Контроль качества сварных соединений

На первый взгляд кажется, будто работа сварщика – сплошной праздник, ведь он постоянно окружен мириадами искр. В реальности его работа сродни кропотливому ювелирному искусству. И, если для ювелира некачественный шов означает потерю эстетики конечного изделия, то для сварщика – потерю безопасности металлической конструкции, которая может повлечь за собой разрушение всего здания или сооружения и стать угрозой человеческой жизни. Ведь именно сварные конструкции поддерживают здания словно скелеты. Поэтому, каким бы опытным и искусным ни был мастер, контроль качества сварных соединений поможет перестраховаться и подтвердить надежность каждого шва.

1. Когда следует проверять качество сварки. Виды контроля сварных соединений
2. Требования к качеству сварных соединений. Дефекты сварки
3. Методы контроля качества сварных швов
   • Визуально-измерительный контроль
   • Ультразвуковая дефектоскопия
   • Другие методы

Когда следует проверять качество сварки. Виды контроля сварных соединений

Ответ на вопрос о том, когда следует проверять качество сварки, очень простой: всегда. Это обязательная и очень важная часть любого сварочного процесса, где каждая мелочь имеет значение для надежности и безопасности конструкции. Неисправность в оборудовании, несоблюдение режима сварки или пора в шве, превышающая допустимый размер, каждый из этих недочетов может пагубно повлиять на конечный результат. Поэтому проверку осуществляют до, по ходу и после сварки. Специалисты говорят, что контроль качества сварных соединений может занимать до 1/3 времени от всего сварочного процесса.

До начала работ проводят предварительный контроль. Проверке подвергаются не только аппаратура, но и материалы. Качество основного ме­талла, электродной проволоки, приса­дочного металла, флюса и других ма­териалов проверяют по сертификатам и заводским документам. Маркиров­ка и качество должны соответствовать установленным техническим условиям и технологическому процессу сварки. Сборку под сварку и кромку шва проверяют по стандартам и техниче­ским условиям. Данный вид контроля сварщик может осуществить самостоятельно.

Текущий контроль качества сварных соединений проводят непосредственно в ходе процесса сварки. Главное – четко соблюдать технологию. Это значит производить предварительный и сопутствующий подогрев, учитывать соблюдение режимов, проверять качество зачистки промежуточных сварных швов, не забывать о превентивной заварке сварочных кратеров. С текущем контролем мастер также может справится самостоятельно.

Но, даже в тем случаях, когда сварку производил опытный мастер, окончательную проверку готовых швов лучше доверить специалистам строительной лаборатории. В их задачу на последнем этапе будет входит поиск возможных дефектов.

Требования к качеству сварных соединений. Дефекты сварки

Исходя из ГОСТа 23118-2012 «Конструкции стальные строительные» и требований к нему, существуют дефекты сварных швов и допущения, которые нельзя превышать, чтобы готовое соединение можно было считать надежным. В ходе проверки швы классифицируют по качеству и наличию дефектов. По результатам швы низкого качества переваривают, бракованные детали с дефектами соединений отправляют на переплавку.

• В шве категорически не допускаются трещины всех видов, направления и размеров.
• Также браком считаются все наплывы, ожоги или оплавление основного металла, брызги металла на поверхности, задиры, шлифовки, резка и утончение металла. Все они должны быть устранены.
• Размер поры на шве не должен превышать 5 мм, даже в случаях так называемого низкого качества сварки. В случаях скопления пор, показатель снижается до 4 мм.
• Таким же должен быть размер газовой полости, свища или шлаковых включений.
• Но инородные включения меди, вольфрама или любого другого металла не допускаются.
• Практически отсутствуют допущения по непроварам, т.е. несплошностям в тех местах, где жидкий металла не проник внутрь сварочного соединения. Допускаются лишь 2 мм непровары в стыковых и угловых швах при низком качестве сварки. Длинные непроравы и несплавления не допускаются в любом случае.
• Неудовлетворительным считается зазор в тавровом соединении, превышающий 4 мм даже при низком качестве сварки.
• Подрезы, т.е. продолговатые канавки вдоль шва, между швом и основным металлом, считаются дефектом, но могут быть допущены, если глубина не превышает 1,5 мм.
• Переход от шва к металлу должен быть плавным, но лучше выпуклость, чем подрез. Такой дефект, как выпуклость считается нормой до 10 мм на стыковых швах при низком качестве сварки. Минимальная выпуклость в 3 мм должна быть на угловых швах при высоком качестве сварки.
• Превышение катета для большинства угловых швов не является причиной выбраковки. Допускается превышение до 5 мм.
• А вот уменьшение катета на качество влияет гораздо сильнее. При высоком качестве сварки оно не допускается, при низком составляет не более 2 мм.
• Асимметрия или разнокатетность углового шва допускается на коротких участках при высоте не более 2 мм.
• Проплавление корня шва, т.е. превышение его выпуклости с обратной стороны, не должно быть чрезмерным, не более 5 мм при низком качестве сварки, не более 4 мм — при среднем и не более 3 мм – при высоком.
• Вогнутость корня шва, т.е. его утяжка вовнутрь, не должна превышать 1,5 мм.
• Такие же допущения существуют для линейного смещения кромок.
• Так называемая вогнутость шва, т.е. неполное заполнение разделки кромок между швом и основным металлом могут не считаться браком, если его длина составляет 0,5-2 мм.

Методы контроля качества сварных швов

Проверка готовых швов – это обязательный завершающий этап любого сварочного процесса. На сегодняшний день разработано множество способов, которые позволяют осуществить контроль качества сварных соединений.

В первую очередь, их можно разделить на методы разрушающего и неразрушающего контроля. Поскольку разрушающий контроль применяют исключительно на контрольных образцах при испытаниях сварных образцов, говорить о них будем поменьше. Разрушать швы в ходе реальных строительных работ – непозволительная роскошь, поэтому готовые конструкции проверяют неразрушающими способами. Этого вполне достаточно, чтобы обследовать сварные соединения в зоны термического влияния и выявить неявные и скрытые для глаза дефекты, снижающие стойкость швов, а значит и всей конструкции.

Выбор оптимального метода зависит от:

• физических свойств конкретного металла;
• состояния поверхности;
• толщины и типа шва;
• особенностей строительной конструкции;
• стоимости исследования.

Основными методами контроля сварных швов считаются – визуально-измерительный контроль и ультразвуковая дефектоскопия. Они не являются универсальными, но, в большинстве случаев, этих исследований будет достаточно. Остальные являются более специфичными и дорогими.

Визуально-измерительный контроль качества сварки

Внешний осмотр – это самый быстрый, простой и недорогой метод обследования. Ведь для подобной проверки часто не нужны даже специальные измерительные приспособления. Такому осмотру подвергают 100% готовых сварных соединений, чтобы найти наружные дефекты, большинство их которых являются недопустимыми.

Перед выполнением визуально-измерительного контроля поверхность вокруг швов тщательно очищается от сварочных брызг, наплывов, а также от строительного шлака и прочих загрязнений.

Далее специалист тщательно осматривает диффузный слой и околокромочную область на предмет выявления пор, свищей, сколов, раковин, непроваров, несплошностей, неоднородностей и трещин. Затем следует процедура по измерению и сличению со стандартами геометрических показателей шва: высоты и ширины шовного валика, а также равномерности сварных чешуек. В данном случае, помимо визуального осмотра, используют специальные шаблоны, линейки и/или штангенциркуль. Чтобы осмотр был максимально объективным, задействуют яркие точечные осветительные приборы и лупы с разным увеличением.

Визуально-измерительный контроль считается предварительным обследованием, но, в тех случаях, когда готовый шов получает высшую оценку по качеству, проверку прекращают. Если параметры валика не соответствуют регламентированным, качество шва признается низким и его готовят к переварке. В случае сомнений, назначается дополнительное обследование другим методом для выявления скрытых дефектов.

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвук показывает хорошую результативность в поиске внутренних дефектов любого сварного шва при небольшой стоимости исследования, а потому применяется чаще остальных.

Методика основана на применении ультразвуковых волн, которые проникают глубоко под поверхность металла и отражаются от неметаллических включений и любого рода дефектов.

Специальная пластика в аппарате под названием дефектоскоп подвергается воздействию электрического поля высокой частоты и начинает резонировать, т.е. излучать ультразвук. Аппарат направляют на сварное соединение. Волны попадают внутрь металла и, когда достигают края дефекта, они отражаются, меняют направление и попадают на вторую пластинку. Она, в свою очередь, перенаправляет волны в осциллограф и на экране дефектоскопа появляются сразу обе волны: направляемая и отраженная. Это изображение дает возможность сделать конечное заключение.

Методика выявления дефектов основана на том, что разные типы внутренних повреждений металла искажают поток ультразвуковых волн по-разному. У специалиста строительной лаборатории есть иллюстрации для сличения и определения типа дефекта.

Другие методы контроля качества сварных швов

Название методики	Суть методики
Неразрушающие методики (применяют на строительной площадке)
Капиллярный контроль	На сварное соединение наносят специальную жидкость с красящими пигментами и люминесцентными свойствами. Она проникает внутрь шва и помогает идентифицировать повреждения.
Магнитная дефектоскопия	Металлический порошок, стружку или суспензию размещают в околошовной области и создают магнитное поле с помощью специального прибора. После чего в местах внутренних дефектов будет наблюдаться скопление порошка.
Рентгеновский контроль	С помощью аппарата гамма-излучения рентгеновские лучи проникают в металл и, в тех местах, где есть дефекты, они меняют начальную траекторию. Путь гамма лучей записывают на пленку и по плотности потока дают заключение о дефектах.
Пневмо-, гидроиспытания, течеискание	Внутренние повреждения сварных соединений ищут с помощью сжатого воздуха, газа, воды, мыльного раствора путем создания вакуума, отрицательных температур или погружения. В результате специалист находит все негерметичные места.
Разрушающие методики (применяют при испытаниях образцов в лабораторных условиях)
Механические испытания	В ходе испытаний контрольные образцы, вырезанные из сварных швов, проверяют на предел по прочности на растяжение, ударную твердость, максимальный загиб и пластичность металла.
Химические испытания	Путем химического и спектрального анализа, специалисты лаборатории сравнивают химический состав сварного шва, основного металла и электродов со стандартами, установленными на изготовление сварного изделия.
Металлографическое исследование	Качество провара и наличие дефектов определяют путем просверливания шва или его протравливания 10% водным раствором хлорида меди и аммония. Полученные отверстия изучают визуально или с помощью оптики.