Сварочные соединения

Вид сварного соединения определяется взаимным расположением свариваемых элементов и условиями их сборки. ГОСТ 2601—84 устанавливает пять основных видов сварных соединений: стыковое, угловое, тавровое, внахлест и торцевое (рис. 6.2).

Стыковое соединение без разделки кромок рекомендуется для деталей толщиной не более 3 мм; при толщине до 15 мм

Сварочные соединения

Рис. 6.2. Сварочные соединения: а — стыковое; б— тавровое; в — торцовое; г —

угловое; д — внахлест

применяют У-образную разделку кромок (рис. 6.2, а) при толщине более 15 мм — Х-образную разделку. Наличие зазора обеспечивает полное проплавление.

Для угловых соединений рекомендуются детали толщиной от 8 мм до 26 мм. Их получают чаще всего без предварительной разделки кромок.

Для таврового соединения рекомендуются детали толщиной не более 6 мм. Их также выполняют без скоса кромок.

Соединение внахлест применяется при толщине деталей 2—6 мм. Величина перекрытия кромок в 3—5 раза превышает толщину свариваемых частей. В отличие от стыкового соединения нахлесточное облегчает сборку сварных узлов, однако из-за несоосности соединяемых деталей в них возникает сгибающий момент, снижающий прочность соединения, особенно из высокопрочных материалов. Нахлесточное соединение нерационально как с точки зрения расхода металла, так и с точки зрения снижения массы конструкции. При применении нахлесточного соединения, также как таврового и углового, имеющих повышенную жесткость, больше вероятность образования трещин при сварке.

В отличие от дуговой и газовой сварки с глубоким проплавлением (лазерная, плазменная, электронно-лучевая) не требуют сложной подготовки кромок. Другие виды сварок (электрошлако вая, ультразвуковая, холодная, контактная, диффузионная, термитная, сварка взрывом, трением) требуют лишь выравнивания и очистки свариваемых поверхностей.

Структура термических сварных швов зависит от вида сварки и ее технологии. При значительной массе проплавляемого металла образуются участки (рис. 6.3) литого металла /, перегрева 2, перекристаллизации 3, рекристаллизации 4. При такой сварке характерна значительная зона термического влияния и связанные с ним напряжения. Поэтому нередко требуется последующий отжиг или нормализация заготовок. Кроме того, шов более или менее загрязнен газами и шлаками.

Другие виды сварки (электронным лучом, лазерная, плазменная) выполняются за доли секунды, получается тонкий и чистый шов, свободный от дефектов.

Сварки механического класса осуществляются под действием сил, вызванных усилием осадки Р (рис. 6.3, б), направленных нормально к поверхности соединения, при этом пластическая

Структуры сварных швов

Рис. 6.3. Структуры сварных швов: а — термических; б — механических; / — участок литого металла; 2 — участок перегрева; 3 — участок перекристаллизации;

4 — участок рекристаллизации

деформация развивается параллельно этой поверхности, так как атомы поверхностного слоя не могут внедряться в глубь металла и перемещаются от середины к периферии поверхности соединения.

Для термомеханических видов сварок связь температуры и давления для различных способов и металлов также различна. Сварные соединения образуются при пластическом деформировании металла. Причем давление уменьшается по мере увеличения температуры.

К сварочным швам предъявляется ряд требований. Они не должны иметь:

  • • трещин, в том числе внутренних;
  • • внутренних пор;
  • • непроваров и несплавлений;
  • • шлаковых и окисных включений в металле;
  • • дефектов форм и размеров.
  • 6.1.3. Контроль сварочных соединений

Сварные соединения проходят визуальный контроль для выявления дефектов.

Для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов в сварных швах применяют следующие методы:

  • • радиационный;
  • • магнитный;
  • • электромагнитный;
  • • капиллярный;
  • • ультразвуковой.

Сварные швы в емкостях испытывают на плотность путем гидравлического и пневматического нагружения, керосином и с помощью течеискателей.

При гидравлическом испытании емкости проверяют избыточным давлением, превышающим в 1,5—2 раза рабочее давление. После выдержки швы осматривают с целью обнаружения капель, течи и т. п.

При пневматическом испытании в сосуды закачивают сжатый воздух под давлением. Затем соединение смачивают мыльным раствором или опускают в воду. Наличие неплотности в швах определяют по мыльным пузырькам или пузырькам воздуха. При испытании с помощью течеискателей внутри сосуда создается разрежение, а снаружи швы обдувают смесью воздуха с гелием. При наличии неплотностей гелий проникает в сосуд и попадает в течеискатель. Количество уловленного гелия определяет уровень дефектности швов.

При испытании керосином швы с одной стороны смазывают меловым раствором, с другой — керосином. При наличии неплотности на поверхности шва, окрашенной мелом, появляются желтые пятна от керосина. Метод основан на высокой проникающей способности керосина и позволяет обнаружить не-сплошности в несколько микрометров.

При магнитном контроле сварные соединения намагничивают, дефектные участки обнаруживаются полем магнитного рассеяния, которое обнаруживают магнитопорошковым и магнитографическим методами. При магнитопорошковом методе на поверхность соединения наносят порошок железной окалины. Дефекты определяются по скоплению порошка в отдельных участках шва. При магнитографическом методе на шов накладывают ферромагнитную ленту, на которой получается магнитное изображение.

К радиационным методам контроля относятся: радиографический, радиометрический, радиоскопический. Наибольшее распространение получили рентгенография и гаммаграфия, основанные на различном поглощении рентгеновских и гамма-лучей участками с дефектами и без них. Для этих методов контроля сварных швов применяют специальную аппаратуру.

Кассету 4 с рентгеновской пленкой (рис. 6.4) размещают с одной стороны шва, а с другой стороны шва 3 помещают рентгеновскую трубку 1. При просвечивании рентгеновские лучи 2

Просвечивание сварных швов

Рис. 6.4. Просвечивание сварных швов: 1 — рентгеновская трубка; 2 — рентгеновские лучи; 3 — сварочный шов; 4 — кассета

проходят через сварное соединение и облучают пленку. После проявления пленки участки повышенного затемнения соответствуют дефектным участкам в сварном соединении. Техника просвечивания сварных соединений гамма-лучами подобна технике рентгеновского просвечивания. Источником излучения служат радиоактивные изотопы: иридий-192, кобальт-60, тулий-170 и др. Ампулу с радиоактивным изотопом помещают в свинцовый контейнер. Аппаратура для гамма-контроля более портативна, чем рентгеновская аппаратура, и ее можно применять в любых условиях.

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн отражаться от поверхности раздела двух сред. При ультразвуковой дефектоскопии сварных швов пьезоэлектрический датчик (рис. 6.5) перемещают вблизи сварного шва. В исследуемый шов посылают ультразвуковые колебания отдельными импульсами.

Ультразвуковая дефектоскопия сварочных соединений

Рис. 6.5. Ультразвуковая дефектоскопия сварочных соединений

При встрече ультразвуковой волны с дефектом возникает отраженная волна, поступающая обратно в щуп, который в перерывах между импульсами является приемником отраженного от дефекта ультразвука. Отраженные импульсы преобразуются в электрический сигнал, который усиливается и подается на трубку осциллографа, фиксируя наличие дефекта в шве в виде пика на экране.

Ультразвуковая дефектоскопия позволяет выявить трещины, непровары, шлаковые включения, поры и другие дефекты минимальной площадью 1 мм2.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >