Контроль сварных соединений трубопроводов и исправление дефектов

В процессе изготовления трубопровода пооперационно контролируют качество изготовления элементов трубопровода, их сборки и сварки. Проверяют качество применяемых материалов, соблюдение технологического процесса подготовки труб к сварке и их сварки. По окончании всех технологических" операций проводят окончательный контроль, основанный на методах испытания трубопровода без разрушения. Для оценки качества сварных соединений трубопровода применяют следующие виды контроля: прокатывание шарика через трубу, визуальный контроль, рентгеновское просвечивание, гидравлическое испытание и испытание на плотность.

Испытанию на прокатывание шарика через трубу подвергают 100% трубопроводов. Этим способом контроля устанавливают величину эллиптичности трубы и выявляют натеки внутри трубы, превышающие установленные нормы. Диаметр прокатываемого стального шарика выбирают в зависимости от внутреннего диаметра трубы. При диаметре труб до 18 ммприменяют шарик, диаметр которого на 1 мм меньше внутреннего диаметра трубы, при диаметре труб 18—30 мм— меньше на 2 мми при диаметре труб 30—40 мм— меньше на 2,5 мм. Трубы, через которые не прокатывается шарик заданного диаметра, бракуют; такие трубы не подлежат исправлению. Удаление или уменьшение проплавов зачисткой или опиловкой не допускается.

Визуальному контролю невооруженным глазом или с помощью лупы с 10-кратным увеличением подвергают 100% трубопроводов. Перед осмотром сварной шов и прилегающая к нему поверхность трубы на длине не менее 20 ммдолжны быть очищены от загрязнений, затрудняющих осмотр. При контроле определяют соответствие размеров и формы швов, установленных эталонами, выявляют трещины, наплывы, подрезы, свищи и другие дефекты швов. Допускается наличие не более двух поверхностных раковин диаметром до 0,3 мм, если они расположены не на границе сварного шва и на расстоянии одна от другой не менее 5 мм. Раковины больших размеров могут быть заварены, если трубопровод не относится к трубопроводам ответственного назначения, диаметр раковины не превышает 1 мми количество раковин не более двух на всей длине шва.

При контроле размеров и формы швов, выполняемых ручной и автоматической сваркой, а также при выявлении дефектов на поверхности швов пользуются эталонами. Необходимость создания эталонов вызывается тем обстоятельством, что получение сварных швов заранее заданных размеров и формы зависит не только от квалификации сварщика, но и от условий сварки, связанных с диаметром и формой трубопроводов. Размеры и форма швов устанавливаются после тщательной отработки технологии сварки. Если возникает необходимость большего увеличения, чем 10-кратное, то осмотр производится с помощью бинокулярного микроскопа. Сварной шов по всей длине окружности трубы должен иметь одинаковое сечение с плавным переходом к поверхности трубы. Отклонения по ширине шва не должны превышать 0,5 мм; в отдельных случаях допускаются отклонения до 0,8 мм.Не допускаются резкие перехваты и утолщения шва. Наплывы на соединительных деталях (ниппель, штуцер и др.) разрешается спиливать, не затрагивая основного металла. Трубопроводы, в которых материал трубы был задет при опиловке, бракуются и исправлению не подлежат.

Рентгеновскому просвечиванию с фотографированием на рентгеновскую пленку подвергают сварные швы трубопроводов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Таким образом, контролируют 100% трубопроводов ответственного назначения. Трубопроводы неответственного назначения контролируют выборочно. Рентгеновским контролем выявляют трещины в шве, газовые и шлаковые включения, натеки, прожоги, включения вольфрама.

В трубопроводах ответственного назначения допускается наличие пор, шлаковых включений и включений вольфрама, если их размеры не превышают 1 мми количество таких дефектов не более одного на 100 ммдлины шва. Дефекты больших размеров или в большем количестве не допускаются. В трубопроводах неответственного назначения разрешается исправление дефектов не более двух раз. Для облегчения контроля качество можно оценивать путем сравнения контролируемого сварного шва трубопровода с эталонным.

Гидравлическое испытание позволяет судить о прочности сварных соединений трубопровода и выявляет неплотности в отдельных участках сварного шва. При пневматическом испытании трубопровод погружают в ванну с водой и затем нагнетают в него воздух под давлением, предусмотренным в технических условиях. Продолжительность выдержки трубопровода под давлением жидкости или воздуха устанавливается техническими условиями. Трещины в сварных швах и сквозные свищи, выявленные гидравлическим или пневматическим испытаниями, не допускаются вне зависимости от их величины и местоположения. Трубопроводы ответственного назначения, имеющие такие дефекты, бракуются. Трубопроводы других типов разрешается исправлять повторной сваркой. Контроль высоким давлением должен выполняться с соблюдением соответствующих правил и инструкций по технике безопасности.

Плотность сварных соединений трубопроводов ответственного назначения можно контролировать с помощью гелиевых течеискателей, гелиевовоздушной смесью и перемещают щуп вдоль сварного шва, во методами щупа или натекания. В первом случае трубопровод заполняют втором — трубопровод вакуумируют и затем обдувают сварные швы гелием.

Ниже приведены некоторые дефекты в сварных швах трубопроводов, их причины и способы исправления.

Трещины (поперечные и продольные) возникают при сварке вследствие неудовлетворительного качества присадочного материала и неправильной технологии сварки. Трубопроводы с трещинами бракуют и не исправляют.

Окисление наплавленного металла наблюдается при газовой сварке трубопроводов из углеродистой стали; внутри шва имеются частицы шлака; поверхность шва, серебристая, неровная, с мелкими свищами. Причина дефекта - сварка окислительным пламенем. Дефект неисправим.

Науглероживание наплавленного металла наблюдается при газовой сварке трубопроводов из углеродистой стали; шов гладкий и широкий, на поверхности шва большие свищи. Причина дефекта — сварка пламенем с избытком ацетилена. Дефект неисправим.

Наплывы появляются вследствие неправильного выбранного режима сварки, неправильного положения трубопровода при сварке и неудовлетворительного качества присадочного материала. Кратеры образуются в результате отрыва дуги при недостаточном количестве наплавленного металла в ванне. Наплывы исправляют механической опиловкой или шарошкой, кратеры - подваркой с последующей зачисткой излишнего наплавленного металла.

Прожог представляет собой проплавление сквозного отверстия в трубе. Причина дефекта - низкая скорость сварки, неправильный угол наклона горелки, неправильное ведение сварки. Трубопроводы

ответственного назначения, имеющие такие дефекты, бракуют и не исправляют. В других случаях прожоги исправляют заваркой.

Подрез характеризуется подплавлением основного металла трубы рядом со швом. Причиной дефекта являются: неправильно выбранный режим сварки, неправильное положение трубопровода при сварке, несоответствующий угол наклона горелки. Трубопроводы с такими дефектами бракуют и не исправляют.

Поры и шлаковые включения в шве возникают при неудовлетворительном качестве присадочного материала, при загрязненной поверхности присадочного и основного металла и при неправильной технике сварки. Эти дефекты исправляют подваркой и последующей механической зачисткой. Трубопроводы ответственного назначения, имеющие такие дефекты, бракуют и не исправляют.

Дефекты сварных трубопроводов исправляют в соответствии со специальной технической документацией (инструкциями, типовыми технологическими регламентами и т. д.) с ведома отдела технического контроля. Не разрешается исправление дефектов повторной сваркой без предварительного удаления дефектных участков. Обнаруженные свищи, поры и другие неплотности зачеканивать не разрешается. К исправлению дефектов повторной сваркой допускаются сварщики не ниже 3-го разряда, имеющие свидетельство о допуске к сварке тонкостенных трубопроводов. Сварщики, имевшие перерыв в работе более семи дней, допускаются к исправлению дефектов, так же как и к сварке трубопроводов, после предъявления контролю и мастеру пробной работы и получения положительной оценки. После исправления дефекта трубопровод подвергают повторному контролю.

Фосфатирование

Общие положения

Фосфатирование - один из распространенных методов защиты металлов от коррозии. Сущность данного метода заключается в создании на поверхности защищаемого металла пленки нерастворимых фосфатов. Фосфатные покрытия после дополнительной обработки маслами, лаками или красками надежно защищают металлы от коррозии.

Фосфатные покрытия обладают высоким электросопротивлением и выдерживают напряжение в пределах от 300 до 500 МПа. По твердости фосфатная пленка превосходит медь и латунь, но она мягче стали. Растворимость фосфатной пленки в воде при комнатной температуре составляет около 1,5 мг/л, при 90 °С — 10,6 мг/л.В кислотах и щелочах фосфатные покрытия неустойчивы. Фосфатные покрытия выдерживают кратковременный нагрев до 400—500 °С, при более высокой температуре защитная способность покрытия снижается. Защитная способность обычных фосфатных покрытий выше, чем у оксидных пленок, получаемых при щелочном оксидировании стали. Фосфатные покрытия применяют для защиты от коррозии, для уменьшения трения и для электроизоляции. Кроме того, фосфатные покрытия служат очень хорошим грунтом для нанесения лакокрасочных покрытий.

В основе процесса фосфатирования лежит реакция взаимодействия железа с фосфорной кислотой. При воздействии на железо разбавленной фосфорной кислоты образуются три вида солей: монофосфат железа -Fe₂(H₂PO₄)₂, бифосфат- FeHPO₄ и трифосфат -Fe₃(PO₄)₂.

Образование солей происходит по уравнениям:

Fe + 2 H₃PO₄ = Fe (H₂PO₄)_{2 +} H₂ ;

Fe + Fe(H₂PO₄)₂ =2 FeHPO_{4 +} H_{2 ;}

Fe + 3Fe(H₂PO₄)₂ = Fe₃(PO₄)₂+ 4 H₃PO_{4 .}

Одновременно происходит реакция:

3Fe(H₂PO₄)₂ = Fe₃(PO₄)₂+ 4 H₃PO₄

Образовавшиеся монофосфаты растворяются в кислоте. Труднорастворимые бифосфаты и нерастворимые трифосфаты оседают на поверхности железа, образуя тончайший осадок. Однако защитные свойства пленки из фосфатов железа низкие. В связи с этим для фосфатирования начали пользоваться фосфатами цинка, которые дают гораздо более коррозионностойкую пленку. Для фосфатирования используют растворы, содержащие монофосфаты цинка, соли железа, марганца и свободную фосфорную кислоту. Фосфатирование происходит в две стадии: сначала травление железа в фосфорной кислоте, затем выпадение на поверхности бифосфатов и трифосфатов металла.

Если фосфатирование выполняется в растворе кислоты и солей, то процесс фосфатирования протекает очень медленно (продолжительность достигает 2 часов) исопровождается бурным выделением водорода. Прекращение выделения водорода свидетельствует о том, что процесс закончился. Это так называемый медленный способ. Главный недостаток его состоит в том, что в растворе накапливаются ионы двухвалентного железа, которые, образуя трифосфат железа, вместе с фосфатами цинка попадают в пленку, вследствие чего снижаются защитные свойства пленки. Кроме того, накопление в электролите солей железа приводит к усиленному шламообразованию и образованию на поверхности изделий трудно удаляемой корки.

Чтобы ускорить процесс фосфатирования, пользуются специальными добавками, причем наибольшее распространение

получили окисляющие добавки (нитриты, нитраты, хлораты). Механизм действия ускорителей до конца еще не выяснен. Считают, что действие ускорителей основано на связывании водорода по реакции:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О или

2Fe + 4Н₃РО₄ + 20 = 2Fe (Н₂РО₄)₂ + 2Н₂О,

в результате чего реакции сдвигаются в сторону образования фосфатов. Одновременно окислители переводят Fe²⁺ в Fe³⁺ , которое в виде F₃(PO₄)₂ выпадает в осадок на дно. Процесс фосфатирования по ускоренному способу продолжается 15—20 мин.