Среди неразрушающих методов контроля сварных швов стилоскопирование металла – самый «древний». Он был внедрен в 30-е годы прошлого века. Применяется для проверки однородности соединений сосудов высокого давления, котлов, трубопроводов, нагруженных сварочных металлоконструкций. Стилоскопированием быстро определяют вредные примеси, хотя точность результата во многом зависит от зоркости оператора, метод надежный. Порядок стилоскопирования сварных швов регламентирован ГОСТ 7122-81, он указывается в нормативно-технической документации для многих видов работ: при производстве трубопроводов, сварных технологических емкостей, опорных конструкций.
Что такое стилоскопирование
Во-первых, это экспресс-метод химсостава сварных соединений, наличия в металле углерода, серы, фосфора, других легирующих элементов. Говоря языком учебников, стилоскопирование швов – это неразрушающий метод контроля, основанный на сравнении спектральных линий испаряющихся паров расплава с эталонными снимками. По спектру сложно определить концентрацию компонентов. Оператор делает оценку «на глазок». Результат стилоскопирования всегда субъективный. Но серьезных аварий после тестирования сварных швов удается избежать.
Область применения
Выявление компонентов, снижающих качество сварных швов, главная цель стилоскопирования. Металл способен насыщаться газами в процессе сварки, элементы выгорают при температуре, превышающей точку плавления. Анализ выявляет нарушения технологии изготовления сварных сосудов, трубопроводов. Под давлением дефектное соединение может лопнуть.
Стилоскопирование металла шва проводят с целью определения химического состава. Фосфор, углерод определяют в искровом режиме, остальные компоненты – в спектре дуги. Качественный контроль необходим при производстве литых изделий. Стилоскопированием определяют марку стали во время приемки металла на склад или при разборе лома. Переносными моделями можно пользоваться в любых условиях, перед сборкой или ремонтом металлоконструкций, при необходимости, проверяют химсостав заготовок.
Преимущества и недостатки
Стилоскопирование популярно из-за:
- простоты применения;
- возможности анализировать металл, сварные швы на месте, без транспортировки в лабораторию; быстрое получение результатов;
- длительность использования расходных материалов;
- не нарушается целостность образцов и проверяемых сварных швов;
- не требуется серьезных капиталовложений.
Недостатки:
- субъективность оценки спектра, мнение операторов при стилоскопировании одних и тех же участков сварных швов может не совпадать;
- требуется опыт для достоверности результата, для спектрального анализа отводится несколько секунд (при длительном воздействии дуги металл будет перегреваться);
- низкая точность количественной оценки, оператор визуально определяет яркость свечения спектральной линии.
Важно!
Исследование связано с воздействием вредных факторов: приходится вдыхать пары металла, если в приборе не предусмотрено вентилирование. Напрягаются глаза.
Порядок проведения контроля
От корректной подготовки оборудования зависит достоверность анализа. Перед процедурой стилоскопирования сварных швов необходимо правильно заточить электродную иглу на токарном станке или шлифовальном круге. В полевых условиях, когда у оператора нет заранее подготовленных электродов, перед каждой пробой кончик правят напильником.
Этапы проведения проверки:
- из общего объема работ каждого из сварщиков выбирают участки контроля сварных швов размером 20х20 мм;
- зачищают швы до блеска металлической щеткой, чтобы устранить окалину;
- фиксируют оборудование в удобном положении, чтобы свет дуги попадал в щель анализатора;
- маркируют контрольные точки стыков, делают соответствующие отметки в картах контроля;
- выставляют головку аппарата на расстоянии 5 мм, перпендикулярно анализируемой поверхности;
- разжигают дугу, касаясь металла электродной иглой;
- наводят резкость окуляра, визуально оценивают спектр испаряющихся паров по атласу контроля, для этого дугу удерживают в течение 10–15 секунд;
- фиксируют результат в журнале;
- на основании анализа составляется итоговый протокол исследований.
Если при стилоскопировании в сварном шве обнаружены вредные примеси, проводится дополнительный анализ еще в трех точках.
Применяемое оборудование
Производители выпускают стилоскопы двух типов:
Стационарные ограничены параметрами исследуемого узла, они обычно габаритные, устанавливаются в лабораториях. Отличаются высокой чувствительностью, длительной работой, подключаются к стандартной сети. Они не перегреваются, оценка спектра проводится в автоматическом режиме.
Переносные приборы весят от 2 до 5 кг, они идут в комплекте с мобильным силовым модулем. Предназначены для исследования габаритных металлоконструкций, работы в полевых условиях. Для стилоскопирования труднодоступных участков созданы модели с подвижным блоком прожига, он закреплен на гибком оптоволоконном проводе.
Современное оборудование для контроля сварных швов оснащается фотографирующим блоком, компьютером с программой автоматического распознавания спектра по снимку. Такие приборы выдают объективные результаты.
Устройство и принцип работы
Набор основных узлов у всех стилоскопов одинаковый. Центральная часть прибора – фотометрический клин с трехлинзовой системой, у каждой свое фокусное расстояние. Через него проходит пучок света, попадающий в приемную щель размером до 20 микрон. Затем свет попадает на пару трапециевидных призм. Отражаясь от них, направляется в окуляр. Для удобства работы делают съемные окуляры с разной кратностью увеличения, чтобы можно было рассмотреть тонкие линии спектра.
Сменными элементами являются электроды, их делают из различных металлов:
- стали;
- меди;
- вольфрама;
- молибдена.
В процессе заточки электроды стачиваются. Их заменяют на новые. Генератор монтируется в корпус прибора или делается самостоятельным узлом.
Принцип действия стилоскопа основан на способности металла испаряться под действием дуги. По свечению паров методом спектрального анализа определяется компонентный состав металла. В прилагаемом к прибору атласе представлены световые характеристики основных компонентов сплавов. По яркости свечения операторы судят о концентрации примесей.
Стилоскопирование – один из неразрушающих способов контроля сварных швов. Примеси в металле могут стать причиной внутренних дефектов, снижающих прочность соединения. Контроль проводится на трубопроводах, сосудах высокого давления. Стилоскопом пользуются для определения марки стали.
