Стилоскопіювання зварних швів: що це таке і з якою метою проводять?

Стилоскопіювання швів зварних з’єднань є одним з видів контролю якості. Незважаючи на невисоку точність, він широко застосовується при виробництві судин і трубопроводів з метою швидкого визначення легуючих компонентів і деяких шкідливих домішок.

Порядок проведення робіт, обсяг і місця аналізу регламентуються галузевими керівними документами і державними стандартами.

Стилоскопіювання зварних швів — що це таке?

Стилоскопіювання — це експресний метод оцінки хімскладу металу зварного шва на відповідність вимогам НТД (нормативно-технічної документації). Він заснований на візуальному контролі, який полягає в порівнянні яскравості отриманих спектральних ліній з еталонними знімками.

Вперше цей метод був впроваджений в практику в 30-і рр. XX століття і широко застосовується в промисловості досі.

За допомогою стилоскопіювання можна визначити наявність наступних речовин в сталях і кольорових сплавах:

  • легирующие добавки (хром, нікель, вольфрам, молібден, титан і інші);
  • вуглець;
  • сірка;
  • фосфор.

Даний метод контролю відноситься до якісної та напівкількісного (суб’єктивного) типу аналізу, тобто він застосовується в тих випадках, коли відсутні високі вимоги до точності вимірювань.

Стилоскопіювання проводиться також в якості першого кроку оцінки якості зварних швів відповідальних з’єднань. Якщо його результати не задовольняють вимогам НТД, то виробляються інші види дослідження, на підставі яких роблять остаточний висновок про придатність з’єднання.

Області застосування

Стилоскопічний аналіз проводиться в наступних випадках:

  • вхідний контроль надходять на підприємство складальних вузлів або виробів (вимоги до проведення стилоскопіювання — в ГОСТ 24297-2013);
  • монтаж і ремонт обладнання;
  • складально-зварювальні роботи.

Контроль якості може проводитися як в цехових, так і в польових умовах (при наявності мережі змінного струму для живлення джерела збудження спектру).

Крім того, завдяки універсальності стилоскоп, їх можна використовувати для інших операцій:

  • якісний контроль сировини та матеріалів;
  • розбраковування металопрокату;
  • сортування металевого брухту;
  • аналіз хімічного складу виливків;
  • контроль марок металу деталей перед їх складанням.

Нормативна документація

Необхідність стилоскопіювання зварних з’єднань визначається конструкторської та проектної документації, технічними нормативами, встановленими на підприємстві-виготовлювачі металоконструкцій і обладнання.

Вимоги до проведення такого контролю є також щодо наступних об’єктів:

  • судини і апарати, що працюють під тиском, — РД 26.260.15-2001, ПБ 10-576-03;
  • деталі енергетичних установок (теплові електричні станції) — РД 34.17.416-96;
  • трубопроводи пари і гарячої води — ПБ 10-573-034;
  • технологічні трубопроводи з теплостійких і високолегованих сталей — РД 51-31323949-38-98 (ВАТ «Газпром»);
  • парові і водогрійні котли — ПБ 10-574-03.

Найчастіше Стилоскопіюванню підлягають вузли, виготовлені з нержавіючих і жароміцних легованих сталей для визначення хрому і молібдену.

Людський фактор і надійність металоконструкцій

Матеріал деталей підбирається конструктором так, щоб забезпечити їх найкращу свариваемость. Марка електрода також обмовляється в нормативної документації на проектування та проведення зварювальних робіт.

У зв’язку з цим може виникнути питання — з якою метою проводять стилоскопіювання металу шва?

Порушення проектних умов зварювання може спостерігатися в тому випадку, якщо сталася випадкова заміна нормативного матеріалу деталі або в результаті неправильного підбору електрода зварювальником.

Проведення «швидкого» спектрального аналізу дозволяє запобігти в подальшому аварійний вихід з ладу установки або руйнування металоконструкції.

За допомогою стилоскоп можна на місці оцінити зміст сотих часток елементів в сталі і сплавах. Загальна тривалість даного виду контролю складає близько 2-3 хвилин, не вимагає складної підготовки, а виріб після операції контролю може відразу використовуватися за своїм призначенням.

Фізичні основи методу

Стилоскопіювання — це неруйнівний метод контролю, заснований на явищі світіння парів металу в дуговому розряді (низьковольтної іскрі). Останній створюється за допомогою системи двох електродів, одним з яких є досліджуваний зразок, а другим — «постійний» електрод приладу.

Його виготовляють у вигляді сталевого стрижня або мідного диска. Під час горіння дуги здійснюється перенесення речовини з електродів, а простір між ними заповнюється розпеченими парами.

Для кожного виду металу характерні свої лінії спектра. Випромінювання світяться парів направляється в оптичну систему стилоскоп, де в призмі відбувається його розкладання в спектральні лінії з певною довжиною хвилі. Їх можна спостерігати в окулярі. Якщо в спектрі присутні лінії того чи іншого хімічного елемента, то це означає, що він є в матеріалі зварного шва і навпаки.

Якісна оцінка проводиться по спектрограмах, зібраним в атласі, а напівкількісна — за таблицями порівняльної інтенсивності. Ці дані додаються в комплекті до спектрометру.

Дивіться відео-сюжет про застосування неруйнівних методів контролю:

Порядок виконання аналізу

Стилоскопіювання зварних з’єднань здійснюється в наступному порядку:

  • підготовка поверхонь електродів (зачистка шва до блиску, усунення фарби, іржі та інших вад, заточка електрода стилоскоп напилком або на токарному верстаті);
  • установка зварного з’єднання на стіл (для малогабаритних вузлів), при необхідності — його закріплення;
  • маркування досліджуваних стиків для подальшого фіксування результатів у картах контролю;
    виставлення відстань від електрода до зразка за шаблоном;
  • запалювання електричної дуги або іскри;
  • регулювання окуляра для наведення найкращої чіткості зображення;
  • візуальна оцінка аналізованого зразка, фіксування результату в контрольному журналі, складання протоколу.

Якщо зварений шов виконаний двома і більше зварниками, то проводиться контроль кожної ділянки. При отриманні незадовільних результатів роблять додатковий аналіз у 3 точках.

Дивіться цікаве відео — стилоскопіювання, спектральний аналіз:

типи стилоскоп

У промисловості випускають 2 основних види стилоскоп:

  1. Переносні. Їх призначення — експрес-аналіз в цехах, на складах і в польових умовах, а також контроль великогабаритних виробів. Маса мобільних пристроїв без силового модуля коливається в межах 2-5 кг.
  2. Стаціонарні. Застосовуються в основному в лабораторних умовах. Мають велику чутливість і можливість більш тривалої роботи (менше перегріваються), але істотним обмеженням їх використання є розмір досліджуваного вузла.

У продажу є також гнучкі стилоскоп для роботи у важкодоступних місцях. У таких моделей блок запису закріплений на оптико-волоконному дроті.

Відео-огляд стилоскоп СЛ-13, який призначений для емісійного візуального якісного та напівкількісного аналізу сталей, кольорових металів і сплавів:

Основні параметри приладів

Основними характеристиками стилоскоп є:

  1. Спектральний діапазон. При виборі апарату слід враховувати, що моделі старого зразка мають досить вузький спектр, тобто можуть визначити не всі домішки.
  2. Роздільна здатність.
  3. Збільшення окуляра.
  4. Світлосила, що характеризує різницю в яскравості світіння парів і зображення, що дається оптичною системою.
  5. Фокусна відстань об’єктива і окуляра.

пристрій приладів

Стилоскоп складаються з 2 основних блоків:

  1. «Рушниця» з оптичним блоком і блоком запису, в якому знаходиться електрод.
  2. Генератор, від потужності якого залежить максимальна тривалість аналізу. У його складі є силовий трансформатор, амперметр, котушка індуктивності, блоки опору і конденсації, перемикачі, індикатори, кабельні роз’єми.

Сучасні моделі стилоскоп також оснащені портом USB або аналоговим входом для з’єднання з цифровими пристроями, можуть мати ЖК-дисплей і фотографуються пристрій (камеру-окуляр) для збереження зображення.

Переваги і недоліки

До переваг стилоскопічний аналізу зварних швів відносяться:

  • більш швидке отримання результатів в порівнянні з лабораторними видами хімічного аналізу;
  • універсальність;
  • збереження цілісності вироби, відсутність необхідності вирізати зразки зварних швів;
  • висока надійність роботи обладнання;
  • низька ціна (від 300 тис. рублів) в порівнянні з лазерними і рентгенофлуоресцентного аналізаторами (від 1 800 тис. рублів);
  • простота конструкції стилоскоп і зручність їх експлуатації.

Недоліками цього методу контролю є:

  1. Низька точність (погрішність в середньому близько 20%). Залежність результату від досвіду і кваліфікації оператора.
  2. Звужена сфера застосування — тільки для металевих матеріалів (для неметалів неможливо створити дугового розряд).
  3. Велике навантаження на зір оператора.
  4. Неможливість проведення аналізу для важкодоступних зварних швів.
  5. Відсутність пристроїв, які фіксують зображення в традиційних моделях стилоскоп.
  6. Можливість перегріву зразка або приладу при тривалому спостереженні.
Ссылка на основную публикацию