Вибір заходів боротьби із зварювальними напруженнями та деформаціями
Зменшити зварювальні напруження та деформації при виготовленні міксера можливо наступними методами [2]:
1) Електрошлакове зварювання виконують за один прохід, що дозволяє значно зменшити зварювальні напруження та деформації від теплової дії зварювальної ванни. Також метал, що зварюється рівномірно прогрівається по всій довжині, що виключає появу кутових деформацій.
2) При збиранні заготовок під зварювання необхідно витримувати визначені зазори між кромками деталей. По довжині шва зазор неоднаковий і зазвичай він збільшується до верху з розрахунку 2-5 мм на кожен метр шва. Це дозволяє зменшити зварювальні напруження при усадці металу шва.
3) Для зняття внутрішніх напружень після електрошлакового зварювання достатньо провести високий відпуск при температурі 650-670 ºС. Що стосується покращення механічних властивостей основного металу та металу шва, то виконують нормалізацію при 900-920 ºС. Її проводять з метою покращення структури металу ЗТВ та металу шва, зокрема зменшення розмірів зерен.
4) Зменшення пластичної деформації при нагріві шляхом використання попереднього підігріву металу перед зварюванням, а також супутнього підігріву під час зварювання.
5) Зменшення погонної енергії, що може бути досягнено дещо заниженим зварювальний струмом (але не сильно, щоб виключити можливість не сплавлення основного металу з наплавленим).
6) За рахунок охолодження мідних повзунів, відбувається часткове охолодження і кромок деталей, що зменшує зону пластичних деформацій.
Технічний контроль якості та виправлення браку
Для зварних швів міксера головним є корозійна стійкість та герметичність. Для цього необхідно забезпечити їх суцільність, а також відсутність у них тріщин, пор, свищів, неметалічних включень та інших дефектів. Також одним з можливих дефектів є не сплавлення основного металу з наплавленим.
Не сплавлення основного металу з наплавленим можливе з наступних причин: недостатня сила зварювального струму, завищена швидкість зварювання. Поява не сплавлення може привести до суттєвого зниження міцності, появи несу цільностей, а також стати концентратором напружень та локальної корозії.
Неметалеві включення та газові пори є наслідком в більшості випадків порушення технології зварювання: завищена швидкість охолодження та зварювання, що не дає можливості якісного видалення включень у шлак. Наслідком даних дефектів, як і у попередньому випадку є зниження міцності та локалізація корозії та напружень.
Сталь Х18Н9Т схильна до утворення гарячих тріщин, причиною появи яких є велика кількість легуючих елементів. Для запобігання утворення тріщин необхідне чітке дотримання технології виготовлення (правильно встановлені режими зварювання, попередній підігрів та після зварювальна термічна обробка). Утворення холодних тріщин можливе з наступних причин: завищені значення зварювального струму, високий вміст легуючих елементів, низька якість основних та допоміжних зварювальних матеріалів (забруднений дріт, вологий захисний газ чи флюс). Для запобігання утворення холодних тріщин необхідно дотримуватись режимів зварювання та ретельно готувати зварювальні матеріали. Наявність тріщин недопустима у зварному шві, так як вони значно зменшують термін експлуатації виробу, а також можуть призвести до швидкого руйнування в процесі експлуатації, що може мати дуже негативні наслідки.
Для виявлення дефектів використовують наступні методи контролю якості:
ультразвукова дефектоскопія;
рентгенівська
дефектоскопія:
радіографічний метод контролю;
радіометричний метод контролю;
радіоскопічний метод контролю;
нейтронографія;
протонна радіоскопія;
магнітні методи контролю:
магнітографічний;
електромагнітний;
метод магнітного порошку.
Магнітні методи контролю дають високу точність та продуктивність контролю, але дуже ускладнені для дуже габаритних конструкцій.
Радіаційні методи контролю потребують великих матеріальних витрат (рентгенівська плівка, складне обладнання), часу, а також для забезпечення радіаційної безпеки працюючих необхідний додатковий захист.
Ультразвукова дефектоскопія не потребує значних матеріальних витрат, а також існує можливість автоматизації та механізації способу. Тому для виявлення дефектів у швах обираємо саме цей метод.
1 – виріб; 2 – перетворювач; 3 – п’єзоелемент
Рисунок 2.11 – Схема ультразвукового контролю циліндричних
деталей
Для визначення дефектів використаємо дефектоскоп ДСК-1 [3], який дозволяє виявляти усі основні види дефектів, а також виявляти локальну корозію. Працює дефектоскоп на частотах до 10 МГц, що дозволяє виявляти досить дрібні дефекти. Дефектоскоп оснащується перетворювачами з кутами падіння 30 – 65º, що дозволяє контролювати вироби різних діаметрів. Також дефектоскоп можливо використовувати для автоматичного контролю.
Виявити несуцільності у швах можна двома способами:
заповненням міксеру водою і спостерігати протягом доби;
нагнітанням надлишкового тиску у міксер, попередньо загерметизувавши отвори і під’єднати манометр. Якщо протягом доби тиск значно знизиться, то в зварних швах є несу цільності.
Виправлення дефектів у зварних швах можливе наступним чином:
якщо дефект залягає біля поверхні, то дефектну ділянку видаляють і знову заварюють;
якщо дефект на значній глибині, або дефектів досить значна кількість, тоді видаляють весь зварний шов і зварювання проводять повторно, попередньо вносячи зміни у режим чи технологію зварювання.
