Способ обнаружения внутренних дефектов сварных соединений Советский патент 1982 года по МПК G01N27/20 

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю сварки металлов и сплавов в твердом состоянии, преимущественно сплавов титана, и может быть использовано во многих отраслях машиностроения.

Известен способ определения качества сварных соединений, при котором дефекты обнаруживают при помощи . рентгеновского излучения ij. JQ

- Недостатком указанного способа является низкая .чувствительность к обнаружению дефектов малых размеров, образование которых характерно, например, для соединений, выполненных ,5 сваркой в твердом состоянии. По размерам такие дефекты можно отнести к типу микронесплошностей, обнаружить которые рентгеновским просвечиванием без дополнительной обработки контро- 20 лируемого участка соединения практически невозмсжно.

Известен также способ обнаружения внутренних дeфeJ тoв сварных соединений, заключающийся в том, что в сварном соединении образуют литую зону и потоком проникающего излучения контролируют ее плотность f2l.

Сварное соединение проплавляют дутой на исследуемую глубину на режимах, обеспечивающих время пребывания металла в-жидкой фазе, равное 0,8-0,9 от продолжительности роста газовых пузырьков в жидкой .фазе до микроразмеров. Проплавление сварного соединения выполняют многократно с нарастанием глубины, чередуя его в просвечиванием объекта потоком проникающего иглучения.

Оценка качества сварных соединений в этом случае осуществляется на основе образовавшейся в литой зоне газовой пористости. Источником ее образования являются дефекты, расположенные в зоне твердофазного coeд ;нeния. В процессе проплавления дугой эта зона (в. случае присутствия в ней дефектов) ббеспечивает благоприятные условия для образования при расплавл нии устойчивых газовых зародышей, дальнейшее развитие которых протекае за счет npntoKa газовой фазы (водоро да) под влиянием термодиффузии. Эффективность такого способа опре деления качества сварных соединений достигается тем, что он позволяет об наружить такие дефекты в стыковых со динениях, которые не регистрируются акустиче скими и ультразвуковыми методами неразрушающего контроля. Последовательное и многократное проплавление дугой соединения значитель ной толщины (10-15 мм) позволяет определить область залегания дефектов и в конечном счете выбрать оптимальные режимы твер.дофазной сварки или принять меры к их исправлению. Недостатком способа является то, что возможность оценки качества диффузионно-сварных слоистых соединений практически отсутствует. Другим существенным недостатком является то, что в процессе прЬплавл ния твердофазного соединения дугой н блюдается интенсивная дегазация сварочной ванны, которая вносит погрешности в результаты оценки качества твердофазных соединений. Например, выделяющийся в результате нерйвноиер ной растворимости водород только час тично влияет на развитие пористости от дефектов. Основная его часть удаляется из жидкого металла, не принимая участия в ее развитии. Интенсивная дегазация сварочной ванны в процессе проплавления дугой связана с пересыщением жидкого металла газами и преждевременным удалением из ее части газовых пузырьков, что отрицательно влияет на надежность обнаружения внутренних дефектов при использовании способа. Цель изобретения - повышение надежности и чувствительности контроля Поставленная цель .достигается тем что в способе обнаружения внутренних дефектов сварных соединений, заключающемся в том, что в сварном соединении образуют литую зону и потоком проникающего излучения контролируют ее плотность, литую зону образуют контактной сваркой внутри контролируемой зоны, а давление электродов при этом на 20-30% ниже номинального усилия их сжатия. Установлено, что механизм образования газовых пузырьков связан с высокой насыщенностью в зоне твердофазных соединений структурными дефектами, представляющими собой микрополости, которые в условиях теплового воздействия служат очагами зарождения и развития пористости в широком диапазоне температур. К другим наиболее распространенным дефектам следует отне ;ти такие, которые образуются, например, в результате загрязнения участка свариваемой поверхности металла плохо смачиваемыми неметаллическими включениями. Такие дефекты характеризуются отсутствием металлической связи и носят развитый характер в плоскости соединения. Они имеют плоскую форму с параллельными стенка, которые сходятся в процессе сварки на очень близкое рассто/1ние, и обнаружить такие дефекты, именуемые слипанием, известными методами проникающего излучения не представляется возможным. Образование литой зоны внутри контролируемого соединения вызвано необходимостью исключить влияние дегазации жидкого металла на интенсивность развития газовых пузырьков в ванне. Подавление процесса дегазации позволило обеспечить сохранение всех газовых пузырьков, которые образуются на базе дефектов контроjwpyeMoro соединения. Количество образовавимхся пор и их размеры позволяют с достаточной точностью зафиксировать присутствие дефектов в данной зоне соединения. Особенно удачным предлагаемый способ обнаружения внутренних дефектов оказался применительно к конструкциям в виде слоистых соединений, где образование литой зоны при помощи контактной сварки улучшает условия последуЮ1иего контроля, например, рентгеновским просвечиеанием. Для повышения чувствительности способа предусмотрено выполнение такого давления, которое в условиях полной изоляции, жидкого металла от внешней среды практически не препятствует развитию газовых пузырьков и коагуляции в более крупные, легко обнаруживаемые последующим контролем. Способ реализуется в следующей последовательности. Диффузионно сварные слоистые соединения титанового сплава в виде пластины размером мм подвергали точечной сварке на контактной сварочной машине. Радиус закругления электродов 100 мм Перед точечной сваркой образцы, представляющие собой слоистые соединения из двух и трех пластин, были гих возможных загрязнений. Механическую зачистку контролируемой детали производили с двух сторон войлочным кругом. Для обеспечения стабильности образования литого ядра точечную свар ку выполняли на режимах, обеспечивающих проплавление на 50-70 от общей толщины контролируемого соединения, при этом сварочный ток 9 кА, длительность сварочного импульса 0,200,22 с, усилие сжатия электродов 150-200 кгс. Оценку качества диффузионно-сварных слоистых соединений выполняли в наиболее нагруженной зоне соединения из расчета 8-10 точек на площади 9 cм Для определения плотности литой зоны контролируемый участок слоистого соединения подвергали рентгеновскому просвечиванию. Отсутствие пористости в литой зоне после точечной или роликовой сварки свидетельствует о хорошем качестве диффузионно-сварных слоистых соединений. И, наоборот, образование пористости подтверждает присутствие дефектов и нёобходиМЬсть их устранения. Изменение соотношения толщин в св арном слоистом соединении вызывает необходимость изменения режимов точечной сварки с такиТ расчетом, чтобы го ризонтальная ось литого ядра совпадала с границей диффузионной сварки. В случае необходимости обнаружения 26 дефектов в слоистых соединениях большой протяженности возможна замена точечной сварки на роликовую. Эффективность предлагаемого способа достигается тем, что он позволяет обнаружитьв диффузионно-сварных слоистых, соединениях такие по величине раскрытия дефекты, которые не обнаруживаются акустическими или ультразвуковыми методами неразрушающего контроля. Чувствительность его повышается за счет того, что размещение литой зоны внутри соединения исключает дегазацию жидкого металла и способствует сохранению образовавшейся от дефектов пористости. Формула изобретения Способ обнаружения внутренних дефектов сварных соединений, заключающийся в том, что в сварном соединении образуют литую зону и потоком проникающего излучения контролируют ее плотность, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и чувствительности контроля твердофазных слоистых соединений, литую зону образуют контактной сваркой внутри контролируемой зоны, а давление электродов при этом на 2030 ниже номинального усилия их сжатия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № , кл. G 01 .п, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР № 665598, кл. G 01 N 23/18, 1977 (прототип).