Практическое занятие №7: Контроль качества сварки труб гидростатическим методом. Контроль качества сварных швов с использованием переносного течеискателя ПТИ-6, БПТИ-5

Цель занятия: ознакомиться с дефектами сварных соединений, причинами их возникновения и методами устранения, контролем качества; изучение принципов масс-спектрометрического (гелиевого) способа проверки на герметичность вакуумных систем с использованием гелиевого течеискателей, их устройства, получение навыков работы с ними.

Теоретические сведения

Контроль качества сварных соединений включает методы контроля, предупреждающие образование дефектов, и методы контроля, выявляющие дефекты.

Испытание гидростатическим давлением производится одним из двух способов.

Первый способ заключается в полном или частичном заполнении водой для открытых емкостей с временем выдержки 2...24 ч. Емкость считается выдержавшей испытание, если в течение установленного времени не будет пропусков воды и не снизится ее уровень.

Второй способ заключается в том, что закрытые сосуды (котлы, трубопроводы) заполняются водой с созданием избыточного контрольного (в 1,5...2 раза выше рабочего) давления. Изделие выдерживается под избыточным давлением 5 мин, потом давление снижают до рабочего, околошовную зону (на 15...20 мм от шва) обстукивают молотком с круглым бойком. Участки шва с течью в виде капель и запотевания отмечаются мелом. Вода сливается, а отмеченные участки шва вырубаются и завариваются, после этого изделие подвергается повторному испытанию.

Испытание давлением газа применяется для определения непроницаемости емкостей или трубопроводов, работающих под давлением.

При проверке испытуемая емкость герметизируется и в нее подают газ (воздух, азот, инертные газы) до получения в ней давления, заданного техническими условиями. Затем все сварные швы промазываются мыльным раствором (100 г мыла на 1 л воды). Признаком брака служит появление мыльных пузырей на промазанной поверхности.

Малогабаритные емкости при возможности герметизируют заглушками, погружают в ванну с водой и подают газ под давлением на 10...20% выше рабочего. Дефекты в швах определяют по появлению пузырьков газа в воде у швов.

Испытание аммиаком основано на свойстве некоторых индикаторов (водный раствор азотнокислой ртути или спирто-водный раствор фенолфталеина) изменять окраску под действием сжиженного аммиака. При этом способе контроля сварных швов тщательно очищается поверхность сварного соединения от шлака, ржавчины и масла. После этого на одну сторону шва укладывается бумажная лента или ткань, пропитанная индикатором, а с другой стороны нагнетают воздух с примесью 1% аммиака. Давление воздуха не должно превышать расчетного для испытуемой конструкции.

При наличии дефектов в шве аммиак окрашивает бумагу или ткань с индикатором в серебристо-черный цвет через 1...5 мин.

Гелиевый течеискатель ПТИ является одной из наиболее удачных моделей в линейке гелиевых течеискателей отечественного производства (ПТИ-6, ПТИ-7, ПТИ-10 и ПТИ-14). Благодаря большим размерам масс-спектрометрической камеры ПТИ-10 обладает рекордной чувствительностью даже по сравнению с современными зарубежными аналогами.

Основной характеристикой течеискателя является порог чувствительности - минимальная величина течи, которую может зарегистрировать прибор. Стандартная единица измерения величины течи – мбар·л/c. Основные единицы измерения течи и давления приведены в приложении 1. Оценочные соотношения между уровнем течи и геометрическим размером отверстия приведены в приложении 2.

Известны следующие основные методы течеискания:

Опрессовка – создание в проверяемом объеме избыточного давления газа и поиск течи по выходу газа при погружении объема в жидкость, нанесения пенящейся жидкости на поверхность вакуумной системы. Данный метод является самым грубым и позволяет определить неплотности порядка 10-3 мбар·л/c.

Манометрические методы – реализуются путем контроля величины давления в объеме: при откачке (регистрируется предельный вакуум без и при смачивании места течи легколетучей жидкостью или сравнивается предельный вакуум в объеме и вакуум, который может создать насос); при натекании газа в отсеченную от насоса установку (измеряется скорость роста давления в установке при присоединенном и отключенном испытываемом объеме). Чувствительность данного метода составляет около 10-5 мбар·л/c.

В газоаналитических методах производится качественный анализ воздуха, поступающего через течь в вакуум, на наличие в нем пробного газа. Индикаторами пробного газа могут служить: газоразрядная трубка (выявляется наличие в спектре линий излучения пробного газа); масс-спектрометр (так называемый «гелиевый» течеискатель, пробный газ – гелий); индикаторы водорода и галогеносодержащего пробного газа (водородный и галогенный методы); искровой течеискатель (при приближении электрода высокочастотного трансформатора к месту течи образуется направленный разряд, появление которого связано с понижением давления воздуха в месте течи и улучшением условий электрического пробоя газового промежутка). Чувствительность данных методов самая высокая и достигает величин порядка 10-12 мбар·л/c.

Люминесцентный метод использует проникновение раствора люминофора в капиллярные течи. Проверяемый объект длительное время выдерживается в растворе люминофора. После удаления люминофора с поверхности объекта заполненные капилляры легко обнаруживаются в виде точек или полос при облучении ртутно-кварцевыми лампами. Люминофор – люмоген – дает желтое или красное свечение, которое легко отличить от ложных сигналов зеленоватого свечения, возникающего от воздушных пузырьков в стекле, или голубого свечения жировых поверхностных загрязнений. Чувствительность данного метода около 10-9 мбар·л/c. Однако, применимость ограничивается погружением всей вакуумной системы в люминофор.

Радиоизотопный метод обнаружения течей состоит в том, что испытуемые объекты в течение некоторого времени выдерживаются в атмосфере радиоактивного газа. После удаления радиоактивного газа и тщательной очистки поверхности от радиоактивных загрязнений излучающими остаются только негерметичные приборы. Метод применяется для автоматической проверки на герметичность малогабаритных полупроводниковых приборов. Чувствительность данного метода около 10-11 мбар·л/c.

Как видно масс-спектрометрический метод поиска течей является самым чувствительным методом на данный момент.

Гелиевый течеискатель ПТИ – это отечественный универсальный прибор, который способен осуществлять контроль различных видов герметичности, в котором применяется гелий-4.

Линейка установок данного типа представлена таким оборудованием, как ПТИ-7, ПТИ-14 и другими. Самым удачным из них является ПТИ-10, поскольку имеет рекордную чувствительность даже на фоне зарубежных аналогов.

Основным параметром установок данного типа является порог чувствительности. Чем выше способность засечь минимальную течь из системы, тем лучше течеискатель. Гелиевые инструменты поиска течи имеют стандартную единицу измерения – мбар х л/с. Основным элементом приборов данного типа является магнитный масс-спектрометр, имеющий высокую чувствительность. Он регистрирует наличие гелия в минимальных количествах.

С помощью гелиевого течеискателя можно производить испытания на герметичность различные системы. Это может быть проверка герметичности и наличие течи в сосудах, из которых произведена откачка, а так же установок, в которых имеется гелий в определенном объеме. Благодаря тому, что в течеискателе предусмотрена компенсация фоновых сигналов, установка способна улавливать самые минимальные значения течи.

Откачная система, которая присутствует, позволяет поддерживать рабочее давление в камере. Она состоит из двух насосов, в которых имеются азотные ловушки, которые способны защищать камеру от попадания масла. Масс-спектрометрическая камера предназначена для высокого вакуума, поскольку для проведения исследования необходимо, чтобы свободный пробег ионов был больше, чем размер камеры.

Чтобы создать в течеискателе разряженное пространство применяются вакуумные насосы пластинчато-роторного типа. Они способны разрядить пространство до значения 10-6 мм.рт.ст.

Контрольная работа