С какой целью проводят стилоскопирование металла шва?

Спектральный анализ (стилоскопирование): анализ струкруры и содержания металла — УралКонтрольСервис, УКС г. Пермь

С какой целью проводят стилоскопирование металла шва?

Стилоскопирование сварных швов следует проводить для установления марочного соответствия примененных сварочных материалов требованиям проекта и инструкций по сварке.

При стилоскопировании следует руководствоваться инструкцией по стилоскопированию основных и сварочных материалов и готовой продукции.

Химический состав основного и присаживаемый  металла существенно влияет на его механические, коррозионные и технологические сварочные свойства. Поэтому разрабатывая новую технологию сварки, проверяя правильность применяемых материалов, проводя исследование причин появления различного рода дефектов, выполняют химический анализ металла различных участков сварного соединения.

Химическому анализу подвергаются основной металл, электроды, присаживаемый проволока и наплавленный металл. При химическом анализе основного металла важно установить, что соединение основных легирующих и особо вредных элементов (например, серы и фосфора) находится в допустимых пределах. В некоторых случаях проводят также анализ основного металла на содержание в нем азота, кислорода и водорода.

Химическим анализом шва можно установить соответствует ли содержание углерода, кремния, марганца и основных легирующих элементов норме.

Металл для химического анализа отбирают в виде стружки непосредственно из сварного соединения.

Разработаны также методы и аппаратура для локального спектрального анализа, которые позволяют с высокой точностью определить химический состав металла площадью менее 0,1 мм2. Спектральный анализ проводят на образцах, или непосредственно на изделии. Химический состав определяют по линиям спектра, который дают пары металла, что попадают в дугу спектроскопа. Каждому металла соответствует свой спектр, который позволяет качественно и количественно оценить химический состав.

Стилоскопированию подвергаются сварные швы работающих под давлением деталей из сталей марок 12ХМ, 12МХ, 15ХМ, 10Х2М1А-А, 20Х2М, 1Х2М1, 15Х2МФА-А, 10Х2ГНМ, 15Х5М, 15X5, 08X13, 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 08Х17Н15М3Т, 03Х16Н15М3Т, 08Х21Н6М2Т и 06ХН28МДТ, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 08Х22Н6Т и металл коррозионно-стойкой наплавки в объеме не менее указанного в таблице.

Объем контроля стилоскопированием

Группа сосуда Количество контролируемых сварных швов и металла коррозионностойкой наплавки от общего количества
1,2 100
3,4 50
5 25

В процессе стилоскопирования следует определять в металле шва наличие хрома, молибдена.

Должны контролироваться:

  • каждый сварной шов в одной точке через каждые 2 м;
  • места исправления каждого сварного шва;
  • наплавка не менее чем в одной точке.

Контроль стилоскопированием допускается не производить:

  • при невозможности осуществления контроля из-за недоступности сварных швов (ввиду конструктивных особенностей сосуда, по условиям техники безопасности);
  • из-за малых размеров шва (например, швы обварки теплообменных труб).

При получении неудовлетворительных результатов допускается повторное стилоскопирование того же сварного соединения на удвоенном количестве точек.

При неудовлетворительных результатах повторного контроля следует проводить спектральный или химический анализ сварного соединения, результаты которого считаются окончательными.

При выявлении несоответствия марки использованных присадочных материалов хотя бы на одном из сварных соединений сосудов 3, 4 и 5а и 5б групп стилоскопирование металла шва производится на всех сварных соединениях, выполненных данным способом сварки.

Дефектные сварные швы, выявленные при контроле, следует удалять, швы вновь сварить и подвергнуть стилоскопированию.

Источник: Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных (утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 10 июня 2003 г. N 81)

Фотоэлектрический спектральный анализ

Спектральный анализ — физический метод качественного и количественного определения состава вещества по его спектрам.

Читайте также  Керосиновая проба сварных швов

Для экспрессного и маркировочного анализа химического состава сталей, чугунов и цветных сплавов широко применяются спектрографы (ИСП-30, ДФС-13, ДФС-8) и квантометры (ДФС-41, ДФС-51, МФС-4, «Папуас-4»), в основу работы которых положена общепринятая схема эмиссионного спектрального анализа.

При проведении анализа между двумя электродами, одним из которых является анализируемая проба, возбуждается импульсный электрический разряд. Излучение возбужденных в разряде атомов элементов, входящих в состав пробы, проходит через полихроматор с вогнутой дифракционной решеткой и разлагается в спектр.

Каждому химическому элементу соответствует своя совокупность спектральных линий, интенсивность которых зависит от концентрации элемента в пробе. При качественном анализе полученный спектр интерпретируют с помощью таблиц и атласов спектров элементов. Для количественного анализа пробы из спектра выбирают одну или несколько аналитических линий каждого анализируемого элемента.

Интенсивность (J) спектральной линии длиной l связана с концентрацией (с) элемента в пробе зависимостью:

J(l ) = а × сb,
где а и b — величины, зависящие от условий анализа. Современные приборы для спектрального анализа, как правило, совмещены с ЭВМ, позволяющими полностью автоматизировать анализ спектров.

Кроме указанных приборов на предприятиях находят применение стилоскопы (рис. 3.3) типа «Спектр» для быстрого визуального качественного и сравнительного количественного анализа черных и цветных сплавов в видимой области спектра. Переносной вариант стилоскопа (СЛУ) позволяет проводить такой анализ в цехах, на складах, на крупногабаритных деталях без разрушения поверхности.

Спектральный анализ металлов проводят по ГОСТам, а именно:

  • сталей — ГОСТ 18895–81;
  • титановых сплавов — ГОСТ 23902–79;
  • алюминиевых сплавов — ГОСТ 7727–75;
  • магниевых сплавов — ГОСТ 7728–79;
  • меди — ГОСТ 9717.1–82, ГОСТ 9717.2–82, ГОСТ 9717.2–83;
  • медно-цинковых сплавов — ГОСТ 9716.0–79, ГОСТ 9716.1–79, ГОСТ 9716.2–79, ГОСТ 9716.3–79;
  • безоловянных бронз — ГОСТ 20068.0–79, ГОСТ 20068.1–79, ГОСТ 20068.2–79, ГОСТ 20068.3–79.

PMI-MASTER UVR

PMI-MASTER UVR – мобильный спектрометр с использованием технологии CCD. Имеет возможностьизмерять образцы со сложной формой и неровной поверхностью без использования специальныхадаптеров, благодаря запатентованной системе обтекания электрода аргоном «Jet Stream».

Для анализатора не требуется термическая стабилизация оптики. Производится автоматическоепрофилирование линий спектра при каждом измерении, что позволяет работать при значительныхколебаниях температур и вибрациях.

Спектрометр внесен в Госреестр средств измерений Госстандарта РФ и имеет утвержденную

методику поверки.

АНАЛИЗИРУЕМАЯ ПРОДУКЦИЯЛисты, слитки, заготовки, пластины, трубы, прутки, электроды, болты, части, различных конструкций, непосредственно большие конструкции без разрушения, образцы химико-аналитических лабораторий, мелкие детали, сложные для других анализаторов.

ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕОСОБЕННОСТИ

• По сочетанию аналитические возможности-качество-цена не имеет аналогов в мире• Относительно небольшой вес – 17 кг• Надежный промышленный дизайн• Легкий датчик из композитных материалов для круглосуточной работы• Возможность работы от аккумуляторов различного типа и мощности• Возможность работы при отрицательных температурах• Работа в режимах «искра» и «дуга»• Возможность работы без аргона• Определение С, S, P c высокой точностью с помощью уникального датчика UV-PRO• Программное обеспечение на базе платформы Windows XP, позволяющее не только измерять химический состав, но и определять марку стали или сплава в режимах «Да/Нет», «отпечаток пальца», «марочник»на неограниченное количество марок сталей и сплавов.• Возможность измерения образцов со сложной формой и неровной поверхностью без использования специальных адаптеров благодаря запатентованной системе обтекания электрода аргоном «JET Stream».

• Уникальная система «Touch Screen» – управление прибором при помощи касания дисплея

Источник: https://ucsperm.ru/razrushayushchij-kontrol/spektralnyj-analiz-stiloskopirovanie

С какой целью проводят стилоскопирование металла шва

С какой целью проводят стилоскопирование металла шва?

При сваривании емкостей или труб, работающих под давлением, или рассчитанных на химически агрессивную среду, от температуры дуги происходит частичное выгорание легирующих элементов в металле. Чтобы компенсировать такие потери используют присадочную проволоку с подходящим составом, усиливающую сварной шов. Но если сварщик держал дугу очень долго, или неверно выбрал проволоку, то это может не помочь.

Впоследствии, такое соединение быстро подвергнется коррозии и даст течь. Чтобы убедиться в правильности выполнения подобных работ, используют стилоскопирование сварных швов. Процедура, проводимая специальным оборудованием, позволяет «увидеть» наличие и количество легирующих примесей, оставшихся после сварки в металле.

Читайте также  Типы дефектов сварного шва при механизированной сварке

По какому принципу работают такие устройства? Как выглядит этот процесс и где он применяется?

Стилоскопия, как метод контроля

Удостоверяться в качественном выполнении сварочных работ можно по-разному. Для некоторых способов требуется выполнять срез шва, или на него оказывается давление, предназначенное для проверки его сопротивления усилию. В отличие от таких способов, стилоскопирование — это неразрушающий способ изучения состава и количества легирующих примесей, который дает определенное представление о качестве сварного соединения.

https://www.youtube.com/watch?v=ZbnEIr5ITFc

Метод контроля основан на том, что у каждого легирующего элемента, при пропуске его паров от электрической дуги через призму, образовывается свой уникальный спектр (луч из семи цветов), с определенной широтой и яркостью отдельных линий.

Для определения результатов созданы тематические атласы, в которых показы спектры всех основных веществ. Специалист, осуществляющий проверку металла, сравнивает показания в окуляре стилоскопа с известными элементами.

Выраженность этого спектра говорит о количестве вещества в составе стали.

Стилоскопирование металла проводится как в стационарных условиях большими аппаратами, так и на выезде, где используются компактные модели. Проверяющий подносит устройство к поверхности изделия. На головке прибора имеется специальный электрод. Между ним и готовым сварочным швом зажигается электрическая дуга.

Металл начинает немного плавиться, а его испарения подниматься вверх. Свет от дуги, проходящий через пары металла, попадает в приемную щель прибора, где обрабатывается группой линз, и передается для раскладки на спектр. Оператор видит результат в окне прибора.

Чтобы хорошо рассмотреть излучаемый свет и его цветовую гамму, можно удерживать включенную дугу или повторить процедуру.

Неразрушимый метод контроля позволяет установить наличие повышающих прочность стали веществ:

  • марганца;
  • кремния;
  • хрома;
  • молибдена;
  • никеля;
  • ванадия;
  • вольфрама;
  • титана.

Области применения

Процедуре определения химического состава стали сварных швов подвергаются все изделия, которые будут работать под высоким давлением. Сюда относятся: баллоны, гидравлические цилиндры, тонкие трубки распределительных систем. Обязательной проверке подлежат емкости предназначенные для химической промышленности и трубопроводы, задействованные в коммуникационных путях агрессивных веществ.

Метод контроля применяется и после ремонтных работ на описанных выше установках. Например, если на каком-то участке были заменены фланцы, или коллектор, то сварные швы требуется проверить заново. Когда в сварочных работах участвовало несколько сварщиков, то проверяются швы каждого специалиста, а не только с одной стороны. Проверенные участки обозначаются на чертежах, чтобы потом их можно было легко идентифицировать, если потребуется переделывание работ в случае обнаружения брака.

Преимущества и недостатки метода

У стилоскопирования есть ряд «плюсов», благодаря которым это оборудование продолжает применяться на соответствующих работах. Среди положительных сторон способа контроля следующие:

  • после проверки сохраняется целостность изделия;
  • размеры оборудования позволяют размещать его рядом с рабочим местом;
  • устройство, при подходящей вентиляции, безопасно для здоровья;
  • помогает определить наличие и количество большинства известных примесей.

Но имеются и недостатки у данной методики. Научиться различать вещества по яркости свечения и ширине линий требует времени. Подготовка оператора может занять до шести месяцев. Пройдя обучение, оценка результата все равно будет зависеть от субъективного мнения специалиста и его опыта. Два оператора могут сделать разные заключения.

Хотя методика позволяет выявить наличие или отсутствие легирующих элементов, по ней невозможно определить содержание серы и углерода, которые, в определенных количествах, могут оказать отрицательное влияние на шов. Слабое свечение от электрической дуги перегружает сетчатку глаз и портит зрение.

Без вытяжки оператор вдыхает вредные газы в легкие.

Выполнение проверки

Процедура определения химического состава металла путем стилоскопирования производится в следующей последовательности:

  • Выбираются соединения в разных местах конструкции (днище, фланцы, патрубки). Если однотипные швы варили несколько сварщиков, то места для проверки назначаются по каждому сотруднику отдельно.
  • Участок шва должен быть зачищен в размере 20 х 20 мм. Это производится металлической щеткой.
  • Одновременно удаляются следы масла и окалины.
  • Головка аппарата подносится к изделию на расстояние 5 мм и происходит касание электродом шва. Зажигается электрическая дуга.
  • Чтобы свет попадал в щель устройства, головку удерживают перпендикулярно проверяемой поверхности.
  • Для определения спектра можно задерживать дугу на изделии на 10-15 с.
  • В случае неудовлетворительного результата происходит повторная проверка на большем количестве швов, чтобы определить масштаб работ по переделке соединений. Если проверка второй степени показывает отсутствие легирующих веществ в нужном количестве, то проверяются все соединения подобного типа.
Читайте также  Полный провар шва что это?

Используемое оборудование

При стилоскопировании сварочных швов задействуют соответствующее оборудование. Оно бывает больших размеров в лабораториях по сварке, и в виде переносных устройств на производстве. Независимо от размеров, все аппараты имеют схожий принцип работы и набор основных узлов.

Одним из рабочих элементов является электрод, зажигающий дугу на изделии. Он может быть из меди, стали, вольфрама, или молибдена. Для его корректной работы требуется правильная заточка кончика, которую делают на токарном станке или шлифовальном круге. Неудобство заключается в правке кончика иглы перед каждой пробой. Поэтому для работы операторы носят по несколько электродов в комплекте. Источником тока служит генератор, входящий в корпус оборудования. Он подает ток на стержень и возбуждает дугу.

Свет от дуги, проходя через пары металла, попадает в приемную щель. Ширина последней может колебаться от 0,01 до 0,02 мм, что зависит от модели оборудования. Ключевым элементом в распознавании типа примеси служит ряд линз, находящихся внутри оборудования.

Фотометрический клин представляет собой трехлинзовую систему с разным фокусным расстоянием. Пучок света, проходя через него, попадает на две трапециевидные призмы, отражаясь от которых направляется в объектив окуляра.

Последний может быть сменный, и обладать различной степенью увеличения, что важно для изучения тоненьких линий спектра.

Стилоскопирование швов позволяет оценивать качество сварки и ее соответствие для конкретного предназначения. Этот метод не лишен недостатков, но без него многие изделия в химической промышленности быстрее бы приходили в негодность.

Поделись с друзьями

Источник: https://zakon.uef.ru/s-kakoj-celju-provodjat-stiloskopirovanie-metalla-shva/

Стилоскопирование. Определение химического состава сварного шва для увеличения прочности изделия

С какой целью проводят стилоскопирование металла шва?

Во время соединения металлов путем сваривания внутри шва или на его поверхности за счет высокой температуры дуги могут появляться практически незаметные дефекты. Любой из них отрицательно влияет на прочность конечного изделия, так как мельчайшие трещины могут привести к разгерметизации.

Что такое стилоскопирование сварных швов, в чем суть данного метода

Существует несколько методов, применение которых позволяет выявлять мелкие дефекты шва перед использованием. Один из самых доступных – стилоскопирование, в основе которого лежит спектральный анализ. Способ направлен на выявление количества легирующих примесей в сварном шве. Иными словами, можно определить химический состав металла в месте соединения.

ГОСТы, используемые для работы

Существует несколько документов, четко регламентирующие все нюансы, связанные с процессом стилоскопирования:

Технология

Процедура проверки несложная, но требует наличия специального оборудования и определенных навыков оператора.

Порядок проведения процедуры

Алгоритм действий:

  1. Поверхность шва зачищают, убирая с него шлак, пыль и частички металла.
  2. Образец располагают возле электрода.
  3. Зажигают разряд.
  4. Оператор отмечает, какой именно цвет спектра был у разряда (от красного до фиолетового).
  5. В специальном атласе стилоскопа отмечены все возможные области.
  6. Благодаря таблицам в атласе, можно определить соответствие точной концентрации примесей и яркости свечения.
  7. Опыт следует проводить несколько раз для получения более точного результата.