4.7 Контроль якості зварних з'єднань

При виконанні зварювально-монтажних робіт у гірських умовах усунення дефектів у зварених з'єднаннях є операцією, пов'язаною зі значними витратами трудових та матеріальних ресурсів у порівнянні із роботами в звичайних умовах.

Відповідно до ГОСТ 19232—73 є 32 типу дефектів зварних з'єднань, практично при зварюванні магістральних трубопроводів найчастіше (98%) зустрічаються 8 видів:

• невідповідність параметра зовнішньої поверхні шва (нерівномірність ширини і товщини шва; невідповідність шва необхідним розмірам; кратери, підрізи, нечиста поверхня, зовнішні тріщини);

• пропали;

• кратери;

• не провар;

• шлакові включення (розподіляють на два типи: шлак у нерозкритих “кишенях” після кореневого шару - І тип; шлакові включення між шарами - ІІ тип);

• пори (двох типів металургійні - І; пов'язані із порушенням технології - ІІ);

• тріщини;

• вгнутість кореня шва.

Ці дефекти через умови їхнього виникнення можна умовно розділити на три групи: невисока кваліфікація зварників; порушення технології на всіх етапах виконання зварювально-монтажних робіт; металургійні дефекти.

Якщо кількість дефектів І та ІІ-ої груп можна зменшити, то дефекти ІІІ-ої групи, а саме металургійні, закладені в природі матеріалів і утворюються в процесі формування, кристалізації зварювальної ванни, остиганню зварного з'єднання та інше. Вони складаються з гарячих тріщин, вгнутості кореневого шару і металургійних пор.

Практика показала, що металургійні дефекти складають до 30% загального обсягу дефектних зварних з'єднань і зменшити їхню кількість набагато складніше, ніж кількість дефектів І та ІІ-ої груп.

До І-ої групи належать пропали, кратери і шлакові включення в нерозкритих “кишенях” та невідповідність параметрам зовнішньої поверхні шва, до ІІ-ої – не провар, шлакові включення між шарами, технологічні пори.

Пропали виникають при надлишковій силі струму, збільшеному зазорі. Кратер необхідно за шліфувати і ретельно заварити, обриваючи дугу на завареній ділянки шва.

Шлакові включення в нерозкритих “кишенях” зустрічаються при зварюванні кореневого шару електродами з органічним покриттям.

Для виплавляння шлаку із розкритих кишень (шляхом шліфування) необхідно дотримуватися технології гарячого проходу. При гарячому проході відбувається виплавка шлаку iз “кишень” та видалення дефектів кореневого шару.

Не провар представляє собою відсутність сплавки між наплавленим та основним металом. Причинами не провару служить недостатня сила зварювального струму, занадто швидке пересування кінця електрода, перегрів електрода, неправильна зборка стику, незадовільне зачищення шва.

Пори металургійні викликані тим, що гази, розчинені в рідкому металі, не встигають вийти в атмосферу через швидке остигання металу і залишаються всередині у вигляді пухирців.

Пори бувають мікроскопічні (кілька мікронів) та великі (від 4 до 6 мм в поперек). Технологічні пори пов'язані із недостатнім очищенням кромок, що зварюються, зміною довжини дуги та технології зварювання, метеорологічними умовами, відсутністю прокалювання зварювальних матеріалів.

Шлакові включення між зварними шарами найчастіше утворюються унаслідок недостатнього очищення поверхні попереднього зварного шару перед зварюванням наступного, так само вони виникають як і в кромках труби так і в зварювальній ванні.

Тріщини є одним із самих небезпечних дефектів. Вони утворюються унаслідок дії внутрішніх термічних напруг, що виникають в зварному шві трубопроводі при нерівномірності нагрівання й охолодження при зварюванні.

Найбільш небезпечною температурою із погляду утворення тріщин при охолодженні є температура нижче 500°С, тому, що пластичні властивості наплавленого металу при цій температурі невисокі. Тріщини бувають повздовжні та поперечні.

Вгнутість кореневого шару при ручному дуговому зварюванні пов'язана із властивостями матеріалів, що використовуються. Звичайно, при зварюванні кореневого шару електродами із фтористо-кальцієвим покриттям спостеріг-гається недостатня проплавлююча здатність. Для усунення цього недоліку необхідно використовувати електроди із органічним покриттям.

Як вказувалося, із загального об’єму зварених з'єднань з недопустимими дефектами 70% належать до І та ІІ-ої груп, причому дефекти кваліфікаційні складають 15%, а 55% пов'язано із порушенням технології.

Досвід будівництва трубопроводів показав, що до 1,2% зварених з'єднань мають недопустимі дефекти. З них 4% підлягають вирізанню із зварних стиків трубопроводу.

Дефекти в зварних з'єднаннях зв'язані із такими причинами:

• організацією та продуктивністю виконання зварювально-монтажних робіт;

• складністю виконання робіт на даній ділянці;

• кваліфікацією зварників;

• контролем якості зварювальних з'єднань;

• зварювальними матеріалами;

• місцем виконання робіт;

• використання технологічно несправного устаткування та обладнання.

Правильна організація робіт, підвищення продуктивності праці залежать від багатьох факторів, найважливішим із них є сумісність роботи членів бригади та ланок. При дотриманні сумісності і нормальному психологічному кліматі різко знижуються дефекти, пов'язані із порушенням технології.

Сумісність складається із відповідності працівників, що виконують загальну технологічну операцію (ланка), та сумісності ланок між собою що забезпечує збереження заданого темпу при високій якості робіт.

При контролі якості зварених з'єднань на схилах, не більших 20°, доцільно використовувати високопродуктивні установки наприклад такі, як “Парус-3м”. Вона призначена для панорамного просвічування зварених стиків у нитку звареного трубопроводу.

Використання установки дозволяє збільшити продуктивність контролю в 10 разів та оперативно робить 100%-ий контроль якості зварених з'єднань у єдиному технологічному потоці.

Установку транспортує спеціально обладнана лабораторія на базі автомашини ЗИЛ-131.

Введення та виведення установки із внутрішньої порожнини трубопроводу механізоване.

Блок керування зв'язаний із схемою автоматики і дозволяє установці:

• пересуватися всередині трубопроводу вперед та назад із маршовою швидкістю до 15 м/хв з наступним переходом, при наближенні до контрольованого стику, на “повзучу” швидкість до 6 м/хв та грубу зупинку установки в районі зварного стику трубопроводу з точністю ±100 мм;

• роботу механізму точної зупинки дефектоскопа в районі звареного стику трубопроводу з точністю ±2 мм;

• робити витримку часу від 20 до 100 секунд перед включенням дефектоскопу;

• включати дефектоскоп на необхідний для експозиції час;

• залишатися всередині трубопроводу на необхідний час із знятим живленням і включати його з наступним пересуванням вперед або назад;

• аварійне повернення установки у випадках: наїзду на перешкоду або воду вище допустимого рівня (кліренс установки для діаметра 1420 мм - 430 мм);

• пересування з маршовою швидкістю за часом більшому, ніж установлено при неполадках у схемі автоматики.

Залежність від складності ділянки й особливостей місця проведення робіт кількості зварених з'єднань, що мають недопустимі дефекти, показує табл. 4.6, яка складена за результатами зварювання 5000 стиків.

Таблиця 4.6 – Залежність кількості забракованих стиків від складності ділянки

Дільниця (місце) проведення робіт	Всьо-го забра-кова-но, шт.	В тому числі по дефектах
		пропали, кратери	шлак у кишенях	не провар	шлак парами	пори	тріщини	інші
Зварювання труб в дво-трьох трубні секції на трубозврювальній базі і зварювання трубних секцій у нитку в звичайних умовах	21	1	4	6	5	5	-	-
Зварювання на трасі в гірських умовах	102	14	20	24	8	30	2	4
Зварювання в болотис-тій місцевості, на пере-ходах через природні та штучні перешкоди (в траншеї)	63	3	11	15	8	25	-	3