ультразвуковой контроль сварных швов узк контроль узк сварных швов дефектоскопия ультразвуковой неразрушающий контроль ультразвуковой контроль сварных соединений оказание услуги по ультразвуковой дефектоскопии сварочных проверка сварных швов ультразвуком контроль стыковых сварных соединений ультразвуковая дефектоскопия металлов ультразвуковой контроль качества сварных соединений
Ультразвуковая дефектоскопия металлов (ультразвуковой контроль качества сварных соединений) — метод, предложенный С. Я. Соколовым в 1928 году и основанный на исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 0,5 — 25 МГц в контролируемых изделиях с помощью специального оборудования — ультразвукового дефектоскопа. Является одним из самых распространенных методов неразрушающего контроля.
Принцип
работы
Звуковые волны не изменяют траектории движения в однородном
материале. Отражение акустических волн происходит от раздела сред с различными
удельными акустическими сопротивлениями.
Чем больше различаются акустические
сопротивления, тем большая часть звуковых волн отражается от границы раздела
сред. Так как включения в металле обычно содержат газ (смесь газов) возникающих
вследствие процесса сварки, литья и т. п. И не успевают выйти наружу при
затвердевании металла, смесь газов имеет на пять порядков меньшее удельное
акустическое сопротивление, чем сам металл, то отражение будет практически
полное.
Разрешающая способность акустического
исследования, то есть способность выявлять мелкие дефекты раздельно друг от
друга, определяется длиной звуковой волны, которая в свою очередь зависит от
частоты ввода акустических колебаний. Чем больше частота, тем меньше длина
волны. Эффект возникает из-за того, что при размере препятствия меньше четверти
длины волны, отражения колебаний практически не происходит, а доминирует их
дифракция. Поэтому, как правило, частоту ультразвука стремятся повышать. С
другой стороны, при повышении частоты колебаний быстро растет их затухание, что
сокращает возможную область контроля.
Практическим компромиссом стали частоты в
диапазоне от 0,5 до 10 МГц.
Преимущества
Недостатки
Использование пьезоэлектрических преобразователей требует подготовки
поверхности для ввода ультразвука в металл, в частности создания шероховатости
поверхности не ниже класса 5, в случае со сварными соединениям ещё и
направления шероховатости (перпендикулярно шву). Ввиду большого акустического
сопротивления воздуха, малейший воздушный зазор может стать неодолимой
преградой для ультразвуковых колебаний.
Ультразвуковой контроль качества сварных соединений изделий с внешним диаметром менее 200 мм, необходимо использовать преобразователи, с радиусом кривизны подошвы R, равным 0,9−1,1R радиуса контролируемого объекта, так называемые притертые преобразователи, которые в таком виде непригодны для контроля изделий с плоскими поверхностями. Например для контроля цилиндрической поковки, необходимо производить перемещение преобразователя в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что подразумевает под собой использование двух притёртых преобразователей — по одному для каждого из направлений.
Как правило ультразвуковая
дефектоскопия металлов не может дать ответ на вопрос о реальных размерах
дефекта, лишь о его отражательной способности в направлении приемника.
Практически невозможно производить достоверный ультразвуковой контроль металлов с крупнозернистой структурой, таких как чугун или аустенитный сварной шов (толщиной свыше 60 мм) из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука. Кроме того, затруднителен контроль малых деталей или деталей со сложной формой. Также затруднен ультразвуковой контроль сварных соединений из разнородных сталей (например аустенитных сталей с перлитными сталями) ввиду крайней неоднородности металла сварного шва и основного металла.
Ультразвуковой контроль сварных швов
(узк сварных швов)
Сварные швы являются самой массовой областью применения ультразвуковой
дефектоскопии. Это достигается за счёт мобильности ультразвуковой установки,
высокой производительности контроля, высокой точности, высокой чувствительности
к любым внутренним (объёмным — поры, металлические и неметаллические включения;
плоскостным — непровары, трещины), а также внешним, то есть поверхностным
дефектам сварных швов (подрезы, обнижения валика усиления и т.
п.).
Многие ведомственные документы подразумевают обязательный ультразвуковой контроль сварных швов (контроль стыковых сварных соединений), либо альтернативный выбор ультразвукового или радиационного контроля, либо контроль обоими методами.
Основным документом в России по ультразвуковому контролю сварных швов является ГОСТ 14782−86, в котором рассмотрены в полном объёме методы контроля стыковых, тавровых, нахлесточных и угловых сварных швов, выполненных различными способами сварки. Также в нём подробно описаны стандартные образцы (эталоны) СО-1,СО-2(СО-2А),СО-3и СО-4 и стандартные образцы предприятия, необходимые для настройки дефектоскопа, а также их параметры для их изготовления.
Объёмы контроля и нормы оценки
качества сварного соединения (проверка сварных швов ультразвуком)
устанавливаются различными нормативными документами в соответствии с
требованиями прочности к конкретной сварной конструкции. На предприятиях,
изготавливающих особо ответственные изделия, а также различными надзорными
органами могут выпускаться собственные методические материалы для оценки
качества сварных швов.
Примером может служить РД РОСЭК-001−96, разработанный
Ростехнадзором для оценки качества сварных соединений для грузоподъёмных
машин.
Ультразвуковой неразрушающий контроль сварных швов и металла – ультразвуковая дефектоскопия соединений
Лаборатория неразрушающего контроля СК «Олимп» проводит ультразвуковую толщинометрию и дефектоскопию сварных швов, околошовной зоны, основного металла. Услуга предоставляется в Москве и на всей территории России.
Выезд специалистов НК на объект возможен на следующий день после получения заявки. Испытания и измерения проводят сотрудники, аттестованные на II и III уровень квалификации.
Заключениям о соответствии объекта проверки требованиям технической документации, выданным ЛНК компании СК «Олимп», доверяет Ростехнадзор и другие контролирующие ведомства.
Узнать стоимость услуги — отправить заявку
Лаборатория аттестована на проведение ультразвукового контроля, следующих объектов:
- строительных конструкций;
- трубопроводов;
- оборудования опасных производств;
- объектов котлонадзора;
- систем газоснабжения;
- оборудования нефтегазовой промышленности;
- подъемных сооружений.
Физическая природа ультразвукового контроля
Ультразвуковые волны, используемые в дефектоскопии и толщинометрии, представляют собой упругие колебания, возбуждаемые в материале объекта, при этом частицы объекта не перемещаются вдоль направления движения волн – каждая частица, совершив колебательное движение относительно своей первоначальной ориентации, снова занимает первоначальное положение, а колебательное движение совершает следующая за ней частица. В зависимости от скорости распространения импульса выявляется тот или иной дефект.
В металлах возбуждаются волны пяти типов поверхностные, растяжения, изгиба, продольные и поперечные. Для обнаружения дефектов с помощью специальных излучателей применяют теневой (используется только при наличии двустороннего доступа к объекту контроля), резонансный и эхо-метод.
Ультразвуковой метод контроля наряду с рентгеновским, предназначен для определения местоположения и характера внутренних дефектов. В отличие от РК, где требуется наличие объемного оборудования и получение результатов гарантировано через достаточно длительное время, ультразвуковой метод более мобилен, оперативен, безопасен для здоровья и ниже по стоимости.
Весь комплект оборудования может поместиться в небольшую сумку. Для его проведения потребуется ультразвуковой дефектоскоп, смазка (гель для УЗК, солидол, технический вазелин, моторное или техническое масло) датчик (ПЭП) с кабелем. Как правило специалисты прибывают на объект уже с настроенными параметрами в дефектоскопе и наличие настроечных образцов на объекте не так обязательно. Обследуя объект контроля, дефектоскопист видит картину на экране прибора в режиме онлайн, поэтому результаты контроля специалист может сообщить вам сразу.
УЗК проводят при шероховатости поверхности не более Rz 40. Поверхность должна быть зачищена от грязи, выли, ржавчины, окалин, застывших брызг металла, забоин и других неровностей. Подготовка к контролю, настройка дефектоскопа, порядок проведения ультразвукового контроля регламентруется ГОСТ Р 55724-2013. Ультразвуковая дефектоскопия широко применима во всей линейке объектов контроля по ПБ 03-440-02. Ультразвуковой метод можно применять при контроле сварных швов на резервуарах, металлических и полиэтиленовых трубопроводах, металлических конструкциях, а также полуфабрикатах, поковках, отливках и пр.
Наиболее распространенным и востребованным является эхо-импульсный метод, при котором обнаруживают более 90% дефектов. Отличительной особенностью метода является то, что при контроле изделий регистрируются и анализируются практически все сигналы, приходящие из изделия после излучения зондирующих колебаний.
Среди дефектов, плохо поддающихся обнаружению при проведении ультразвукового контроля, можно отнести поры малых размеров. За счет сферической формы заметная часть лучей рассеивается при обнаружении волны препятствия и, собственно, не происходит «эха».
Ультразвуковая дефектоскопия позволяет решить следующие практические задачи:
- Установить качество неразъемных соединений (стыковых, угловых, тавровых сварных швов) – выявить наличие пор, раковин, кратеров, прожогов, непроваров, шлаковых включений, трещин и иных дефектов.
- Проверить сплошность (расслоение) основного металла в околошовной зоне.
Выявленные поверхностные и подповерхностные дефекты классифицируются на допустимые, недопустимые и возможно допустимые.
Ультразвуковую дефектоскопию сочетают с методами рентгено- и гаммографировании для контроля сварных швов, если необходимо:
- Уточнить размеры и характер выявленных ультразвуком дефектов.
- Повысить надежность и объективность контроля путем выборочного просвечивания участков, в которых по данным ультразвуковой дефектоскопии отсутствуют недопустимые дефекты.
Ультразвуковая толщинометрия дает возможность:
- Определить фактическую толщину металла объектов с односторонним доступом, например: ёмкостей, каркасов, магистральных труб, баллонов, днищ морских/речных судов.
- Измерить толщину гальванических, лакокрасочных, керамических и других изоляционных, немагнитных, неэлектропроводящих металлических либо неметаллических покрытий.
По результатам проведения ультразвукового неразрушающего контроля оформляется технический отчет, включающий в себя:
- Заключение о соответствии объекта проверки требованиям технической документации.
- Копию свидетельства об аттестации лаборатории неразрушающего контроля.
- Копию свидетельства об аттестации дефектоскописта.
- Копию свидетельства о поверке прибора (дефектоскопа).
- Технологические карты (по требованию заказчика).
Цена ультразвукового контроля определяется с учетом следующих факторов:
- применяемого метода контроля;
- стоимости расходных материалов;
- параметров участка контроля;
- количества обследуемых неразъемных соединений (сварных швов) – учитывается при проведении дефектоскопии;
- времени, необходимого для проведения УЗК;
- количества специалистов НК, привлекаемых к выполнению работ.
Цель проведения неразрушающего контроля ультразвуковым методом:
- Установить соответствие объекта обследования требованиям нормативно-технической документации.
- Дать качественную и количественную оценку поверхностных/подповерхностных дефектов, определив степень их потенциальной опасности.
- Повысить уровень безопасности эксплуатации оборудования на промышленных объектах, отнесенных к категории особо опасных.
- Обеспечить безопасную эксплуатацию ответственных трубопроводов и предотвратить вероятные аварии.
- Своевременно выявить недопустимые дефекты конструкций на различных стадиях строительства зданий и сооружений.
Проведение неразрушающего контроля исключительно на стадии ввода объекта в эксплуатацию с высокой долей вероятности может привести к дополнительным повышенным расходам на устранение опасных дефектов, а полное игнорирование НК – к авариям и даже катастрофам техногенного характера.
Передвижная лаборатория неразрушающего контроля «СК «ОЛИМП» – это:
- Гарантия точности результатов ультразвуковой дефектоскопии и толщинометрии.
- Полный комплект поверенного оборудования, сертифицированных материалов, калиброванных контрольных образцов необходимых для выполнения всех измерений и испытаний методами неразрушающего контроля с помощью ультразвука в рамках области аттестации лаборатории.
- Наработанный годами опыт решения нестандартных задач неразрушающего контроля.
- Компетентный персонал – сотрудники аттестованы на II и III уровень квалификации, стаж специалистов НК более 10 лет.
- Обширная база постоянных клиентов, каждому из которых предоставляется скидка при следующем обращении или заказе других услуг компании.
В нашем активе вся разрешительная документация
Лицензия Роспотребнадзора
Санитарно-эпидемиологические заключения
Получите консультацию технического специалиста лаборатории или оформите заявку на проведение неразрушающего ультразвукового контроля.
- Отправьте сообщение на e-mail:[email protected]
- Позвоните по номерам телефонов 8 (495) 132-41-42, 8 (800) 707-72-31 или закажите обратный звонок.
Дадим ответы на вопросы об услугах нашей передвижной лаборатории НК в Москве, согласуем простую схему взаимодействия и удобные для вас варианты оплаты.
Благодарственное письмо от ГКУ Самарской области «Центр по делам ГО, ПБ и ЧС»
Благодарственное письмо от ГБУЗ «Самарский областной клинический онкологический диспансер»
Благодарственное письмо от ФКУ СИЗО-4 УФСИН
Благодарственное письмо от ООО «Газпромнефть-Ямал»
Благодарственное письмо от ООО «СДЭК-ГЛОБАЛ»
Благодарственное письмо от ООО «ЮЖУРАЛПРОЕКТ»
Благодарственное письмо от ООО «ПТБ «Фактор»
Благодарственное письмо от ООО «ЗНИГО»
Благодарственное письмо от управления Федеральной Почтовой Службы Санкт-Петербурга и Ленинградской области — филиала ФГУП «Почта России»
Благодарственное письмо от ФКП «Аэропорты Севера»
Благодарственное письмо от ООО «Добрый Доктор»
Благодарственное письмо от ООО «АвтоТрансЮг»
Благодарственное письмо от ООО «Орион Наследие»
Благодарственное письмо от ООО «ЮгСтройКонтроль»
Благодарственное письмо от ООО «Транснефть-Охрана»
Благодарственное письмо от ООО «Аэропорт АНАПА»
Благодарственное письмо от ООО «Краун»
Благодарственное письмо от ООО «ИТЕРАНЕТ»
Благодарственное письмо от ГБПОУ МО «Колледж «Подмосковье»
Благодарственное письмо от ГБУ ФК «Строгино»
Благодарственное письмо от ООО «НПО «АКЕЛЛА»
Благодарственное письмо от филиала ПАО «РусГидро» — «Жигулевская ГЭС»
Благодарственное письмо от «Дор Хан 21 век»
Благодарственное письмо от «МСЧ №29 ФСИН»
Благодарственное письмо от ФГУП «РОСМОРПОРТ»
Благодарность от МК «ВТБ Ледовый дворец»
Благодарственное письмо от ОАО «РАМПОРТ АЭРО»
Благодарственное письмо от ПАО «Межгосударственная Акционерная Корпорация «ВЫМПЕЛ»
Благодарственное письмо от ПАО «РусГидро»
Благодарственное письмо от ООО «Новый город»
Благодарственное письмо от ФКУЗ МСЧ-10 ФСИН России
Благодарственное письмо от ООО «Зелдент»
Благодарственное письмо от ГБУ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУЕЛИКИ КРЫМ «КРАСНОГВАРДЕИСКАЯ ЦЕНТРАЛЬНАЯ РАЙОННАЯ БОЛЬНИЦА»
Благодарственное письмо от АО «Научно-исследовательский институт вычислительных комплексов им.
М.А. Карцева»
Благодарственное письмо от АО «ДХЛ Интернешнл»
Благодарственное письмо от ООО «Специальные системы и технологии»
Благодарственное письмо от ООО «АЛЬФА-НДТ»
Благодарственное письмо от ООО «Международный деловой центр Шереметьево»
Благодарственное письмо от ЧОП «АЛЬФА ПАТРИОТ»
Благодарственное письмо от ООО «ЛИТАС РЕНТГЕН»
Благодарственное письмо от ООО «МосРентген»
Благодарственное письмо от ООО «Центр безопасности информации «МАСКОМ»
Благодарственное письмо от ООО «СЛУЖБА-7»
Все отзывы
Сварка быстрая и узкая
Рис. 1: Установка для дуговой сварки под флюсом тандем-двухпроволочная сварка сочетает в себе двойную и тандемную сварку под флюсом.
Фото предоставлено ESAB Welding & Cutting Products.
Толстый металл помогает миру питаться. От ветряных башен до огромных сосудов высокого давления, используемых на атомных электростанциях, массивные листы толщиной от чуть более дюйма до более фута помогают строить сосуды, которые являются основой инфраструктуры. Соединение значительной части этих пластин осуществляется по старому резервному процессу — дуговой сварке под флюсом (SAW).
Промышленный спрос расширил пределы скорости процесса даже для самых сложных приложений. Пронзительный треск дуги под насыпью гранул флюса остался прежним, но теперь сварные швы серьезной толщины создаются быстрее. Современные системы достигают этой цели, добавляя больше проводов в установку и сужая геометрию сварного шва, поэтому остается меньше зазоров, которые нужно заполнить.
При сварке под флюсом слой флюса вступает в реакцию с элементами в верхней части сварочной ванны, образуя барьер для шлака, защищающий соединение от атмосферы и замедляющий скорость охлаждения.
Но шлак не так полезен, если он попадает в сварной шов. Здесь важна определенная геометрия сварного шва. Идеальный валик сварного шва слегка вогнут и смачивает боковую стенку, обеспечивая плавный переход между
основной и сварочный металл. Когда этот переход на носке сварного шва не такой плавный, возникают проблемы. Если валик становится выпуклым и имеет поперечное сечение почти в форме ложки для мороженого, шлак может попасть в ту часть поднутрения, где края выпуклого валика изгибаются внутрь.
На протяжении многих лет инженеры совершенствовали ПАВ несколькими способами. Они разработали химические составы флюса и проволоки, которые способствуют отделению шлака, гарантируя, что весь шлак остается на поверхности сварного шва, а не под ним или внутри него. Другой задачей является более точное позиционирование и подача проволоки, что становится особенно важным по мере уменьшения углов скоса. Провод должен располагаться достаточно близко к
боковую стенку, чтобы создать желаемое смачивающее действие, при этом вогнутый валик плавно смачивает основной металл, но не настолько близко, чтобы расплавить боковую стенку и создать подрез.
Этот подрез представляет собой область, готовую для захвата флюса, что приводит к образованию шлаковых включений.
Все эти переменные процесса требуют точного управления скоростью перемещения, подачей проволоки и электрическими характеристиками дуги, что усложняется при ускорении процесса. Но, согласно источникам, сегодняшние элементы управления, блоки питания и расходные материалы справляются с поставленной задачей.
Больше проводов, большее осаждение
SAW имеет несколько итераций процесса, которые объединяют провода и источники питания. Наиболее распространенными являются однопроволочные, двухпроводные и тандемно-проводные SAW. Однопроводная SAW использует, как следует из названия, один провод, и процесс часто выполняется в полярности электрода постоянного тока — положительный (DCEP) для максимального проникновения. В двухпроволочной сварке под флюсом две проволоки выходят из одной сварочной головки и потребляют энергию из одной и той же сварочной головки.
источник питания.
В тандемной сварке SAW две проволоки подаются от отдельных сварочных головок и источников питания в одну и ту же расплавленную сварочную ванну. Установка позволяет производителям использовать комбинацию полярностей. Когда дело доходит до тока, DCEP обычно обеспечивает наилучшее проникновение, но скорость осаждения может пострадать. Отрицательный электрод постоянного тока (DCEN) обеспечивает высокое осаждение, но в некоторых случаях могут возникнуть проблемы с проникновением. возникают. Переменный ток (AC) обеспечивает золотую середину между ними.
В тандемном процессе ведущая проволока может быть установлена на DCEP для проникновения, а замыкающая проволока может быть установлена на AC для обеспечения заполнения. Две дуги постоянного тока, расположенные рядом друг с другом, непрактичны из-за электрических помех, но две дуги переменного тока в тандемной установке становятся все более популярными для увеличения осаждения, особенно с новыми источниками питания.
Тандемная двойная сварка SAW использует четыре проволоки: две подаются от передней сварочной головки и еще две от задней головки (см.
, рис. 1 ). Его основное преимущество – высокая скорость осаждения. Характеристики процесса также позволили уменьшить угол скоса. Например, угол прилегания в 60 градусов, распространенный при изготовлении ветряных башен, может быть уменьшен до 50 градусов.
Как поясняется в недавней публикации ЭСАБ, «меньший объем шва дает еще одно важное преимущество в производительности по сравнению с чрезвычайно высокой скоростью наплавки». На самом деле, промышленность продолжает стремиться к увеличению скорости наплавки за счет добавления большего количества проволоки. В той же публикации показана лабораторная установка процесса SAW с шестью проводами. Но интеграция большего количества проводов и сужение угла скоса также требуется еще один взгляд на флюсы и типы проволоки.
Согласно публикации ESAB: «С точки зрения свариваемости комбинация флюсовой проволоки должна выдерживать высокие скорости наплавки тандем-двойной сварки и, в частности, обеспечивать хорошее отделение шлака в узких соединениях».
Кроме того, «Правильное позиционирование головки имеет решающее значение для успеха процесса, особенно в отношении отделения шлака».
Провода малого диаметра также обеспечивают большее проникновение, чем провода большего диаметра при том же токе. Это может помочь, особенно при использовании более узких скосов. Как пояснил Джек Шредер, менеджер по продажам ESAB Automation в Северной Америке, «в процессе с одной проволокой обычно используется проволока наибольшего диаметра. Таким образом, он будет закорочен выше внутри сустава и может не дать вам проникновения, которое вы необходимость. Двойная проволока обычно использует проволоку меньшего диаметра и позволяет вам подавать в нижней части соединения, чтобы добиться желаемого проникновения».
Тандем-двойная сварка под флюсом стала стандартным процессом в Европе, объяснил Шредер, особенно среди производителей ветряных башен и тяжелых судов, часто сваривающих листы толщиной от 1 дюйма до нескольких дюймов. Во время одного из испытаний компания ЭСАБ сообщила, что четыре проволоки диаметром 2,5 мм в конфигурации «тандем-двойная» наплавляют со скоростью 38 кг/час.
Толщина корпуса реактора
Одно дело сварка соединения толщиной в несколько дюймов; сварка корпуса толщиной более фута — это нечто другое, и это проблема, с которой сталкиваются те, кто соединяет корпуса реакторов в атомной и нефтеперерабатывающей промышленности. Эти листы могут иметь толщину 13 дюймов, и для них могут потребоваться огромные сварные швы, состоящие из сотни и более проходов.
Сужение канавки в этих соединениях может уменьшить количество проходов и используемого сварочного металла, но есть проблема, как объяснил Джейсон Уильямс, национальный менеджер по продажам компании Advanced Manufacturing Engineering Technologies (AMET), производителя сварочных систем из Рексбурга, Айдахо. «Если у вас такой узкий зазор, идеально, чтобы провод был наклонен к боковой стенке. Но с этим [около вертикальная] боковина, вы рискуете просто врезаться в нее, что открывает дверь для шлаковых включений».
Введите тандемную SAW с узким зазором, итерацию процесса, которая использовалась для швов глубиной более фута (см.
рис. 2 и рис. 3). При узких швах такой глубины может быть сложно или невозможно наклонить всю сварочную головку для достижения желаемого угла наклона проволоки без помех.
Просто не хватает места, чтобы правильно расположить сварочную головку.
Для правильного позиционирования проволоки тандемная пила с узким зазором делает нечто необычное: серводвигатели управляют углом проволоки на контактных наконечниках, поэтому их можно расположить под правильным углом, не слишком близко к боковой стенке и не слишком далеко. Поскольку это тандемный процесс, каждая проволока имеет собственную сварочную головку и источник питания, поэтому положением контактного наконечника можно управлять независимо (см. Рисунок 4).
Как объяснил Дон Швеммер, президент AMET: «Возможно, вам потребуется больший наклон ведущей дуги по сравнению с ведомой дугой, потому что вам могут потребоваться определенные скорости заполнения для ведущей и ведомой проволоки, которые могут иметь разные оптимальные параметры горелки.
углы. И по мере того, как все больше людей пытаются [выполнить тандемный процесс] с использованием конфигурации AC-AC, они могут захотеть запрограммировать углы проводов, чтобы иметь больше заполнения на этом
скользящая дуга».
Тандемная конфигурация с обеими сварочными головками, работающими на переменном токе, обеспечивает более высокое наплавление. На самом деле возможности проникновения AC немного приближаются к возможностям DCEP. По словам Швеммера, это признак того, как далеко продвинулась SAW с момента появления процессоров цифровых сигналов в современных сварочных аппаратах на базе инверторов.
В узкощелевой системе AMET используется Lincoln Electric Power Wave® AC/DC 1000® SD с цифровым управлением. Цифровое управление Arc Link на этом многофункциональном источнике питания позволяет производителям изменять форму волны между проходами сварки; например, от DCEP для проникновения до AC для максимального заполнения.
Многие источники питания теперь предлагают переменный ток прямоугольной формы, что, по словам источников, во многом способствовало совершенствованию дуги переменного тока в SAW.
Переменный ток в знакомой синусоидальной волне может вызвать несогласованность дуги, при этом ток имеет наклон вниз и уменьшается до нуля при переключении полярности. Однако прямоугольная волна сводит к минимуму время, необходимое для переключения с положительного на отрицательное. Напряжение и ток остаются постоянными до
почти мгновенно падает через ноль до постоянного значения в отрицательной полярности. Продолжительность этих прямоугольных волн также можно настроить в соответствии с приложением — например, немного увеличить продолжительность на положительном конце прямоугольной волны, чтобы облегчить проникновение. Все это, как объяснил Швеммер, сделало переменный ток более привлекательным даже для некоторых экстремальных видов сварки, которые в прошлом
было бы невозможно без проникновения (и относительно низкой скорости осаждения) DCEP.
Узкощелевая сварка под флюсом — это полностью автоматизированный процесс. AMET использует систему лазерного сканирования, разработанную компанией Meta Vision Systems, имеющей офисы в Великобритании и Канаде.
Лазер, расположенный перед дугами, измеряет профиль стыка, который трудно обнаружить вручную в узких стыках глубиной 12 дюймов. Лазер передает информацию о совместном профиле в центральный блок управления, который, в свою очередь, связывается с
источник сварочного тока и контактные наконечники с сервоприводом. Процесс часто работает с кольцевыми соединениями, поэтому сервоуправление также предусмотрено для токарных валков, которые вращают заготовку.
Все это помогает системе адаптироваться к изменяющимся условиям сварки. Система управления знает, когда сосуд был повернут на 360 градусов, поэтому она может дать указание контактным наконечникам менять угол после каждого прохода. В этот момент система знает, что она полностью повернула заготовку, и дает указание сварочным головкам отрегулировать свою высоту для следующего прохода.
Контроллер также может дать команду источникам сварочного тока изменить полярность или зажечь замыкающую дугу. Например, в DCEP ведущая проволока может проходить одна для максимального проникновения во время корневого прохода.
Затем для заполняющих проходов может быть зажжена замыкающая проволока, и вся операция может переключиться на AC-AC для хорошего проплавления и наплавки.
По мере образования наплавленных валиков и увеличения высоты горелки изменяется «эффективный» диаметр сварного шва и, следовательно, общая длина сварного шва. «Поскольку интегрированная система знает об изменении высоты, она может регулировать скорость вращения заготовки [то есть скорость перемещения поворотного ролика], чтобы поддерживать постоянную скорость поверхности в дюймах в минуту [скорость наплавки]», — пояснил Уильямс.
Если лазер обнаруживает что-то неожиданное, система может отрегулировать скорость перемещения, чтобы обеспечить более равномерное заполнение. «Если, скажем, лазерный датчик обнаружит более высокий участок, чем обычно, он увеличит скорость движения на более высоком участке, а затем вернется к запрограммированной скорости. Система также снизит скорость движения, когда обнаружит, что высота ниже номинальной», — сказал Уильямс.
Если сечение сварного шва слишком низкое, система замедляет наплавку большего количества металла; если сечение слишком высокое, система ускоряется, чтобы наплавить меньше металла шва. На нескольких участках это выравнивает эти участки, чтобы они соответствовали остальной части сварного шва.
«Все дело в устранении вариаций, — объяснил Уильямс.
Сварка в критических условиях
Многие виды сварки под флюсом с узким зазором, текущие и потенциальные, являются настолько важными, насколько это возможно. Ведь что может быть важнее корпуса ядерного реактора? Так что, если сварные швы так важны, зачем решать все проблемы, ускоряющие процесс сварки с использованием нескольких проволок и узких зазоров, особенно когда затраты на ремонт так высоки? Почему бы не придерживаться проверенного, хотя и медленного, методы?
Согласно источникам, это потому, что потенциальная экономия средств очень высока. Кроме того, все усовершенствования — от источников питания и расходных материалов до отслеживания соединений и мониторинга в режиме реального времени — могут сделать определенные приложения более надежными и фактически снизить процент дефектов.
«Здесь мы говорим о самых больших сварных швах, — сказал Уильямс. Такой сварной шов может иметь фаску с широким прилежащим углом, и для его завершения могут потребоваться буквально сотни проходов. Что, если бы сотни проходов сварки можно было сократить, скажем, до 60?
По словам источников, это то, что делает большее наплавление и более узкие канавки такими привлекательными.
Конструкция сварного соединения
Выбор правильной конструкции сварного соединения имеет решающее значение для успешного изготовления сплавов HASTELLOY® и HAYNES®. Плохая конструкция соединения может свести на нет даже самые оптимальные условия сварки. Основным соображением при проектировании сварных соединений сплавов на основе Ni/Co является обеспечение достаточного доступа и пространства для перемещения сварочного электрода или присадочного металла. Требуются несколько иные геометрии сварных швов по сравнению с геометрией сварного шва из углеродистой или нержавеющей стали; в частности, обычно требуется больший внутренний угол сварки, более широкое раскрытие корня (зазор) и уменьшенная толщина кромки (поверхности корня).
Самая важная характеристика, которую необходимо учитывать при рассмотрении конструкции сварного соединения, заключается в том, что расплавленный металл сварного шва на основе никеля и кобальта является относительно «вялым», что означает, что он не течет и не растекается так легко, чтобы «смачивать» боковые стенки сварного шва. сварной шов. Поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы отверстие в стыке было достаточно широким, чтобы можно было правильно манипулировать электродом и размещать наплавленный валик для обеспечения надлежащей врезки и сплавления наплавленного валика. Необходимо манипулировать сварочной дугой и присадочным металлом, чтобы поместить расплавленный металл туда, где это необходимо. Конструкция соединения должна позволять наплавлять первый валик сварного шва с выпуклой поверхностью. Слишком узкий угол сварки или отверстие в корне способствует образованию вогнутого валика сварного шва, который создает напряжение на поверхности сварного шва и способствует растрескиванию в металле сварного шва.
Кроме того, проплавление сварного шва значительно меньше, чем у обычной углеродистой или нержавеющей стали. Эта характеристика требует использования меньшей толщины контактной поверхности в основании соединения по сравнению с углеродистой и нержавеющей сталью. Поскольку это неотъемлемое свойство сплавов на основе Ni/Co, увеличение сварочного тока не приведет к значительному улучшению их характеристик поверхностного провара.
Типичные конструкции стыковых соединений, которые используются с процессами дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW), дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) и дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW): (i) квадратная канавка, (ii) одинарная V-образная канавка и (iii) двойная V-образная канавка, как показано на рисунке 1. Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа часто является предпочтительным методом наплавки корневого шва для соединений с квадратной канавкой или одной V-образной канавкой, где есть доступ только с одной стороны сустава.
Затем оставшуюся часть шва можно заполнить, используя другие способы сварки. Для швов с разделкой кромок на толстолистовых пластинах толщиной более 3/4 дюйма (19мм) толщиной, допускается J-образный паз. Такое соединение уменьшает количество присадочного металла и время, необходимое для завершения сварки. Другие конструкции сварных соединений для конкретных ситуаций показаны на рис. 2.
Доступны различные документы по сварке, помогающие при проектировании сварных соединений. Подробное руководство содержится в двух документах:
Справочник по сварке, девятое издание, том 1, Наука и технология в области сварки, глава 5, Проектирование для сварки, стр. 157–238, Американское общество сварщиков, 2001 г.
Справочник ASM, Том 6, Сварка, пайка и пайка, Сварка никелевых сплавов, стр. 740-751, ASM International, 1993.
Кроме того, производственные нормы, такие как нормы ASME для сосудов под давлением и трубопроводов, могут налагать требования к конструкции.
Фактическое количество проходов, необходимых для заполнения сварного шва, зависит от ряда факторов, включая размер присадочного металла (диаметр электрода или проволоки), силу тока и скорость перемещения. Расчетная масса металла шва, необходимая на единицу длины сварки, представлена на рис. 1.9.0003
Требуемый вес наплавленного металла 