Что такое дефект металла в раковине

Раковина дефект металла – это повреждения или недостатки, возникающие в процессе производства или эксплуатации металлических изделий, таких как мойки и раковины. Эти дефекты могут проявляться в виде трещин, коррозии, вмятин или неполной обработки поверхности, что негативно сказывается на долговечности и эстетических качествах изделия.

Причины возникновения дефектов могут быть связаны с некачественными материалами, неправильными условиями эксплуатации или недостаточной технологией производства. Важно выявлять и устранять такие дефекты, чтобы обеспечить надежность и долгий срок службы раковины.

Раковины

Описание. Напластование материала в форме небольших или крупных образований, которые при последующей горячей деформации отделяются в виде напусков. Из — за скручивания материала при поперечно-винтовой прокатке раковины располагаются по спирали на поверхности трубы. Могут наблюдаться на наружной и внутренней поверхностях трубы.

Причины возникновения

На наружной поверхности:

Дефекты сталеплавильного производства Готовые (подкорковые) пузыри, скопление неметаллических включений, возникшие из-за несоблюдения технологии плавки и разливки.

Плохая поверхность исходных заготовок (наличие тонких продольных трещин, закатов, неметаллических включений, например Аl2О3, трещин, обусловленных выходом на поверхность сотовых (подкорковых) пузырей).

Изношенный инструмент стана поперечно-винтовой прокатки.

Дефекты на поверхности трубных заготовок могут также раскатываться в редукционном и других трубопрокатных станах на последующих стадиях прокатки с образованием раковин на наружной поверхности.

На внутренней поверхности:

Дефекты сталеплавильного производства (грубые неметаллические включения, ликвация, усадочные раковины, центральная пористость и внутренние трещины в непрерывнолитых заготовках), обусловленные нарушением технологии выплавки и разливки (см. выше причины, вызывающие появление раковин на поверхности, а Втянутые слитки в случае полуспокойных сталей, низкая плотность слитков из спокойных трубных сталей, неполная заливка прибыли и т. д.).

Негомогенность по сечению исходных заготовок (разрушения в центре, внутренние трещины и т. п.).

Недостаточная обрезка головной части слитка, неудаленная головная часть заготовки.

Недостаточный или слишком высокий нагрев заготовок в методической печи, печах с шагающими балками или вращающимся подом (неравномерное распределение температуры по поперечному сечению заготовки).

Несоблюдение заданной скорости вращения валков (поперечно-винтовая прокатка) при прокатке легированных сталей (например, подшипниковых).

Слишком малое расстояние между валками.

Слишком малый угол подачи валков.

Неправильная настройка стана поперечно-винтовой прокатки.

Изношенная или с прилипшими частицами металла оправка при поперечно-винтовой прокатке.

Изношенные оправки при получении труб методом Эрхарда (шведские станы); риски на оправке могут приводить при последующей прокатке к образованию раковин (чешуек) на внутренней поверхности трубы.

Плохие или изношенные оправки на других станах при последовательном формировании геометрии трубы.

Предупреждение

На наружной поверхности:

Строгое соблюдение технологии выплавки и разливки.

Тщательный контроль исходных заготовок (отсортировка заготовок, содержащих дефекты) и контроль поверхности трубной заготовки.

Применение зачищенных заготовок (особенно в случае высоколегированных сталей, например нержавеющих и кислотостойких).

Замена изношенных направляющих и валков.

На внутренней поверхности:

Строгое соблюдение технологии плавки и разливки.

Тщательный контроль исходных заготовок (травление темплетов, визуальный и ультразвуковой контроль) и отсортировка заготовок, содержащих дефекты.

Соблюдение заданных температур нагрева заготовок в методических печах, печах с шагающими балками или вращающимся подом (равномерное распределение температуры по сечению заготовки).

Понижение скорости вращения валков стана поперечно-винтовой прокатки, особенно в случае высоколегированных сталей.

Увеличение зазора между валками.

Увеличение угла подачи валков.

Правильная установка оправки относительно валков.

Уменьшение обжатия перед носком оправки до 4—5%.

Замена изношенных валков стана поперечно-винтовой прокатки.

Омана изношенной оправки.

Устранение

1. На наружной поверхности — зачистка напильником или шлифовкой отдельных дефектных мест, если при этом не превышаются допуски на размеры.

2. На внутренней поверхности устранение дефектов возможно только в небольшом объеме (сошлифовкой у концов трубы) или на отдельных участках труб.

Примечание. Трубы со значительными раковинами, расположенными на внешней поверхности по всей длине, бракуют; трубы с небольшими и редко расположенными раковинами зачищают (если зачищенное место еще находится в пределах минусовых допусков).

Трубы со значительными раковинами на внутренней поверхности по всей длине бракуют.

Возможность удаления дефектов обсуждается только для высоколегированных сталей (дорогостоящие трубы).

Источник: Атлас дефектов стали. Пер. с нем. М. "Металлургия", 1979.

Дефекты металла: виды, причины

Дефекты металла могут быть серьезными, и тогда всю партию отправляют на переработку, а могут оказаться незначительными. В последнем случае сырье идет по своему назначению и нет опасений, что долговечность изделий окажется недостаточной. Кроме этого, различают больше сотни видов дефектов, они классифицируются в зависимости от типа обработки.

Особого внимания заслуживают литейные изъяны. После отлива сразу видны дефекты. Это могут быть пузыри или песчинки, попавшие во время процесса или образовавшиеся в результате взаимодействия элементов. Но если тут нет вины человека, то в случае с прокатом или сваркой вся изъяны лежат на совести рабочего.

Классификация дефектов металла

Все дефекты, которые возникают на металлических деталях, разделяют на три вида: критические, значительные, малозначительные. Для этого устанавливают размеры повреждения, место его расположения, характер дефекта, назначение детали, условия эксплуатации. Любое выявленное на изделии отклонение от нормы, прописанной в технической документации ГОСТ 17102, является дефектом металла.

Поиском недостатков занимается нормоконтроль дефектов металлов (НК). В существующих документах не содержится точных определений, что является дефектом, к ним относятся все виды нарушения сплошной поверхности. При этом классифицируют дефектны на допустимые нормативно-техническими документами (НТД) и недопустимые. Среди допустимых выделяют фиксируемые или регистрируемые (согласно НТД) и нефиксируемые.

Существуют следующие виды дефектов металла: явные, скрытые, критические, значительные и малозначительные, исправимые и неисправимые нарушения. Обнаружить явные повреждения можно визуально, осмотрев поверхность. Найти скрытые дефекты внутри детали и на поверхности поможет специальное оборудование. Дефект является критическим для изделия, если он делает невозможным дальнейшее использование детали и не подлежит устранению.

Поверхностные и подповерхностные дефекты можно обнаружить с помощью дефектоскопии, которая проводится несколькими методами: визуальными, капиллярными, магнитными, электромагнитными. Также применяют способ отражения и прохождения сигналов – эхо- и амплитудно-теневой методы.

Скрытые внутренние дефекты металла обнаруживают с помощью радиационного и ультразвукового излучения. Нарушения плоскостного типа (трещины, заливы) позволяет эффективно выявлять радиационный контроль, если излучение проходит вдоль плоскости дефекта, и ультразвуковой метод, когда излучение направлено перпендикулярно плоскости дефекта.

Значительным дефектом является нарушение, которое сильно влияет на применение детали и ее износостойкость, но оно не критичное. Малозначительным дефектом называется недостаток, не влияющий на эксплуатацию детали и ее срок службы.

Есть несколько путей возникновения дефектов на металле, в связи с чем существует классификация причин нарушений: производственно-технические, металлургические (сопутствующие отливке и прокатке), технологические (вследствие сварки, наплавки, механической и термической обработки, калибровки и др.), эксплуатационные (после срока использования изделия, его усталости и износа, воздействия внешних неблагоприятных факторов, неправильного обращения и технического обслуживания).

Не всегда изделия с недостатками подлежат утилизации или ремонту. Дефекты маленького размера допускаются в производстве металлических деталей и не требуют иборьбы (поры, шлаки, расслоения и прочее). Важное значение имеют условия дальнейшей эксплуатации изделий.

Литейные дефекты

• Усадочные раковины – открытые или закрытые полости разного размера и формы с шершавой поверхностью, присутствующие в металле после отливки. Причиной недостатка является неравномерное распределение сплава в процессе отливки и затвердевания. Могут появляться в верхних слоях металла и образуются вследствие неравномерной усадки металла при затвердевании в верхней части слитка или в утолщенных частях отливки, где металл затвердевает в последнюю очередь. Усадочные раковины находятся между сердцевиной и коркой отливки.

• Ужимины – протянутые и узкие вмятины в массе металла, наслоения, места с формовочной смесью (от песчаной формы), прослойки краски (литье в кокиль).
• Спаи представляют собой отверстия сквозного или поверхностного характера с заваленными краями по всей массе металла, получившиеся после раннего затвердевания жидкого сплава. Эти дефекты литья металла появляются в процессе непостоянной заливки и неравномерного распределения металла в форме, из-за чего создаются окисные плены, мешающие смешиваться сплаву и сливаться с уже отлитой массой.
• Оксидный спай – дефект, представляющий собой отдельные участки неслившихся потоков металла, которые разделяет пленка. Недостаток часто формируется в тонких сечениях отлива.
• Пригар – частичные утолщения из формовочного или стержневого материала, смешанные со сплавом, находящиеся в местах с наиболее разогретыми частями формы.
• Литейные подрезы – недостатки при отливе металла, представляющие собой углубления в местах скопления конструктивных напряжений.
• Коробление – деформация формы и конструкции отлива. Становится явным только после затвердевания, выбивки и заварки.
• Отклонение микроструктуры. Недостаток проявляется отклонением от установленного стандарта внешнего вида, количества и величины структурных частиц.

Неметаллические включения в металлах

Неметаллические включения появляются по разным причинам.

1. В металл извне попадают различные частицы, не относящиеся к сплаву. Например, компоненты шлака, огнеупора, графита, песка и прочее контактируют с массой отлива и образуют шлаковые или песчаные включения, формирующиеся в поверхностных слоях металла или сверху.

1. В процессе заливки происходят различные химические реакции между частицами сплава, результатом которых становятся компоненты окислов, сульфидов, силикатов, нитридов. В теле отлива они находятся в виде цепи или сетки. Включения бывают разных форм – округлые, вытянутые. Такие недостатки снижают пластичность стали.

Корочками называются места в металле, представляющие собой загрязнения из неметаллических добавок. Они могут быть в основной массе сплава или у поверхности, темного или светлого цвета. Темная корочка – дефект в виде участка различной формы, выделяющийся плохой полируемостью и повышенной травимостью, так как в нем множественные неметаллические частицы и примеси серы, фосфора. Светлая корочка – недостаток, расположенный в нижней части отлива, представляет собой светлые полоски с неметаллическими включениями.

Дефекты металла в виде трещин

Межкристаллические трещины – дефекты сварных соединений металла, нарушение сплошности металла, появляющиеся по границам кристаллов из-за их низкой прочности. Прочность отдельных участков металла понижается, потому что в нем попадаются прослойки неметаллической фазы и ликватов.

Горячие трещины – это основные дефекты в металле шва, представляющие разрывы на верхней части детали, протянувшиеся по границам кристаллов, с неровной окисленной поверхностью с едва различимыми дендритами. Также причиной появления дефекта является неравномерная усадка в формах после отлива. Особенности изъяна – рваные края и большая ширина образований.

Холодные трещины – тоненькие разрывы структуры металла, представляющие собой чистую светлую зернистую поверхность. Причиной их появления служат внутренние напряжения в сплаве, а также механические воздействия при температурах ниже порога свечения отлива. Особенность горячих трещин в том, что разлом происходит по зернам, а не по кристаллам. Дефект возникает в острых углах и других сложных напряженных местах.

Термические трещины – явно различимые невооруженным глазом нарушения целостности поверхности сплава при отливе. Края термической трещины и внутренности мелкозернистой структуры, окисленные, с цветами побежалости. Трещины становятся видны после обжига. Они возникают из-за растягивающих напряжений при высокой температуре, действующих совместно с остаточными напряжениями.

Пластические дефекты металла

Во время проверки на дефекты заготовок часто выявляют инородные включения неметаллической и металлической природы, имеющие разные формы и размеры.

1. Надрыв – поверхностный дефект металла, похожий на разрыв, но не сквозной, проходит поперек или под углом к линии обработки заготовки. Причиной появления дефектов являются скрытые несплошности сплава, нарушение технологии обработки металла.

1. Сквозной разрыв является дефектом нарушения сплошности металла, который проходит заготовку насквозь. Причиной недостатка становятся разломы плоской заготовки, если у нее неравномерная толщина. Такой дефект металла, как разрыв, появляется из-за вкатанных инородных включений.
2. Накол представляет собой точечное углубление. Может быть в количестве одного дефекта или нескольких. Недостаток появится, если при охлаждении металла используют загрязненные смазочно-охлаждающие жидкости и на сплав воздействуют мелкие частицы инородных компонентов смеси. Также наколы могут возникать от выступов и прилипших частиц на валках.
3. Вмятины – единичные или множественные углубления на поверхности металла разных форм и размеров с пологими краями. Это механические дефекты металла, они образуются во время транспортировки, обработки, хранения.
4. Забоина выглядит как углубление нечеткой формы. Края изъяна являются острыми, потому что деформация происходит от удара по металлу.
5. Отпечаток – повторяющиеся одинаковые углубления, выступы, которые распространены по всей поверхности заготовки или на отдельных частях. Причиной возникновения отпечатков является давление на прокатных и правильных валках.
6. Задир – дефекты при резке металла, имеющие широкое углубление с дном и краями неправильной формы. Дефекты возникают при резке металла, а также при сильном трении об оборудование для обработки металла.
7. Риска – длинное и узкое заглубление на металле, дно которого либо закругленное, либо плоское. Возникает в результате царапания поверхности металла острыми частями оборудования.
8. Царапина выглядит как углубление нечеткой формы произвольного направления. Дефект образуется при механическом воздействии острых предметов во время обработки, транспортировки, хранения.
9. Потертость – отсутствие блеска на каком-либо участке металлической поверхности и большое количество маленьких царапин в одном месте. Причиной появления недостатка является трение заготовок между собой или с другими предметам.
10. Налип образуется из-за прилипания к стальной заготовке компонентов или слоев металла с инструмента.
11. Закат формируется, когда металлические частицы, заусенцы, выступы вдавливают в заготовку. Появляется при некачественной обработке металла.
12. Пережог выглядит как пятна темного цвета, возникающие при оплавке или окислении. Причиной дефектов нагрева металла является несоблюдение температурного режима и времени закалки металла.
13. Расслоение проявляется отделением слоев сплава на торцах металлической заготовки. Дефект возникает, если при отливе были допущены ошибки и металл в массе имеет рыхлости, инородные включения, разрывы, пережоги.
14. Чешуйчатость – пластические дефекты, которые появляются при пережоге или отсутствии пластичности стали по периферийной зоне. Внешне они представляют собой чешуйки или сетку.

• Рябизна – совокупность мелких углублений, которые образуются во время прокатки или плавки металла.
• Смятая поверхность – недостаток, проявляющийся в виде складок, изгибов, волн на поверхности металла. При этом разрывов сплава нет.
• Излом выглядит как полоса, направленная поперек проката металла или под углом к нему. Недостаток может появиться из-за дефектов обработки металлов, в местах сгиба, когда металл сматывают, разматывают, перекладывают тонкие листы.
• Недотрав – это пятна, полоски, которые образовались на стальной детали при неравномерном травлении.
• Перетрав представляет собой повсеместное или частичное разъедание верхнего слоя металла, выглядит как углубления в виде точек или произвольных фигур. Причиной недостатка является нарушение технологии травления металла.
• Пятна загрязнения – это полосы, подтеки, разводы, появляющиеся на металлической детали при попадании на нее технологической эмульсии, грязного масла, мазута и прочего.
• Коррозионные пятна – типы дефектов металла, которые возникают из-за воздействия неблагоприятных факторов и выглядят как светлые или темные пятна с шероховатой поверхностью.
• Цвета побежалости – окисленные места на металле в виде пятен и полос разной формы и цвета. Поверхность этих участков всегда гладкая. Они возникают при нарушении технологии обжига и травления металла.
• Кольцеватость – недостаток, присущий только круглым стальным заготовкам. Дефект характеризуют однообразные повторяющиеся круглые выступы и углубления. Кольцеватость появляется из-за нарушения пластичности при плавке заготовки.
• Следы плавки чем-то похожи на кольцеватость, но отличаются формой. Это светлые и темные полоски, принимающие разные направления – продольные, поперечные, витиеватые. Причиной является плавка металла.
• Омеднение – внешнее покраснение некоторых частей металлической детали. Причиной появления недостатка является выделение меди при технологических ошибках во время обжига и травления металла.
• Серповидность полос и лент – несоответствие формы металлической детали проверочной линейке. При контроле производят замер и устанавливают параметры допусков в миллиметрах на метр длины заготовки.
• Овальность – несоответствие поперечного сечения детали форме круга. Дефект рассчитывают по формуле c — d/m × 100 и выражают в процентах. При этом с – максимальный, d – минимальный и m – средний диаметр сечения.

• Разностенность – несоответствие толщины стенки трубы стандартным параметрам, выявляемое по длине изделия или его площади.
• Разнотолщинность – несоответствие толщины плоской детали или трубы требуемым параметрам, выявляемое по площади или по длине.
• Фестонистость выглядит как появление выступов на краях металлических изделий при глубокой штамповке листов и лент. Выступы направлены в ту же сторону, что и оси прокатки.

Качество металлических изделий можно значительно увеличить за счет устранения крупных недостатков, например трещин, раковин. Снижение количества дефектов металла Влияет на показатели производства. Некоторые недостатки не требуют исправлений, если от них не страдает дальнейшее использование конструкций.

При изготовлении изделий и сварных конструкций возникают технологические дефекты: состава материала (включения, охрупчивающие примеси и т.д.); плавки и изготовления заготовок (пористость, усадочные раковины, неметаллические включения, закаты, расслоения); механической обработки (ожоги, продиры, заусенцы, риски, трещины, прорезы, избыточная локальная пластическая деформация); сварки (трещины, непровары, поры, подрезы, остаточные сварочные напряжения, изменение структуры зоны термического влияния основного материала и т.д..); термической обработки (перегрев, закалочные трещины, обезуглероживание, избыточные остаточные аустениты и др.); обработки поверхностей (химическая диффузия, водородное охрупчивание, снижение механических свойств и др.); сборки (риски, задиры, смещения кромок свариваемых деталей, несоответствие размеров деталей и др.). Механические, химико-термические воздействия на материалы конструкций во время обработки и сварки вызывают изменения предела прочности, сопротивления хрупкому разрушению, коррозионной стойкости и др.

Основными эксплуатационными причинами отказов и повреждений являются: дефекты; нарушение условий эксплуатации; коррозия; износ; наличие перегрузок и непредвиденных нагрузок; неправильное техническое обслуживание и т. д. Система НК направлена на поиск дефектов, которые могут быть обусловлены нарушением сплошности материалов и деталей, неоднородностью состава материала: наличием включений, изменением химического состава, наличием других фаз материала, отличных от основной фазы, отклонением размеров и физико-механических характеристик от номинальных значений, нарушениями формы и другими причинами. По влиянию на напряженно — деформированное состояние конструкций дефекты подразделяют на два класса: · классические дефекты — дефекты, имеющие конечный (ненулевой) радиус закругления в вершине ρ. Основным параметром, характеризующим уровень концентрации напряжений таких дефектов, является теоретический коэффициент концентрации напряжений ασ; · трещиноподобные дефекты — дефекты, имеющие острую вершину (с практически нулевым радиусом ρ).

Основным параметром, характеризующим уровень концентрации напряжений таких дефектов, является коэффициент интенсивности напряжений КIC. Для учета данной классификации все дефекты, выявленные при НК, по своим геометрическим параметрам подразделяются на плоскостные и объемные.

Независимо от типа дефектов их разделяют на три вида: · критические, когда при наличии дефекта использовать продукцию по назначению невозможно или недопустимо (небезопасно); · значительные, оказывающие существенное влияние на использование продукции и на ее долговечность, но не являющиеся критическими; · малозначительные, практически не влияющие на использование продукции по назначению и на ее долговечность. Вид дефекта, в отличие от типа, характеризует степень его влияния на эффективность и безопасность использования продукции с учетом ее назначения, т. е. потенциальную опасность рассматриваемого дефекта.

Очевидно, что дефект одного и того же типа и размера может принадлежать к дефектам различного вида в зависимости от условий и режимов эксплуатации продукции. По происхождению дефекты изделий подразделяют на производственно-технологические (металлургические, возникающие при отливке и прокатке, технологические, возникающие при изготовлении, сварке, резке, пайке, клепке, склеивании, механической, термической или химической обработке); эксплуатационные (возникающие после некоторой наработки изделия в результате усталости материала, коррозии металла, изнашивания трущихся частей, а также неправильной эксплуатации и технического обслуживания) и конструктивные дефекты, являющиеся следствием несовершенства конструкции из-за ошибок конструктора.

С точки зрения ремонтопригодности выявляемые при обследовании трубопроводов и других конструкций дефекты подразделяются на: исправимые — устранение которых технически возможно и экономически целесообразно; неисправимые — устранение которых связано со значительными затратами или невозможно. Наиболее типичные для стальных трубопроводов дефекты, повреждения и несовершенства конструкции, выявляемые при диагностировании, по характеру их появления могут быть подразделены на две основные группы: технологические — дефекты, возникающие в результате строительно-монтажных и ремонтных работ; эксплуатационные — дефекты, возникающие в процессе эксплуатации после некоторой наработки.

Технологические дефекты являются концентраторами напряжений и при длительной эксплуатации могут переходить в трещины и благоприятствовать усилению коррозии стенки трубопроводов. С целью выбора оптимальных методов и параметров контроля производится классификация дефектов по различным признакам: по размерам дефектов, по их количеству и форме, по месту расположения дефектов в контролируемом объекте, ориентации и т.д.

Размеры дефектов могут изменяться от долей миллиметров до сколь угодно большой величины. Практически размеры дефектов лежат в пределах 0,01 мм – 1 см. Минимально допустимые размеры несплошностей определяют выбор технологии и параметров НК.

При количественной классификации дефектов различают три случая: одиночные дефекты, групповые (множественные) дефекты, сплошные дефекты (обычно в виде газовых пузырей и шлаковых включений в металлах). При классификации дефектов по форме различают три основных случая: дефекты правильной формы, овальные, близкие к цилиндрической или сферической форме, без острых краёв; дефекты чечевицеобразной формы, с острыми краями; дефекты произвольной, неопределённой формы, с острыми краями – трещины, разрывы, посторонние включения.

Форма дефекта определяет его опасность с точки зрения разрушения конструкции. Дефекты правильной формы, без острых краёв, наименее опасны, т.к. вокруг них не происходит концентрации напряжений. Дефекты с острыми краями являются концентраторами напряжений.

Эти дефекты увеличиваются в процессе эксплуатации изделия по линиям концентрации механических напряжений, что, в свою очередь, приводит к разрушению изделия. При классификации дефектов по положению различают четыре случая: · поверхностные дефекты, расположенные на поверхности материала, полуфабриката или изделия, – это трещины, вмятины, посторонние включения; · подповерхностные дефекты – это дефекты, расположенные под поверхностью контролируемого изделия, но вблизи самой поверхности; · объёмные дефекты – это дефекты, расположенные внутри изделия; · сквозные дефекты – это наличие фосфовидных и нитридных включений и прослоек.

По форме поперечного сечения сквозные дефекты бывают круглые (поры, свищи, шлаковые включения) и щелевидные (трещины, непровары, дефекты структуры, несплошности в местах расположения оксидных и других включений и прослоек). По величине эффективного диаметра (для дефектов округлого сечения) или ширине раскрытия (для щелей, трещин) сквозные дефекты подразделяются на обыкновенные (>0,5 мм), макрокапиллярные (0,5 – 10 -4 мм) и микрокапиллярные (больше 2·10 -4 мм).

По характеру внутренней поверхности сквозные дефекты подразделяются на гладкие и шероховатые. Относительно гладкой является внутренняя поверхность шлаковых каналов. Внутренняя поверхность трещин, непроваров и вторичных поровых каналов, как правило, шероховатая. Ориентация дефекта влияет как на выбор метода контроля, так и на его параметры.

Опасность влияния дефектов на работоспособность зависит от их вида, типа и количества. Классификация возможных дефектов в изделии позволяет правильно выбрать метод и средства контроля.

Следует отметить, что принятые в руководящей документации нормы отбраковки по результатам НК не гарантируют, что наличие в объекте дефектов с размерами, превышающими допустимые, приводит к критическому снижению работоспособности в процессе эксплуатации. Это связано с тем, что применяемые технологии РК не позволяют уверенно установить тип дефекта и определить его характеристики (кривизна несплошности на всей ее поверхности, глубина залегания, ориентация несплошности в объекте контроля), без чего не удается достичь приемлемой достоверности прочностных расчетов.

Нормирование максимальных размеров дефектов, обнаруженных при НК, имеет смысл только для конкретного объекта (участка объекта) контроля и установленных режимов его эксплуатации, а результаты НК без существенных допущений нецелесообразно связывать с надежностью объекта контроля. В общем случае нормы отбраковки необходимо рассматривать как способ поддержания технологической дисциплины в условиях конкретного производства.

Для оценки влияния дефектов на механические и эксплуатционные свойства объекта контроля используют разрушающие испытания. Эти испытания проводят на сварных образцах, вырезаемых из самого объекта контроля или из специально сваренных контрольных соединений, выполненных в соответствии с требованиями и технологией на сварку изделия в условиях, соответствующих сварке.

Целью этих испытаний являются: · оценка прочности и надежности сварных соединений и конструкций; · оценка качества основного и сварочного материалов; оценка правильности выбранной технологии; оценка квалификации сварщиков. Свойства сварного соединения сопоставляют со свойствами основного металла.

Результаты считаются неудовлетворительными, если они не соответствуют заданному регламентированному уровню. Основными испытаниями являются механические испытания по ГОСТ 6996-66, который предусматривает следующие виды испытаний сварных соединений и металла шва: · испытание сварного соединения в целом и металла различных участков сварного соединения (наплавленного металла, зоны термического влияния, основного металла) на статическое (кратковременное) растяжение, статический изгиб, ударный изгиб (на надрезанных образцах), на стойкость против механического старения; · измерение твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла.

Контрольные образцы для механических испытаний выполняют определенных размеров в соответствии со станартами на определенный вид испытания. Испытаниями на статическое растяжение определяют прочность сварных соединений. Испытаниями на статический изгиб определяют пластичность соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне.

Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом. Испытаниями на ударный изгиб, а также ударный разрыв, определяют ударную вязкость сварного соединения.

По результатам определения твердости судят о структурных изменениях и степени упрочения (охрупчивания) металла в результате охлаждения после сварки. Любой дефект при определенных условиях может инициировать отказ отдельного элемента или всей конструкции. Основной металл и сварные соединения ТП содержат множество различных дефектов, возникающих в процессе изготовления труб, их транспортировки и монтажа на строительной площадке, при эксплуатации и ремонте трубопровода. Так как большинство дефектов имеют макроскопические размеры, они хорошо выявляются современными средствами и технологиями НК.

1. Дефекты стальных слитков

. назад к содержанию

Дефекты сталеплавильного происхождения являются следствием нарушения или несовершенства технологии при производстве слитков при выплавке и разливке, а также при их дальнейшей переработке в блюм и катанную заготовку.

Газовые пузыри представляют собой отверстия круглой или овальной формы на поверхности слитков, направленные вглубь в виде капсул. Вызваны выделением газов из жидкого металла в процессе охлаждения и кристаллизации, а также попаданием газов в металл при разливке.

Инородные металлические включения представляют собой частицы огнеупорного материала, шлака, утеплительной смеси, попадающие в металл при разливке. Инородные неметаллические включения могут быть разной формы и размеров, они расположены в металле произвольно, чаще всего в виде скоплений.

Заворот корки представляет поперечное подворачивание окисленной корки металла в тело слитка по всему периметру или его части. Как правило, эти дефекты имеют групповое расположение поперек слитка и могут образовываться по всей высоте слитка или его части параллельно друг другу. В месте расположения заворота корки (в местах подворачивания) нет щелей, разрывов, извилистых и других зигзагообразыных трещин, так как подвернувшаяся часть корки плотно прилегает к верхнему слою слитка. Этот дефект наблюдается при всех способах разливки, но более характерен для слитков, полученных сифонной разливной металла с низкой температурой и скоростью.

Подтеки представляют наплывы металла зигзагообразной формы, приварившиеся к телу слитка и расположенные по периметру на разной высоте. Нередко подтеки наблюдаются на тех же слитках, на которых имеются завороты корки, но они расположены выше последних. Возникают вследствие затекания жидкого металла межу изложницей и слитком при разрыве зеркала корки отливки в результате повышения скорости разливки.

Сетка разгара представляет невысокие выступы на поверхности слитка, распложенные в виде сетки, которые могут сопровождаться большим количеством газовых пузырей, включениями теплоизолирующих материалов, иногда трещинами поперечной ориентации. Расположение сетки разгара произвольно по периметру и высоте слитка и зависит от расположения и размеров дефектов изложниц, являющихся причиной появления сетки разгара на слитке.

Бугор представляет выпуклость на поверхности слитка, расположенную, как правило, на грани. Размеры участков с буграми бывают различные от нескольких десятков до нескольких сотен миллиметров по длине и ширине. Высота бугров может быть до нескольких десятков миллиметров. Расположение и размеры бугров на поверхности слитка соответствуют местам и размерам раковин на внутренней поверхности стенок изложницы.

.

2. Дефекты проката и труб

. назад к содержанию

Дефекты прокатного происхождения являются следствием нарушения или несовершенства технологии прокатки, настройки станов нагрева металла перед прокаткой при производстве блюмов, катанной заготовки, а также при их дальнейшей переработке в трубы. Дефекты трубного производства (рисунок 1) являются следствием нарушения или несовершенства технологии нагрева заготовки перед прокаткой в трубы и состояния инструмента, настройки станов, оборудования для отделки, термообработки.

Пузырь-вздутие (рис. 1а) — дефект поверхности в виде локализованного вспучивания металла с последующим его прикатыванием и часто с разрывом по контур. Плена (рис.

1б) — дефект поверхности, представляющий собой отслоение металла языкообразной или неправильной формы, соединенное с основным металлом одной стороной, явившийся следствием раскатки дефекта сляба или следов его грубой зачистки. Образуется вследствие раскатки или расковки рванин, подрезов, следов глубокой зачистки дефектов или сильной выработки валков. Раскатанная трещина (рис.

1в) — дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла, образовавшийся при раскатке трещины литой заготовки. Образуется вследствие раскатки продольной или поперечной трещины слитка или литой заготовки. Прикромочные закаты (рис.

1г) — дефект поверхности листов, представляющий собой несплошности, одиночные или многочисленные, прямолинейные или извилистые, различной протяженности и степени раскрытия, ориентированные в направлении наибольшей вытяжки металла при прокатке. Образуются вследствие закатывания грубых следов зачистки и глубоких рисок. Отпечатки (рис.

1д) — дефекты поверхности в виде выступов или углублений, одиночных или периодически повторяющихся по длине листа. Образуется в результате прокатки или правки листа при дефекте валков или налипания на них инородных частиц. Рябизна (рис. 1е) — дефект поверхности в виде мелких углублений от выпавшей окалины, сгруппированных в полосы различной протяженности и ширины.

Образуется в результате прокатки или правки листа при вдавливании окалины. Раковины от окалины (рис. 1ж) — дефект поверхности в виде отдельных углублений, частично вытянутых вдоль направления прокатки, образующихся при выпадении вкатанной окалины; дефект имеет шероховатое дно, переход от основного металла к кратеру дефекта — плавный, границы — размытые.

Раковины от окалины отличаются от рябизны большими размерами и меньшим количеством. Образуется в результате прокатки или правки листа при вдавливании окалины. Вкатанные металлические частицы (рис. 1з) — дефект поверхности листа в виде приварившихся и закатанных частиц металла.

Металлические частицы, вкатанные в процессе горячей прокатки (т.е. при повышенных температурах), не выступают над поверхностью листа, имеют одинаковую степень окисленности с основным металлом, не сопровождаются ореолом. Образуется в результате прокатки или горячей правки листа при вдавливании металлических частиц. Раковина (рис.

1и) — дефект поверхности в виде одиночного углубления, образовавшегося при выпадении вкатанной инородной частицы; может располагаться вдоль направления прокатки. Характерный для повышенных температур, дефект не сопровождается ни ореолом, ни образованием наплывов металла по его контуру.

Дно дефекта может быть гладким или рельефным, в зависимости от состояния поверхности вдавливаемой частицы. Образуется при выпадении вкатанной при прокатке инородной частицы. Вдав (рис. 1к) — углубления различной формы и переменной глубины, единичные или множественные, произвольно расположенные на поверхности листа или трубы.

Глубокие дефекты сопровождаются выступом – наплывом металла. В отдельных случаях дефекты повторяют контур инородных частиц, послуживших причиной их образования, и сопровождаются ореолом. Образуется при выпадении вкатанной или вдавленной в холодном состоянии инородной частицы. Расслоение (рис.

1л) – несплошности (раскатанные или расплющенные пустоты литого металла), ориентированные строго вдоль направления деформации и проявляющиеся в изломе в виде трещин. Расслоения образуются вследствие раскатки при деформации усадочных раковин, рыхлости, газовых пузырей, неметаллических и металлических включений, имевшихся в слитке, которые служат очагами зарождения несплошности в прокате. Дефект преимущественно располагается в центральной части заготовок, обладающих пониженной пластичностью. Металлургические расслоения имеют различную форму, размеры, но глубина их залегания, как правило, одинакова — в срединной части толщины стенки трубы.