Стилоскопирование – выявляем дефекты

 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. 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.

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.

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.