El objetivo del control es identificar defectos en las piezas fundidas y determinar la conformidad de la composición química, las propiedades mecánicas, la estructura y la geometría de las piezas fundidas con los requisitos de las especificaciones técnicas y los dibujos. Pueden estar sujetos a control tanto las piezas fundidas terminadas como los procesos tecnológicos para su fabricación. Los métodos de control se dividen en destructivos y no destructivos.
Pruebas destructivas Se puede producir tanto en muestras especiales fundidas simultáneamente con la fundición como en muestras cortadas de varias áreas de la fundición controlada. Este último se utiliza al ajustar el proceso tecnológico o durante las pruebas de control y aceptación. En este caso, resulta imposible seguir utilizando la pieza fundida para el fin previsto. Los métodos de prueba destructivos implican determinar la composición química y las propiedades mecánicas del metal fundido, estudiar su macro y microestructura, porosidad, etc.
control infrenable no afecta el rendimiento posterior de las piezas fundidas y siguen siendo totalmente útiles. Los métodos de prueba no destructivos incluyen: medición del tamaño y rugosidad de la superficie de fundición, inspección visual de su superficie, rayos X, ultrasonidos, luminiscentes y otros métodos de prueba especiales.
Las piezas fundidas de titanio se utilizan, por regla general, en componentes y conjuntos críticos de diversas máquinas y, por esta razón, se presta mucha atención al control de las piezas fundidas y a los parámetros del proceso tecnológico de su producción. Las operaciones de control representan hasta el 15% de los costes en la producción de piezas fundidas de titanio. Se controla la composición química de la aleación, las propiedades mecánicas del metal fundido, los defectos externos e internos de la fundición, sus dimensiones geométricas y la rugosidad de la superficie. También están sujetas a control varias etapas del proceso de fabricación de la pieza fundida.
La composición química de la aleación en las piezas fundidas se controla según el contenido de componentes de la aleación e impurezas. Como se sabe, depende de la composición química de los electrodos consumibles y de los residuos de fundición involucrados en la fundición. Por lo tanto, el control de la composición química del metal fundido generalmente se lleva a cabo a partir de un grupo de masas fundidas en las que se utilizó un lote de electrodos consumibles y un lote de desechos con un contenido conocido de componentes de aleación e impurezas.
El control de la aleación para el contenido de carbono se lleva a cabo en cada calor, ya que la fundición del metal se lleva a cabo en crisoles de calavera de grafito y el contenido de carbono en el metal puede variar de un calor a otro.
Para determinar el contenido de componentes de aleación e impurezas se utiliza un cuantómetro tipo DFS-41, y para controlar el contenido de oxígeno, hidrógeno y nitrógeno se utilizan los dispositivos EAO-201, EAN-202, EAN-14, respectivamente.
Las propiedades mecánicas del metal fundido (resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento, contracción transversal y resistencia al impacto) se controlan después de cada fusión probando muestras estándar cortadas de barras fundidas junto con las piezas fundidas o de elementos del sistema de compuerta.
En el proceso de dominio de la tecnología de fabricación de piezas fundidas, también se controlan la dureza de la capa superficial de la pieza fundida y la estructura del metal.
Después de ser sacadas de los moldes, las piezas fundidas se someten a una cuidadosa inspección visual. Para la fundición de titanio, es específico controlar la superficie de las piezas fundidas para identificar faltas de soldadura. Para detectarlos se utilizan lupas y, en casos difíciles, control luminiscente. A través de la inspección visual también se detectan defectos como faltas de relleno, áreas de formación quemada y aumento de rugosidad, sumideros externos y bloqueos superficiales.
Los defectos internos en las piezas de fundición de titanio (cavidades, poros, obstrucciones) se identifican mediante fluoroscopia. Para ello se utilizan aparatos de rayos X del tipo RUP -150/300-10.
El control de la geometría de las piezas fundidas y la rugosidad de su superficie no difiere del control similar de piezas fundidas de otras aleaciones.
La calidad de las piezas fundidas (precisión geométrica, calidad de la superficie) está muy influenciada por los materiales de moldeo iniciales: polvo de grafito y aglutinante. El polvo de grafito original está controlado por el contenido de cenizas. El contenido de cenizas no debe exceder el 0,8% y la humedad no debe exceder el 1%. La composición granular del polvo de grafito se determina en el dispositivo 029. La composición granular debe cumplir con los estándares establecidos en las instrucciones tecnológicas para esta composición de moldeo.
En los aglutinantes orgánicos se controlan el residuo seco, la densidad y la viscosidad. Para controlar la resistencia, la permeabilidad al gas y el desmoronamiento de las mezclas de grafito listas para compactar, se utilizan métodos e instrumentos estándar de las marcas 084M, 042M, 056M.
El tratamiento térmico de los moldes de grafito se controla cuidadosamente midiendo los parámetros de temperatura.
Durante la fusión al vacío de aleaciones de titanio se lleva a cabo un control especialmente grande de diversos parámetros. Antes de que comience la fusión se comprueba la estanqueidad de la cámara de trabajo de la instalación y la presión residual. El control de fugas debe realizarse al menos una vez por turno. Además, se comprueban las fugas después de cada reparación, incluso menor, de la cámara del horno o del sistema de vacío.
Antes del inicio de la fusión y durante la fusión se controla la presencia de refrigerante y su presión en la entrada y salida de los sistemas de refrigeración de todos los componentes de la instalación (crisol, portaelectrodos, cámara, refrigeración de las bombas de vacío, etc.). Normalmente, los medios para controlar los parámetros operativos de una instalación de remo están incorporados.
Durante la soldadura del electrodo y su fusión, se controlan los parámetros del arco eléctrico: corriente y voltaje. Para ello se utilizan dispositivos de control de grabación junto con dispositivos indicadores. Durante este período también es obligatorio controlar la temperatura del refrigerante mediante dispositivos de registro.
Durante el proceso de fusión, es necesario monitorear los cambios de presión para detectar oportunamente la despresurización de la instalación (ingreso de agua a la cámara, fusión de cables de corriente, aparición de fugas, etc.). Por lo general, cuando se drena el metal del crisol, la presión residual aumenta bruscamente, pero tal aumento es normal y no es de emergencia.
Antes de drenar el metal, se enciende la máquina centrífuga. Para controlar la velocidad de rotación de la mesa se suele utilizar un voltímetro tipo M-4200.
Las señales de muchos dispositivos de control de la fundición no sólo son percibidas por la fundición, sino que también se transmiten a los actuadores. Así, ante señales de un aumento repentino de la presión en la cámara, una caída de la presión del refrigerante o un aumento inaceptable de su temperatura, el arco eléctrico se apaga inmediatamente. Toda una serie de operaciones de control se realizan mediante dispositivos para realizar automáticamente el proceso de fundición.
Al dominar nuevos procesos tecnológicos y nomenclatura de fundición, así como nuevos equipos, se utilizan varios tipos adicionales de control y equipos correspondientes.
Medios y métodos de control. El estado de las piezas y conexiones se puede determinar mediante inspección, pruebas táctiles, uso de herramientas de medición y otros métodos.
Durante la inspección se detecta destrucción de la pieza (grietas, desconchones de superficies, roturas, etc.), presencia de depósitos (incrustaciones, depósitos de carbón, etc.), fugas de agua, aceite, combustible: mediante control táctil. , el desgaste y colapso de las roscas se determinan en las piezas como resultado del preapriete, la elasticidad de las juntas, la presencia de rebabas, rayones, etc. Desviaciones de las uniones de un espacio determinado o tensión de las piezas de un tamaño determinado, de la planitud, de la forma. , perfil, etc. se determinan mediante instrumentos de medición.
La elección de los medios de control debe basarse en garantizar los indicadores especificados del proceso de control y el análisis de los costos de implementar el control para una determinada calidad del producto. Al elegir medios de control, debe utilizar medios de control que sean efectivos para condiciones específicas, regulados por estándares gubernamentales, industriales y empresariales.
La selección de controles incluye los siguientes pasos:
análisis de las características del objeto de control e indicadores del proceso de control;
determinación de la composición preliminar de los controles;
determinación de la composición final de los medios de control, su justificación económica, elaboración de documentación tecnológica.
Dependiendo del programa de producción y de la estabilidad de los parámetros medidos, se pueden utilizar medios de control universales, mecanizados o automáticos. Durante las reparaciones, los instrumentos y herramientas de medición universales son los más utilizados. Según su principio de funcionamiento, se pueden dividir en los siguientes tipos.
1. Instrumentos mecánicos: reglas, calibradores, instrumentos de resorte, micrómetros, etc. Como regla general, los instrumentos e instrumentos mecánicos se caracterizan por su simplicidad y alta confiabilidad en las mediciones, pero tienen una precisión y un rendimiento de control relativamente bajos. Al realizar mediciones, es necesario observar el principio de Abbe (principio del comparador), según el cual es necesario que el eje de la escala del instrumento y el tamaño controlado de la pieza que se está probando estén ubicados en la misma línea recta, es decir, la medición. La línea debe ser una continuación de la línea de escala. Si no se sigue este principio, la inclinación y el no paralelismo de las guías del dispositivo de medición provocan errores de medición importantes.
2. Instrumentos ópticos: micrómetros oculares, microscopios de medición, instrumentos ópticos de colimación y resorte, proyectores, dispositivos de interferencia, etc. Con el uso de instrumentos ópticos se logra la máxima precisión de medición. Sin embargo, los dispositivos de este tipo son complejos, su configuración y medición requieren mucho tiempo, son costosos y, a menudo, no tienen una alta confiabilidad y durabilidad.
3. Instrumentos neumáticos - longitudes. Este tipo de instrumento se utiliza principalmente para medir dimensiones externas e internas, desviaciones en la forma de superficies (incluidas las internas), conos, etc. Los instrumentos neumáticos se caracterizan por una alta precisión y velocidad. Varias tareas de medición, por ejemplo, mediciones precisas en orificios de pequeño diámetro, sólo pueden resolverse con dispositivos de tipo neumático. Sin embargo, los dispositivos de este tipo suelen requerir una calibración individual de la báscula utilizando estándares.
4. Electrodomésticos. Son cada vez más comunes en equipos de medición y control automático. Las perspectivas de los dispositivos están determinadas por su velocidad, la capacidad de documentar los resultados de las mediciones y su facilidad de manejo.
El elemento principal de los instrumentos de medición eléctricos es un transductor de medición (sensor), que percibe el valor medido y produce una señal de información de medición en una forma conveniente para su transmisión, conversión e interpretación. Los convertidores se clasifican en de contacto eléctrico (Fig. 2.1), cabezales de balanza de contacto eléctrico, de contacto neumoeléctrico, fotoeléctricos, inductivos, capacitivos, radioisótopos y mecanotrónicos.
Tipos y métodos de ensayos no destructivos. La inspección visual le permite identificar violaciones visibles de la integridad de la pieza. La inspección visual-óptica tiene una serie de ventajas obvias sobre la inspección visual. La fibra óptica flexible con manipulador le permite inspeccionar áreas significativamente más grandes que son inaccesibles a la visualización abierta. Sin embargo, muchos defectos peligrosos que aparecen durante el funcionamiento en su mayoría no se detectan mediante métodos ópticos visuales. Estos defectos incluyen principalmente grietas por fatiga de pequeño tamaño, lesiones por corrosión, transformaciones estructurales del material asociadas con procesos de envejecimiento naturales y artificiales, etc.
En estos casos se utilizan métodos físicos de ensayos no destructivos (END). Actualmente, se conocen los siguientes tipos principales de ensayos no destructivos: acústicos, magnéticos, por radiación, capilares y por corrientes parásitas. Sus breves características se dan en la tabla. 2.3.
Cada tipo de ensayo no destructivo tiene varias variedades. Así, entre los métodos acústicos se puede distinguir un grupo de métodos ultrasónicos, de impedancia, de vibraciones libres, velosimétricos, etc. El método capilar se divide en color y luminiscente, el método de radiación en rayos X y gamma.
Una característica común de los métodos de prueba no destructivos es que se miden directamente con estos métodos parámetros físicos como la conductividad eléctrica, la absorción de rayos X, la naturaleza de la reflexión y la absorción de rayos X, la naturaleza de la reflexión y la absorción de vibraciones ultrasónicas. en los productos en estudio, etc. Al cambiar los valores de estos en algunos casos, los parámetros pueden indicar cambios en las propiedades del material, que son muy importantes para la confiabilidad operativa de los productos. Así, un cambio brusco en el flujo magnético en la superficie de una pieza de acero magnetizada indica la presencia de una grieta en ese lugar; la aparición de reflejos adicionales de vibraciones ultrasónicas cuando la pieza suena indica una violación de la homogeneidad del material (por ejemplo, delaminaciones, grietas, etc.); al cambiar la conductividad eléctrica de un material, a menudo se puede juzgar un cambio en sus propiedades de resistencia, etc. No en todos los casos es posible dar una evaluación cuantitativa precisa del defecto detectado, ya que la relación entre los parámetros físicos y los parámetros a ser determinado durante el proceso de inspección (por ejemplo, el tamaño de la grieta, el grado de disminución de las propiedades de resistencia, etc.), por regla general, no es inequívoco, pero es de naturaleza estadística con diversos grados de correlación. Por lo tanto, los métodos físicos de pruebas no destructivas en la mayoría de los casos son más cualitativos y menos cuantitativos.
Se verifican las uniones soldadas para determinar posibles desviaciones de las condiciones técnicas para este tipo de producto. Se considera que un producto es de alta calidad si las desviaciones no exceden los estándares aceptables. Dependiendo del tipo de uniones soldadas y otras condiciones de funcionamiento, los productos después de la soldadura se someten a un control adecuado.
La inspección de uniones soldadas puede ser preliminar, cuando se verifica la calidad de los materiales de partida, la preparación de las superficies soldadas y el estado de las herramientas y equipos. El control preliminar también incluye la soldadura de los prototipos, que se someten a las pruebas adecuadas. Al mismo tiempo, dependiendo de las condiciones de funcionamiento, los prototipos se someten a exámenes metalográficos y métodos de ensayo destructivos o no destructivos.
Bajo Control actual comprender la verificación del cumplimiento de las condiciones tecnológicas, la estabilidad de las condiciones de soldadura. Durante la inspección de rutina, se verifica la calidad de las costuras capa por capa y su limpieza. controles finales realizado de acuerdo con las especificaciones técnicas. Los defectos descubiertos como resultado de la inspección están sujetos a corrección.
Métodos no destructivos para probar uniones soldadas.
Existen diez métodos no destructivos para probar uniones soldadas, que se utilizan de acuerdo con las especificaciones técnicas. El tipo y número de métodos dependen del equipamiento técnico de la producción de soldadura y de la responsabilidad de la junta soldada.
Inspección visual- el tipo de control más común y accesible que no requiere costos de material. Todos los tipos de uniones soldadas están sujetos a este control, a pesar del uso de métodos adicionales. Un examen externo revela casi todos los tipos de defectos externos. Con este tipo de control se determinan faltas de penetración, hundimientos, rebajes y otros defectos que sean visibles. El examen externo se realiza a simple vista o con una lupa de 10 aumentos. La inspección externa implica no sólo la observación visual, sino también la medición de uniones y uniones soldadas, así como la medición de los bordes preparados. En condiciones de producción en masa, existen plantillas especiales que permiten medir los parámetros de soldadura con un grado suficiente de precisión.
En condiciones de producción única, las uniones soldadas se miden utilizando herramientas de medición universales o plantillas estándar, un ejemplo de lo cual se muestra en la Fig. 1.
Conjunto de plantillas ShS-2 Es un conjunto de placas de acero de igual espesor ubicadas en los ejes entre dos mejillas. Cada eje tiene 11 placas, que están presionadas por ambos lados mediante resortes planos. Dos placas están destinadas a comprobar las unidades de corte de bordes, el resto a comprobar el ancho y la altura de la costura. Esta plantilla universal se puede utilizar para comprobar ángulos de bisel, espacios y tamaños de costura de juntas a tope, en T y de esquina.
La impermeabilidad de contenedores y recipientes a presión se comprueba mediante pruebas hidráulicas y neumáticas. Las pruebas hidráulicas se pueden realizar con presión, vertido o vertido de agua. Para la prueba de vertido, las soldaduras se secan o se secan con un paño y el recipiente se llena con agua para que no entre humedad en las uniones. Después de llenar el recipiente con agua, se inspeccionan todas las costuras, la ausencia de costuras mojadas indicará su estanqueidad.
Pruebas de riego sujeto a productos voluminosos que tienen acceso a las costuras en ambos lados. Se riega un lado del producto con agua de una manguera a presión y se comprueba la estanqueidad de las costuras del otro lado.
Durante las pruebas hidráulicas con presión, el recipiente se llena con agua y se crea un exceso de presión que es 1,2-2 veces mayor que la presión de trabajo. El producto se mantiene en este estado durante 5 a 10 minutos. La estanqueidad se comprueba mediante la presencia de humedad en el relleno y la cantidad de reducción de presión. Todo tipo de pruebas hidráulicas se realizan a temperaturas positivas.
Pruebas neumáticas en los casos en los que sea imposible realizar pruebas hidráulicas. Las pruebas neumáticas implican llenar el recipiente con aire comprimido a una presión que excede la presión atmosférica entre 10 y 20 kPa o entre un 10 y un 20% más que la de trabajo. Las costuras se humedecen con una solución jabonosa o el producto se sumerge en agua. La ausencia de burbujas indica estanqueidad. Existe la opción de realizar pruebas neumáticas con un detector de fugas de helio. Para ello, se crea un vacío en el interior del recipiente y en el exterior se sopla una mezcla de aire y helio, que tiene una permeabilidad excepcional. El helio que entra es aspirado y va a parar a un dispositivo especial: un detector de fugas que detecta el helio. La estanqueidad del recipiente se juzga por la cantidad de helio capturado. El control de vacío se realiza cuando es imposible realizar otro tipo de pruebas.
Se puede comprobar la estanqueidad de las costuras. queroseno. Para hacer esto, se pinta un lado de la costura con tiza con una pistola rociadora y el otro se humedece con queroseno. El queroseno tiene una alta capacidad de penetración, por lo que si las costuras no están apretadas, el reverso se oscurecerá o aparecerán manchas.
método químico La prueba se basa en la interacción del amoníaco con una sustancia de control. Para hacer esto, se bombea una mezcla de amoníaco (1%) con aire al recipiente y las costuras se sellan con cinta impregnada con una solución al 5% de nitrato de mercurio o una solución de fenilftaleína. En caso de fugas, el color de la cinta cambia por donde penetra el amoniaco.
control magnético. Con este método de inspección, los defectos de soldadura se detectan mediante la dispersión del campo magnético. Para hacer esto, conecte el núcleo del electroimán al producto o colóquelo dentro del solenoide. Sobre la superficie de la junta magnetizada se aplican limaduras de hierro, incrustaciones, etc., que reaccionan al campo magnético. En los lugares de defectos en la superficie del producto, se forman acumulaciones de polvo en forma de un espectro magnético dirigido. Para que el polvo se mueva fácilmente bajo la influencia de un campo magnético, el producto se golpea ligeramente, dando movilidad a los granos más pequeños. El campo de dispersión magnética se puede registrar con un dispositivo especial llamado detector de defectos magnetográficos. La calidad de la conexión se determina comparándola con una muestra de referencia. La simplicidad, confiabilidad y bajo costo del método y, lo más importante, su alta productividad y sensibilidad, permiten su uso en obras de construcción, en particular durante la instalación de tuberías críticas.
Le permite detectar defectos en la cavidad de la costura que son invisibles durante la inspección externa. La costura de soldadura se ilumina con rayos X o radiación gamma que penetra en el metal (Fig.2), para ello se coloca un emisor (tubo de rayos X o instalación gamma) frente a la costura controlada, y en el lado opuesto - X- Película de rayos instalada en un casete a prueba de luz.
Los rayos, al atravesar el metal, irradian la película, dejando manchas más oscuras en las zonas de defectos, ya que las zonas defectuosas tienen menos absorción. El método de rayos X es más seguro para los trabajadores, pero su instalación es demasiado engorrosa, por lo que se utiliza sólo en condiciones estacionarias. Los emisores gamma tienen una intensidad significativa y permiten controlar metales de mayor espesor. Debido a la portabilidad del equipo y al bajo coste del método, este tipo de control está muy extendido en las organizaciones instaladoras. Pero la radiación gamma supone un gran peligro si se maneja sin cuidado, por lo que este método sólo puede utilizarse tras una formación adecuada. Las desventajas de las pruebas radiográficas incluyen el hecho de que la transmisión no permite identificar grietas que no estén ubicadas en la dirección del haz principal.
Junto con los métodos de monitorización de la radiación, utilizan fluoroscopia, es decir, recibir una señal sobre defectos en la pantalla del dispositivo. Este método es más productivo y su precisión es casi tan buena como la de los métodos de radiación.
Método de ultrasonido(Fig. 3) se refiere a métodos de prueba acústica que detectan defectos con una pequeña abertura: grietas, poros de gas e inclusiones de escoria, incluidos aquellos que no pueden determinarse mediante la detección de defectos por radiación. El principio de su funcionamiento se basa en la capacidad de las ondas ultrasónicas de reflejarse en la interfaz entre dos medios. El método más utilizado es el método piezoeléctrico para producir ondas sonoras. Este método se basa en la excitación de vibraciones mecánicas mediante la aplicación de un campo eléctrico alterno en materiales piezoeléctricos, que utilizan cuarzo, sulfato de litio, titanato de bario, etc.
Para ello, utilizando una sonda piezométrica de un detector de defectos ultrasónico colocada en la superficie de la junta soldada, se envían vibraciones sonoras dirigidas al metal. Se introduce en el producto ultrasonido con una frecuencia de oscilación de más de 20.000 Hz en pulsos separados en ángulo con respecto a la superficie metálica. Al encontrar la interfaz entre dos medios, las vibraciones ultrasónicas son reflejadas y capturadas por otra sonda. Con un sistema de sonda única, esta puede ser la misma sonda que generó las señales. Desde la sonda receptora, las oscilaciones se envían a un amplificador y luego la señal amplificada se refleja en la pantalla del osciloscopio. Para controlar la calidad de las soldaduras en lugares de difícil acceso en las obras de construcción, se utilizan detectores de defectos de tamaño pequeño y diseño liviano.
Las ventajas de las pruebas ultrasónicas de uniones soldadas incluyen: mayor capacidad de penetración, que permite controlar materiales de gran espesor; alto rendimiento del dispositivo y sensibilidad, determinando la ubicación de un defecto con un área de 1 - 2 mm2. Las desventajas del sistema incluyen la dificultad de determinar el tipo de defecto. Por lo tanto, el método de prueba ultrasónico se utiliza a veces en combinación con pruebas de radiación.
Métodos de ensayo destructivos para uniones soldadas.
Los métodos de prueba destructivos incluyen métodos de prueba de muestras de control para obtener las características requeridas de una junta soldada. Estos métodos se pueden utilizar tanto en muestras de control como en secciones cortadas de la propia junta. Como resultado de los métodos de prueba destructivos, se verifica la exactitud de los materiales seleccionados, los modos y tecnologías seleccionados y se evalúan las calificaciones del soldador.
Las pruebas mecánicas son uno de los principales métodos de pruebas destructivas. A partir de sus datos se puede juzgar si el material base y la junta soldada cumplen con las especificaciones técnicas y otras normas previstas en esta industria.
A pruebas mecanicas incluir:
- probar la unión soldada en su conjunto en sus distintas secciones (metal soldado, metal base, zona afectada por el calor) para detectar tensión estática (a corto plazo);
- flexión estática;
- flexión por impacto (en muestras con muescas);
- para resistencia al envejecimiento mecánico;
- Medición de la dureza del metal en diversas zonas de la unión soldada.
Las muestras de control para pruebas mecánicas se sueldan del mismo metal, utilizando el mismo método y con el mismo soldador que el producto principal. En casos excepcionales, las muestras de control se cortan directamente del producto controlado. En la Fig. 4 se muestran variantes de muestras para determinar las propiedades mecánicas de una junta soldada.
Estiramiento estático Pruebe la resistencia de las uniones soldadas, el límite elástico, el alargamiento relativo y la contracción relativa. La flexión estática se lleva a cabo para determinar la ductilidad de la junta mediante el ángulo de flexión antes de la formación de la primera grieta en la zona de tracción. Las pruebas de flexión estática se llevan a cabo en muestras con costuras longitudinales y transversales con el refuerzo de la costura retirado al ras del metal base.
Curva de impacto- una prueba que determina la resistencia al impacto de una unión soldada. Con base en los resultados de la determinación de la dureza, se pueden juzgar las características de resistencia, los cambios estructurales del metal y la resistencia de las soldaduras contra la fractura frágil. Dependiendo de las condiciones técnicas, el producto puede estar sujeto a rotura por impacto. Para tuberías de pequeño diámetro con costuras longitudinales y transversales se realizan pruebas de aplanamiento. Una medida de plasticidad es el tamaño del espacio entre las superficies prensadas cuando aparece la primera grieta.
Estudios metalográficos Las uniones soldadas se llevan a cabo para establecer la estructura del metal, la calidad de la unión soldada e identificar la presencia y naturaleza de los defectos. Según el tipo de fractura, se determina la naturaleza de la destrucción de las muestras, se estudia la macro y microestructura de la soldadura y la zona afectada por el calor, se juzga la estructura del metal y su ductilidad.
Análisis macroestructural Determina la ubicación de defectos visibles y su naturaleza, así como macrosecciones y fracturas del metal. Se realiza a simple vista o bajo una lupa de 20 aumentos.
Análisis microestructural Se lleva a cabo con un aumento de 50-2000 veces utilizando microscopios especiales. Con este método es posible detectar óxidos en los límites de los granos, quemaduras del metal, partículas de inclusiones no metálicas, el tamaño de los granos del metal y otros cambios en su estructura causados por el tratamiento térmico. Si es necesario, se realizan análisis químicos y espectrales de uniones soldadas.
Pruebas especiales realizado para estructuras críticas. Tienen en cuenta las condiciones de funcionamiento y se llevan a cabo según métodos desarrollados para este tipo de producto.
Eliminación de defectos de soldadura.
Se deben eliminar los defectos de soldadura identificados durante el proceso de inspección que no cumplan con las especificaciones técnicas, y si esto no es posible, se rechaza el producto. En las estructuras de acero, la eliminación de soldaduras defectuosas se realiza mediante corte o ranurado por arco de plasma, seguido de procesamiento con muelas abrasivas.
Los defectos en las costuras sometidas a tratamiento térmico se corrigen después de templar la junta soldada. Al eliminar defectos, se deben seguir ciertas reglas:
- la longitud de la sección eliminada debe ser mayor que la sección defectuosa en cada lado;
- El ancho de la abertura debe ser tal que el ancho de la costura después de soldar no exceda el doble de su ancho antes de soldar.
- el perfil de la muestra debe garantizar una penetración fiable en cualquier lugar de la costura;
- la superficie de cada muestra debe tener contornos suaves sin protuberancias, depresiones afiladas ni rebabas;
- Al soldar una zona defectuosa, se debe garantizar la superposición de las zonas adyacentes del metal base.
Después de soldar, el área se limpia hasta que se eliminan por completo las cáscaras y la holgura en el cráter y se realizan transiciones suaves al metal base. La eliminación de áreas defectuosas internas y externas enterradas en conexiones de aluminio, titanio y sus aleaciones debe realizarse únicamente mecánicamente, esmerilando con herramientas abrasivas o cortando. Se permite el corte seguido del pulido.
Los cortes se eliminan recubriendo una costura de hilo a lo largo de todo el defecto.
En casos excepcionales, es posible utilizar la fusión de pequeños cortes con sopletes de arco de argón, lo que permite alisar el defecto sin necesidad de revestimiento adicional.
La flacidez y otras irregularidades en la forma de la costura se corrigen mediante el procesamiento mecánico de la costura en toda su longitud, evitando subestimar la sección transversal total.
Los cráteres de costura están soldados.
Las quemaduras se limpian y sueldan.
Todas las correcciones de las uniones soldadas deben realizarse utilizando la misma tecnología y los mismos materiales que se utilizaron al aplicar la costura principal.
Las costuras corregidas se someten a una nueva inspección utilizando métodos que cumplan con los requisitos para este tipo de unión soldada. El número de correcciones a una misma sección de soldadura no debe exceder de tres.
En ARP se han utilizado los siguientes métodos para detectar defectos ocultos en piezas: pinturas, barnices, fluorescentes, magnetización, ultrasonidos.
Método de prensado Se utiliza para detectar defectos en piezas huecas. El prensado de piezas se realiza con agua (método hidráulico) y aire comprimido (método neumático).
a) El método hidráulico se utiliza para detectar grietas en partes de la carrocería (bloque y culata). Las pruebas se llevan a cabo en especiales. soporte, que asegura el sellado completo de la pieza, que se llena con agua caliente a una presión de 0,3-0,4 MPa. La presencia de grietas se juzga por fugas de agua.
b) El método neumático se utiliza para radiadores, tanques, tuberías y otras piezas. La cavidad de la pieza se llena con aire comprimido a presión y luego se sumerge en agua. La ubicación de las grietas se determina por las burbujas de aire que se escapan.
Método de pintura basado en las propiedades de las pinturas líquidas para la difusión mutua. Se aplica pintura roja diluida con queroseno sobre la superficie desengrasada de la pieza. Luego se lava la pintura con un disolvente y se aplica una capa de pintura blanca. Después de unos segundos, aparece un patrón de grietas sobre un fondo blanco, cuyo ancho ha aumentado varias veces. Se pueden detectar grietas de hasta 20 micras de ancho.
método luminiscente basado en la propiedad de algunas sustancias de brillar cuando se irradian con rayos ultravioleta. Primero se sumerge la pieza en un baño de líquido fluorescente (una mezcla de 50% de queroseno, 25% de gasolina, 25% de aceite de transformador con la adición de un tinte fluorescente). Luego, la pieza se lava con agua, se seca con aire tibio y se pulveriza con gel de sílice en polvo, que extrae el líquido fluorescente de la grieta hacia la superficie de la pieza. Cuando una pieza se irradia con rayos ultravioleta, los límites de la grieta se detectan mediante un resplandor. Los detectores de defectos luminiscentes se utilizan para detectar grietas de más de 10 micrones en piezas fabricadas con materiales no magnéticos.
Método de detección de defectos magnéticos. ampliamente utilizado en la detección de defectos ocultos en piezas de automóviles fabricadas con materiales ferromagnéticos (acero, hierro fundido). Primero se magnetiza la pieza y luego se vierte con una suspensión que consiste en un 5% de aceite de transformador y queroseno y polvo fino de óxido de hierro. El polvo magnético delineará claramente los límites de la grieta, porque Se forman rayas magnéticas en los bordes de la grieta. El método de detección de fallas magnéticas tiene una alta productividad y permite detectar grietas de hasta 1 micrón de ancho.
Método de ultrasonido se basa en la propiedad del ultrasonido de atravesar productos metálicos y reflejarse desde el límite de dos medios, incluso desde un defecto. Existen 2 métodos de detección de fallas por ultrasonidos: transmisión y pulso.
Método de transiluminación Se basa en la aparición de una sombra sonora detrás de un defecto, con el emisor de vibraciones ultrasónicas situado en un lado del defecto y el receptor en el otro.
Método de pulso se basa en el hecho de que las vibraciones ultrasónicas, reflejadas desde el lado opuesto de la pieza, regresarán y habrá 2 ráfagas en la pantalla. Si hay un defecto en la pieza, se reflejarán vibraciones ultrasónicas y aparecerá una explosión intermedia en la pantalla del tubo.
Para garantizar un funcionamiento fiable de las máquinas, es de gran importancia el control periódico de su estado durante el mantenimiento operativo.
Para determinar el grado de desgaste y detectar defectos en las piezas que aparecen durante el proceso de fabricación u operación se realizan diversas mediciones técnicas.
Un defecto es un incumplimiento separado de un producto o pieza de los requisitos establecidos. Los defectos pueden ser obvios y ocultos, críticos y no críticos. Si hay un defecto crítico, la pieza no se puede utilizar para el fin previsto.
Por origen, los defectos pueden ser de producción u operativos.
A defectos de fabricación incluyen: cavidades de contracción: cavidades que se forman cuando el metal se enfría; inclusiones no metálicas que ingresan al metal desde el exterior; composición química desigual del metal en las piezas fundidas; grietas finas que se forman dentro de productos laminados gruesos; Grietas de endurecimiento: el metal se rompe durante el proceso de endurecimiento. Esto también incluye grietas en el área de soldadura; falta de fusión: falta de fusión entre la base y el metal depositado, así como entre capas individuales en la soldadura multicapa.
A defectos operativos incluyen: grietas por fatiga: roturas en una pieza debido a la acción prolongada de altas tensiones alternas que ocurren en lugares de concentración de tensiones. El ancho de apertura de las fisuras por fatiga no supera varios micrómetros. Los defectos operativos también pueden incluir:
Daño por corrosión del metal como resultado de efectos químicos y electroquímicos, cuya escala depende de la agresividad del medio ambiente. La corrosión puede ser continua, puntual, celular;
Grietas por fluencia que ocurren en metales a lo largo de los límites de los granos a altas temperaturas;
Grietas térmicas que surgen debido a cambios bruscos de temperatura, lubricación insuficiente y atasco de las superficies de las piezas que se frotan;
Grietas-desgarros que ocurren cuando las piezas se sobrecargan cuando funcionan en modo fuera de diseño.
Los defectos de la geometría de las tuberías pueden ser tanto de producción como operativos: abolladuras; corrugación: alternancia de convexidades y concavidades transversales de la pared de la tubería, lo que provoca una curvatura en el eje de la tubería. Erosión, abolladuras en acero laminado, riesgo, delaminación, adelgazamiento de la pared de la tubería.
Se permite el funcionamiento de la tubería en presencia de defectos peligrosos sujeto a la introducción de restricciones en los modos de bombeo.
Las causas de defectos y destrucción de ejes pueden ser causas de carácter metalúrgico, cuando existen defectos en las piezas: grietas superficiales e internas, delaminaciones y roturas por tensiones mecánicas y térmicas que surgen durante la fabricación de varillas.
Las secciones más peligrosas desde el punto de vista de la aparición de grietas por fatiga son las secciones en las que cambia el diámetro del eje (transiciones de filete) y los chaveteros en los lugares donde el impulsor encaja en el eje y debajo del acoplamiento. La falla del eje puede ocurrir debajo del impulsor bajo la influencia de cargas cíclicas. El lugar donde se originan las grietas es el chavetero, donde las condiciones de trabajo del material son más severas.
Además de los defectos enumerados, existen las siguientes desviaciones en la forma de las piezas individuales del diseño: ovalidad, conicidad, forma de barril, curvada, no plana. También hay desviaciones en la ubicación relativa de las piezas individuales en el conjunto ensamblado: desalineación de ejes y falta de paralelismo, descentramiento final, desalineación, descentramiento radial, asimetría.
La información objetiva sobre el estado técnico de los mecanismos se obtiene utilizando herramientas de diagnóstico técnico, un complejo de información y medición que permite analizar y acumular información. La evaluación cuantitativa del estado técnico se basa en un parámetro de diagnóstico. Se pueden utilizar los siguientes parámetros: potencia masiva; presión; temperatura; parámetros de vibración, etc.
Al diagnosticar equipos y tuberías, se utilizan los siguientes conceptos importantes.
Actuación- el estado de un mecanismo u otro objeto en el que es capaz de realizar sus funciones.
Rechazo- un evento que consiste en un mal funcionamiento de un mecanismo u otro objeto (un concepto probabilístico).
Funcionamiento defectuoso- el estado del objeto en el que no cumple uno de los requisitos de la documentación técnica.
Fiabilidad- la propiedad de un objeto de mantener continuamente su operatividad durante un cierto período de tiempo (tiempo de funcionamiento).
Durabilidad- la capacidad de un mecanismo de permanecer operativo hasta que se produzca un estado límite con un sistema de mantenimiento y reparación (MER) instalado.
Toda la vida- este es el tiempo calendario completo de funcionamiento del equipo (por ejemplo, una bomba) hasta que el desgaste alcanza su límite.
Fiabilidad- esta es la propiedad de un objeto para realizar funciones específicas. Este es el principal indicador de calidad de un objeto. El principal indicador de confiabilidad es la probabilidad de funcionamiento sin fallas, que se denomina función de confiabilidad.
Durante diferentes períodos de funcionamiento de la bomba, la frecuencia (intensidad) de las fallas es diferente (Fig. 1). Hay tres períodos: I- rodaje; II- operación normal; III- envejecimiento.
La naturaleza de la alta tasa de fallas (¡punto!) radica en la fabricación imperfecta de piezas y defectos no detectados.
Fig. 1. Gráfico típico de tasa de falla de mecanismos durante la operación.
Período de fracasos repentinos. II irreparables, su intensidad es baja hasta que el desgaste de las piezas alcanza un cierto valor, después del cual comienza un período de envejecimiento III.
Para evaluar los parámetros de confiabilidad de la bomba, es necesario seleccionar un elemento que limite la confiabilidad. Para las bombas, dichos elementos son sellos mecánicos (tiempo de funcionamiento promedio 3500 horas), sellos de garganta (6300 horas), cojinetes (12000 horas), ejes (60000 horas). La principal reserva para aumentar los parámetros de confiabilidad de la bomba es mejorar la calidad de los sellos mecánicos.
La vida útil de los equipos de bombeo oscila entre 4000 y 8000 horas. Aproximadamente el 30% de todas las fallas ocurren en los sellos mecánicos del eje, el 15% en los cojinetes y el 9% en el sistema de aceite. El aumento de la vibración provoca hasta el 10% de las averías. Por culpa del personal - hasta el 12%.
La razón principal de la disminución de la eficiencia de la bomba (hasta un 3%) es el desgaste del sello del espacio y un aumento en el flujo de aceite desde la cavidad de descarga hacia la tubería de succión.
La vibración tiene un efecto perjudicial sobre el estado de las bombas, durante las cuales las piezas experimentan cargas alternas y colapsan rápidamente. En primer lugar, se destruyen los cojinetes y acoplamientos. La vibración debilita la fijación de los nodos a la base y de los nodos entre sí.
No existen máquinas con un acabado perfecto, por lo que es imposible eliminar todos los procesos que provocan la vibración de la bomba. El centro de masa del rotor nunca coincide con el eje de rotación del eje. La fuerza del desequilibrio mecánico es la principal fuente de armónicos de vibración forzada en las máquinas rotativas. Un aumento en las amplitudes de los armónicos de vibración individuales se utiliza como signo de diagnóstico de la presencia de defectos. En el 90% de los casos, la parada de emergencia de la bomba va precedida de un fuerte aumento de la amplitud de las vibraciones.
El método de diagnóstico para operar equipos se reduce a comparar un parámetro de diagnóstico con un valor aceptable. El diagnóstico de vibraciones se basa en el uso del valor cuadrático medio de la velocidad de vibración (mm/s), por ejemplo, en una tapa o en una carcasa de rodamiento.
Las pruebas no destructivas (NDT) le permiten detectar defectos y comprobar la calidad de las piezas sin comprometer su idoneidad para el uso previsto. Enumeremos varios métodos existentes de pruebas no destructivas.
Método visual-óptico le permite identificar grietas relativamente grandes, daños mecánicos y deformaciones residuales.
método capilar se basa en aumentar el contraste entre el material defectuoso y el material libre de defectos utilizando líquidos penetrantes especiales.
Prueba de ultrasonido le permite determinar las coordenadas y el área del defecto. El tornillo debe encajar perfectamente en la superficie del producto.
Detección de defectos magnéticos se basa en el hecho de que los defectos del producto provocan distorsiones en el campo magnético inducido en el producto.
La detección de defectos gamma permite identificar defectos ocultos utilizando dispositivos portátiles y maniobrables.
Las características más importantes de los métodos de ensayo no destructivos son la sensibilidad y la productividad. La sensibilidad está determinada por el tamaño más pequeño del defecto detectado. Los métodos anteriores permiten detectar grietas con una apertura de más de 0,001 mm.
El método gammagráfico detecta grietas cuya profundidad es del 5% del espesor de la pieza.
Las pruebas no destructivas de los ejes de bombas y motores eléctricos se llevan a cabo mediante métodos visuales, ultrasónicos y de partículas magnéticas durante la inspección entrante, así como durante la operación y reparación. En este caso, se revelan defectos superficiales e internos similares a grietas, cavidades y otras violaciones de la continuidad del material. Los END se realizan cada 10-16 mil horas de funcionamiento del eje, dependiendo de la potencia y el número de arranques de la bomba.
Al realizar la detección de fallas posteriores a la construcción, se verifica lo siguiente:
La geometría interna de las tuberías y el estado de las paredes después de la colocación y relleno de la tubería;
Continuidad del revestimiento aislante después del relleno mediante el método de polarización catódica.
La geometría interna (abolladuras y dobleces) se verifica pasando un dispositivo de calibración (proyectil perfilador) en una corriente de agua o aire. El pase se realiza mediante la tecnología de paso del dispositivo de limpieza.
La detección de fallas en línea se lleva a cabo para detectar grietas y otros defectos en las paredes de las tuberías y uniones soldadas. Se realiza en corriente de aire, gas natural o agua. El modo de funcionamiento del compresor o de la estación de bombeo debe ser coherente con la velocidad del proyectil (normalmente se utiliza una velocidad de aproximadamente 1,0 m/s). Si se aumenta la velocidad del detector de fallas, se producen datos distorsionados.
La detección de defectos en el cuerpo de la tubería se lleva a cabo mediante inspección dentro de la tubería utilizando herramientas de perfilado y herramientas de detección de defectos. En general, las llamo herramientas de inspección en línea (IIS).
VIS son pistones de inspección inteligentes con cuerpo de acero y discos de poliuretano. Las herramientas de inspección en tubería tienen rodillos de soporte y medios de detección tipo transmisor. Se conocen casos de pistones que recorren distancias de más de 850 km sin instalar cámaras de arranque intermedias.
La herramienta perfiladora es una herramienta electrónico-mecánica equipada con sensores de palanca que miden el área de flujo, posición de soldaduras, ovalidad, abolladuras y corrugaciones. La curvatura del eje de la tubería se registra mediante un indicador de rotación basado en la posición relativa de los ejes de las dos secciones del perfilador. La distancia recorrida por el proyectil se determina mediante ruedas de medición. La vinculación de los defectos detectados a determinados tramos de la ruta se realiza mediante marcadores especiales.
Para la detección de defectos internos se utilizan proyectiles detectores de defectos magnéticos y ultrasónicos (Tabla 1). El dispositivo de diagnóstico computarizado utiliza un método para registrar señales ultrasónicas pulsadas reflejadas desde las superficies internas y externas de la tubería. En este caso, el sensor está sumergido en el flujo de aceite. El espesor de la pared está determinado por el tiempo de retardo de la segunda señal. Además, la señal se refleja en discontinuidades en el metal de la tubería.
Tabla 1. Características técnicas de los proyectiles detectores de fallas magnéticos para un diámetro de tubería de 1220 mm.
Para un examen más completo, es necesario un diagnóstico integral, basado en diversos fenómenos físicos, porque las herramientas de medición en línea no revelan el estado de tensión de la tubería.
Desde un punto de vista técnico, el diagnóstico técnico de tuberías incluye las siguientes acciones:
Detección de defectos en la tubería;
Comprobación de cambios en la posición de diseño de la tubería, sus deformaciones y estado tensional;
Evaluación del estado de corrosión y protección de tuberías contra la corrosión;
Control de parámetros tecnológicos del transporte de productos;
Evaluación integral del desempeño de ductos, pronosticando la vida útil y vida residual del ducto.
El sistema de diagnóstico integral de la parte lineal de tuberías se basa en el uso de los siguientes métodos de control:
Métodos estadísticos para evaluar las propiedades operativas de los elementos de protección anticorrosión y las tasas de falla;
Diagnóstico del estado del metal de las tuberías mediante instrumentos de inspección en línea, así como métodos de evaluación metalográfica;
Diagnóstico de la actividad electroquímica y biológica del medio ambiente en tramos potencialmente peligrosos de la ruta;
Controlar la excavación de zanjas y las repruebas hidráulicas periódicas de secciones potencialmente peligrosas de la tubería.
La elección del intervalo de tiempo entre mediciones de un parámetro de diagnóstico depende de su sensibilidad a los cambios en el estado del objeto y del grado de desarrollo del defecto. Así, el proceso de destrucción de un rodamiento desde la aparición del defecto dura entre 2 y 3 meses.
La inspección adicional de detección de defectos incluye la identificación del defecto detectado por la herramienta de inspección. La identificación de un defecto consiste en determinar el tipo, los límites y el tamaño del defecto. Las pruebas son realizadas por personal capacitado y certificado en métodos de ensayo no destructivos.
