Контроль герметичности. Контроль герметичности сварных соединений осуществляется с помощью течеискателей и различного рода вакуумного и пневматического оборудования: вакуумных насосов, компрессоров, газовых баллонов, редукторов, баков, вакуумных камер, манометров, вакуумметров и т. д. . Большое распространение получили газоаналитические течеискатели, избирательно регистрирующие утечки или натекания того или иного пробного газа (гелия, фреона, метана, водорода, закиси азота и т. д.).
Масс-спектрометрические гелиевые течеискатели ПТИ обладают наибольшей чувствительностью и применяются в электронной технике, авиации и космонавтике, атомной и тепловой энергетике и пр. Галогенные, электронно-захватные, плазменные течеискатели ГТИ, ПТ-2 позволяют обнаружить утечки электроотрицательных газов (хладо-нов, эль-газов и др.).
Наиболее простым и объективным методом контроля герметичности является пузырьковый. При этом в изделии создается избыточное давление газа, изделие погружается в жидкостную ванну или на контролируемые участки наносится пленка пенообразующего раствора. Появление пузырьков свидетельствует о наличии утечек. Сварные швы листовых незамкнутых конструкций проверяются на герметичность с помощью накладных вакуумных камер и вакуумных насосов. Гелиевый масс-спектрометрический течеи-скатель ТИ1-14 показан на рис. Техническая характеристика течеискателей представлена в табл.
Капиллярный контроль. Капиллярные дефектоскопы представляют собой совокупность приборов и вспомогательных средств, которыми с помощью набора дефектоскопических материалов осуществляют технологический процесс контроля сварных соединений, наплавки или поверхности металла. Аппаратура капиллярного контроля строится, как правило, в виде агрегатных комплексов средств, взаимосвязанных по функциональному назначению, конструкции, параметрам . Для капиллярной дефектоскопии могут использоваться источники ультрафиолетового излучения, портативные дефектоскопические комплекты, стационарные лабораторные и цеховые установки, а также механизированные дефектоскопические линии массовых производств.
Стационарная установка КД-20Л предназначена для облучения ультрафиолетовым светом изделий, обработанных люминесцентными материалами, при массовом производстве. Передвижная установка КД-21Л предназначена для контроля швов и поверхности крупногабаритных изделий по участкам. Отличительными особенностями установки являются возможность широкой переориентировки потока ультрафиолетового излучения и отсутствие теплового воздействия источника на оператора. Аэрозольный комплект многократного пользования КД-40ЛЦ предназначен для выполнения контроля в полевых, цеховых и лабораторных условиях, а также для повторного заполнения аэрозольных баллонов дефектоскопическими материалами. Аэрозольные баллоны кроме дефектоскопического материала содержат сжиженный газ пропелент. Он служит для создания давления в баллоне и распыления материала. При нормальном давлении пропелент испаряется и дробит дефектоскопический материал на мельчайшие частицы.
Для осмотра сварных швов в процессе контроля предусмотрен переносной ультрафиолетовый облучатель КД-ЗЗЛ.
Ультразвуковые, радиоволновые, магнитные и вихретоковые толщиномеры. Для измерения толщин стенок труб, резервуаров, корпусов судов и других видов металлоконструкций широкое распространение получили ультразвуковые толщиномеры. В табл. 3.10 показана техническая характеристика ультразвуковых толщиномеров с диапазоном измерений 0,25… 1000 мм. Погрешность измерений зависит от толщин и составляет ориентировочно: (0,5… 10) ± 0,02; (10…20) ± 0,03; (20…50) ± 0,05 мм. Толщиномеры снабжены блоками памяти, которые могут сохранять до 1800 результатов измерений. Через блок интерфейса они могут подключаться к печатающему устройству или ЭВМ. Для объектов, на которые нельзя наносить контактные жидкости, разработаны электромагнитно-акустические бесконтактные толщиномеры, например, ЭМАТ-1.
Для оценки толщины и пористости диэлектрических покрытий применяют радиоволновые, магнитные и вихретоковые толщиномеры.
Оборудование для технической диагностики на основе акустической эмиссии (АЭ) включает: одно- и многоканальные приборы; преобразователи; вспомогательные устройства. Эти средства позволяют определять техническое состояние объекта и прогнозировать его остаточный ресурс как непрерывно, так и периодически. Как правило, результаты анализа и документирование обеспечиваются в реальном масштабе времени. Это оборудование применяется при изготовлении и эксплуатации нефте- и газопроводов, энергетических установок, транспортных средств, крупных сосудов высокого давления и пр.
Оборудование для технической диагностики на основе акустической эмиссии классифицируется в зависимости от назначения, канальи ости, габаритных размеров, условий эксплуатации. Оно позволяет определять наличие течей, развивающихся дефектов. Определение дефектных мест, оценка их по степени опасности, прогнозирование разрушающей нагрузки производятся по специальным алгоритмам. Обычно число каналов системы (8, 16, 32, 48…256 и т. д., наращиваемые до необходимого числа) зависит от сложности задачи.
Различают переносные и лабораторные установки, а также установки специального назначения для эксплуатации в воде и других средах. Суммарная электрическая мощность (0,5…40 кВт) зависит от размеров и канально-сти АЭ-блоков и используемых ЭВМ. Широко распространен одноканальный индикатор течей 5110 фирмы РАС (США) и двухканаль-ный 5120.
Четырехканальный АЭ-прибор “Defectofon NEZ-220″ (Венгрия) управляется с помощью микропроцессора Z-80. Режимы работы и измерений производятся по значениям выходных сигналов логарифмических усилителей. Обработанные результаты измерений микропроцессор передает на выходные блоки: управляет цифровым индикатором, находящимся на передней панели, световыми диодами, звуковой сигнализацией, записью данных в память, а также пересылает данные на внешнюю ЭВМ. В случае сбоя в работе можно проверить управляющую программу в 7-80 путем замены ее специальной поверочной программой. Прибор комплектуется четырьмя АЭ-датчиками производства ИЭС им. Е. О. Пато-на. В связи с относительно высокой стоимостью разработки и изготовления АЭ многоканальных систем одним из основных требований к ним является универсальность. Поэтому основное аппаратурное и программное ядро системы должно быть инвариантно относительно решаемых задач, а наиболее совершенные ее модификации должны обеспечивать диагностику и прогнозирование несущей способности конструкции с автоматическим принятием решения в реальном масштабе времени.
Одним из основных технических требований к универсальной многоканальной системе является требование применимости состава оборудования. Это означает, что форматы сообщений, аппаратура сопряжения устройств и логика управления ими, а также конструктивные характеристики системы должны быть такими, чтобы присоединение нового устройства к данной системе не вызывало никаких изменений кроме изменений в программном обеспечении. Таким образом, можно расширять и модернизировать систему по мере выявления новых требований или разработки новых более совершенных устройств, тем самым предотвращая ее нормальное старение.
Одним из примеров подобного решения является многоканальная система АФ, построенная по модульному принципу. Модуль состоит из восьми групп (по четыре канала каждая). При необходимости контроля крупных объектов к одной ЭВМ подключается требуемое число модулей, ограничение связано только с емкостью оперативной памяти ЭВМ. В зависимости от размеров контролируемого изделия система АФ-33 может содержать 4 — 384 каналов.
В ИЭС им. Е. О. Патона разработана АЭ-система ИИСТД-1 для измерения и оценки параметров акустической эмиссии, возникающей при деформировании материала и предшествующей их разрушению. Система обеспечивает: вычисление местоположения источников АЭ; определение диагностических, энергетических и статистических характеристик процессов АЭ из разных источников; оперативное отображение и документирование информации. Информация поступает по 48 каналам. При нагружении испытываемой конструкции возникающие в зоне контроля вспышки АЭ преобразуются в электрические сигналы, усиливаются, селектируются и поступают в устройства измерения относительных задержек прихода волны. Одновременно измеряется амплитуда и энергия приходящего сигнала. Полученная информация формируется в сообщение, передаваемое в ЦВМ через устройство связи системы. Рассчитывается место вспышки АЭ, уточняется влияние амплитуды и энергии вспышки, локализуется зона эмиссии. В каждой из локализованных зон эмиссии фиксируются интенсивность последней и количество вспышек АЭ.
В процессе испытаний информация о состоянии объекта может индицироваться на видеоконтрольном устройстве и распечатываться в виде таблиц и графиков. Математическое обеспечение системы включает программы: диспетчера, рабочие и ввода информации. В системе предусмотрен аппаратурный и программно-тестовый контроль проверки ее работоспособности. Тенденции развития
— Развитие неразрушающих методов контроля тесно связано с научно-техническим прогрессом сварки и материаловедения. Пока нельзя обеспечить гарантированное качество ответственных сооружений и сварных конструкций без использования средств неразру-шающего контроля. Совершенствование средств неразрушающего контроля происходит в соответствии с достижениями в области электроники, приборостроения, вычислительной техники. Новые возможности в дефектоскопии открываются с разработкой различных компьютеризированных систем. С помощью ЭВМ обрабатываются большие объемы информации и обеспечивается высокая достоверность результатов исследований, визуализируются дефектные зоны.
— Для многих технологий свойственны дефекты с малым раскрытием (оксидные пленки, слипания, структурные пятна), выявление которых внутри соединения требуют сложных методик, характеризующихся повышенной чувствительностью, большим числом измерений и особыми алгоритмами обработки информации. При этом производится запись информации на уровне структурных шумов материала и выбор браковочных порогов, адаптированных к структуре, что можно выполнить только с использованием вычислительной техники.
— Распространение в промышленности изделий из композитных материалов, керамики и пластмасс потребует разработки низкочастотных и особовысокочастотных ультразвуковых дефектоскопов, акустических микроскопов, распространения микрофокусных аппаратов и на их основе рентгеновских микроскопов. Новые возможности открываются с созданием специальных волоконно-оптических преобразователей.
— В области наплавки и защитных покрытий возможно создание систем, измеряющих толщину слоя, его адгезию, пористость, твердость, шероховатость, химический состав, наличие внутренних дефектов и статистическое представление результатов исследований.
— Дальнейшее развитие получат комплексные системы неразрушающего контроля в технической диагностике ответственных сварных объектов, с повторяющимися отдельными видами неразрушающих испытаний. Приближаются по значимости ультразвуковые и радиационные виды неразрушающего контроля.
Сварка контактным плавлением благодаря ряду технологических особенностей может быть эффективно использована при изготовлении многих деталей, узлов и конструкций, особенно тонкостенных.
Сварка контактным плавлением может быть ручной или механизированной. Установка для ручной сварки состоит из электродо-держателя и источника питания. При сварке в среде защитного газа в состав установки входит комплект газовой аппаратуры.
Ручной держатель, предназначенный для сварки в атмосфере защитного газа, выполняет следующие функции: подвод сварочного тока к неплавящемуся электроду посредством скользящего контакта; подачу защитного газа в зону сварки и равномерное его распределение в струе кольцевого сечения, направленной вдоль электрода.
Электрододержатель состоит из сварочной головки и изолирующей рукоятки, через внутреннее отверстие которой подведен шланг для подачи газа . Внутри шланга проложен также гибкий медный провод III и трубки водяного охлаждения. Неплавящийся электрод закрепляется внутри сварочной головки с помощью цангового зажима. При сварке используются электроды диаметром 3…10 мм. Водяное охлаждение необходимо при непрерывной работе и большой силе тока сварки. Сварка плавящимся электродом производится с помощью малогабаритного ручного полуавтомата пистолетного типа. Полуавтомат состоит из механизма подачи электродной проволоки, узла токопровода и системы газовой защиты. В состав подающего механизма входят: электродвигатель с редуктором (расположены в ручке полуавтомата), тянущий и прижимной ролики, направляющие втулки, система прижима с регулировочным устройством, смонтированные в верхней части основания корпуса; в нижней части находится ручка полуавтомата. На корпусе закреплен держатель токоподводя-щего мундштука, который подключается гибким кабелем к источнику питания. Защитный газ через сопло, зафиксированное на держателе мундштука, подается в зону сварки. На ручке полуавтомата закреплен микропереключатель, который служит для включения двигателя подачи.
Для сварки коррозионно-стойкой стали применяют сварочную проволоку главным образом диаметром 1,2 мм из стали 12Х18Н10Т, в качестве защитного газа — аргон; расход газа составляет 2…3 л/мин. Сварка малоуглеродистых сталей производится сварочной проволокой диаметром 1,2 мм марки Св. Для сварки контактным плавлением разработан ряд специализированных установок, на которых процесс сварки выполняется по автоматическому циклу: для сварки сильфонов, кольцевых стыков труб и трубопроводов” (в том числе в монтажных условиях); для сварки полупроводниковых приборов, тонкостенных сосудов, различного типа заглушек, продольных швов тонкостенных труб большого диаметра; для сварки термосов (комплекс).
Особенности основных узлов. Установка для механизированной сварки контактным плавлением включает: механическую часть, предназначенную для выполнения сборочно-сварочных операций; электрическую часть управления сборочно-сварочными операциями; источник питания; узлы аппаратуры газового обеспечения защиты зоны сварки. В состав механической части установки входят узлы, обеспечивающие сборку деталей под сварку и узел подвода тока к месту сварки. В большинстве случаев, на специализированных установках сварка производится по двухэлектрод-ной схеме, когда оба полюса источника питания подключают к сварочным электродам. При такой схеме практически исключается значительное протекание тока по свариваемой детали, благодаря чему сводятся к минимуму дополнительные потери энергии и деформация деталей от теплового воздействия. Кроме того, в 2 раза сокращается машинное время сварки.
При двухэлектродной схеме сварки электроды обычно размещены диаметрально противоположно и подпружинены, в результате чего создается необходимое давление в месте контакта электрод—деталь, исключаются ценообразование и нарушение процесса сварки. Для сварки применяют неплавящиеся электроды из тугоплавкого материала — вольфрама или молибдена (прутки диаметром 2… 10 мм) или специально разработанные электроды из керметов, в состав которых входят нитриды титана (основа), оксиды алюминия, вольфрам или молибден, никель и другие компоненты. Электроды из кермитов имеют цилиндрическую форму (3…10 мм), а контактный торец — клиновидную или конусную форму с закруглением на вершине. Один из электрододержателей изолирован от корпуса установки во избежание шунтирования тока помимо места сварки.
При сварке контактным плавлением подпружиненными электродами осуществляется самокопирование свариваемой поверхности, в связи с чем исключается необходимость в копирующем устройстве и упрощается конструкция сварочной установки. Электрододержатели закрепляются на планшайбе, которая перемещается посредством электропривода. Подвод тока к электрододержателям осуществляется через гибкие перемычки, позволяющие держателям свободно качаться на оси их крепления в необходимых пределах при скольжении электродов по свариваемому стыку. Подеод тока к гибким перемычкам производится через скользящий контакт.
В тех случаях, когда во время сварки движется свариваемая деталь, электрододержате-ли крепятся в неподвижной головке или на стойках. При этом исключается скользящий токоподвод, что упрощает конструкцию токо-подводящего узла и повышает надежность работы системы токоподвода. Питающие кабели подсоединяются непосредственно к гибким перемычкам, связанным с электрододержате-лями.
Особенности установок. Установка А-1459 для сварки стальных трубопроводов в монтажных условиях состоит из комплекса сварочных головок для сварки поперечных стыков труб диаметром 20, 30 и 50 мм.
Сварочная головка А-1384 предназначена для равномерного поступательного перемещения электродов вдоль свариваемого стыка, удержания электродов на стыке подвода сварочного тока к электродам, крепления на ней вспомогательных узлов и деталей и проведения сварочных работ с целью получения прочного и герметичного соединения изделий. В конструкцию сварочной головки входят корпус, узлы электрододержателей, прижима электродов и подачи защитного газа. Разъемный корпус обеспечивает установку сварочной головки на изделие, ее крепление и исключает поперечное перемещение электродов на стыке. Привод вращения головки вокруг свариваемого стыка осуществляется от электромеханизма ДП2-26 через планетарный редуктор.
Малогабаритная сварочная головка Н, предназначенная для сварки кольцевых стыков трубок из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т, выполнена по двухэлектродной схеме с использованием неплавящихся электродов из кермитов или вольфрама . Неразъемный корпус головки имеет вырез в радиальном направлении для возможности ее установки на трубопровод и снятие ее со стыка после окончания сварки. Узел сборки и центровки трубок оригинальной конструкции состоит из разъемных цанг, расположенных в направляющих, и специальных гаек с радиальным вырезом, посредством которых осуществляется перемещение цанг при фиксации трубок. Подвод тока к электрододержателям производится через скользящий контакт. Вращение планшайбы с электродами осуществляется посредством электродвигателя через понижающий редуктор. Сварочная головка Н обеспечивает качественную сварку стыков трубок.
Установка предназначенная для сварки поперечно-шовных сильфонов с наружным диаметром 62 мм и внутренним 40 мм с толщиной стенки 0,2 мм из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т, имеет сборочные устройства. Первоначально свариваются внутренние швы, когда соединяются два элемента сильфона; сварка осуществляется по од-ноэлектродной схеме неплавящимся электродом из вольфрама диаметром 3 мм. Для обеспечения качественной защиты соединений сварка сильфонов выполняется в защитной микрокамере.
Для механизированной сварки одно- и двухлитровых термосов из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т с толщиной стенки 0,5 мм разработан комплекс установок УД. Комплекс состоит из шести установок. Последовательность работы комплекса по сварке термосов следующая: сварка поперечного кольцевого стыка внутренней колбы; сварка крышки наружной колбы с обечайкой; сварка горловины с внутренней колбой; сварка горловин внутренней и наружной колб; приварка дна к наружной колбе; сварка горловины с наружной колбой.
В комплект каждой установки входят: станина с вращателем; блок сварочных головок с электрод одержателям и; центратор и сборочные устройства; источник питания типа И; шкаф управления; устройства для загрузки деталей и выгрузки сваренных узлов.
