Контролируемой конструкции

Рис. 38. Камера с контролируемой атмосферой для ручной дуговой сварки вольфрамовым электродом:

Для группы тугоплавких, химически активных металлов пригодные методы сваркп резко ограничены необходимостью очень тщательной защиты зоны сварки от вредного действия окружающего воздуха. В этом случае применяют дуговую сварку в инертных газах с дополнительной защитой зоны сварки с помощью развитой системы насадок, укрепляемых на горелке, и защитой обратной стороны шва, либо используют камеры с контролируемой атмосферой. Достаточно эффективна электронно-лучевая сварка в вакууме.

Применяют аргон только высшего сорта по ГОСТ 10157—73 или гелий высокой чистоты. Сварку выполняют с использованием удлиненных насадок на сопле (длиной до 500 мм) с подачей газа с обратной стороны через специальные подкладки, а также в камерах с контролируемой атмосферой.

Поэтому сварка рассматриваемых металлов выполняется в основном электронным лучом в вакууме или в камерах с контролируемой атмосферой. В последнем случае используют аргон и гелий высокой частоты, которые дополнительно осушают от газов, пропуская их через селикагель, алюмогель и нагретую до 900— 1000° С титановую стружку. Сварку выполняют вольфрамовым электродом па постоянном токе прямой полярности.

Бронза сваривается с углеродистой или аустенитной сталью аргонодуплюй сваркой неплавящимся электродом, а тантал с титаном — в камерах с контролируемой атмосферой. Предел прочности соединения по бронзе 49 кгс/мм2, при закалке бронзы 60,5 кгс/мм- (закалка до сварки).

Комбинированные вставки из бронзы БрБ2 и ниобия используют для аргоподуговой сварки вольфрамовым электродом в камере с контролируемой атмосферой титана ОТ4-1 толщиной 0,8 и 2 мм. Прочность соединения при толщине 0,8 мм ств = = Г>3-г-60 кгс/мм2, угол изгиба 72—180°; при толщине 2 мм ав = = 40ч-45 кгс/мм2, угол изгиба 41—61°.

Тантал л ниобий по свойствам близки к титану и при сварке с ним образуют твердые растворы без хрупких соединений. Ниобий также удовлетворительно сваривается с медью и медными сплавами, с которыми образует ограниченные растворы. Тантал с медью растворов и соединений не образует. Обычно применяют бериллиевую бронзу БрВ2. Сварку выполняют вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов, часто в камерах с контролируемой атмосферой и электронным лучом.

Современные печи для светлого нагрева, так называемые печи с контролируемой атмосферой, имеют специальную установку, в которой получают газовую среду требуемого состава, которую подают в печь (закалочную, отжигательную). Печи могут быть электрическими или муфельными с наружным обогревом муфеля.

сварке высокоактивных металлов (титан, цирконий, тантал, ниобий, молибден, вольфрам) необходимо защищать не только расплавленный металл, но и зону металла, нагреваемую при сварке до температуры более 300°С с лицевой и обратной стороны шва. Для расширения струйной защиты с лицевой стороны шва применяют дополнительные кол паки-приставки, надеваемые на сопло горелки. Наиболее эффективная защита металла шва и зоны термического влияния обеспечивается при сварке в камерах с контролируемой атмосферой. Камеры предварительно продувают или вакуумируют, а затем заполняют защитным (инертным) газом заданного состава под небольшим давлением.

Сварка при повышенном давлении защитной атмосферы. Мощность дуги возрастает с увеличением давления защитной атмосферы при неизменном токе и длине дуги. Дуга при этом сжимается, благодаря чему увеличивается ее проплавляющая способность примерно на 25—60%. Этот способ можно использовать при сварке в камерах с контролируемой атмосферой.

Титан, а также цирконий и ниобий, содержащие водород, утрачивают свои пластические свойства, а сварка их становится невозможной. Поэтому массовая доля водорода в титане, предназначенном для ответственных конструкций, ограничивается 0,002...0,004%, и, кроме того, не допускается присутствие водорода в зоне сварки (сварка электронным лучом или в камерах с контролируемой атмосферой). При аргоно-дуговой сварке тщательно организуется защита металла сварочной ванны, остывающего до 773 К металла шва, и защищаются нижние кромки сварного соединения.

Перед компрессионными испытаниями производят контроль соединений ультразвуковым или рентгеновским методом. На по-всрхносп. контролируемой конструкции полезно наносить индикаторное покрытие с включением в него люминесцентной составляющей. Место сквозного дефекта обнаруживается под влиянием ультрафиолетовых лучей.

мени распространения сигнала, его амплитуде, частотном спектре и т.п. воспринимается пьезоэлектрическими акустическими датчиками - преобразователями акустической эмиссии (ПАЭ), расположенными на поверхности контролируемой конструкции. Обработка полученной информации служит основанием для заключения о природе, месте расположения и росте дефекта.

Для оценки результатов требуется наличие базы данных по акустической эмиссии, наблюдающейся при стабильном росте трещин в материале, аналогичном примененному при изготовлении контролируемой конструкции. Расчет условий роста трещин выполняют в терминах механики разрушений. Во внимание принимают источники акустической эмиссии при условии, что их не менее 5 (для газовых баллонов) и 10 (для сосудов) в области радиуса, составляющего 10% от расстояния между датчиками. Для сталей класса прочности 275-355 МПа (по пределу текучести) в учитываемые источники включают те, амплитуда сигнала от которых превышает 50 дВ. Испытания приостанавливают, если наблюдаются скачки амплитуды на 20 ёВ выше среднего уровня. Соответствующие источники тщательно исследуют.

Существует несколько подходов к выбору расстояния между соседними датчиками при их установке на поверхности контролируемой конструкции. В частности, расстояние выбирают так, чтобы затухание амплитуды упругой волны, обусловленное внутренним трением (затухание в дальней зоне), не превышало 20 с1В.

Метод пригоден для контроля изделий широкой номенклатуры, в том числе металлических и композитных. Его применяют независимо от способа соединения слоев (пайка, термодиффузионное сцепление, склейка). Например, его применяют для дефектоскопии биметаллических листов, трехслойных конструкций с периодической структурой заполнителя, клееных многослойных конструкций. Контроль объектов с малым затуханием УЗ (металлы) производят обычно при одном положении излучателя относительно контролируемой конструкции. При проверке объектов с большим затуханием (содержащих неметаллические слои) излучателем последовательно возбуждают конструкцию в нескольких точках. Отсутствие необходимости в непрерывном сканировании обусловливает высокую производительность метода.

Зонд работает следующим образом. В стенке контролируемой конструкции устанавливают корпус зонда таким образом, что наружная поверхность его дна, являющаяся рабочим электродом зонда, находится на уровне внутренней поверхности контролируемой конструкции. Поверхность рабочего электрода находится в тех же условиях, что и поверхность стенки контролируемой конструкции.

Возможности и особенности метода. Метод пригоден для контроля изделий широкой номенклатуры независимо от способа соединения слоев (пайка, термодиффузионное сцепление, склеивание). Контроль изделий с малым коэффициентом затухания УЗК (металлы) проводится обычно при одном положении излучателя относительно контролируемой конструкции. При проверке изделий с большим коэффициентом затухания (содержащих неметаллические слои) изделие последовательно возбуждают в нескольких точках. Отсутствие необходимости в сканировании обусловливает высокую производительность метода.

На контролируемой конструкции во время дефектоскопии не должны проводиться механические работы, вызывающие вибрацию. Температура поверхности контролируемой детали не должна превышать 60° С.

для контролируемой конструкции величина утечки (натекания) подлежит пересчету на рабочую среду и рабочие параметры. Так как утечки (натекания) представляют собой суммарные потоки через все неплотности конструкции, а режимы течения в них могут быть различны, то по величине утечки (натекания), измеренной во время контроля герметичности, можно получить приближенные величины утечек (натекания) рабочих сред.

Таким образом, в каждом конкретном случае выбирается тот или иной вид испытаний в зависимости от требований, предъявляемых к контролируемой конструкции, с учетом выше приведенных возможностей методов.

Контроль обдуванием поверхности индикаторным газом. При этом виде контроля к контролируемой конструкции подключают течеискатель. Поверхность обдувается струей гелия. Принципиальная схема контроля приведена на рис. 34.