ОГАПОУ «Белгородский машиностроительный техникум»

Методическая разработка урока на День самоуправления по МДК 01.04. Дефекты и контроль сварных соединений»

Тема: «Неразрушающий контроль качества сварных соединений».

Урок проводил: Шелухон Игорь

                              Руководитель преподаватель :Шахбанова В.И

        Белгород, 2018г.

Оглавление

1.Пояснительная записка.                                  

2.Основная часть:

-Структура проведения урока.

-Повторение пройденного материала.

-Подготовка к восприятию нового материала.                        

-План изложения нового материала.    

-Закрепление нового материала.  

-  Список использованной литературы.            

3.Заключение.                                                    

Пояснительная записка

к открытому уроку по предмету материаловедение, профессия  15.01.05 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы).

МДК 01.04. Дефекты и контроль сварных соединений является одной из

Основных  при подготовке квалифицированных рабочих по профессии сварщик. В результате изучения темы урока «Неразрушающий контроль качества сварных соединений»  обучающиеся должны усвоить  виды  методов неразрушающего контроля  качества сварных соединений, их свойства, применение . Особенность темы урока состоит в том, что при ее изучении можно опираться на знания обучающихся по химии: химические свойства металлов, кристаллические решетки металлов; по физике: механические и физические свойства сталей, деформация. Урок построен по структуре комбинированного урока. Объяснение материала ведется в форме беседы с привлечением знаний обучающихся по ранее изученной теме, производственному обучению, охране труда. В процессе объяснения демонстрируется презентация медодов контроля. Закрепление  полученных знаний  на уроке  производится по вопросам, требующим репродуктивного метода, решение заданий по образцу, составление и заполнение таблицы для систематизации изученного материала. В конце урока проводится рефлексия. Задания на дом обучающимся предложено выполнение презентаций по каждому виду неразрушающего контроля.

Тема урока: «Неразрушающий контроль качества сварных соединений».

Цели урока: 

Обучающие цели:

Объяснить обучающимся назначение, химический состав, виды и маркировку углеродистых конструкционных качественных сталей. К концу урока учащиеся должны знать назначение, свойства и маркировку углеродистых конструкционных и знать их  применять  на практике.

Развивающие цели:

В ходе урока решаются следующие воспитательные и развивающие задачи:

Учить анализировать,  выбирать главное, формировать умение работать с текстом, развивать. Развивать мышление, умение ориентироваться среди сортамента сталей, применять межпредметные связи с фундаментальными  предметами: физикой, химией,  

Воспитывающие цели:

Воспитывать ответственность за правильное и экономное отношение к свариваемому металлу и  сварочным материалам.

Формируемые компетенции.

 ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.

ПК 2.5. Читать чертежи средней сложности и сложных сварных металлоконструкций.

в результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:

• выбирать материалы для осуществления профессиональной деятельности;

в результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

• основные свойства и классификацию материалов, использующихся в профессиональной деятельности;
• наименование, маркировку, свойства обрабатываемого материала;
• основные сведения о металлах и сплавах;

Тип урока: комбинированный.

Оборудование и инструменты: Доска, компьютер, видеопроектор, программное обеспечение.

Материалы: Мел, образцы углеродистой конструкционной качественной стали, детали из углеродистой конструкционной качественной стали.

Дидактический материал: раздаточный материал: карточки – задания, видеопрезентация.

Методы обучения:  Словесные, наглядные, практические и частично – поисковый.

Межпредметная связь: химия, физика, МДК

Ход урока

Объяснение нового материала

Неразрушающий контроль

   ГОСТ 18353-79 "Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов"

Вид контроля – это условная группировка методов неразрушающего контроля, объединенная общностью физических принципов, на которых они основаны.

Методы контроля качества сварных соединений устанавливает ГОСТ 3242-79.

Технология контроля сварных швов любым методом должна быть установлена в нормативно-технической документации на контроль.

Методы неразрушающего контроля качества сварных соединений

Визуальный контроль и измерения

Визуально-оптический контроль – это один из методов неразрушающего контроля оптического вида. Он основан на получении первичной информации об объекте при визуальном наблюдении или с помощью оптических приборов.

Визуальный контроль, как правило, производится невооруженным глазом или с использованием увеличительных луп 2х до 7х. В сомнительных случаях и при техдиагностировании допускается увеличение до 20х.

Визуальный контроль выполняется до проведения других методов контроля. Дефекты, обнаруженные при визуальном контроле, должны быть исправлены до проведения контроля другими методами.

Радиографический контроль

Радиационный вид неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 18353-79 делится на методы: радиографический, радиоскопический, радиометрический. Схема просвечивания рентгеновскими лучами:
1 – рентгеновская трубка; 2 – кассета; 3 – фотопленка; 4 – экраны.

Метод ультразвуковой дефектоскопии

Данный метод относится к акустическому виду неразрушающего контроля (ГОСТ 3242-79), применяется при толщине металла шва не менее 4 мм. Он основан на использовании ультразвуковых волн, Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своем пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т. д.), они отражаются от границы раздела металл–дефект и могут быть зафиксированы при помощи специального ультразвукового дефектоскопа.

Магнитные методы контроля

Магнитные методы контроля основаны на принципе использования магнитного рассеяния, возникающего над дефектом при намагничивании контролируемого изделия. Например, если сварной шов не имеет дефектов, то магнитные силовые линии по сечению шва распределяются равномерно. При наличии дефекта в шве вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта магнитный силовой поток будет огибать дефект, создавая магнитные потоки рассеяния.

Прохождение магнитного силового потока по сварочному шву:
а – без дефекта; б – с дефектом

В соответствии с ГОСТ 18353-79 в зависимости от способа регистрации потоков рассеяния различают три магнитных метода контроля: магнитопорошковый, индукционный, магнитографический. Наиболее распространен магнитопорошковый метод или магнитопорошковая дефектоскопия (МПД).

Вихретоковый контроль

Методы вихретокового контроля основаны на регистрации изменения электромагнитного поля вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. Вихревые токи – это замкнутые токи, индуктированные в проводящей среде изменяющимся магнитным полем. Если через катушку пропускать ток определенной частоты, то магнитное поле этой катушки меняет свой знак с той же частотой. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его геометрических, электромагнитных параметров и от взаимного расположения измерительного вихретокового преобразователя (ВТП) и объекта. В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки (одну или несколько). Синусоидальный или импульсный ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки (трансформаторный вихретоковый метод) или ее сопротивление (параметрический вихретоковый метод) получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него.

Методы контроля проникающими веществами

Капиллярная дефектоскопия

Капиллярные методы НК предназначены для обнаружения открытых дефектов, выходящих на поверхность: трещин, пор, раковин, непроваров и других несплошностей поверхности изделий без их разрушения. Различают два основные метода капиллярной дефектоскопии: цветной и люминесцентный. Этими методами контролируют детали различной формы из аустенитных, титановых, алюминиевых, медных и других немагнитных материалов. Эти методы позволяют выявлять:

- трещины сварочные, термические, усталостные;
- пористость, непровары и другие дефекты типа открытых несплошностей различной локализации и протяженности, невидимые невооруженным глазом и лежащие в пределах чувствительности и надежности дефектоскопических средств.

Течеискание

Пузырьковый метод с использованием вакуумных камер

Вакуумный контроль сварных швов применяют в тех случаях, когда применение других способов почему-либо исключено. В частности, этот метод широко применяется при контроле сварных днищ резервуаров, газгольдеров, цистерн, гидроизоляционных ящиков. Он позволяет обнаружить отдельные поры диаметром до 0,004 0,005 мм, а производительность при его использовании достигает 40 – 60 м сварных швов в час. Вакуум создают при помощи переносной вакуум-камеры, которую устанавливают на наиболее доступной стороне проверяемого участка шва, предварительно обильно смоченной мыльным раствором. В результате разности давлений по обеим сторонам шва воздух будет проникать в камеру при наличии неплотностей в сварном соединении. В местах трещин, непроваров, газовых пор образуются стойкие мыльные пузырьки, хорошо видимые через прозрачный верх камеры. Отметив расположение дефектов мелом, цветным карандашом или краской, впускают атмосферный воздух, камеру снимают и сделанные отметки переносят на сварной шов.

Контроль швов газоэлектрическими течеискателями

В настоящее время применяют два вида газоэлектрических течеискателей: гелиевые и галоидные. Чувствительность газоэлектрических течеискателей к выявлению неплотностей в швах очень высока, но ввиду сложности конструкции и значительной стоимости изготовления их применяют только для контроля особо ответственных сварных конструкций.

Принцип работы гелиевого течеискателя основан на высокой способности гелия при определенном вакууме проходить сквозь неплотности сварных швов. При контроле сварные швы снаружи испытуемой емкости обдувают из резинового шланга тонкой струёй гелия, находящегося под небольшим давлением в специальном сосуде - газометре. При наличии неплотностей в швах гелий или его смесь с воздухом попадает из емкости в масс-спектрометрическую камеру, в которой поддерживается высокий вакуум. При попадании гелия в масс-спектрометрическую камеру в ней возникает ионный ток, который подается на индикаторы - миллиамперметр и сирену. Величина отклонения стрелки миллиамперметра позволяет судить о размерах дефекта.

Испытания плотности сварных швов

Испытаниям на плотность подвергают емкости для горючего, масла, воды, трубопроводы, газгольдеры, паровые котлы и др. Существуют несколько методов контроля плотности сварных швов: гидравлическое испытание, испытание водой без давления или наливом, испытание струей воды или поливом, пневматическое испытание, испытание аммиаком, испытание керосином.

Необходимость контроля

В процессе сварочных работ могут возникнуть различные наружные (поверхностные) и внутренние (глубинные) дефекты, которые влияют на надежность, технические характеристики и внешний вид сварного соединения. Все повреждения подразделяются на 2 категории: металлургические дефекты и дефекты формирования шва. Металлургические нарушения связаны с формированием структуры сварного шва в процессе разогрева и охлаждения, в то время как 2 группа обусловлена неправильным выполнением работ.

Следует выделить следующие виды дефектов, которые влияют на качество соединения и должны выявляться заранее:

Поверхностная пора в сварном шве — результат нарушения технологии сварки.

1. Нарушение формы и размеров шва: разброс по ширине и толщине, бугристость, волнообразность и т. д.
2. Наплывы: натекание расплава на непрогретый металл без соединения.
3. Подрезы: продольные канавки на основном металле на границе сварного шва.
4. Прожоги: отверстия в сварном шве из-за вытекания расплава при сварке.
5. Непровары: локальные участки шва без сцепления его с основным металлом.
6. Трещины: могут возникать в самом шве или на околошовном участке. Имеют разные размеры (макротрещины и микротрещины).
7. Шлаковые примеси в сварном шве: приводят к потере прочности.
8. Газовые включения (поры): единичные, групповые, в виде мостика, с выходом на поверхность (свищи).
9. Нарушение микроструктуры металла: повышение содержания оксидов, крупная зернистость, наличие зерен с окисленными краями и т. д.

Качество и надежность соединения можно гарантировать только при выявлении всех дефектов и оценки их способности влиять на параметры конструкции. Своевременное выявление повреждений дает возможность исправить положение до начала эксплуатации.

Принципы контроля качества

Методом неразрушающего контроля легко проверить состояние всех швов изделия.

Контроль состояния сварного соединения проводится 2 методами — с разрушением соединения и без нарушения его целостности. Неразрушающие методы контроля предназначены для оценки состояния всех сварных швов. Такой контроль должен осуществляться на стадии проведения сварочных работ и после их окончания. Их задача — не допустить наличия опасных дефектов в конструкции до начала эксплуатации, а также оценка изменения характеристик после определенного периода эксплуатации. Неразрушающая проверка проводится следующими способами: внешний осмотр и измерения; радиационная и капиллярная дефектоскопия; ультразвуковой метод; рентгенографический и магнитный контроль; проверка по проницаемости и некоторые другие специфические методы.

Разрушающие методы контроля сварных соединений проводятся на вырезанных образцах для определения соответствия технологии, присадочных материалов, флюса при сварных работах, проводимых в большом объеме. К таким способам относятся: механические испытания на разрушение (растяжение до разрыва, сжатие, изгиб, удар и т. п.); металлографические исследования структуры (в т. ч. с использованием микроскопов) и другие специальные методы.

Внешний и технический осмотр

Всякая проверка качества начинается с внешнего осмотра — визуального и с использованием измерительных и увеличивающих инструментов. Таким способом выявляются соответствия формы и размеров, а также внешние дефекты. Очистка участка шва и обработка его спиртом или слабым кислотным раствором (например, азотной кислотой) позволяет обнаружить даже очень маленькие трещинки. Для измерения геометрических размеров применяются линейка и штангенциркуль, шаблоны. Эффективность проверки повышается при обеспечении хорошего освещения и использовании лупы с 8-10-кратным увеличением.

Набор шаблонов ШС-2 представляет собой комплект стальных пластинок одинаковой толщины, расположенных на осях между двумя щеками. На каждой из осей закреплено по 11 пластин, которые с двух сторон поджимаются плоскими пружинами. Две пластины предназначены для проверки узлов разделки кромок; для проверки ширины и высоты шва. Шаблоны позволяют контролировать угол скоса кромок, размер притупления, качество сборки под сварку, размер депланации (превышение одной кромки над другой) стыковых швов и величину зазора в стыковых, и тавровых соединениях. В готовых сварных швах могут быть проверены высота выпуклости стыкового и углового шва, ширина шва, величина катета углового шва.

Применение шаблонов ШС-2 помогает улучшению качества подготовки, сборки и сварки сварных соединений.

Капиллярная методика

Этапы контроля капиллярным методом: 1-очистка; 2-нанесение пенетранта; 3-удаление пенетранта; 4-нанесение протравляющей смеси; 5-выявление дефектов.

Капиллярный способ оценки качества основан на просачивании контрастных жидкостей в мельчайшие повреждения материала. Наиболее распространено использование пенетрантов. Сущность их применения состоит в окрашивании дефектов при их наполнении таким веществом.

Выпускаются пенетранты на базе керосина, скипидара, бензола, трансформаторного масла. Существует несколько разновидностей составов: с содержанием люминесцирующих компонентов (люминесцентная дефектоскопия, а дефекты проявляются при воздействии ультрафиолетовых лучей) и с красителями, наблюдаемыми при дневном свете (цветная дефектоскопия, а краситель, чаще всего, ярко-красного цвета). Чувствительность метода достигает 0,1-0,5 мкм, при верхнем пределе — 500 мкм.

Одним из простых вариантов способа является проверка с помощью керосина, обладающего высокой проникающей способностью. Испытания проводятся следующим образом. На участок соединения наносится водная смесь каолина или мела и подсушивается до образования белой пленки. С обратной стороны сварной шов обильно смачивается керосином в течение 25-35 минут. При наличии даже микроскопических капилляров керосин проходит через толщу материала и выделяется на белом налете с другой стороны, что хорошо заметно визуально.

Проверка проницаемости

Пневматический контроль качества швов.

Оценка герметичности необходима при сварке емкостей, трубопроводов и т. д. Контроль на проницаемость может проводиться разными методами: течеиспусканием, пузырьковым, пневматическими и гидравлическими испытаниями. Пневматический способ включает подачу во внутреннюю полость воздуха или газа. На наружную поверхность шва наносится пенообразующий состав (мыльный раствор). При плохой герметичности появятся пенистые пузырьки.

Наглядный пневматический способ — использование в  качестве газа аммиака, а с другой стороны размещается бинт, пропитанный фенолфталеином. При просачивании газа он оставит на бинте красные точки.

Гидравлические испытания проводятся путем закачивания воды или масла под давлением с выдержкой 10-15 минут; протечка определяется визуально.

Применение технических средств

Проверка сварных швов часто производится с помощью ультразвука.

Существует несколько эффективных способов контроля с применением специальных аппаратов. Магнитная дефектоскопия осуществляется с помощью дефектоскопов, формирующих электромагнитное поле внутри сваренных металлов. Контроль проводится 2 способами. При магнитопорошковом способе наносится ферромагнитный порошок, который иллюстрирует магнитное поле, при этом его густота наблюдается в местах дефектов. Более современный магнитографический метод подразумевает наложение ферромагнитной пленки, на которой проявляется полная картина магнитных линий.

      Радиационный способ испытания включает радиографический и рентгенографический методы. Сущность методик заключается в поглощении и рассеивании рентгеновских лучей и гамма-излучения в местах наличия дефектов. Излучение подается с одной стороны при помощи специального источника, а на противоположной стороне устанавливается чувствительная пластина. Источниками рентгеновского облучения служат приборы РУП-150, РУП-120 и т. д. Для радиационного излучения применяются изотопы кобальт-60, тулий-170, иридий-192 и т. п.

Ультразвуковой принцип испытания основывается на избирательном отражении ультразвукового излучения от структур с разными акустическими характеристиками. Направленная аппаратом ультразвуковая волна, пересекая материал, отражается от его обратной поверхности и возвращается назад, где обнаруживается специальным датчиком. Если в толще металла присутствует дефект, то датчик уловит любое волновое искажение. Различные структурные нарушения, поры, трещины по-разному реагируют на попадание на них ультразвука, что и позволяет классифицировать их по характерной картине отраженного сигнала.

Использование сплошного контроля качества сварных соединений на всех стадиях сварки и в период эксплуатации — это гарантия получения надежной и безопасной конструкции. Постоянный контроль является обязательным элементом проведения ответственных работ.

Контроль и устранение дефектов сварных соединений

Сварные соединения подвергают проверке для определения возможных отклонений от технических условий, предъявляемых данному виду изделий. Изделие считается качественным, если отклонения не превышают допустимые нормы. В зависимости от вида сварных соединений и условий дальнейшей эксплуатации, изделия после сварки подвергают соответствующему контролю.

Контроль сварных соединений может быть предварительным, когда проверяют качество исходных материалов, подготовку свариваемых поверхностей, состояние оснастки и оборудования. К предварительному контролю относят также сварку опытных образцов, которые подвергают соответствующим испытаниям.

Под текущим контролем понимают проверку соблюдения технологических режимов, стабильность режимов сварки. При текущем контроле проверяют качество наложения послойных швов и их зачистку.

Окончательный контроль осуществляют в соответствии с техническими условиями. Дефекты, обнаруженные в результате контроля, подлежат исправлению.

Вывод:

Контроль качества сварных соединений в лаборатории дает возможность быстро выявить все дефекты, сделать выводы об их влиянии на надежность конструкции и разработать методы их ликвидации.

Выдача домашнего задания:

1.Адаскин А.М., Материаловедение: Учебник для проф. техн. училищ.-М.: Академия, 2013.

2.Выполнить задания по карточкам-заданиям №2.

Заключение

        Тема урока «» имеет большое значение при подготовке  сварщиков. В настоящее время, при использовании дуального обучения на ЗМК, эта тема очень злободневна, т к обучающиеся должны уметь определять визуально основные дефекты сварных соединений. Изучение темы предполагает наличие у обучающихся хороших  знаний по  общетехническим предметам. Сварочные работы, выполняемые на предприятиях, включают в себя умение обучающихся работать со сборочными  чертежами и технологическими процессами. Данный открытый урок рекомендуется для других профессий: станочник, машинист кранов.