного контроля предусматривает контроль технологического процесса и продукции во время выполнения или после завершения технологической операции. Контроль технологического процесса сварки включает контроль подготовки свариваемых деталей, их сборки под сварку, непосредственно процесса сварки и полученных сварных соединений.

Приемочный контроль сварных изделий включает внешний осмотр изделия и определение его размеров, а также испытания (неразрушающие для всех изделий и разрушающие для определенного объема выборки). При приемочном контроле проверяется соответствие изготовленной продукции требованиям НТД и принимается решение о ее пригодности к использованию.

Таким образом, учитывая особые требования к изготовлению сварных изделий, организация технического контроля в сварочном производстве должна быть направлена не только на приемочный контроль продукции, но и на контроль всех стадий производственного процесса ее изготовления, а также всех факторов, влияющих на качество продукции.

Тема 12. КОНТРОЛЬ ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

В начале основной материал проверяют на наличие сертификата, заводской маркировки и товарного знака изготовителя.

В сертификате указывается марка и химический состав, номер плавки, масса и номер партии, результаты всех испытаний, соответствующих стандарту на материал, номер стандарта, тип профиля и размеры.

После контроля сертификата металл подвергают внешнему осмотру с целью выявления поверхностных дефектов, искажения формы и др.

В случае отсутствия дефектов металл сортируют по типоразмерам и маркируют. Под типоразмером металла понимают металл конкретного типа (формы) и исполнения с определенными значениями контролируемых параметров, например, лист определенной толщины. Маркировку металла выполняют ударным способом (клеймом), электрогравировкой и нанесением краской марки металла, например, вдоль продольной кромки листа. Материал хранится в закрытых помещениях в устойчивых штабелях или на стеллажах.

Основной материал принимают партиями и, если он не соответствует требованиям технической документации, то составляется акт-рекламация (претензия) предприятию - изготовителю материала.

Проверенный металл подвергают пробной сварке, после которой проводят механические или технологические испытания, анализ химического состава и металлографический анализ сварного шва.

В основном металле могут быть дефекты, связанные с отливкой слитка и вызванные его последующей обработкой давлением.

К дефектам слитка относят:

·         горячие и холодные трещины;

·         газовую пористость и усадочные раковины;

·         неметаллические включения и оксидные пленки и др.

Дефекты литья при последующей обработке слитков давлением приводят к образованию расслоений, волосовин, раскрытию трещин при горячей деформации и другим дефектам.

         Под расслоениями понимают цепочку неметаллических частиц после прокатки.

Волосовины – мелкие трещины, образовавшиеся из газовых пузырей или неметаллических включений при обработке давлением.

При обработке давлением качественного металла могут образоваться дефекты, связанные только с технологией отработки металла давлением. К таким дефектам относят:

·         закаты (складки);

·         вмятины;

·         риски;

·         ковочные трещины и др.

Под закатом понимают вдавленные в поверхность металла заусенцы, возвышения, бугорки.

Вмятины образуются на поверхности в виде местных углублений, вызываемые попаданием посторонних частиц на поверхность металла или валков.

Риски – дефекты в виде канавок на поверхности заготовок при прокатке.

Грубые дефекты выявляются визуально, а более мелкие – методами дефектоскопии.

Не выявленные и не устраненные дефекты в основном металле могут привести к их раскрытию при сварке и появлению новых дефектов в сварном шве на их основе.

В соответствии с общей квалификацией дефекты в основном металле являются металлургическими дефектами, т.к. они возникают при литье и обработке давлением, относящихся к металлургическим процессам.

Тема 13. КОНТРОЛЬ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Контроль сварочных материалов так же, как и основного материала включает:

1)      проверку наличия сертификата;

2)      проверку сохранности упаковки и наличия на ней этикеток;

3)      внешний осмотр;

4)      пробную сварку с испытанием полученных сварных соединений (проверка технологических свойств сварочных материалов).

К сварочным материалам относят электроды, присадочную проволоку, флюс и защитные газы.

Электроды принимают партиями. Они упакованы в пачки, которые имеют этикетку с указанием марки, стандарта, завода-изготовителя.

Контроль внешнего вида осуществляют выборочным путём определенного количества электродов из пачки.

При этом контролируют наличие на поверхности рисок, трещин, сколов покрытия, пор. На каждый из дефектов устанавливаются нормы бракования. Затем проверяют прочность покрытия путём изгиба электрода и падения его на стальную плиту с высоты (0,5-1м).

Проверяют покрытия на влагостойкость после пребывания в воде в течение суток. Контролируют разнотолщинность покрытия по длине электрода.

При проведении пробной сварки оценивают:

·         лёгкость зажигания дуги;

·         стабильность горения дуги;

·         степень разбрызгивания металла;

·         равномерность плавления покрытия;

·         отделимость шлака и т.д.

После сварки сварные соединения разрушают и осматривают изломы, проводят механические испытания, химические и металлографические исследования.

После проверки электроды хранятся в герметичных контейнерах в сухих помещениях. При длительном хранении электроды перед сваркой просушивают.

Сварочную проволоку поставляют в бухтах, катушках или кассетах. Проволока снабжена металлическими бирками, в которых указан стандарт, марка и завод-изготовитель. Каждая партия имеет сертификат.

При поступлении проволоки производят её очистку от противокоррозионных смазок и окислов. Очистку от смазок окислов и красок выполняют механическими или химическими способами (механических способ для сталей, химический способ для алюминиевых сплавов).

После очистки, проволока наматывается на кассеты. При намотке осуществляют контроль за поверхностными дефектами.

В некоторых случаях проводят химический анализ проволоки и затем осуществляют пробную сварку с анализом химического состава и механических свойств наплавленного металла. При сварке обращают внимание на свойства дуги, шлака, характер плавления.

Проволока должна храниться на складах в условиях, исключающих ржавление и загрязнение поверхности. С целью исключения образования ржавчины используют специальную омедненную проволоку.

Порошковую проволоку при длительном хранении обязательно следует прокаливать и проверять механические и технологические свойства при сварке образцов.

Сварочный флюс упаковывают в герметичные мешки, которые проверяют на наличие этикеток. В этикетках указаны марка, стандарт и завод-изготовитель.

Сварочный флюс контролируют на размер зерна путём просеивания через сито с ячейками, соответствующими верхнему и нижнему пределам размеров зерен. Затем флюс проверяют на содержание влаги. Влажность не должна превышать 0,1 %.

Пробу массой 100 грамм просушивают при температуре 3000С и взвешивают через определенные интервалы времени. Просушивание прекращают, когда результаты взвешивания становятся одинаковыми. Количество влаги определяется по разности между первым и последним взвешиванием.

Флюс используют одновременно с проволокой при пробной сварке. При выполнении сварки оценивают устойчивость горения дуги, а после сварки отделимость шлаковой корки при небольшом простукивании шва резиновым молотком.

В необходимых случаях контролируют механические свойства и химический состав наплавленного металла.

Флюс более чувствителен к влаге, чем электрод. Поэтому флюс должен храниться в герметичных ёмкостях и перед сваркой обязательно подвергаться просушиванию.

Защитный газ поставляют в баллонах, снабжённых этикетками, в которых указаны марка, химсостав, завод-изготовитель. Газ по этикеткам проверяют на наличие примесей. Газ контролируют на наличие влаги путём подачи струи на фильтровальную бумагу. При наличии влаги газ пропускают через осушитель, заполняемый силикогелем (кристаллическое вещество). Для осушки аргона используются осушители с титановой стружкой, которая нагревается до температуры 400 – 450о С.

На принятые сварочные материалы работниками ОТК составляется приемочный акт. На некачественные материалы составляется рекламационный акт, направляемый изготовителю.

Тема 14. КОНТРОЛЬ КВАЛИФИКАЦИИ СВАРЩИКОВ.

Контроль квалификации сварщиков осуществляют сварочной лабораторией отдела главного сварщика (ОГС). При этом на каждого сварщика заводится формуляр, где помимо обычных сведений о рабочем приводятся данные о его квалификации (свариваемые материалы, способы сварки, пространственные положения, разряд). Периодически формуляр дополняется сведениями по аттестации сварщиков. Система аттестации узаконена общероссийскими правилами аттестации сварщиков, утверждаемые Госгортехнадзором или другими отраслевыми организациями, выполняющими надзор за проведением сварочных работ, на предприятиях отрасли.

На основании общих правил на предприятиях составляются ведомственные инструкции по аттестации сварщиков.

Аттестация проводится при использовании новых материалов, типов изделий и видов сварки, к которым допускается сварщик. Аттестация проводится путём проверки теоретических знаний и практических навыков сварщика по программам, разработанным применительно к специфике сварочных работ на предприятии.

Процедура аттестации по правилам ГОСГОРтехнадзора РФ включает сдачу общего, специального и практического экзамена. Общий экзамен проводится на знания основных положений теории и практики сварочного производства, а специальный экзамен – на знание особенностей технологии сварочного производства конкретных объектов, сварку которых выполняет сварщик. Аттестацию сварщиков начинают с проведения практического экзамена, на котором проверяют практические навыки сварщика.

Проверка теоретических знаний и практических навыков производится аттестационной комиссией на предприятиях или аттестационных центрах. Результаты аттестации оформляются протоколом и отражаются как в формуляре сварщика, так и в его аттестационном удостоверении.

 Аттестация подразделяется на:

1)      первичную;

2)      дополнительную;

3)      периодическую;

4)      внеочередную.

Первичную аттестацию проходят сварщики, не имевшие ранее допуска к сварочным работам. Удостоверение сварщика дается на один год.

Дополнительную аттестацию проходят сварщики, прошедшие первичную аттестацию, перед их допуском к выполнению сварочных работ, не указанных в их аттестационных удостоверениях, а также после перерыва свыше 6 месяцев в выполнении сварочных работ.

Периодическая аттестацию (переаттестация) проводится не реже одного раза в 1 – 2 года в целях продления указанного срока действия аттестационных удостоверений.

Внеочередную аттестацию проходят сварщики после их временного отстранения от работы за нарушение технологии сварки или повторяющееся неудовлетворительное качество сварных соединений.

В соответствии с “Правилами аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства”, утвержденными ГОСГОРтехнадзором России в 1998г. аттестацию должны проходить и специалисты сварочного производства, осуществляющие руководство и технический контроль за проведением сварочных работ, а также участвующих в работе аттестационных комиссий и органов по подготовке и аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства. Специалистам, прошедшим аттестацию, выдается сертификат со сроком действия на 5 лет.

К специалистам сварочного производства относятся мастера, технологи и инженеры со средним или высшим техническим образованием по сварочному производству.

Указанные выше Правила адаптированы к европейским нормам.

К объектам, подконтрольным ГОСГОРтехнадзору РФ относятся:

·         объекты котлонадзора (паровые водогрейные котлы, сосуды химического, нефтехимического машиностроения);

·         подъемные сооружения (краны, подъемники, лифты);

·         объекты газового надзора (газопроводы);

·         объекты угольной и горнорудной промышленности (шахтные и лифтовые установки);

·         объекты нефтегазодобывающей промышленности;

·         объекты металлургического производства;

·         технологические трубопроводы предприятий.

Аттестацией сварщиков и специалистов на предприятиях, неподконтрольных ГОСГОРТЕХнадзору, занимаются отраслевые органы надзора.

Тема 15. КОНТРОЛЬ СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

На предприятии разрабатывается система планово-предупредительного ремонта (ППР), Которая является совокупностью организационно-технических мероприятий по надзору, обслуживанию и ремонту оборудования, проводимых по заранее составленному плану. План включает ремонтные работы и профилактические осмотры. Под ремонтными работами понимают малые (текущие) и средние ремонты.

Текущий ремонт производится на рабочем месте, а средний ремонт – в мастерских предприятия. Между ремонтами осуществляются профилактические осмотры. Межосмотровый цикл сварочного оборудования составляет 150 – 200 часов. Межремонтный цикл составляет 900  – 1000 часов. Полный ремонтный цикл, то есть время между вводом оборудования в эксплуатацию и до первого капитального ремонта, составляет 13 – 14 тысяч часов, например, для механизированного сварочного оборудования.

Целью осмотров является проверка работоспособности оборудования.

При осмотрах, например, сварочных аппаратов, проверяют состояние токоподводящих проводов, электрических контактов, исправность регулирующих механизмов, износ подающих элементов, зазоры в кинематических системах, степень забрызгивания защитных устройств, состояние токоподводящих элементов и т.д.

В машинах для контактной сварки проверяют надежность и исправность систем подачи воды и воздуха, износ рабочих поверхностей электродов и роликов, состояние электрических контактов в сварочном контуре машины и т.д.

При использовании сборочно-сварочного оборудования, например, для дуговой сварки, контролируют поверхности прижимных элементов, состояние и форму сварочных подкладок, исправность теплоотводящих устройств, работоспособность приводов и т.д.

Любую контрольно-измерительную аппаратуру проверяют сравнением ее показаний с показаниями эталонных средств измерения. Такая операция проводится метрологической службой предприятия и называется метрологической поверкой.

Вновь вводимое оборудование и оснастку проверяют на соответствие технических  параметров, указанных в паспорте. После капитального ремонта производится аттестация оборудования, включающая внесение изменений в паспорт.

На допуск оборудования к эксплуатации оформляется свидетельство, находящееся у сварщика или наладчика. За исправное состояние и безаварийную работу оборудования между ремонтами отвечают сварщик и наладчик. Для сварочного оборудования устанавливаются определенные нормы обслуживания одним наладчиком.

Результаты профилактических осмотров, малых и средних ремонтов отражаются в журналах, предусмотренных системой ППР.

 Тема 16. ОПЕРАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ.

Система операционного контроля в сварочном производстве включает четыре операции: контроль подготовки, сборки, процесса сварки и полученных сварных соединений.

1.)    Контроль подготовки деталей под сварку

Он предусматривает контроль обработки лицевой и обратной поверхностей, а также торцевых кромок свариваемых деталей.

Поверхности свариваемых кромок должны быть зачищены от загрязнений, консервирующей смазки, ржавчины и окалины, на ширину 20 – 40 мм от стыка. Подготовку поверхности производят механическим способом (с использованием металлических щёток, шабера) и химическим травлением.

Перед обработкой поверхности производят её обезжиривание ветошью или волосяными щётками. Обезжиривание выполняют с помощью растворителей (керосин, бензин, ацетон). После обезжиривания следует механическая или химическая обработка.

Для контроля используют эталоны или контрольные образцы. Для ответственных конструкций из алюминиевых сплавов количественным показателем качества подготовленной поверхности является электрическое контактное сопротивление двух свариваемых деталей.

При изготовлении свариваемых деталей используют различные способы разрезания металла. Резку выполняют механическим и термическим способами.

При резке механическим путём на поверхности торцевых кромок имеют место сколы, местные вырывы, трещины. 

При термической обработке наблюдается оплавленный слой. Поэтому после термической обработки необходимо производить механическую шлифовку торцевых кромок с последующим их контролем.

Контроль торцевых кромок при сварке толстостенных конструкций включает: проверку формы и геометрических параметров разделки кромок. К геометрическим параметрам разделки кромок под сварку относят величину притупления, угла скоса кромок и радиус скругления корня разделки.

                                                                                                                            

α- угол скоса кромок;                                                                                      α

С - притупление;

R – радиус скругления;

С

                                                                                                                              

                                                                                                                                       R

Для контроля геометрических параметров разделки кромок использует мерительный инструмент и шаблоны (бесшкальная мера).

В некоторых случаях при подготовке свариваемых деталей выполняют контроль разметки, например, при контактной сварке нахлесточных соединений контролируют шаг между сварными точками, а при дуговой сварке стыковых тонколистовых соединений контролируют установочное расстояние от стыка до прижима. Иногда различают начало и конец шва. Разметка начала и конца шва контролируется, если при сборке стыковых соединений не устанавливаются выводные планки и чертежом предусматривается последующая отрезка.

Геометрические параметры подготовки свариваемых кромок узаконены соответствующими государственными или отраслевыми стандартами. Отклонения от установленных значений обычно приводят к образованию сварочных дефектов.

Так, например, в результате завышения угла скоса кромок происходит перерасход электродного металла и возрастают деформации. Уменьшенный угол скоса кромок затрудняет надежное проплавление вершины угла разделки и приводит к непровару корня шва. Увеличение величины притупления вызывает непровар, а уменьшение – прожог.

При подготовке свариваемых деталей из алюминиевых сплавов, необходимо контролировать время хранения деталей перед сваркой. Это время не должно превышать 3 часов для механической обработки и 8 часов для химического травления.

2.)   

Сборка – установка свариваемых деталей в соответствующее положение друг относительно друга.

При сборке стыковых соединений внимание обращают на сборочные зазоры и смещения торцевых кромок. Отклонения этих величин в сторону увеличения приводит к прожогам.

Важную роль играет контроль положения стыка свариваемых деталей по отношению к оси источника. При сварке неплавящимся электродом контролируют величину дугового промежутка.

При сборке нахлёсточных соединений контролируется величина нахлёстки, а при сварке тавровых соединений – перпендикулярность свариваемых деталей.

При сборке деталей типа тела вращения контролируют их соосность. Во всех случаях контроль осуществляется в соответствии с чертежом изделия.

В целях фиксирования собранных деталей в установленном положении выполняют прихватку, предохраняющую смещение деталей при последующей сварке или транспортировке от сборочного к сварочному месту. Прихватку часто выполняют ручной дуговой сваркой покрытым электродом. При этом контролируется расстояние между прихватками, длина прихваток и их количество.

При проверке качества прихваток следует обращать внимание на состояние поверхности и высоту прихваток. Загрязненные и с неудаленным шлаком прихватки могут привести к шлаковым включениям в металле шва, а прихватки большой высоты – к непровару.

После выполнения прихваток осуществляют зачистку поверхности прихваток, а также снимают усиление и брызги металла. Практически всегда усиление прихваток не допускается, т.к. оно может вызвать непровар или уменьшение ширины сварного шва в зоне прихватки.

При сварке высокоответственных стыковых соединений с торцов свариваемых деталей устанавливают выводные технологические планки, на которых начинают и заканчивают сварку. Планки должны иметь толщину и форму разделки кромок, соответствующие свариваемым деталям. При сборке планок со свариваемыми деталями контролируют точность их стыковки. При разметке начала и конца шва, когда чертежом предусматривается механическая обрезка, выводные планки не используют.

Собранные, но не сваренные в течение дня, конструкции подлежат повторному контролю.

3.)   

Контроль включает визуальное наблюдение за процессом плавления металла и формирования шва, контроль стабильности параметров режима и работоспособности оборудования. При контактной сварке контролируют постановку сварочных точек, а при дуговой сварке устойчивость горения дуги и стабильность защиты от окисления. Внешний вид образующегося сварного шва и формы сварных точек характеризуют правильность режима сварки. Поэтому постоянный контроль за режимом сварки по показателям контрольно-измерительных приборов и визуальные наблюдения за процессом позволяют оперативно реагировать на возможные отклонения, во многом обеспечивает качество сварных соединений. При сварке ответственных конструкций используют системы автоматического управления и регулирования параметров режима с помощью датчиков автоматического контроля, встроенных в сварочное оборудование. В некоторых случаях ведут непрерывную запись параметров.

При двусторонней сварке и сварке толстостенных конструкций обязателен контроль первого (корневого) шва (прохода).

Контролируют также порядок наложения и количество слоёв, состояние поверхности каждого слоя, качество зачистки предыдущего шва, время перерывов между проходами, последовательность выполнения сварных швов и т.д. При двухсторонней сварке алюминиевых сплавов перед наложением второго шва с обратной стороны корень первого шва вырубают или выфрезеровывают и затем ведут контроль выборки.

                                                       Зона зачистки от шлака предыдущего шва.

При контроле сложных конструкций необходимо обращать внимание на соблюдение последовательности и режимов изготовления конструкций в целом, т.к. качественное выполнение сварных соединений на узлах или подузлах не гарантирует качества конструкции в целом.

4.)    Контроль сварных соединений.

После сварки сварные соединения, как правило, контролируют визуальным способом. Осмотру подвергают сварной шов и околошовную зону. Обычно контроль проводят невооружённым глазом. При выявлении поверхностных дефектов размером меньше 0,1 мм используют оптические устройства, например, лупу 4-7 кратного увеличения. Необходимость применения для визуального осмотра оптических приборов с указанием кратности их увеличения должна быть оговорена в технической документации на контроль.

При контроле недоступных для внешнего осмотра сварных соединений используют оптические приборы, например, эндоскоп на основе гибких светопроводящих трубок.

Если технологический процесс предусматривает механическую обработку сварных швов, то контроль выполняют и после её проведения.

Сварные изделия, подвергаемые термообработке, также контролируются после её проведения. Внешний осмотр, как правило, совмещают с измерением конструктивных элементов сварных швов или точек с целью выявления отклонения по размерам и форме швов и точек от требований стандартов, чертежей, технических условий и инструкций по сварке изделий.

Основными конструктивными элементами сварных швов являются:

·         ширина шва;

·         высота усиления и проплава;

·         плавность перехода от усиления к основному металлу и др.

В сварных точках контролируют:

·         её форму и диаметр;

·         глубину отпечатка;

·         расстояние между точками и др.

При осмотре выявляют, как правило, поверхностные поры, трещины всех видов и направлений, наплывы, прожоги, свищи, подрезы, незаваренные кратеры, непровары и другие дефекты-несплошности. Качество считается неудовлетворительным, если будут выявленны недопустимые дефекты.

Нормы допустимых дефектов указываются в НТД и приводятся на чертежах изделий. При отсутствии количественных показателей дефектов, контроль производят по эталонам или контрольным образцам. Такое сравнение целесообразно при анализе неравномерности и величины чешуек, зоны цветов побежалости, формы катета угловых швов и т.д.

При выявлении и исправлении недопустимых дефектов сварные соединения  повторно подвергают контролю.

Тема 17. ПРИЁМОЧНЫЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

Приемочный контроль включает проверку внешнего вида изделия и определение его размеров (визуальный контроль). Для ответственных сварных изделий проводят испытания. Испытания подразделяют на разрушающие и неразрушающие.

Неразрушающие испытания, часто называют физическими методами контроля. К ним относят:

·        

·        

·        

Неразрушающие испытания позволяют определить  в сварных швах внутренние или сквозные дефекты, недоступные внешнему осмотру. Эти испытания косвенным образом характеризуют показатели работоспособности сварных изделий.

Разрушающие испытания позволяют оценить прямым путём показатели качества сварных изделий.

К разрушающим испытаниям относят:

·        

·        

Эти испытания, как правило, проводятся на выборочных натурных образцах или на специальных изделиях подготовленных для испытаний и изготовленных по стандартной технологии. По результатам испытаний оформляется протокол, где указываются их результаты.

При положительных результатах испытаний сварные изделия маркируют, консервируют в упаковку или тару и проверяют наличие и комплектность сопроводительной документации. К такой документации относят паспорт, в котором даётся заключение о пригодности изделия к эксплуатации.

При отрицательных результатах составляется ведомость замечаний, в соответствии с которой производится доработка (ремонт) изделия и затем повторные испытания.

Тема 18. РЕМОНТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И КОНТРОЛЬ ПОДВАРОК.

При обнаружении недопустимых дефектов производят ремонт сварных соединений. Ремонт дефектных участков включает следующие операции:

1.)   

2.)   

Разметку выполняет слесарь, аттестованный на эту работу. Контроль правильности разметки дефектного участка осуществляет контролер БТК (бюро технического контроля).

3.)   

Основными способами разделки являются:

а.) механические (вырубание пневмозубилом, высверливание, вышлифовка, выфрезеровка);

б.) термические (воздушно-дуговая, плазменно-дуговая строжка); Под строжкой понимают поверхностное снятие металла.

4.)   

Обработка поверхности разделки производится с целью устранения острых выступов и углов и обеспечения плавных очертаний разделки, а также удаления науглероженного слоя при термической разделке сталей. Формы продольной и поперечной разделки для сварных соединений алюминиевых конструкций имеют следующий вид:

                                              l

о                                                R 0,5-1,0

                                                                                              

                                                                                                ( 1-2 )min

Продольная разделка.

1-длина выборки не менее 30мм.

   45-60о

                                                             

                                                     R 3-6 мм

                                  

Поперечная разделка.

Выборка на всю толщину сварного шва не выполняется. Толщина остающегося металла должна быть не менее 1мм. После выполнения разделки производится контроль, включая рентгенографический.

5.)    заварка дефектного участка.

После заварки зачищаются неровности поверхности с сохранением усиления шва.

6.)    повторный контроль сварного соединения неразрушающими методами.

В зависимости от степени ответственности сварных соединений допускается 2-х или 3-х кратная подварка дефектного участка. При этом контролируется длина подварки и суммарная длина всех подварок на ремонтируемом изделии. Суммарная длина участков сварных швов с любыми дефекта, подлежащих доработке посредством подварки, не должна превышать 30% при длине шва 500мм и 20% при длине шва более 500мм.

Дефектные участки со сквозными трещинами не выбирают, а засверливают по концам, отступая от края трещины на 10-15 мм. Диаметр сверла – 4 - 5мм. Дефектный участок затем проваривают на всю толщину. При толщине металла до 2,5мм используется сверло диаметром 1,5-2,5мм.

Непровары в корне шва  выбирают, выполняя разделку следующей формы с обратной стороны:

                                   R 5 мм

               15о

Заварку дефектных участков, как правило, осуществляют в основном ручной сваркой. В некоторых случаях, если это допускается, заварку производят на автоматах. В качестве присадочного материала при подварке применяют проволоку той же марки, что и при сварке основного металла. Для алюминиевых сплавов перед подваркой проволоку протравливают и шабрят до металлического блеска. Возбуждение дуги при подварке производят на технологической пластине, а вывод ее после окончания подварки выполняют на сварной шов. Вывод дуги на основной металл запрещается. Перед подваркой подбирают режим подварки на технологических образцах, толщина которых равна толщине подвариваемого участка в зоне участка.

При контактной сварке дефектные точки засверливают с установкой на их место заклёпок или заваркой отверстия ручной дуговой сваркой. Если допускается, то ставят повторную точку рядом с первой.

Тема 19. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНЫХ ДЕФЕКТАХ.

Под дефектом понимают каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.

Дефекты в сварных соединениях по происхождению можно разделить на:

1.      металлургические;

2.      технологические.

Металлургические дефекты возникают при изготовлении отливок и дальнейшей их прокатке или прессовании.

К технологическим дефектам относят дефекты, полученные при механической и термической обработке материалов, а также формообразовании свариваемых элементов методами гибки, штамповки и т.д.

К технологическим дефектам относятся также и сварочные дефекты, которые классифицируют на дефекты подготовки, сборки и самого процесса сварки.

Дефекты в сварных соединениях можно разделить на три группы:

1.      дефекты – несплошности сварного шва или сварных точек (на их долю приходится примерно 50% всех дефектов);

2.      дефекты – искажения формы и отклонения геометрических размеров сварного шва или сварных точек (примерно 25% всех дефектов);

3.      дефекты – несоответствия химического состава и структуры металла сварного шва или зоны термического влияния.

Дефекты – несплошности сварки плавлением классифицируются по следующим признакам:

· по возможности выявления :

-          явные;

-          скрытые.

Явные дефекты выявляют внешним осмотром, а скрытые – методами неразрушающего контроля.

· по возможности устранения:

-          исправимые;

-          неисправимые.

Дефекты типа сквозных трещин и прожогов являются, как правило, неисправимыми и изделия с такими дефектами подлежат бракованию, т.е. доработка их не допускается.

· по протяжённости

-          одиночные (отдельные);

-          непротяжённые (расположены компактно);

-          протяжённые (вытянутые в линию).

Примером одиночных дефектов является отдельная пора или включение. К компактно расположенным дефектам относят группу из нескольких пор, расстояние между которыми не более 2-3 их диаметров. Примером протяженных дефектов является цепочка пор образующаяся например, при дуговой сварке алюминиевых сплавов и распологающаяся вдоль линии сплавления.

· по форме 

-          непровары);

-          объёмные (поры, включения).

         Плоскостные дефекты являются самыми опасными дефектами в связи с концентрацией напряжения в их зоне.

· по месту расположения

-          наружные (поверхностные);

-          внутренние (подповерхностные и глубинные);

-          сквозные.

Дефекты могут располагаться и в различных зонах сварного соединения, т.е. в шве по границе сплавления или в околошовной зоне.

Приведенная классификация дефектов позволяет оптимизировать выбор методов неразрушающего контроля.

При оценке качества продукции по её дефектности необходимо нормировать характеристики допустимых дефектов. Эти характеристики классифицируют на:

● абсолютные;

● относительные;

● статистические.

К абсолютным характеристикам относят линейные размеры дефектов (длина, высота, глубина), их количество в сварном шве и расстояние между ними (для единичных дефектов). Для компактно расположенных дефектов определяют площадь дефектного участка, а для протяжённых дефектов определяют их суммарную длину.

Относительные характеристики дефектности используют для сравнительной оценки различных технологических решений, например, при выборе метода и режимов обработки.

К относительным характеристикам относят такие величины, как отношение линейных размеров дефектов, или суммарную их длину, или число дефектов, к единичной длине или толщине сварного шва.

Под единичной длиной сварного шва понимают или один погонный его метр, или – 100 мм (для коротких швов).

Относительной характеристикой является также площадь дефектного участка, отнесённая к площади поперечного сечения шва для компактно расположенных дефектов.

К статистическим показателям дефектности относят, например, суммарную длину дефектов по длине шва, отнесённую к общему числу дефектов. Статистические показатели используют при анализе большого числа сварных соединений (100 – 1000) в крупносерийном и массовом производстве.

Нормы допустимых дефектов устанавливают в нормативно-технической документации.

Тема 20. ДЕФЕКТЫ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ.

Дефекты сварки плавлением классифицируют по ме

сту расположения на поверхностные, внутренние и сквозные.

К поверхностным дефектам относят:

а) непровары в корне шва;

б) подрезы;

в) наплывы;

г) кратеры;

д) занижение (ослабление) лицевой поверхности шва;

е) вогнутость корня шва;

ж) смещение сваренных кромок;

з) резкий переход от шва к основному металлу (неправильное сопряжение сварного шва);

и) брызги металла;

к) поверхностное окисление;

л) поверхностные трещины.

К внутренним дефектам относят:

а) поры;

б) включения;

в) оксидные плёнки;

г) внутренние трещины;

д) непровары по кромке с основным металлом и между отдельными слоями;

е) свищи.

К сквозным дефектам относят трещины и прожоги.

Помимо дефектов – несплошностей  к дефектам сварки плавлением относят: искажение формы соединения, связанное с деформацией, и несоответствие геометрических размеров сварного шва или точек, регламентированным значениям, установленным НТД (нормативно-технической документацией).

Общие сведения о дефектах сварки плавлением приведены в таблице.

Дефекты

Определение дефекта

(ГОСТ 2601-84)

Причины образования дефектов

Особенности дефекта и способы исправления и исключения его образования

Непровары

- в корне шва;

- между отдельными слоями;

- по кромне с основным металлом;

Дефект  в виде местного несплавления вследствие неполного расплавления свариваемых кромок или поверхностей ранее выполненных валиков

-     малая погонная энергия;

-     неудовлетворительная подготовка поверхностей;

-     неправильная форма разделки;

-     большая величина притупления;

-     малые зазоры;

-     смещение электрода;

-     некачественная зачистка шва после выполнения прохода

Наиболее характерно при алюминиевых сплавах и под флюсом;

Является концентратором напряжения.

Трудно выявляются в кольцевых швах.

Исправление—подварка с удалением корневой части.

Прожоги

-   одиночные;

-   протяженные;

-   дискретные

Дефект в виде сквозного отв ерстия, образовавшийся в результате вытекания сварочной ванны

-      большая погонная энергия;

-      увеличенный зазор;

-      малая величина притупления;

-      большое смещение кромок;

-      коробление кромок и отставание их от подкладки при сварке

Характерны при сварке тонкостенных элементов, а так же первого (корневого) шва при многослойной сварке. Как правило, брак, если возможно выполняют подварку.

Кратеры

Дефекты в  виде воронкообразного углубления, образовавшегося в результате внезапного прекращения сварки или быстрого отключения сварочного тока

- нарушение техники сварки

Ослабление сечения. Сопровождается усадкой и  трещинами усадочного происхождения. Концентратор  напряжения.  Исправление – удаление дефектного участка и заварка. При автоматической сварке используют технологические планки для вывода кратера или плавное отключение тока

Наплывы на сварном соединении

Дефект в виде натекания жидкого металла на поверхность основного или  ранее выполненного валика и несплавление с ним

-   большой ток;

-   большая скорость сварки;

-   длинная дуга (повышенное напряжение);

-   смещение электрода;

-   большая скорость подачи присадочной проволоки;

-   наклон электрода (неправильное ведение)

Возникает с лицевой стороны соединения или обратной стороны из-за некачественного поджатия к подкладке и , как правило, при сварке в горизонтальном и вертикальном положении, а также на спуск и на подъем.

Концентратор напряжения.

Исправление – зашлифовка..

Подрезы зоны сплавления.

-односторонний;

-двухсторонний

Дефекты в виде протяженного углубления вдоль линии сплавления основного металла и шва

-   большой ток;

-   большая скорость;

-   длинная дуга;

-   наклон электрода (неправильное ведение)

Как правило, возникает при сварке концентрированными источниками в режиме глубокого проплавления, а также при сварке угловых швов.

Концентратор напряжения.

Ослабление сечения.

Исправление – заглаживание дугой при неглубоких подрезах и подварка при глубоких

Неплавное сопряжение сварного шва

Дефект в виде  резкого перехода поверхности сварного шва к основному металлу

-   несоблюдение техники сварки;

-   большая скорость подачи присадочной проволоки.

Концентратор напряжения.

Возникает в угловых швах.

Исправление – зашлифовка или прокатка роликами.

Брызги металла.

Дефект в виде затвердевших капель жидкости металла на поверхности сварного соединения.

-   несоблюдение техники сварки;

-   длинная дега.

Возникает при сварке толстопокрытыми электродами, в СО2 или электролучевой сварке с глубоким проплавлением.

Исправление - вырубка

Вогнутость корня шва

Дефект в виде углубления на обратной поверхности сварного одностороннего шва.

- большие зазоры;

- малое притупление.

Возникают в стыковых и угловых швах.

Ослабление сечения шва.

Исправление – подварка.

Занижение шва

Дефект в виде провисания сварного шва.

-   большой зазор;

-   большой угол разделки кромок;

-   несоблюдение техники сварки.

Возникает при сварке алюминивых сплавов.

Исправление – подварка с использованием присадочной проволоки.

Смещение сваренных кромок.

Дефект в виде несовпадения сваренных кромок по высоте из-за некачественной сборки сварного соединения.

- нарушение технологии сборки.

Возникает , как правило, при сварке стыковых тонкостенных элементов.

Концентратор напряжения.

Исправление – подварка.

Свищ сварного шва.

Дефект в виде несквозного углубления в сварном шве.

- некачественный основной металла;

- нарушение защиты.

Сопровождает поры и трещины, выходящие на поверхность.

Наиболее часто возникают при сварке в СО2.

Исправление – подварка с разделкой.

Поверхностное окисление сварного соединения.

Дефект в виде окисной пленки с различными цветами побежалости на поверхности сварного соединения.

-   малый расход защитного газа;

-   наличие примесей в защитном газе;

-   загрязнение поверхности сопла;

-   неправильно подобранный диаметр сопла и расстояние его от  поверхности металла;

-   отсутствие дополнительных защитных козырьков;

-   нарушение техники сварки.

Возникает при сварке активных металлов.

Исправление – зачистка поверхности.

Трещины:

- поверхностные;

- внутренние;

- сквозные;

- продольные;

- поперечные;

- разветвленные.

Дефект в виде разрыва в сварном  шве по линии сплавления

или в околошовной зоне

-   жесткая конструкция изделия;

-   сварка в жестко закрепленных приспособлениях;

-   большой время между сваркой и термообработкой;

-   большая скорость охлаждения;

-   ошибка в проектировании сварного шва (близко расположенные  концентраторы);

-   нарушение технологии (температура подогрева, порядок наложения швов);

-   нарушение защиты;

-   некачественный основной металл.

Наиболее опасный и недопустимый дефект, как правило , брак.

Исправление – подварка с предварительной разделкой или засверловкой концов трещины.

Поры сварного шва:

-одиночные;

-рассеянные;

-скопления;

-цепочка.

Дефект сварного шва в виде полости округлой или продолговатой формы заполненной газом.

-   влажный флюс;

-   отсыревшие электроды;

-   некачественная подготовка свариваемых кромок и поверхности сварочной проволоки;

-   увеличенный диаметр электрода;

-   длинная дуга;

-   увеличенная скорость сварки;

-   некачественная защита;

-   некачественный основной металл.

Как правило, возникает при сварке алюминиевых и титановых сплавов, в глубоких стыковых швах, при затруднении дегазации.

Ослабление сечения.

Снижение герметичности.

Исправление – единичные поры оставляют, во всех остальных случаях подварка.

Включения:

-шлаковые;

-оксидные;

-вольфрамовые;

-нитридные.

Дефекты в виде неметаллических частиц или инородного металла в металле шва.

-    некачественная подготовка поверхности;

-    некачественный основной металл;

-    нарушение технологии сварки;

-    нарушение защиты.

Имеют сферическую или продолговатую форму, а также в виде прослоек.

Концентраторы напряжения.

Исправление – подварка с разделкой.

Основные методы дефектоскопии сварных соединений, приведены в таблице

Дефекты

Методы неразрушающего контроля

Наружные

Визуальный и визуально-оптический.

Капиллярный, магнитный, вихретоковый.

Внутренние

Акустический (ультразвуковой), магнитный, радиационный (рентгенографический)

Сквозные

Капиллярный.

Течеискателем.

Тема 21. ДЕФЕКТЫ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Дефекты контактной сварки классифицируют на поверхностные и внутренние.

К поверхностным дефектам относят:

а) смещение центров сварных точек или сварного шва от оси разметки;

б) глубокие вмятины;

в) большой диаметр вмятины;

г) потемнение поверхности;

д) наружные трещины;

е) наружный выплеск.

К внутренним дефектам относят:

а) непровар;

б) внутренний выплеск;

в) усадочные дефекты.

При контактной сварке может в некоторых случаях образоваться и сквозной дефект – прожог.

Общие сведения о дефектах контактной сварки приведены в таблице

Дефект

Причины образования дефекта

Особенности дефекта

Смещение центров  сварных точек или сварного шва от оси разметки

-   Нарушение технологии;

-   Неисправность оборудования;

-   Низкая квалификация сварщика.

Может сопровождаться разрывами нахлестки.

Неправильная форма отпечатка

-   износ электродов;

-   неправильная заточка электродов;

-   несоосность электродов.

Может сопровождаться наружным выплеском.

Глубокие вмятины

-   большой ток;

-   большая длительность импульса;

-   малая рабочая поверхность электродов.

Сопровождается выплеском и образованием дефектов усадочного происхождения  (рыхлоты, трещины)

Большой диаметр вмятины

-   большое сварочное усилие;

-   большая рабочая поверхность электродов.

Приводит к уменьшению диаметра ядра.

Потемнение поверхности отпечатков («цвета побежалости»)

- малое время проковки.

Не является значительным  дефектом в сталях, но приводит к массопереносу и снижению коррозионной стойкости в алюминиевых сплавах.

Наружные трещины

-       малое сварочное и ковочное усилие;

-       некачественная подготовка поверхности;

-       загрязнение поверхности электрода.

Часто сопровождается подплавлением  поверхности точки.

Опасный дефект при действии переменных нагрузок.

Наружный выплеск:

-          начальный;

-          конечный.

-большой ток;

малая длительность импульса;

малое сварочное усилие;

перекос электродов;

некачественная подготовка поверхности.

Иногда сопровождается образованием  сквозного отверстия в верхнем листе.

Имеет место при сварке плоскими электродами.

Снижает коррозионную стойкость сварной точки.

Непровар:

-          полный;

-          частичный.

-   малый сварочный ток;

-   малая длительность импульса;

-   большое сварочное усилие;

-   большой размер рабочей  поверхности электрода;

-   малый шаг между точками;

-   большая толщина плакировки;

-   большие зазоры между деталями;

-   раннее включение ковочного усилия.

Наиболее опасный и трудно выявляемый. Особенно опасен дефект в виде полного непровара.

Признак непровара – малый диаметр отпечатка.

Фиксируется  путем ручной отгибки кромки при сварке  пластичного металла.

Внутренний выплеск:

-          начальный;

-          конечный.

-   большой ток;

-   большая длительность импульса;

-   малое сварочное и ковочное усилие;

-   большие сборочные зазоры;

-   плохая подготовка поверхности;

-   малая нахлестка.

Признак выплеска – большая глубина отпечатка.

Приводит к загрязнению частицами металла внутренней полости при сварке оболочковых конструкций.

Усадочные дефекты (рыхлоты, трещины)

-   малое сварочное усилие;

-   большой ток;

-   большая длительность импульса;

-   плохая подготовка поверхности;

-   запаздывание включения ковочного усилия.

Как правило, возникают у сплавов, имеющих большой температурный интервал кристаллизации.

Малоопасны при статических нагрузках.

Прожог точки

-   малое усилие сжатия или его отсутствия;

-   раннее включение тока;

-   большие зазоры;

-   плохая подготовка поверхности;

-   загрязнение электрода.

Сквозное отверстие диаметром больше диаметра электрода.

Основные методы дефектоскопии сварных соединений

Дефекты

Методы неразрушающего контроля
Наружные

- визуальный и визуально-оптический
Внутренние

-              ультразвуковой;

-              вихретоковый;

-              радиационный (с использованием рентгеноконтрастных материалов)

                 

Тема 22. ВЫБОР МЕТОДОВ ДЕФЕКТОСКОПИИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Методы дефектоскопии относятся к методам неразрушающего контроля сварных швов. Их используют с целью выявления дефектов – несплошностей.

На практике известно десять видов неразрушающего контроля, разделяющихся на методы в зависимости от способа выявления дефектов. Основными методами контроля дефектов-несплошностей сварных соединений являются радиографический и радиоскопический, ультразвуковой, магнитопорошковый и магнитографический, капиллярный, вихретоковый, течеисканием, визуальный и визуально-оптический. Каждый из методов имеет свои особенности и область применения. Основные факторы, определяющие применимость методов, сводятся к следующим:

•Физические свойства материала

Радиационные методы используют для контроля любых конструкционных материалов, магнитные - для ферромагнитных материалов (металлы на основе Fe ,Ni, Co),а вихретоковый  - для электропроводящих материалов.

•Толщина и размеры изделия

Радиационный и ультразвуковой контроль используют для сварных соединений  различной толщины, а вихретоковый  и магнитный контроль для  малых толщин.

•Состояние поверхности

При ультразвуковом  контроле необходимо зачищать контролируемый участок сварного  соединения с нанесением контактной смазки. В магнитном контроле необходимо снимать чрезмерное усиление шва. Особенностью капиллярного контроля является  особо тщательная подготовка поверхности.

•Характеристики дефектов

При выявлении объёмных дефектов (поры, включения) рационален радиационный контроль, а плоскостных (трещины, непровары) – ультразвуковой, магнитный и вихретоковый контроль.

Дефекты, расположенные в поверхностном слое наиболее надежно выявляются вихретоковым, капиллярным и магнитным контролем, а внутренние дефекты – радиационными и акустическими методами.

•Размеры допустимых дефектов

Они определяют технические условия на отбраковку сварных швов и зависят от условий эксплуатации сварных изделий.

•Технические характеристики.

Основными техническими характеристиками методов неразрушающего контроля являются чувствительность, разрешающая способность и достоверность.

Чувствительность метода определяется наименьшими размерами выявляемых дефектов, разрешающая способность – наименьшими расстояниями между двумя соседними выявляемыми дефектами, а достоверность – вероятностью пропуска дефектов с недопустимыми размерами.

Радиационные методы контроля чувствительны к объемным и плоскостным дефектам, расположенным в направлении просвечивания, ультразвуковые методы —  к любым плоскостным внутренним дефектам, а магнитные и капиллярные методы – к плоским поверхностным дефектам. Эти же методы имеют  высокую разрешающую способность и достоверность контроля.

•Технико-экономические показатели

К технико-экономическим показателям относят производительность, возможность механизации и автоматизации, доступность технических средств, возможность документирования результатов контроля, стоимость контроля и др. 

Самым непроизводительным является  рентгенографический контроль. Ультразвуковой и вихретоковые методы контроля обладают высокой производительностью, а также возможностью обработки, хранения и регистрации дефектоскопической информации.

•Условия выполнения контроля

При использовании радиационного контроля  необходимо тщательно контролировать радиационную обстановку в производственных помещениях и использовать специальные меры защиты. Остальные методы контроля используют при условии выполнения общих требований по технике безопасности и эксплуатации оборудования.

Тема 23. ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ-НЕСПЛОШНОСТЕЙ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

Работоспособность сварных соединений зависит напрямую от их дефектности. Так как получить бездефектную продукцию практически невозможно, то необходимо установить нормы допустимых дефектов или браковки. Установление в технических документах более жестких норм дефектности повышает работоспособность сварных соединений.

При обосновании норм дефектности для сварных соединений, работающих под нагрузкой, необходимо определить их влияние на механические свойства сварного соединения. Основным механическим свойством является прочность при статических и переменных нагрузках. Нормы дефектности устанавливают по результатам механических испытаний, анализа изломов (фрактография) и металлографии сварных соединений. В результате исследований устанавливается корреляционная связь между геометрическими характеристиками дефекта и прочностью соединения.

Влияние  дефектов определяется не только размерами, но и их формы. К наиболее опасным дефектам относят трещины, непровары и подрезы. Менее опасными дефектами являются поры. Промежуточные положения занимают включения. Каждый из перечисленных дефектов характеризуется определённым значением концентрации напряжений.

Коэффициент концентрации напряжений определяется по формуле:

Кд = σ max / σ ср. в сварном соединении

            где, σ max – максимальное напряжение в зоне дефекта,

                   σ ср   – среднее напряжение в сварном соединении.

         Коэффициенты концентрации напряжений соответствуют 2-3  (для пор), 3-10 для включений, 10-100 (для трещин, подрезов и непроваров в корне шва). Коэффициент Кд  зависит от расположения дефекта по отношению к направлению действующей нагрузки.

Наиболее опасной направленностью трещин  является такая, при которой наибольшие растягивающие напряжения действуют перпендикулярно к ее плоскости.

Наименьшей опасностью характеризуются дефекты, при котором действие растягивающих напряжений параллельно основному направлению дефекта.

Опасность дефектов возрастает для вытянутых пор – свищей , особенно выходящих на поверхность, а также для цепочек или скоплений пор или включений.

При определении степени опасности объемных дефектов необходимо сопоставлять их коэффициенты концентрации напряжений Кд и коэффициенты концентрации напряжений Кф формы шва.

                         в                   r

                                                        

                                        r′           

в – ширина шва;

r, r’ – радиусы перехода (сопряжения сварного шва).

Кф

      

0                   20                     40                       60                       80                  В/r, %

Если Кф>Кд, то разрушения сварного шва может быть вызвано неплавным сопряжением сварного шва даже при малых размерах пор и включений.

Влияние дефектов на качество сварных соединений  увеличивается с возрастанием  остаточных сварочных напряжений в сварном соединении, что необходимо учитывать при разработке технологии сварки.

Еще большую опасность на работоспособность сварных соединений представляют дефекты в процессе эксплуатации сварных соединений. Поэтому необходимо поддерживать  такое качество технологического процесса, чтобы дефектность на стадии изготовления изделий была бы ниже уровня, требуемого при эксплуатации, т.е. требования к дефектности, исходя из технологического фактора, должны быть более жесткими, чем из эксплуатационного фактора. Поэтому основная оценка норм допустимых дефектов должна определяться в условиях действия нагрузок, характерных для эксплуатационных условий.

Рассмотрим влияние плоскостных (на примере непровара) и объемных (на примере пор) дефектов на прочность сварных соединений.

При статической нагрузке и пластичном металле с увеличением непровара в корне шва  прочность сварных соединений уменьшается пропорционально его величине.

                                                                                h

σв

                                         сталь 10

                                                   

                                                    30ХГСА (высокопрочная сталь)

                                                                                                     h/S

    критический размер дефекта

Определив зависимость прочности сварного соединения от величины дефекта и задаваясь прочностью сварного соединения  (0,9)σв осн.  Me ,определяем критический размер дефекта.

При малопластичном металле (высокопрочная сталь)с увеличением величины  непровара,  предел прочности уменьшается более резко по сравнению с пластичным металлом. При этом, если у стали 10 непровар определенной величины ещё допустим, то для стали 30ХГСА , как правило является браком.

При переменных нагрузках падение прочности сварного соединения в зависимости от размера дефекта ещё больше усиливается и поэтому плоскостные дефекты типа трещин и непроваров вообще недопустимы.

Объёмные дефекты с площадью дефектной зоны до 5-10% площади поперечного сечения шва, при статистической нагрузке и пластичном металле практически не оказывают влияния на предел прочности. При малопластичном металле характер зависимости существенно изменяется.

σв

                              Сталь 10

                                                30ХГСА (высокопрочная сталь)

                                                                                             S дефекта/ Sшва

    5-10 %

(  иногда даже до 20 % для пластичного металла).

                                                                                 

При контактной сварке основным дефектом является непровар, который оказывает такое же влияние, как и плоскостные дефекты при сварке плавлением (с повышением площади непровара предельная нагрузка уменьшается).

Дефекты усадочного типа, расположенные в центре ядра сварных точек при статической нагрузке являются незначительными концентраторами и влияние на прочность соединения практически не оказывают, т.к. наибольшие напряжений концентрируются по границе сварной точки, где и происходит ее разрушение.

При переменных нагрузках внутренние дефекты в сварной точке оказывают заметно большее влияние по сравнению со статическими нагрузками.

Работоспособность сварных соединений, эксплуатирующихся при повышенных или низких температурах и имеющих различные концентраторы напряжений, определяется показателями ударной вязкости, полученными в результате динамических (ударных) испытаний.

Ударные испытания не дают прямых данных для расчёта норм дефектности, но они позволяют выявить влияние изменений структуры металла на механические свойства, которые не выявляются по результатам статических испытаний. 

Динамические испытания позволяют также проследить влияния явления упрочнения и разупрочнения металла сварного шва, связанные с укрупнением зерна, выпадением карбидов, нитридов и т.д.

Для сварных соединений, работающих при повышенных или пониженных давлениях, показателем работоспособности является герметичность, контроль которой обеспечивает выявление сквозных дефектов. Для оценки герметичности используются показатели натекания газа или жидкости при заполнении контролируемого объекта.

При эксплуатации сварных соединений в коррозионных средах нормы дефектности должны быть уточнены с учетом этого фактора.

Тема 24. НОРМЫ ДЕФЕКТНОСТИ И КАТЕГОРИИ ОТВЕТСТВЕННОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

Нормы дефектности позволяют произвести сортировку сварных соединений по трём группам качества:

1 группа  -       годные сварные соединения

2 группа  -       дефектные сварные соединения (возможно устранение дефектов и ремонт изделия)

3 группа  -       бракованные сварные соединения (ремонт изделий не допускается)

Нормы дефектности указывают в технических условиях на изготовление сварного соединения (ТУ) или в строительных нормах и правилах для строительных сварных конструкций (СН и П).

Нормы допустимых дефектов выражают обычно в значениях минимальных  размеров недопустимых дефектов или максимальных размеров допустимых дефектов,  исходя из показателей работоспособности. Их рассчитывают проектировщики, с учётом мнений металловедов, технологов и дефектоскопистов. На основании норм дефектности выбирают технические средства контроля, а также эталонные или тест образцы и определяют условия  проведения контроля.

При использовании неразрушающих методов контроля устанавливают связь между реальными размерами дефектов и их параметрами, оцениваемыми при контроле. Эти параметры являются критериями браковки сварных соединений.

Так, например, при ультразвуковом контроле о размере дефекта судят по амплитуде отражённого сигнала от дефекта, поэтому для установления зависимости между амплитудой отражённого сигнала от дефекта и его размерами используют эталоны или тест образцы с моделями допустимых дефектов.

 В машиностроительных отраслях промышленности, выпускающих различные сварные изделия, нормы допустимых дефектов устанавливают исходя из степени ответственности изделий и с учётом  сложившейся практики разработки браковочных норм на конкретные виды продукции.

По степени ответственности сварные изделия разделяют, как правило, на три категории. Каждой категории соответствует определённый уровень требований к качеству изделий. Так в авиационной промышленности известны следующие три категории ответственности:

1 категория – особо ответственные сварные изделия;

2 категория – ответственные сварные изделия;

3 категория – мало ответственные сварные изделия.

Для изделий первой категории, эксплуатирующихся при переменных нагрузках и в коррозионной среде, используют комплексную систему контроля, предусматривающую применение  нескольких методов неразрушающего контроля. Для этой категории устанавливают самый высокий уровень требований. Изделия, относящиеся к третьей категории ответственности, обычно контролируют визуально. В сварных соединениях этой категории не допускаются только сквозные дефекты.

Категорию ответственности устанавливает конструктор совместно с эксплуатационниками изделий.

Тема 25. ЭКСПЛУТАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

В процессе эксплуатации сварных изделий происходит старение материала, сопровождающееся износом и разрушением. Эти явления приводят к появлению неисправностей и отказов изделий.

Неисправность – это состояние сварного соединения, при котором оно не соответствует хотя бы одному требованию НТД. Изделие, характеризующееся неисправностью, можно эксплуатировать с учётом обеспечения постоянного контроля за его эксплуатацией.

Отказ – это полное нарушение работоспособности изделия, при котором дальнейшая его эксплуатация невозможна. Отказы могут быть постепенные и внезапные.

Постепенные отказы связаны с медленным (вязким) разрушением изделия, а внезапные отказы - с хрупким разрушением изделия.

Износ – изменение размеров, формы и состояния поверхности сварного соединения. При износе наблюдается углубление, увеличивается шероховатость поверхности и имеет место остаточная деформация поверхностного слоя (наклеп).

Среди сварных соединений наиболее склонны к износу сварные соединения, выполненные контактной сваркой.

Износ классифицируют на виды:

• механический износ, возникает в трущихся элементах;

•абразивный износ, возникает в результате попадания твёрдых частиц в зазор между трущимися элементами;

•коррозионный износ, возникает при наличии нагрузок и коррозионной среды;

•усталостный износ, возникает при переменных нагрузках.

Износ сопровождается разрушением и возникновением поверхностных микротрещин.

В сварных изделиях возникают также усталостные трещины, а также  трещины, связанные с явлением ползучести.

Появление усталостных трещин связано в первую очередь с влиянием концентраторов напряжений (забоины, риски, резкие переходы от шва к основному металлу, от одной толщины к другой, наличие отверстий). При действии переменных нагрузок в наиболее слабом месте изделия, где возникают остаточные напряжения, превышающие предел выносливости, появляются микротрещины, развивающиеся в дальнейшем в усталостные трещины, которые приводят к внезапному разрушению соединения (отказу) без видимых пластических деформаций.

Большое влияние на усталость оказывает изменение температурных условий эксплуатации (теплосмены) и воздействие коррозионной среды.

При этом разрушение соединения происходит при значительно меньших напряжениях. Появление трещин ползучести связано с медленным нарастанием во времени пластической деформации материала при длительных механических воздействиях и нагреве.  

Материалы и сварные соединения, работающие длительное время при высоких температурах, постепенно разрушаются при напряжениях значительно меньших предела текучести.

На появление трещин усталости и ползучести оказывает влияние низкая пластичность металла, наличие дефектов – несплошностей в сварном шве, а также структурные изменения, связанные с упрочнением и разрупрочнением металла в процессе эксплуатации..

При эксплуатационном контроле важно фиксировать не только появление трещин, но и знать кинетику их развития во времени. Исследование кинетики развития трещин и разрушений является задачей технической диагностики сварного соединения.

Техническая диагностика – занимается установлением и изучением признаков, характеризующих техническое состояние изделий, для предсказания возможных отклонений контролируемых параметров ( например, длина трещины или толщина изделия) за допустимые пределы, вследствие чего возникают внезапные отказы.

Техническая диагностика даёт возможность оценить продолжительность эксплуатации изделия, т.е. его долговечность при появлении дефектов. Методы технической диагностики применяют для рациональной организации контроля работоспособности сварных изделий в процессе эксплуатации. Методы  технической диагностики разделяют на:

•экспериментальные;

•расчётные.

В расчётных методах определяют напряжённое состояние контролируемого сварного изделия при наличии дефектов. При этом выполняют моделирование состояния дефектного соединения с помощью компьютерной техники.

К экспериментальным методам исследования работоспособности дефектного соединения, относят механические испытание, например, испытания на хрупкость ( трещиностойкость), используемое в механике разрушение, для оценки стойкости сварного соединения к хрупкому разрушению.

Испытания на хрупкость проводятся на сварных соединениях со статическим изгибом образца, у которого выполнен надрез, в вершине которого имеется искусственная усталостная трещина. Образец нагружают до момента быстрого (нестабильного) развития трещины. Затем по величине нагрузки и длине трещины рассчитывают коэффициент интенсивности напряжения:

КIC = σа √π lтр ,

 σа- максимальное (амплитудное) напряжение,

 lтр- длина трещины, при которой начинается быстрый ее рост;

Этот коэффициент является главным критерием оценки хрупкости разрушения сварного соединения.

Если   σ √ π l  <  КIC , где σ- напряжение в данный момент нагружения, а l – текущая длина трещины, то трещина не развивается и разрушение не наступает. Если  σ √ π l > КIC   ,то трещина нестабильна, быстро развивается по длине и возникает хрупкое разрушение.

Испытания  на хрупкость проводят  для различных условий нагружения, что позволяет установить ресурс работы изделия и оценить вероятность возникновения отказа. Зная коэффициент интенсивности напряжения и предел текучести металла можно по приведенной формуле определить критическую величину трещины, превышение которой вызывает хрупкое разрушение сварного соединения.

Аналогичные коэффициенты можно определить не только при статических, но и динамических нагружениях.

 Большую информацию по определению характера зон разрушения и связь её с дефектами и концентраторами дают методы фрактографии (  методы анализа изломов).

По виду излома можно определить пластичность или хрупкость металла, или сварного изделия.

Пластичные вязкие металлы дают волокнистый (с выступами) серый излом с матовой поверхностью, т.к. характеризуются  мелкозернистой структурой. Хрупкие материалы имеют  блестящий , кристаллического вида излом, т.к. характеризуются крупнозернистой структурой. Для изучения макро- и микроизломов  используют металлографические  и электронные микроскопы.

По виду излома можно судить также о дефектах сварного шва:

•поры выглядят как округлые или вытянутые пустоты;

•горячие трещины имеют темную окисленную поверхность;

•холодные трещины имеют блестящую поверхность;

•металлические включения имеют вид пустот с острыми краями;

•оксидные пленки, например на алюминиевых сплавах, имеют волокнистый вид.

К экспериментальным методам технической диагностики относят также  методы толщинометрии, структуроскопии и интроскопии, являющиеся методами неразрушающего контроля.

Тема 26. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ В СТРУКТУРОСКОПИИ, ТОЛЩИНОМЕТРИИ И ИНТРОСКОПИИ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

Под структуроскопией понимают контроль химического состава и неоднородностей структуры сварного соединения по анализу его физико-химических свойств.

К методам структуроскопии относятся:

• Ультразвуковой структурный анализ. Он  основан на определении амплитуды ультразвуковых сигналах, полученных на разных частотах, в зависимости от величины зерна или глубины межкристаллической коррозии.

•Вихретоковый структурный анализ. Он основан на зависимости величины электропроводности металла от его структурного состояния.

•Магнитный структурный анализ. Он основан на зависимости магнитных свойств металла при изменении его структуры.

 

К методам толщинометрии относят:

•    Радиационный метод.  Он основан на зависимости  интенсивности ионизирующего излучения, прошедшего через контролируемый объект, от его толщины.

•    Ультразвуковой метод. Реализовывается в виде эхо-импульсного и резонансного методов. Эхо-импульсный метод основан на определении времени прохождения импульса до обратной поверхности и обратно, а резонансный метод основан на определении частоты ультразвуковых колебаний, при которой в контролируемом объекте возникают «стоячие волны», обусловленные явлением резонанса.

•   Токовихревой метод. Он основан на измерении величины электросопротивления материала при изменении его  толщины.

К методам интроскопии,  основанной на визуальном наблюдении внутреннего строения контролируемого объекта относят:

•   Рентгеноскопический метод. Он основан на преобразовании ионизирующего излучения, прошедшего через объект, в электронное изображение на экране видеомонитора с использованием рентгенотелевизионных установок.

•   Метод рентгеновской вычислительной томографии..

Он решают обратную задачу интроскопии, когда по объёмной информации измерения интенсивности излучения, прошедшего через контролируемый объект в различных неаправлениях, создаётся светотеневое изображение структуры контролируемого слоя изделия на экране видеомонитора.

•   Тепловой метод. Он основан на получении видимого изображения структуры  контролируемого объекта по его тепловому излучению.

•   Метод ультразвуковой  томографии. Он позволяет получить на видеомониторе  поперечное сечение контролируемого объекта с указанием места  расположения дефекта и его координатами.

Тема 27. ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ.

Технический контроль рассматривают как один из основных элементов системы управления качеством выпускаемой продукции на предприятии. Информация о качестве контролируемой продукции является очень важной. Ее правильное и своевременное использование позволяет оперативно  совершенствовать конструкцию изделий и технологию их производства, производить необходимое регулирование технологического процесса, не дожидаясь появления дефектных издений и решать многие другие задачи. Решение этих задач возлагается на службу технического контроля предприятия.

Основной целью службы технического контроля является предупреждение появления брака выпускаемой продукции.

Основным органом службы технического контроля на предприятии является отдел технического контроля (ОТК). Состав, структура, права и обязанности его определяются «Положением об отделе технического контроля», утверждаемым руководителем предприятия. Этот документ разрабатывается в соответствии с отраслевым типовым положением об ОТК.

При организации отдела технического контроля  придерживаются следующих принципов:

•   ОТК выполняет контроль на всех стадиях производственного цикла изготовления продукции, начиная от поступающих на предприятие материалов и полуфабрикатов, и заканчивая выпуском готовой продукции;

•   ОТК централизуется в едином органе по контролю качества продукции;

•   ОТК является независимым органом предприятия, т.к. начальник ОТК  подчинятся только руководителю предприятия и работники ОТК не зависят от администрации цехов и отделов;

•   В состав работников ОТК входят сотрудники из числа высококвалифицированных специалистов производства;

•   Операции технического контроля вносят в технологические карты в единой последовательности с производственными операциями по изготовлению продукции.

•   ОТК координирует работу не только по выпуску качественной продукции, но и поддерживает связь с её потребителями через рассмотрение рекламаций и отзывов гарантийных мастерских и ремонтного отдела предприятия;

•  ОТК обеспечивает постоянное и надёжное сохранения единства измерительных мер на предприятии и соответствие их государственным эталонам;

•   ОТК организует работу и взаимоотношения с руководителями цехов и отделов по обеспечению выпуска качественной продукции.

Основными задачами службы технического контроля являются:

•   Входной контроль основных и сварочных материалов, заготовок и полуфабрикатов;

•   Операционный контроль технологического процесса изготовления изделий;

•   Приёмочный контроль готовой продукции;

•  Инспекционный контроль производственного процесса изготовления продукции (хранение, транспортировка, складирование);

•  Контроль за соблюдением и внедрением новой нормативно-технической документации (НТД);

•   Накопление, учёт и анализ информации по качеству;

•   Совершенствование системы контроля и управления качеством;

•   Участие в разработке методов и средств контроля;

•   Контроль за сохранением единства измерительных мер.

В соответствии с задачами на каждом предприятии разрабатывается соответствующая структура службы технического контроля. В эту структуру входят:

•   группа входного контроля, работающая в системе службы материально-технического снабжения;

•   группа приёмки готовой продукции, работающая в системе службы сбыта;

•   лаборатория неразрушающих методов контроля;

•   техническое бюро и др.

Основной задачей группы  входного контроля является техническая приемка поступающих на предприятие материалов и полуфабрикатов, а группы приемки  готовой продукции – проверка соответствия ее представляемым требованиям. На некачественный материал оформляется акт – рекламация, направляемый предприятию – изготовителю, а на некачественную готовую продукцию акт–извещение о браке, направляемый в цеха.

Под рекламацией понимают заявление потребителя о несоответствии продукции установленным требованиям.

Техническое бюро ведет учет и анализ брака, изучает причины образования дефектов и брака, рассматривает рекламации потребителей продукции и анализирует причины ее неисправностей и отказов, участвует в проведении испытаний продукции, контролирует мероприятия по устранению дефектов, подбирает и систематизирует научно-техническую литературу, руководящие и нормативные материалы.

Основу отдела технического контроля составляют бюро технического контроля (БТК), работающее в производственных цехах предприятия. В обязанности БТК входят:

● контроль за изготовлением продукции;

● оформление технической документации;

● учёт брака;

● разработка мероприятий по устранению брака;

● инспекционный контроль за соблюдением технологического процесса.

На предприятиях  крупносерийного и массового производства создаются группы статистического контроля, ведущие систематический учёт и анализ качества продукции.

Группа статистического контроля осуществляет статистический анализ состояния технического процесса и статистический приемочный контроль готовой продукции, а также занимается вопросами разработки мероприятий по статистическому управлением качеством выпускаемой продукции с целью предупреждения образования брака.

Тема 28. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ КОНТРОЛЯ.

Техническую документацию контроля разделяют на три вида:

1.     

2.     

3.     

Под технологической документацией понимают операционные карты и ведомости операций.

Операционные карты (ОК) и ведомости операций (ВОП) используют для описания технологических операций и технологических процессов технического контроля. В составе комплекса ЕСТД разработан ГОСТ 3.1502-85 « ЕСТД. Формы и правила оформления документов на технический контроль».

Выбор технологического документа определяет технолог производства, согласовывая его с ОТК и метрологической службы. 

Операционные карты предназначены для описания технологических операций технического контроля с указанием содержания и последовательности переходов. Под переходом понимают элементарную часть технологической операции. Операционные карты, как правило, разрабатывают для сложных операций с большим числом переходов. Они используются в крупносерийном и массовом производстве. В их указывают контролируемые параметры, данные о применяемых средствах технологического  оснащения и норм времени.

Ведомости операций предназначены для операционного описания  технологических операций технического контроля в технологической последовательности с указанием переходов. Их разрабатывают  в том случае, если технологический процесс содержит большое число операций технического контроля, а сами операции состоят из двух – трёх  несложных переходов.

Ведомости операций и операционные карты должны применяться совместно с маршрутной картой (МК) или заменяющими ее картами технологического процесса (КТП)  или картой типового (группового)  технологического процесса (КТТП) в зависимости от того, разрабатывается комплект документов на единичный или типовой (групповой) технологический процесс.

В зависимости от сложности изделия и объема контролируемых параметров операции технического контроля могут входить в самостоятельный технологический процесс технического контроля, так и быть составными частями технологических процессов, специализированных по методам  обработки, оформления и сборки.

Наименование операций технического контроля следует применять по классификатору технологических операций машиностроения и приборостроения.

Операции технического контроля могут быть описаны в маршрутном или маршрутно – операционном описании ( в единичном и мелкосерийном производстве) либо в операционном описании ( в крупносерийном и массовом производстве).

Для разработки технологической документации на испытания в составе ЕСТД разработан ГОСТ 3.1507- 84 «ЕСТД. Правила оформления документов на испытания».   Их разрабатывают в форме маршрутных карт (МК).

Совместно с ОК, ВОП и МК могут применяться карты эскизов (КЭ), на которых помещаются  графическое изображение зоны изделия, подлежащие контроля или испытаниям, таблицы контролируемых параметров, схемы и т.п.

При разработке технологических документов используют унифицированные и  машинно – ориентированные формы, обеспечивающие возможность обработки содержащейся в них информации с применением средств вычислительной техники.

Сопроводительная документация сопровождает каждое изделие или партию изделий на протяжении всего технологического процесса. К сопроводительным документам относят технологический паспорт, технологическую бирку и сопроводительный ярлык.

Технологический паспорт предназначен для указания содержания выполняемых при изготовлении изделия операций и проставления подписей исполнителей и контролирующих лиц. Документ используется для учёта и анализа результатов контроля при изготовлении особо ответственных изделий.

Технологический паспорт оформляется также на специфические  технологические процессы, например, когда время выполнения отдельных операций или между их выполнением регламентировано. Этот документ после приемки   и сдачи изделия хранится в ОТК весь период, рассчитанный на эксплуатацию  изделия. В технологический паспорт могут входить вспомогательные документы: карты измерений и испытаний. Их используют для регистрации результатов измерения контролируемых параметров при изготовлении изделий и регистрации условий, режимов и контролируемых параметров при проведении испытаний. На картах проставляются даты выполнения и подписи исполнителей.

Технологическая бирка является разновидностью паспорта и оформляется на несколько изделий одного типа.

Сопроводительный ярлык  является разновидностью технологической бирки при изготовлении большой партии.

На ряде предприятий к сопроводительным документам относят рабочие карты (рабочие наряды, сменные задания). В этих документах оформляются сведения, указывающие общее количество контролируемых объектов и результаты проверки их качества.

Накопительные документы используются для дальнейшего анализа и обобщения результатов контроля и получения сводных карт (отчётов) по контролю. К таким документам  относятся: акты (извещения) о браке, рекламационные карточки и журналы контроля технологического процесса и др.

Акты о браке оформляются контролерами БТК. Он является основным первичным документом для учета и анализа брака. Браком считается продукция, которая по своему качеству не соответствует НТД. На основании актов составляются сменные или ежедневные сводки по браку. Они позволяют более углубленно изучать причины брака с целью разработки эффективных мероприятий по его устранению.

Рекламационные карты  заполняются после анализа  причин отказов продукции. Она может быть полезной при  последующем обобщении и сопоставлении с данными контроля по другим рекламациям. В журналы  контроля заносится текущая информация  о контроле качества материалов и полуфабрикатов, состоянии технологических операций и процессов и результатах приемочного контроля готовой продукции.

Накопительная документация позволяет получить историю качества по выпуску продукции данного типа с целью управления процессом изготовления продукции и прогнозирования её качества. Для систематизации сведений о браке продукции и автоматизации учёта результатов контроля вводятся классификаторы. Они представляют собой шифры из набора цифр и букв.  С помощью шифра фиксируют виды и причины брака, а также их виновников.

При анализе причин брака принимают во внимание следующие принципы:

•Сначала формируются предположение (версия), которая затем уточняется путём проведения определённой исследовательской работы;

•Область поиска причин дефектности сужают, переходя от общего к частному;

•Устанавливаются отрицательно действующие на  качество факторы и определяются характеризующие их параметры, которые нужно контролировать;

•Анализ причин дефектности должен быть направлен на выявление причино-следственных связей;

•Определяют наиболее существенные причины брака или отказа и результаты исследования изображают в виде диаграмм или графиков;

•Если трудно выявить отдельные причины брака, которые могут быть зависимы от нескольких факторов, используют методы статистического анализа.

При изучении и анализе брака или отказов сварных изделий можно выявить три группы причин:

1.     

2.        Они являются следствием  отклонений в производственных процессах изготовления изделий. Производственные причины, как и дефекты, можно разделить на металлургические и технологические причины.

Металлургические причины связаны с металлургическими факторами производства отливок и их последующей обработки для получения свариваемых деталей.

Технологические причины связаны с:

•   неудовлетворительной подготовкой поверхности;

•   низким качеством сборки;

•   нарушением технологии сварки;

•   низкой квалификацией сварщиков;

•   неисправностью оборудования;

•   неблагоприятными производственными условиями.

3.     

Тема 29. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ.

Статистические методы контроля относятся к методам активного контроля, использующимся в крупносерийном и массовом производствах и обеспечивающим управление качеством продукции. В условиях крупносерийного и массового производства сплошной контроль, применяемый для особо ответственных изделий, не возможен. К тому же сплошной контроль еще не гарантирует сплошное качество, т.к. при сплошном контроле контролер быстро устает,  его внимание ослабевает и в результате он может  пропустить дефектное изделие и забраковать годное изделие. Кроме того при сплошном контроле требуется увеличение численности контролирующего персонала учитывая, что трудоемкость контроля нередко превышает трудоемкость самих технологических операций.  В этих условиях выход может быть найден в использовании статистических методов контроля. Статистические методы контроля основаны на использовании методов теории вероятности и математической статистики при выборочном контроле небольшой по количеству изделий выборке (части партии)и оценивании по ее результатам качества всей партии.

Статистические методы  контроля можно разделить на две группы:

1.     

2.     

 Для организации статистического приёмочного контроля готовой продукции разрабатывают систему правил - план контроля. План контроля включает такие вопросы, как: объём контролируемой выборки, процедуру отбора изделий в выборку, процедуру принятия решений о приёмке партии или дальнейшем продолжении контроля, методику получения обобщённых статистических характеристик и т.д.

Различают приёмочный контроль по количественному и качественному показателям. К количественным показателям относят:

•   среднее число дефектов на сварной шов;

•   среднюю длину дефектов на стык или погонный метр шва и др.

К качественным показателям относят:

-         

-         

При принятии решения о приёмке партии или продолжении контроля могут быть предусмотрены две схемы.

1)     

2)     

Если по результатам двухступенчатого контроля обнаруживается брак, то контроль ведут всей партии.

Статистическое регулирование качества технологического процесса является методом предупредительного контроля, и заключается в том, что в определённые моменты времени контролируют параметры продукции и определяют их отклонения от установленных значений.  Одним из основных условий качества  массовой продукции является ее однородность, т.е. соответствие любого числа изделий требованиям, заданным на чертеже, в технических условиях или стандарте. Однако в массовом производстве даже при  стабильном состоянии оборудования и устойчивой наладке технологического процесса изготовленные изделия имеют различные отклонения от требований, вызываемые двумя группами причин.

Одна группа причин обусловлена систематически повторяющимися отклонениями, например, в связи с износом установочных элементов сборочно-сварочных приспособлений. Эти причины не случайны и их необходимо устранять. Другая группа причин обусловлена  случайными отклонениями. Они связаны, например с внезапными изменениями режима работы оборудования. Эти причины не постоянны и их заранее  устранить невозможно.  Поэтому, в процессе изготовления продукции необходимо систематически следить за возникающими отклонениями и оперативно реагировать на них, не допуская разладки технологического оборудования и технологического процесса в целом, и тем самым, обеспечивая  управления качеством.

Для того чтобы обеспечить визуальное представление о ходе (стабильности или не стабильности) технологического процесса, необходимо использовать контрольные карты. Они строятся на бланках с сеткой, в которой по вертикале отмечают значения контролируемых показателей продукции, а по горизонтали – номера выборок. Контрольные карты классифицируют по количественным и качественным показателям, а так же и по назначению (для регулировки  среднего или рассеяния).

Всякая контрольная карта состоит из трех горизонтальных линий – контрольных границ. Центральная линия представляет среднее значение контролируемого параметра, а две крайние линии соответствуют верхнему и нижнему техническому контрольному допуску. Выход за эти контрольные границы приводит к браку, т.к. они представляют  максимально допустимые пределы изменения значений контролируемого параметра.

Чтобы предупредить возможность появления брака на карту между центральной и крайними линиями наносят две предупредительные контрольные границы  (предупредительный допуск).

Попадание контролируемого показателя в интервал между границами технического и предупредительного допусков является  сигналом об отклонении от стабильности  технологического процесса и возможном в дальнейшем появлении брака при контроле другой выборки. В этом случае необходимо принимать мероприятия по корректировке технологического процесса.  Если все точки, соответствующие выборочным средним значениям контролируемого параметра изделия из выборки, оказываются внутри верхней или нижней границы предупредительного допуска, то технологический процесс  считается как находящийся в контролируемом и стабильном состоянии. Процесс считается контролируемым, если систематические отклонения регулярно выявляются и устраняются, а остаются только случайные отклонения, которые, как правило,  распределяются в соответствии с нормальным законом распределения.

Если же по результатам контроля выборки наблюдается тенденция выхода контролируемого параметра за предупредительные границы, то за процессом следует наблюдать более внимательно. Это позволяет предвидеть возможности появления недопустимых отклонений в будущем и рассмотреть  необходимость подналадки оборудования на конкретной операции или же подрегулирования хода технологического процесса.

В целях управления качеством продукции кроме контрольных карт используют гистограммы, диаграммы и другие инструменты управления.

Тема 30. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА ПЕРСОНАЛА ОТДЕЛА ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ.

Персонал включает контролёров ОТК (БТК) и руководителей работ. К руководителям работ относятся начальники бюро, групп и лаборатории, старшие контрольные мастера и контрольные мастера.

Персонал отдела технического контроля должен пройти теоретическую подготовку, сдать экзамен и быть аттестованным на право проведения контрольных работ. К персоналу предъявляются определённые квалификационные требования, установленные в тарифно-квалификационных справочниках и ведомственных нормативных документах.

Контролеры должны иметь среднее или среднее профессиональное образование, пройти полный курс подготовки по методам и средствам контроля, знать свойства металла и технологические особенности процессов изготовления изделий, характер дефектов, подлежащих выявлению, критерии бракования, технологию контроля и  нормативно – техническую документацию, обладать наблюдательность, добросовестностью и ответственностью. Квалификация контролеров – дефектоскопистов соответствует 3-5 разряду.

Руководители работ являются, как правило, высококвалифицированными специалистами с базовым образованием и стажем практической работы.

Для получения допуска к выполнению контрольных работ и права руководства этими работами контролеры и руководители должны быть аттестованы в специальных аттестационных центрах.

Начальники ОТК (БТК)  обязаны обеспечить работу отдела технического контроля на всех этапах производственного процесса изготовления продукции, принимать окончательные решения о качестве продукции, контролировать работу цехов и отделов предприятия по устранению причин образования дефектов, запрещать использование контрольно – измерительных приборов, не прошедших очередной поверки и т.д.

В цехах предприятий устанавливают контрольные пункты, которые располагаются рядом с обслуживаемым производственным участком по ходу технологического процесса. Рабочее контрольное место должно быть изолировано от производственного участка и оснащено необходимыми контрольно – измерительными инструментами и приборами.

В особо ответственных случаях в цехах предприятий выделяют отдельные помещения, например, рентгеновские боксы, обслуживающие все участки цеха.

При использовании простых методов контроля и при трудностях перемещения изделия контроль осуществляют непосредственно на рабочем месте. Контролёры обеспечиваются необходимой технической документацией и клеймами для выполнения маркировки принятой продукции.

При проведении контроля контролерами должны выполняться требования и правила техники безопасности. Безопасность при работе с электроприборами обеспечивается соблюдением «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий».

Если контрольные работы связаны с профессионально-вредными условиями, как, например, с ионизирующим излучением, требования безопасности обеспечиваются соблюдением «Основных  санитарных правил работы с радиоактивным веществом и источниками ионизирующих излучений» и «Норм радиационной безопасности».

При выполнении капиллярного и магнитопорошкового контроля необходимо контролировать пределы предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в соответствии с «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий».

При организации труда контролеров важное место отводится организации взаимоотношений ОТК с цехами и отделами предприятия, например отделами главного конструктора, технолога или сварщика, так как контроль ОТК не снимает ответственности с руководителей цехов и отделов за выпуск некачественной продукции.

На современном этапе проблема повышения качества выпускной продукции должна решаться на основе системного подхода к анализу всех действующих условий и факторов и обеспечение производства эффективными методами контроля и управления качеством.

Рекомендуемая литература

1.      Волченко В.Н. «Контроль качества сварных конструкций». — М.: Машиностроение, 1986.

2.      Алешин Н.П., Щербинский В.Г. «Контроль качества сварочных работ». — М.: Высшая школа, 1986.

3.      Контроль качества сварных и паяных соединений. Учебное пособие/ С.А. Федоров, МАТИ, М, 1989.