Разрушающий контроль сварки

Разрушающий контроль сварки является основным инструментом контроля качества сварки и оценки процесса.

Разрушающий контроль сварки представляет собой серию экспериментальных методов, включающих приложение физических или механических нагрузок к сварным соединениям до их разрушения, последующую проверку и тестирование их характеристик для оценки качества сварки, рациональности процесса и пригодности материала.

一. Разрушающий контроль сварки：Основная цель и значение

Основная цель разрушающего контроля заключается не в проверке каждого изделия, а в следующем:

① Квалификация процесса: перед началом массового производства необходимо проверить, позволяют ли выбранные метод сварки, материалы и параметры сварки создавать соединения, соответствующие проектным требованиям (таким как прочность, вязкость и коррозионная стойкость).

② Сертификация квалификации сварщиков: оценка технического уровня сварщиков или операторов сварочных аппаратов для обеспечения их способности выполнять сварные соединения приемлемого качества.

③ Контроль качества и выборочный контроль: в процессе массового производства регулярно отбираются образцы с производственной линии для разрушающего контроля с целью контроля стабильности качества сварки.

④ Анализ отказов: При разрушении сварной конструкции проводятся разрушающие испытания для анализа поверхности разрушения и выявления первопричины разрушения (например, неполный провар, трещины, шлаковые включения и т. д.).

⑤ Исследования и разработки новых материалов/процессов: При разработке новых сварочных материалов или процессов необходимо оценить пределы их эксплуатационных характеристик.

二. Разрушающий контроль сварки：Распространенные методы разрушающих испытаний при сварке

Существует множество видов разрушающих испытаний, которые можно классифицировать следующим образом в зависимости от оцениваемых свойств:

① Испытания механических свойств

Эти испытания в первую очередь оценивают несущую способность и деформационную способность сварных соединений.

● Испытание на растяжение:
▶ Цель: Определение предела прочности на растяжение, предела текучести, относительного удлинения после разрыва и сужения сварных соединений.

▶ Метод: Стандартный образец разрывается на разрывной машине. Образец может быть вырезан из металла сварного шва или из образца на растяжение по всей длине сварного шва, включающего сварной шов, зону термического влияния и основной металл.

▶ Обнаруженные проблемы: Недостаточная прочность сварного шва и низкая пластичность.

● Испытание на изгиб:
▶ Цель: Оценка пластичности и качества поверхности сварных соединений. Проверка сварного шва на наличие таких дефектов, как трещины и несплавления.

▶ Метод: Согните образец по дуге определённого диаметра на заданный угол (например, 180°) и наблюдайте, образуются ли трещины на поверхностях растяжения (передний, задний и боковой загибы).

▶ Возможные проблемы: Низкая пластичность сварного шва, внутренние или поверхностные дефекты.

● Испытание на удар (испытание на удар по Шарпи с V-образным надрезом):
▶Цель: Определить вязкость сварного соединения (обычно в центре шва и зоне термического влияния) при ударной нагрузке, то есть его стойкость к хрупкому разрушению.

▶Метод: Установить стандартный образец с надрезом на копре, разрушить его маятником и измерить поглощенную энергию удара.

▶Проблемы, которые могут быть обнаружены: Недостаточная вязкость сварного соединения (особенно в зоне термического влияния) и склонность к хрупкому разрушению.

●Испытание на твердость:
▶Цель: Измерить распределение твердости в различных областях сварного соединения (основной материал, зона термического влияния, сварной шов) для оценки склонности материала к упрочнению и микроструктурных изменений.

▶Метод: Используйте твердомер Виккерса, Бринелля или Роквелла для измерения твердости в точках, расположенных через равные промежутки по всему поперечному сечению шва.

▶Проблемы, которые могут быть обнаружены: Избыточная твердость в зоне термического влияния (что может привести к образованию холодных трещин) и неравномерная твердость.

② Макро- и микрометаллографические исследования

Этот тип исследования оценивает качество шва путем изучения его внутренней структуры.

●Макрометаллографические исследования:
▶Цель: Проверка глубины проплавления сварного шва, ширины шва, формы сварного шва и наличия макроскопических дефектов, таких как пористость, шлаковые включения, непровары и трещины.

▶Метод: Вырежьте, отшлифуйте и отполируйте поперечное сечение сварного шва, затем протравите его специальным травителем и осмотрите невооруженным глазом или с помощью маломощной лупы.

▶Проблемы, которые могут быть обнаружены: Некачественное формирование сварного шва и различные макроскопические дефекты сварки.

●Микрометаллографическое исследование:
▶Цель: Наблюдение за микроструктурой (например, аустенит, феррит, мартенсит и т. д.) различных участков сварного соединения под микроскопом для анализа взаимосвязи между структурой и эксплуатационными характеристиками.

▶Метод: Наблюдение за макрометаллографическим образцом с помощью оптического микроскопа с большим увеличением или электронного микроскопа.

▶Проблемы, которые могут быть обнаружены: Микроскопические дефекты, такие как выделение вредных фаз, крупнозернистость и микротрещины.

③ Испытание на вязкость разрушения

Для крупногабаритных ответственных конструкций (таких как атомные электростанции, суда и сосуды высокого давления) необходимо оценить их способность противостоять распространению трещин.

● Испытание на раскрытие трещины (CTOD): Измерение смещения вершины трещины.

● Испытание на J-интеграл: Измерение интенсивности поля напряжений-деформаций в вершине трещины в упругопластических материалах.

▶ Назначение: Предоставление ключевых данных для проектирования систем предотвращения разрушений и оценки безопасности ответственных конструкций.

④ Химический анализ

▶ Назначение: Анализ химического состава сварного шва для обеспечения его соответствия требованиям, особенно в отношении элементов, существенно влияющих на коррозионную стойкость (таких как Cr, Ni и C).

▶ Метод: Обычно используется спектроскопический анализ.

三. Обзор экспериментальной процедуры

① Отбор образцов: Вырезание образцов из пластины сварного шва или изделия в заданном месте и ориентации.

② Подготовка образцов: Придание образцам размера и формы, указанных в стандарте.

③ Испытания: Проведение испытаний с использованием соответствующего испытательного оборудования.

④ Испытания и регистрация: Регистрация данных испытаний (таких как нагрузка, смещение, энергия удара и т. д.) и морфологии разрушения образца.

⑤ Анализ и составление отчёта: сравнение результатов испытаний со стандартами или техническими требованиями и составление отчёта об оценке.

四. Разрушающий контроль и неразрушающий контроль

Это два взаимодополняющих подхода к контролю качества: