Что прячется внутри красивого шва? Нажимай на пору, шлак, непровар или трещину на разрезе, узнай причину, переключай методы контроля и води ультразвуковым датчиком, чтобы поймать эхо и найти глубину дефекта.
Дефекты бывают объемные и плоские. Объемные, поры и шлак, похожи на пузырьки и камешки внутри шва. Они ослабляют сечение, но острых краев у них нет. Плоские, трещины, непровар и несплавление, тонкие, как лезвие, и на их краях напряжение растет во много раз. Поэтому трещины не допускаются вовсе, а мелкие поры допускаются. Каждый метод контроля видит свое: глаз и капиллярная краска только поверхность, магнитный порошок поверхность и чуть глубже, рентген объемные дефекты внутри, ультразвук лучше всего плоские.
Дефектоскоп меряет только время между импульсом и эхом. Скорость звука в стали и угол датчика известны, остальное геометрия прямоугольного треугольника. Числа берутся из опыта.
Как далеко по лучу дефект?
Звук идет до дефекта и обратно. Поэтому путь в одну сторону равен скорости, умноженной на половину времени.
На какой глубине и где на поверхности?
Луч идет под углом α к вертикали. Глубина это вертикальный катет, а расстояние по поверхности горизонтальный. Если луч уже отразился от дна, глубина h = 2s − L · cos α.
Допустим ли найденный дефект?
Нормы делят дефекты на недопустимые совсем и допустимые до размера. Цифры ниже ориентир по уровню качества B ISO 5817 для ответственных швов.
Сила в листе течет как вода в реке. Круглая пора похожа на камень посередине: поток огибает ее плавно, и напряжение у края растет примерно втрое. Трещина похожа на тонкую перегородку поперек реки: поток резко поворачивает у ее конца, и там напряжение растет в десятки раз. Металл у кончика трещины течет, и трещина подрастает с каждым циклом нагрузки.
Поэтому нормы разрешают мелкие поры и шлак, но не разрешают трещины, непровары и несплавления любого размера. Подрез тоже опасен, хотя и мелкий: он стоит как раз там, где у края шва и так концентрация напряжений.
Ультразвук любит плоские дефекты, если луч падает на них поперек: эхо сильное. Рентген любит объемные: пора уменьшает толщину металла, и пятно на снимке темное. Трещину рентген видит, только если луч идет вдоль ее плоскости. Поэтому ответственные швы проверяют двумя методами.
На каждом плановом ТО самосвала раму моют и осматривают узлы с известными трещинами: кронштейны подвески, поперечины, места крепления кузова. Подозрительное место проверяют краской или порошком.
Для стали это самый быстрый способ найти поверхностную трещину: деталь намагничивают, поливают суспензией, и над трещиной собирается видимая линия. Работает и в цеху, и у машины.
Заваренную трещину рамы или стрелы проверяют ультразвуком через сутки, когда успели бы появиться холодные трещины. Стыки толстых листов проверяют по всей длине.
Радиографию на руднике применяют редко: нужна защита и лицензия. Чаще ее делает подрядчик для сосудов, трубопроводов и ответственных стыков.
Катет, усиление, подрез и смещение кромок меряют простым шаблоном. Это часть визуально-измерительного контроля, с него начинают всегда.
Каждый дефект подсказывает, что поменять: поры прокалку электродов, непровар ток и разделку, трещины подогрев. Об этом тема «Сварка и зона термического влияния».
Шов показан как стыковой с V-разделкой 60°, положение дефектов условное. Луч ультразвука изображен лучом с небольшим расхождением; амплитуда эха задана по типу дефекта (плоские отражают сильнее объемных) и расстоянию от оси луча, без затухания, дифракции и мертвой зоны. Скорость поперечной волны 3230 м/с. Чувствительность методов показана тремя уровнями как типичная, на деле она зависит от размера, ориентации дефекта и настройки. Нормы взяты как ориентир по уровню качества B ISO 5817 для одиночных дефектов; в реальном документе есть еще ограничения на суммарную длину и скопления.