Способ обнаружения внутренних дефектов сварных соединений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз CoBotcKNx

Соцналнстнчесннк

Республик и945762

* и (61) Дополнительное к акт. саид-ву (22) Заявлено 02. 11. 79 (21) 2838861/2 -28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) M. Кд.

G 01 N 27/20

9кударстееиимй комитет

СССР ае делам иэабретеиий и открмтий

Опубликовано 23. 07. 82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 25. 07. 82 (53) УДК 620.

179 1" (088.8) Г,Д. Никифоров, Б.А. Натюшкин, В.В. Редйиц и !О. И. Бородин 1 "i."< ."» ... .,:, М Вд", Ы "W.,.

1 Г»»ОРШНй."шее

БВБДМОТДКА (72) Автори изобретения (7l) Заявитель (S4) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВ

СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к неразрушающему контролю сварки металлов и сплавов в твердом состоянии, преимущест- венно сплавов титана, и может быть использовано во многих отраслях маши5 ностроения.

Известен способ определения качества сварных соединений, при котором дефекты обнаруживают при помощи рентгеновского излучения 1J.

Недостатком указанного споссба является низкая .чувствительность к обнаружению дефектов малых размеров, образование которых характерно, например, для соединений, выполненных сваркой в твердом состоянии. По разI мерам такие дефекты можно отнести к типу микронесплошностей, обнаружить . которые рентгеновским просвечиванием без дополнительной обработки контро- ро лируемого участка соединения практи-. чески невозможно.

Известен также способ обнаружения внутренних дефектов сварных соедине-

2 ний, заключающийся в том, что в сварном соединении образуют литую зону и потоком проникающего излучения контролируют ее плотность (2}.

Сварное соединение проплавляют дугой 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 и."лучения.

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 соединения.

В процессе проплавления дугой эта зона (в случае присутствия в ней дефектов) обеспечивает благоприятные

3 9457 условия для образования при расплавлении устойчивых газовых зародышей, дальнейшее развитие которых протекает эа счет притока газовой фазы (водорода) под влиянием термодиффузии.

Эффективность такого способа определения качества сварных соединений достигается тем, что он позволяет обнаружить такие дефекты в стыковых соединениях, которые не регистрируются to акустическими и ультразвуковыми методами неразрушающего контроля. Последовательное и многократное проплавление дугой соединения значительной толщины (10-15 мм) позволяет определить область залегания дефектов и в конечном счете выбрать оптимальные режимы твердофазной сварки или принять меры к их исправлению, Недостатком способа является то, что воэможность оценки качества диффуэионно-сварных слоистых соединений практически отсутствует.

Другим существенным недостатком является то, что в процессе проплавле- > ния твердофазного соединения дугой наблюдается интенсивная дегазация сварочной ванны, которая вносит погрешности в резуль;аты оценки качества твердофазных соединений. Например, выделяющийся в результате неравномерной растворимости водород только час, тично влияет на развитие пористости .от дефектов. Основная его часть удаляется из жидкого металла, не прини35 мая участия в ее развитии. Интенсивная дегазация сварочной ванны в процессе проплавления дугой связана с пересыщением жидкого металла газами и преждевременным удалением иэ ее ю части газовых пузырьков, что отрицательно влияет на надежность обнаружения внутренних дефектов при использовании способа.

Цель изобретения - повышение на45 дежности и чувствительности контроля.

Поставленная цель .достигается тем, что в способе обнаружения внутренних дефектов сварных соединений, заключающемся в том, что в сварном соединении о(разуют литую зону и потоком проникающего излучения контролируют ее плотность, питую зону образуют контактной сваркой внутри контролируемой зоны, а давление электродов при этом на 20- 30 ь ниже номинального з5 усилия их сжатия.

Установлено, что механизм образования газовых пузырьков связан с вы62 сокой насыщенностью в зоне твердофаэных соединений структурными дефектами, представляющими собой микрополости, которые в условиях теплового воздействия служат очагами зарождения и развития кориатости в широком диапазоне температур. К другим наиболее распространенным дефектам следует отнести 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 стенками, которые сходятся в процессе сварки на очень близкое расстояние, 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 контролируемого соединения. Количество образовавшихся 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 последующего контроля, например, рентгеновским просвечиванием, 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

6А30х300 мм подвергали точечной сварФормула изобретения зо

Составитель Н. Долгова

Редактор В. Лазаренко Техред А. Ач Корректор М. Коста

Заказ 5321/63

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,.Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 9 ке на контактной сварочной машине.

Радиус закругления электродов 100 мм.

Перед точечной сваркой образцы, представляющие собой слоистые соединения из двух и трех пластин, были зачищены от пыли, жира, масел и других возможных загрязнений. Механическую зачистку контролируемой детали производили с двух сторон войлочным кругом. Для обеспечения стабильности образования литого ядра точечную сварку выполняли на режимах, обеспечиваю- щих проплавление на 50-703 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- 1О точек на площади

2.

9 см

Для определения плотности литой эоны 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 необходимость их устранения.

Изменение соотношения толщин в сварном слоистом соединении вызывает необходимость изменения режимов точечной сварки с таким расчетом, чтобы горизонтальная ось литого ядра совпадала с границей диффузионной сварки.

В случае необходимости обнаружения

45762 6

,дефектов в слоистых соединениях большой протяженности возможна замена точечной сварки на роликовую.

Эффективность предлагаемого способа достигается тем, что он позволяет обнаружить в диффузионно-сварных слоистых соединениях такие по величине раскрытия дефекты, которые не обнару живаются акустическими или ультра1о звуковыми методами неразрушающего контроля. Чувствительность его повышается за счет того, что размещение литой зоны внутри соединения исключает дегаэацию жидкого металла и спо>5 собствует сохранению образовавшейся от дефектов пористости.

Способ обнаружения внутренних дефектов сварных соединений, заключающийся в том, что в сварном соединении образуют литую зону и потоком пронил кающего излучения контролируют ее плотность, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и чувствительности контроля твердофазных слоистых соединений, зо литую зону образуют контактной сваркой внутри контролируемой эоны, а давление электродов при этом на 20303 ниже номинального усилия их сжа.тия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Патент Франции N 1542746, кл. G 01 .и, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР ю N 665598, кл. G 01 N 23/18, 1977 (прототип).