Определение трещины в металле

Содержание

Горячие и холодные трещины при сварке

Согласно ГОСТу 30242 все дефекты разделяют на шесть групп. Первая из них целиком принадлежит трещинам. Дефект шва, называемый трещиной, – это несплошность в виде разрыва металла. В месте образования появляется очаг напряжения, который при эксплуатации изделия приведет к дальнейшему разрушению.

Поэтому трещина считается недопустимым дефектом и подлежит устранению. Место образования трещин бывает, как в самом шве, так и в околошовной зоне, где сохраняется термическое влияние. Увидеть этот дефект нетрудно при визуальном осмотре. Для уточнения вида и ее размеров можно использовать лупу с большим увеличением. Ее приходится применять обязательно для обнаружения микротрещин.

Фото: горячие и холодные трещины при сварке

Способы ограничения распространения трещин в металлоконструкциях

Металлоконструкции

Нередко после образования трещин возникают и более серьезные дефекты, кои в свою очередь способны привести к общему разрушению металлоконструкции. В связи с этим крайне важно своевременно обнаружить и трещины в металле. Благодаря этому значительно продлится срок конструкции и уменьшится вероятность появления непредвиденных ситуаций.

Изломы деталей

Излом является конечным результатом разрушения материала детали, что приводит к ее расчленению под действием нагрузки. Обычно на поверхности излома можно различить пять характерных зон:

1) фокус излома – малая локальная зона, близкая к точке возникновения начальной трещины. Обычно фокус излома располагается на поверхности детали в местах концентрации напряжений или поверхностных дефектов. Если в теле детали были внутренние дефекты или деталь подвергалась поверхностному упрочнению, фокус излома может располагаться внутри детали;

2) очаг разрушения – небольшая зона, прилегающая к фокусу излома. При больших напряжениях может быть несколько очагов разрушения. На поверхности излома эта зона имеет наибольшие блеск и гладкость. Усталостные линии на очаге разрушения обычно отсутствуют;

3) участок избирательного развития соответствует зоне развития трещины. Здесь видны характерные усталостные линии, волнообразно расходящиеся от очага разрушения. Форма усталостных линий зависит от формы детали и характера нагружения. Направления развития трещины могут отклоняться от первоначального. При этом образуются зародыши трещин, развивающиеся в другом направлении. От их слияния образуются вторичные ступеньки и рубцы;

4) участок ускоренного развития является переходной зоной между участками усталостного развития трещины и зоной долома. Эта зона образуется в течение нескольких циклов, предшествующих окончательному разрушению;

5) зона долома характеризуется признаками макрохрупкого разрушения. Внешний вид излома позволяет определить причину его возникновения и динамику развития повреждения. Широкое распространение получила классификация по характеру разрушения.

Трещины в кирпичных стенах зданий. Диагностика, ремонт, усиление

Рис. 2. Щелемер механический трехосевой (а) и струнный (б)

Автор: В.М. Шварц, В.В. Иванников, А.Г. Николаев, О.Б. Рябов, В.Н. Степанов (ОАО «НОРЭ»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №10/2015

Наибольшее количество дефектов и повреждений при проведении обследований промышленных зданий и сооружений, построенных до начала 80-х годов прошлого столетия, приходится на кирпичные стены. Немалую часть этих дефектов составляют трещины в кирпичной кладке.

Изучение трещин, выявление причин их возникновения и динамики развития является ответственным этапом при обследовании кирпичных стен зданий. Наличие трещин снижает конструктивную надежность здания, его эксплуатационные качества, а значительные трещины в несущих стенах создают угрозу разрушения здания.

Особенно сильно снижение несущей способности проявляется при наличии горизонтальных трещин в простенках и вертикальных трещин в конструкциях над проемами стен. Наличие трещин в кирпичной кладке является также предвестником более серьезных разрушений стен в связи со свойствами кирпичной кладки хорошо сопротивляться сжатию, но значительно хуже растяжению. В результате этого на растянутой поверхности кладки трещины появляются задолго до ее разрушения.

Надлежащий уход за кирпичной кладкой, своевременный ремонт и заделка трещин в кирпичных стенах дают возможность существенно увеличить прочность, надежность и продолжительность службы всего здания.

Дефекты металлический изделий

Дефекты металлический изделий

Производство предметов из металла представляет собой сложный технологический цикл. Некоторые операции могут как исключаться из этой цепочки, так и проводиться повторно. В процессе обработки металл претерпевает изменения, на нем могут появляться изъяны. Далее вы узнаете, какие бывают дефекты металлических изделий, а также как их можно выявить.

Поперечная трещина

Поперечная трещина (102; Eb) – трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Может располагаться в металле сварного шва (1021), в зоне термического влияния (1023), в основном металле (1024).

Недопустима, так как является очагом концентрации напряжений и развития разрушения

Поперечная трещина

Похожие патенты RU2754438C1

  • Шкатов Петр Николаевич
  • Нестеренко Владимир Петрович
  • Мужицкий Владимир Федорович
  • Анохов Вадим Леонидович
  • Гребенник Валерий Семенович
  • Лапшин Валерий Сергеевич
  • Леонов Илья Геннадьевич
  • Палеес Евгений Иммануилович
  • Воропаев Сергей Иванович
  • Нестеренко Владимир Петрович
  • Арефьев Константин Петрович
  • Кучко Галина Дмитриевна
  • Лычагин Дмитрий Васильевич
  • Николаева Валентина Петровна
  • Шкатов Петр Николаевич
  • Кутовой Александр Степанович
  • Мураховский Сергей Всеволодович
  • Шкатов Петр Николаевич
  • Шатерников Виктор Егорович
  • Давыдов Николай Владимирович
  • Шкатов Петр Николаевич
  • Елисов Алексей Алнександрович
  • Храмцов Владимир Константинович
  • Лаптев Валентин Васильевич
  • Андреев Евгений Александрович
  • Лодочкин Сергей Александрович
  • Бояркин Сергей Сергеевич
  • Полонский Владимир Юльевич[Ua]
  • Резников Валерий Иванович[Ua]
  • Гальберг Валерий Павлович[Ru]
  • Хрусталев Евгений Николаевич

Типы дефектов металлических изделий

Из-за дефектов ухудшаются физико-механические свойства металлов, такие как электропроводность, магнитная проницаемость, прочность, плотность, пластичность. Принято выделять изъяны тонкой структуры или атомарного масштаба, а именно дислокации, вакансии, пр., и более грубые. К последним относятся субмикроскопические трещины, появляющиеся на границах блоков кристалла и на его поверхности.

Еще более грубыми считаются микро- и макроскопические дефекты металлических изделий, предполагающие нарушение сплошности или однородности. Они появляются по двум причинам: из-за несовершенства используемой технологии и низкой технологичности многокомпонентных сплавов. Дело в том, что при работе с подобными сплавами необходимо особенно точно соблюдать режимы, установленные для всех этапов изготовления и обработки.

Типы дефектов металлических изделий

С точки зрения прикладного, технического понимания, дефектами называют отклонения от установленной нормы, при которых ухудшаются рабочие характеристики металла или металлического изделия, происходит снижение сортности или отбраковка продукции. Но нужно понимать, что не любой изъян металла распространяется на изделие. Если отклонения не влияют на работу металлической детали, они не воспринимаются в качестве недостатков.

Отклонения, признанные дефектами для изделий, эксплуатируемых в определенных условиях (допустим, при усталостном нагружении), могут не приниматься во внимание при других условиях работы (например, при статическом нагружении).

Внешние признаки

  • поперечные горячие трещины (1021) имеют на изломе желтовато-оранжевый оттенок;
  • холодные трещины (1023) – чистый, блестящий вид кристаллов;
  • трещины в основном металле (1024) – цвет металла.

Дефект виден невооруженным глазом или через лупу небольшого (2-4х) увеличения при визуальном контроле.

Дефекты и повреждения стальных конструкций

Несоблюдение норм проектирования, нарушение правил создания и монтажа металлоконструкций приводят к отклонениям от проектных геометрических характеристик и нормативных параметров качества. Такие несовершенства, определяющие начальное состояние конструкции, называют дефектами.

В процессе эксплуатации металлоконструкции могут получить повреждения. Причины их появления: дефекты создания и монтажа, нарушение стандартных правил эксплуатации или оба этих фактора одновременно. Повреждения развиваются постепенно. Интенсивность этого процесса зависит от начального состояния конструкции, длительности эксплуатации, характера и силы внешних воздействий.

Выявить дефекты и повреждения металлических конструкций позволяет экспертиза, правила проведения которой регламентирует СП 13-102-2003.

Кристаллизация

Кристаллизацией называется процесс, состоящий в образовании кристаллов. Это происходит при переходе металла из состояния жидкого в твердое. Именно это и происходит при сварке металлических изделий.

Этот процесс в сварном шве приводит к деформированию металлов и образованию трещин. Какие виды трещин образуются при кристаллизации сварного шва? Горячие, которые имеют второе название кристаллизационные, могут появиться в металлическом шве на последней стадии кристаллизации. При этом температура близка к солидусу, когда происходит исчезновение последних капель жидкого металла.

Иллюстрации к изобретению RU 2 754 438 C1

Процесс возникновения

  • горячие трещины образуются, когда сварочная ванна представляет собой кристаллы и расплав. Легкоплавкие соединения являются причиной возникновения горячих трещин;
  • холодные трещины образуются в результате разрушения хрупких закалочных структур при возникновении значительных напряжений;
  • трещины в основном металле образуются под действием термического цикла сварки.

Предупреждение появления трещин

Существуют определенные меры, уменьшающие вероятность возникновения различных видов трещин:

  1. Уменьшение жесткости соединения свариваемых деталей.
  2. Подбирать ширину сварного шва, соизмеримую с толщиной деталей.
  3. Значение сварного тока должно соответствовать рекомендуемому данному виду соединения. Превышение приведет к перегреву.
  4. Сварочную проволоку выбирать с небольшим содержанием серы и углерода.
  5. Соблюдать угол наклона электрода.
  6. Шов не должен быть слишком узким.
  7. Применение многопроходного способа сваривания. Однопроходные швы являются менее прочными.

Не лишним будет предварительный нагрев свариваемых деталей.

Последовательность заварки трещины

  • При заварке трещин крайне важна последовательность действий. Их порядок следующий:
  • определяют примерные концы трещины,
  • отступают от концов примерно на полтора сантиметра и просверливают отверстие соответствующего толщине металла диаметра,
  • разделяют кромку трещины для сварки,
  • заваривают трещину, отверстие оставляют,
  • зачищают начало и окончание шва, снимают его усиление более 1мм.

Ультразвуковой контроль — Дефектоскопия металлов

Ультразвуковой контроль использует высокочастотные звуковые волны для выявления разрывов или дефектов в материалах. Первые эксперименты по использованию ультразвуковых волн для обнаружения дефектов в твердых материалах были проведены в 1930-х годах. Быстрые развитие в электронике и использование ультразвука в медицинской диагностике значительно расширили возможности этой техники.

Это хорошо зарекомендовавший себя метод, который можно использовать для сварных швов и сложных по геометрии деталей. Это метод также можно использовать, чтобы глубоко анализировать материал.

Система Ультразвука состоит из генератора импульсов / приемника, датчика и дисплея. Импульсный генератор генерирует электрический импульс высокого напряжения, который преобразовывается преобразователем в ультразвуковую волну (звуковую) энергию высокой частоты. Датчик соединяется с материалом через гель или воду. Сигналы, отраженные от дефектов или неоднородностей, преобразуются преобразователем в электрический сигнал, усиливаются и обрабатываются и отправляются на дисплей. Полученную информацию о сигнале можно использовать для расчета местоположения дефекта, размера и ориентации. Этот метод может использоваться для измерения толщины, а также для определения механических свойств и структур материала.

Некоторые из преимуществ ультразвукового контроля: Дефектоскопии металлов.

  • Обладает высокой чувствительностью, позволяющей обнаруживать мелкие дефекты.
  • Обладает высокой точностью измерения положения и размера дефекта
  • Он имеет быстрый отклик, который позволяет организовать быструю или автоматическую проверку
  • Требуется доступ только к одной поверхности образца
  • Он может найти недостатки под поверхностью

Некоторые из ограничений этого метода:

  • Требует использования смазки
  • Оборудование может быть дорогим
  • Требуется высококвалифицированная рабочая сила
  • Требуются эталонные стандарты и калибровка
  • Автоматизация для поточного контроля производства может быть дорогой

Достижения в области компьютерного программного обеспечения и моделирования, робототехники, и фазированных матриц, преобразователей проложили путь к быстрому обнаружению дефектов с высоким разрешением. Автоматические системы с погрузочно-разгрузочными роботами, а также анализ детали через воду, могут быть использованы для интеграции ультразвукового контроля в производственные линии.

Разновидности основных дефектов и повреждений металлических конструкций по характеру и причинам возникновения

По характеру и причинам появления дефекты и повреждения металлоконструкций, находящихся в эксплуатации, разделяют на несколько групп.

Конструктивные

Эти дефекты возникают из-за ошибок в проектировании в случаях, если не были учтены все вероятные нагрузки, возможность изменения их величины, характера и/или направления во время эксплуатационного периода, вероятность колебаний температурного режима и влияния агрессивных сред. На эксплуатационные характеристики металлоконструкций негативно влияют недолговечные конструктивные и защитные материалы, заложенные в смете.

Производственно-строительные

Изготовление металлоконструкций осуществляется в заводских условиях или непосредственно на строительной площадке. В первом случае качество подготовительных, сварочных работ и мероприятий по нанесению антикоррозионных покрытий значительно выше.

Причинами дефектов и поврежденийна стадиях производства и монтажа металлоконструкций могут стать использование низкокачественных материалов, отклонение от допустимых проектных значений в ходе монтажа, проведение сварочных работ с нарушением технологических правил.

Производственно-строительные несовершенства металлоконструкций могут быть связаны снизким качеством антикоррозионного покрытия, частые дефекты лакокрасочного слоя:

  • Кратеры – маленькие отверстия в окрашенном слое. Возникают из-за плохой подготовки поверхности, несоответствия типов растворителя и краски, слишком толстого окрашивающего слоя, присутствия в ЛКМ частиц или масел.
  • Распространенный вид брака, при котором поверхность напоминает апельсиновую кору. Причина этого дефекта – нарушение технологических правил покраски металлоконструкций.
  • Возникает из-за плохой подготовки поверхности и лакокрасочного материала, загрязнения сжатого воздуха при пневмораспылении.
  • Появляется из-за неправильно подобранных вязкости ЛКМ и растворителя, нарушения технологических режимов нанесения и отверждения покрытия.
  • Возникают на вертикальных и наклонных участках из-за некачественной подготовки поверхности, слишком высокой или низкой вязкости ЛКМ, неправильно выбранного давления воздуха при пневмораспылении, слишком маленького расстояния между краскораспылителем и поверхностью.

Эксплуатационные

Эксплуатационные повреждения возникают из-за ряда факторов, к которым относятся:

  • Изменения во время эксплуатации условий окружающей среды. На целостность и долговечность конструкции отрицательно влияет длительное или периодическое воздействие высокотемпературных сред (воды, пара), агрессивных кислых или щелочных сред.
  • Активное протекание коррозионных процессов из-за отсутствия своевременных антикоррозионных мероприятий.
  • Приложение нагрузок, не предусмотренных проектом и приводящих к деформациям и утрате устойчивости металлоконструкций.

Ликвидация трещин

В нормативных материалах указаны меры борьбы с дефектами, в том числе трещинами. Основной метод – сварка трещин. Перед заваркой необходимо произвести подготовку. Она состоит в осмотре повреждения и определении его длины. Окончания трещины высверливают, а при невозможности выполнить эту операцию прижигают концы. Перед началом операции исправляемую область можно слегка подогреть. Если длина трещины составляет более 300 мм, то имеет смысл применить обратноступенчатый метод.

Способы предупреждения

Перед сваркой:

  • применять металлы с пониженным содержанием серы, фосфора, углерода;
  • выбрать способ сварки и режимы, обеспечивающие минимальные продольные сварочные напряжения;
  • применять сборочные приспособления, исключающие продольные деформации.

Во время сварки:

  • вести сварку на минимальной погон ной энергии ниточными швами;
  • применять способы и приемы, снижающие уровень продольных напряжений;
  • формировать шов оптимальных размеров, препятствующих образованию поперечных трещин.

После сварки:

дать остыть металлу сварочных швов конструкции, не вынимая ее из сборочного приспособления.

Вихретоковый контроль

Вихретоковый контроль использует электромагнитные поля для обнаружения поверхностных и приповерхностных дефектов в металлических компонентах. Наука об электромагнитной индукции была впервые разработана в середине 1800-х годов. В конце 18 века было обнаружено, что показания с катушки менялись при контакте с металлами различной проводимости. В 1950-х и 1960-х годах вихревые токи стали широко распространенной техникой анализа, используемой в ядерной и авиационной промышленности.

При испытаниях на вихревые токи катушка с напряжением помещается рядом с металлическим объектом, вызывая вихревые токи в этом объекте. Дефекты или изменения структуры материала в этом объекте приводят к тому, что вихревые токи текут по-разному по сравнению с аналогичным объектом без дефектов.

Вихретоковый контроль работает путем классификации различий в том, как протекают эти вихревые токи. Для проверки больших площадей набор вихретоковых катушек проходит по проверяемой части либо путем перемещения катушек, либо путем перемещения деталей вокруг поверхности катушек.

Вихретоковый контроль может быть выполнен за несколько секунд, что облегчает его интеграцию в производственную линию. Соединение не требуется, а детали не должны быть очищены перед тестированием.

ведущая шестерня - трещина обнаружена вихревыми токами через смазку

ведущая шестерня — трещина обнаружена вихревыми токами через смазку

Поскольку на вихревые токи влияет электрическая проводимость, его также можно использовать для обнаружения различий в сплавах, условий термообработки, надлежащей глубины корпуса и даже для проверки правильности реализации резьбового отверстия.

Некоторые из преимуществ вихретокового контроля включают в себя:

  • Мгновенные результаты
  • Чрезвычайная чувствительность к поверхностным дефектам
  • Не требующий химикатов или сопутствующих веществ
  • Надежен с результатами, которые воспроизводимы
  • Просто интегрируется в производственные линии для 100% проверки деталей

Некоторые ограничения вихретокового контроля включают в себя следующее:

  • Применим только к металлам
  • Он может обнаружить только поверхностные дефекты
  • Оборудование и погрузочно-разгрузочные автоматические станции могут быть дорогими
  • Должен быть разработан основной комплект стандартов и дефектов
  • Требуется обученный оператор, чтобы настроить оборудование

Достижения в области электроники и компьютеров проложили путь к вихретоковым массивам, многочастотному тестированию, а также классификации и хранению данных. Вихретоковые системы теперь интегрированы в полный производственный процесс, где данные о качестве детали можно собирать и связывать с каждой изготовленной деталью.

Сварка при ремонте автомобиля

Одной из главных частей автомобиля является головка блока цилиндров. От ее исправности зависит работа двигателя. При образовании в этой детали трещины для ремонта применяется ее заварка. Сварка трещин ГБЦ производится электросваркой. Возможно также применение газовой сварки. После окончания сварки шов покрывают эпоксидной пастой.

Сварной шов

В случае обнаружения дефекта на сварном шве, требуется только восстановить сам сварочный шов и перевести его непрерывно к целому участку шва. При желании восстанавливаемый участок можно укрепить. При сварке трещин проваривать соединение следует так, чтоб оно плавно переходило в неповрежденный участок.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Способ устранения

Место образования трещины необходимо удалить шлифовальным инструментом. Образовавшуюся полость заварить заново.

Стойкость металла к образованию горячих трещин зависит от величины и скорости нарастания действующих в период кристаллизации в металле шва растягивающих напряжений; химического состава металла шва и длительности его пребывания в состоянии пониженной пластичности; формы сварочной ванны; расположения межкристаллитных участков по отношению к растягивающим напряжениям, а также характера (темпа 1 и изменения упруго-пластической деформации.

Холодные трещины образуются в сварных соединениях при относительно невысоких температурах, когда металл шва и околошовной зоны приобретает высокие упругие свойства. Такие трещины зарождаются, как правило, через некоторое время после окончания сварки и затем медленно, на протяжении нескольких часов и даже суток распространяются подлинен глубине.

Заключение по дефектоскопии металлов

Техника проверки, используемая для вашего конкретного продукта, будет зависеть от геометрии детали, состава материала детали и типа недостатков, которые вы хотите найти.

Некоторые из методов, описанных здесь, лучше всего работают как автономный процесс тестирования образцов. Другие лучше подходят для интеграции с сборочными линиями, где можно проверить все детали. В дополнение к обзорам методов, приведенным в этой статье, могут быть рассмотрены и другие методы, включая радиографические испытания, испытания на акустическую эмиссию и инфракрасные / тепловые испытания.

Ну а лучше всего, если один или несколько из ваших клиентов просто не купят у вас коробку с дефектными деталями, которые вы сделали.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий