Способы неразрушающего контроля сварных соединений

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Для выявления внутренних дефектов существуют государственные стандарты, включающие 10 видов неразрушающего контроля, среди которых радиационные (радиационная интроскопия, радиография, рентгенография, томография), акустические (ультразвуковые методы, акустическая эмиссия, звуковидение), электромагнитные, тепловые методы, капиллярная дефектоскопия сварных швов [7].

Радиографический контроль основан на использовании ионизирующего излучения, благодаря чему он позволяет получать изображения внутренней структуры сварного соединения. Интенсивность излучения, прошедшего сквозь контролируемое изделие, меняется в зависимости от плотности материала и толщины и по результатам интенсивности судят о наличии дефектов. Радиографический контроль применяют для выявления в сварных соединениях внутренних дефектов: трещин, непроваров, усадочных раковин, пор, шлаковых включений. Обнаружение и регистрация дефекта сварного шва осуществляется детекторами, в качестве которых используют фоточувствительную пленку, фотобумагу или полупроводниковую пластину. Рентгеновские установки бывают непрерывного действия и импульсные. Импульсные аппараты типа МИРА, НОРА и др. характеризуются меньшими размерами, обладают повышенной технологической маневренностью, что позволяет использовать их в условиях монтажа металлоконструкций. Современные переносные аппараты: импульсный «Арина – 3» или постоянного потенциала – «Ратмир-190»,
«РПД-200» экспонируют сварной шов на пленку, после обработки получают снимок дефекта, который просматривается на негатоскопе; дефекты шва определяются по плотности затемнения.

Для контроля сварных соединений также широко применяют гамма-дефектоскопы, в которых используются источники гамма-излучения. Такой аппарат представляет собой радиационно-защитное устройство, снабженное приводом для управлением перемещением гамма-источника и перекрытием пучка излучения. Гамма-дефектоскопы бывают лабораторные, цеховые, полевые; переносные и стационарные. Защитные блоки радиационных головок выполняют из свинца или сплавов на основе вольфрама. Различные виды дефектов имеют на рентгенограммах определенное изображение, характерное для данного дефекта, которое впоследствии расшифровывается оператором.

Недостатки данного метода – необходимость выполнения строгих защитных мер в связи с повышенной опасностью для обслуживающего персонала, а также невозможность в ряде случаев идентификации дефектов
(в зависимости от их размеров, расположения).

При неразрушающем контроле сварных швов около 50% выполняют акустическими методами, т.е. при помощи ультразвуковых волн. Эти методы считаются более безопасными по сравнению с радиационными, а также наиболее эффективными при обнаружении тонких трещин внутри шва или металла. Другие методы более чувствительны к поверхностным дефектам.

Акустические свойства материалов (сопротивление) очень сильно различаются, поэтому ультразвуковые волны с определенной длиной волны проходят через металл, как направленные лучи, а на границе металл-воздух отражаются. На этом свойстве основано действие прибора, называемого дефектоскопом. Ультразвуковой дефектоскоп представляет собой прибор для излучения и приема ультразвуковых колебаний, а также для определения координат выявленных дефектов. В качестве датчика используются пьезоэлектрические преобразователи, которые преобразуют электрический сигнал от излучателя в механические (ультразвуковые) колебания. При контроле сварных швов импульс, посланный излучателем, проходит сквозь металл и отражается от противоположной стороны; при этом на экране дефектоскопа регистрируется так называемый донный сигнал. Эхо-сигнал, отраженный от дефекта, например, от трещины, приходит на экран раньше донного сигнала и регистрируется на экране в виде импульса с большей амплитудой. Доля отраженной энергии тем больше, чем больше разность акустических сопротивлений сред. Такой эхо-метод позволяет контролировать сварные соединения при одностороннем доступе к ним. По величине отраженного эхо-сигнала можно составить представление о размере дефекта. Для контроля используют дефектоскопы типа УД2-70, УД3-103 и др. [15, 20]. Ультразвуковую дефектоскопию широко применяют для проверки качества сварных соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. При толщине листов более 80 мм этот способ наиболее надежный для выявления внутренних дефектов.

Дефекты, обнаруженные ультразвуковым контролем и не обнаруженные радиографическим методом, должны классифицироваться как трещины или тонкие непровары. В установках для ультразвукового контроля сварных швов применяют автоматические устройства, предназначенные для управления работой преобразователей, слежением за положением преобразователя относительно сварного шва, непрерывностью контакта и фиксации сигналов о наличии дефектов.

Кроме описанных выше методов для обнаружения поверхностных дефектов используются методы магнитопорошковой дефектоскопии или капиллярной дефектоскопии. Для первого метода используют суспензию на основе порошка (железные опилки), обладающего способностью к намагничиванию. Материал наносят на область контроля и создают магнитное поле, под действием которого намагниченные частицы располагаются в определенном порядке вдоль трещины; при этом наружная трещина становится видимой. При втором методе на поверхность наносят проникающий раствор - пенетрат, который заполняет все дефекты. Пенетрат позволяет изменять светоотдачу дефектных участков. Затем наносят проявитель, а после него – очиститель. Через определенное время поверхность промывают, в результате в зоне контроля дефекты становятся видимыми [8].

ОСНОВЫ РАСЧЕТА КРАНОВЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

Нагрузки на металлоконструкции кранов

Режимы работы кранов

Степень использования крана по времени характеризуется коэффициентами использования его в течение суток или в течение года

k_c = T_c / 24 или k_г = T_г / 365,

где Т_с и Т_г - число часов и число дней работы крана в течение суток
и в течение года, соответственно.

Т_г= 250 при двух выходных днях в неделю, 300 – при одном, 360 – при непрерывном производстве.

Величины этих коэффициентов задаются при проектировании [4].

Расчет металлических конструкций производится для трех вариантов нагрузки (режимов работы):

I - нормальные нагрузки рабочего состояния крана при эксплуатации в нормальных условиях, плавные пуски и торможения, нормальное состояние подкранового пути, груз, соответствует назначению крана. Если в элементах металлоконструкций нагрузки вызывают большое число циклов напряжений, то краны тяжелого и весьма тяжелого режима проверяются на выносливость по эквивалентным нагрузкам.

II - максимальные нагрузки рабочего состояния крана, возникающие
в тяжелых условиях при работе с максимальным грузом, максимальной силе ветра, неудовлетворительном состоянии подкранового пути, наибольшем крене и т.п. Эти нагрузки возникают редко и не вызывают большого числа циклов усталостных напряжений, поэтому расчет по ним производится только на прочность.

III - максимальные нагрузки нерабочего состояния крана, вызываемые его собственным весом и ураганным ветром. По этим нагрузкам производится расчет на прочность и устойчивость. Для расчета металлоконструкций этот случай имеет значение только для кранов большой высоты и с особо большим вылетом (строительных, портальных).

Кроме перечисленных могут иметь место случаи действия специальных нагрузок, например, от снега и обледенения, монтажных нагрузок, сейсмических и т.п.

Виды нагрузок

1. Собственный вес конструкций и расположенного на них оборудования. Обычно считается распределенным по длине равномерно для сплошных конструкций, а для решетчатых – приложенным в узлах.

2. Вес груза (максимальная номинальная масса Q – называется грузоподъемностью крана). G = Q g, где g = 9, 8 м/с².

Степень использования крана по грузоподъемности и по времени зависит от условий эксплуатации. Расчет на выносливость производят по эквивалентной величине груза:

Q_Э= Y_Э Q,

где Y_Э- коэффициент эквивалентности, зависящий от режима нагружения (легкий, средний, тяжелый и весьма тяжелый) [3, с.47]; значения его приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Значения коэффициентов эквивалентности грузоподъемности кранов

Группа режима по правилам Ростехнадзора	Л	С	Т	ВТ
Группа режима по ГОСТ 25546-82 и ИСО 4301-80	1К – 3К	4К, 5К	6К, 7К	8К
Значение Y_Э	Расчет на усталость не производится	0, 7 – 0, 6	0, 8 – 0, 7	1, 0
Коэффициент Y_Э для портальных - I вар. нагрузки - II вар. нагрузки	- 1, 1	- 1, 2	1, 15 1, 3	1.25 1, 5

3. Ветровые нагрузки. Являются горизонтальной силой и определяются по формуле F_B = p_B S_H,

где p_B - удельное давление ветра, принимаемое для рабочего состояния крана при расчете на прочность элементов любой геометрической формы равным: 400 Н/м²– для плавучих и портовых кранов; 250 Н/м²– для всех остальных;

S_Н- наветренная площадь груза, м².

4. Снеговая нагрузка определяется по горизонтальной проекции воспринимающей поверхности и принимается для Европейской части России
и Сибири 1000 Н/м².

5. Гололед образуется при температуре от 0 до -5^о С, образует корку толщиной до 1…1, 2 см. Удельный вес льда 9000 Н/м².

При нормальных режимах работы снег и гололед не учитывается.

6. Инерционные нагрузки возникают:

- при пуске в ход и торможении механизмов;

- при перемещении с переменной скоростью во время установившегося

движения (например, качание стрелы);

- при движении по неровному пути;

- при качке плавучих сооружений.

7. При работе механизма подъема могут иметь место два случая:

1 случай - резкий отрыв груза от земли (подъем с подхватом);

2 случай - разгон при подъеме или торможение при опускании груза на весу.

Динамика учитывается коэффициентом, на который умножается вес груза, включая вес грузозахвата. Тогда усилие в канате будет равно:

S_max = Y Q_K / i, где i – кратность полиспаста подвески груза.

Коэффициент динамичности Y₁ определяют для мостовых кранов по формуле: - для I варианта нагрузки Y₁ =1 + 1, 25 V ;

- для II варианта нагрузки Y₁₁ =1 + 2, 4 V;

(V – номинальная скорость подъема, м/с)

8. Раскачивание груза. Вызывает отклонение подъемных канатов от вертикали, которое следует учитывать при расчете металлоконструкций поворотных кранов. В результате этого отклонения появляется горизонтальная составляющая Т натяжения S подъемных канатов, приложенная к концу хобота или стрелы. Расчетная схема изображена на рисунке 11.

Т = Q_K tg α ,

где Q_K - вес груза и грузозахватного устройства;

α - угол отклонения канатов от вертикали.

Рис. 11 - Горизонтальная сила Т, возникающая при отклонении грузовых канатов

от вертикали

Ориентировочно угол можно находить по формулам:

для 1-го варианта нагрузок α ₁ » (0, 3…0, 5) α ₂,

для 2-го варианта нагрузок tg α ₂ » 0, 05 V ₁,

где V₁- окружная скорость вращения конца хобота (стрелы) при вращении крана, м/с.

9. Монтажные нагрузки. Возникают во время монтажа; в проекте монтажа должно быть указано максимальное давление ветра, при котором можно вести монтаж.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒