Билет № 3

Вопрос 1. Классификация сварных швов.
Часть сварного соединения, образовавшуюся в результате плавления кромок свариваемых металлов и электрода и непосредственно осуществляющую связь свариваемых частей, называют сварным швом.
Сварные швы классифицируют по:
• типу соединения;
• числу слоев, протяженности;
• расположению в пространстве;
• отношению к действующим усилиям (рис. 8).

Рис. 8. Виды сварных швов

По типу соединения швы делятся на стыковые и угловые.
Стыковые швы применяются при соединении частей металла встык, угловые - при выполнении тавровых, угловых и нахлесточных соединений.
Швы делятся на однослойные и многослойные. Однослойный шов выполняется за один проход, многослойный - за два прохода и более.
По протяженности сварные швы бывают непрерывные и прерывистые. Прерывистые характеризуются шагом шва.
По расположению в пространстве швы разделяют на нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные.
По отношению к действующим усилиям швы делятся на лобовые, фланговые, косые и комбинированные.

Вопрос 2. Контроль качества сварных швов (назначение, виды).
Внешний осмотр и обмеры сварных швов – наиболее простые и широко распространенные способы контроля их качества. Они являются первыми контрольными операциями по приемке готового сварного узла или изделия. Этим видам контроля подвергают все сварные швы независимо от того, как они будут испытаны в дальнейшем.
С помощью внешнего осмотра сварных швов выявляют наружные дефекты: непровары, наплывы, прожоги, подрезы, наружные трещины и поры, смещение свариваемых кромок деталей и т. п. Визуальный осмотр производят как невооруженным глазом, так и с применением лупы с увеличением до 10 раз.
Приступая к осмотру, сварной шов и прилегающую к нему поверхность основного металла на ширину не менее 20 мм по обе стороны шва очищают от шлака, брызг расплавленного металла, окалины и других загрязнений, которые могут затруднить проведение осмотра. Осматривать швы необходимо по всей их протяженности, а в случае недоступности – обязательно с двух сторон.
По результатам внешнего осмотра можно судить о местах расположения и характере внутренних дефектов. Например, подрез на одной из сторон шва и наплыв на другой указывают на возможный непровар по кромке. Непостоянная ширина шва часто является следствием неравномерной ширины зазора. В местах с малым зазором могут образоваться непровары, а с большим - прожоги. Перекосы и смещения кромок, а также большая высота шва могут быть причиной непроваров.
Обмеры сварных швов позволяют судить о качестве сварного соединения: недостаточное сечение шва уменьшает его прочность, слишком большое – увеличивает внутренние напряжения и деформации. Размеры сечения готового шва проверяют по его элементам в зависимости от типа соединения. У стыкового шва проверяют его ширину, высоту выпуклости и размер обратной подварки корня, в угловом шве (нахлесточное и тавровое соединения) измеряют катет. Замеренные величины должны соответствовать ТУ или ГОСТам. Размеры сварного шва контролируют обычными измерительными инструментами или специальными шаблонами. Набор шаблонов и его применение для контроля стыковых и угловых швов показаны на рис. 9. Каждый щуп набора представляет собой пластину с вырезами под определенный шов.
Внешний осмотр и обмеры сварного шва не дают возможности окончательно судить о качестве сварки. Они устанавливают только внешние дефекты шва и позволяют определить его сомнительные участки, которые могут быть проверены более точными способами.

Рис. 9. Набор шаблонов для контроля размеров сварного шва (а) и пример его применения (б):
1 - угловой шов; 2 - стыковые швы; 3 - блок

Контроль непроницаемости сварных швов и соединений.
Сварные швы и соединения ряда изделий и сооружений должны отвечать требованиям непроницаемости для различных жидкостей и газов. Это объясняется тем, что неплотности в швах снижают их прочность, уменьшают коррозионную стойкость, вызывают потерю хранимых и транспортируемых продуктов и создают ненормальные условия эксплуатации сварных конструкций. Учитывая это, во многих сварных конструкциях (резервуары, газгольдеры, трубопроводы, холодильная и вакуумная аппаратура и т. д.) сварные швы подвергают контролю на непроницаемость. Этот вид контроля производится после окончательного монтажа сварной конструкции. Дефекты, выявленные внешним осмотром (трещины, крупные видимые поры и др.), устраняются до начала испытаний. Непроницаемость сварных швов контролируют керосином, аммиаком, воздушным или гидравлическим давлением, вакуумированием или газоэлектрическими течеискателями.
Контроль керосином основан на физическом явлении капиллярности, которое заключается в способности многих жидкостей, а в первую очередь керосина, подниматься по капиллярным трубкам. Такими капиллярными трубками в сварных швах являются сквозные поры и трещины. В процессе испытания сварные швы покрывают водным раствором мела (350-450 г молотого мела на 1 л воды) или каолина с той стороны, которая более доступна для осмотра и выявления дефектов. После высыхания покрытой поверхности обратная сторона шва обильно смачивается керосином. Неплотности швов выявляют появлением жирных желтых точек или полосок керосина на меловом или каолиновом покрытии. Появление отдельных точек указывает на наличие пор и свищей, а полосок - сквозных трещин или непроваров.
Контроль аммиаком основан на изменении окраски некоторых индикаторов (спиртоводного раствора фенолфталеина или водного раствора азотнокислой ртути) под воздействием щелочей. В качестве щелочи применяется газ аммиак.
В процессе испытаний на одну сторону шва укладывают бумажную ленту или светлую ткань, пропитанную 5%-ным раствором азотно-кислой ртути, а с другой стороны обрабатывают шов смесью аммиака с воздухом под давлением.
Аммиак, проникая через неплотности сварного шва, окрашивает пропитанную индикатором бумагу или ткань в серебристо-черный цвет. При использовании в качестве индикатора спиртоводного раствора фенолфталеина его тонкой струей льют на контролируемый шов. Если в шве имеются неплотности, аммиак проходит через них и окрашивает индикатор в ярко-красный с фиолетовым оттенком цвет.
Контролю воздушным давлением (сжатым воздухом или другими газами) подвергают сосуды и трубопроводы, работающие под давлением.
Это испытание проводят с целью контроля общей непроницаемости сварного изделия.
Малогабаритные сварные изделия полностью герметизируют газонепроницаемыми заглушками и погружают в ванну с водой с таким расчетом, чтобы над изделием был слой воды в 20-40 мм. После этого в изделие через редуктор от воздушной сети или из баллона подают сжатый газ (воздух, азот, инертные газы) под давлением, на 10-20% превышающим рабочее.
Крупногабаритные сварные конструкции, которые не могут быть помещены в воду, испытывают следующим образом. Их герметизируют и создают в них испытательное давление. После этого сварные швы промазывают пенным индикатором (обычным водным раствором мыла), который пузырится в местах неплотностей.
При испытании сжатыми газами следует соблюдать правила безопасности труда: сварные сосуды необходимо испытывать в изолированном помещении с ограждениями на случай взрыва; трубопроводы испытывают отдельными изолированными участками с предупредительными знаками об опасности.
Контроль гидравлическим давлением применяют при проверке прочности и плотности различных сосудов, котлов, паро-, водо-, газопроводов и других сварных конструкций, работающих под избыточным давлением. Перед испытанием сварное изделие полностью герметизируют водонепроницаемыми заглушками. Сварные швы с наружной стороны тщательно обтирают ветошью или обдувают сжатым воздухом до получения сухой поверхности.
После полного заполнения изделия водой с помощью насоса или гидравлического пресса создают испытательное давление (обычно в 1,5-2 раза больше рабочего). Дефектные места определяют по появлению течи, просачиванию воды в виде капель, запотеванию на поверхности шва или вблизи него.
Это наиболее распространенные виды контроля качества сварных швов.
Но существует еще ультразвуковой, радиационный контроль качества сварного шва.
Сущность радиационного контроля основана на свойстве рентгеновских лучей проникать через металлические тела. После обработки рентгеновской пленки дефекты шва приобретают вид темных полос, пятен или черточек.

3. Задача. Объясните, почему для сварки ответственных конструкций преимущественно применяют источник постоянного тока.
Применение выпрямителя обеспечивает устойчивое горение электрической дуги. Это позволяет равномерно прогревать металл по всей длине шва, а также дает возможность контролировать количество тепла, поступаемого в металл при сварке за счет ранее установленной полярности дуги на источнике питания.