Организация и технология контроля качества стали ШХ15СГ-В

Так как твердость стали ШХ15СГ-В после термической обработки не превышает 450 НВ, то испытание проводится методом Бринелля (рисунок 4) и состоит во вдавливании в испытуемое тело шарика диаметром D под действием постоянной нагрузки Р и измерении диаметра отпечатка d.

Рисунок 4 – Схема определения твердости по Бринеллю

Число твердости по Бринеллю НВ равно отношению нагрузки Р к площади шаровой поверхности отпечатка А:

.

Чем меньше диаметр отпечатка, тем больше твердость. На практике твердость определяют не по формулам, а по специальным таблицам, исходя из диаметра отпечатка d.

Основным динамическим испытанием является метод испы­тания на ударный изгиб (ГОСТ 9454-78) с определением ударной вязкости металла. Метод основан на разрушении образца с надре­зом одним ударом маятникового копра (рисунок 5).

Рисунок 5 – Схема испытаний на ударную вязкость

Образец устанавливают на опорах копра и наносят удар по стороне образца, противоположной надрезу. Работа, затраченная на разрушение образца, определяется так:

,

где Р — масса маятника; g - ускорение силы тяжести; Н, h – высота подъема маятника до удара и после разрушения образца; l - длина маятника; 2, 1 – углы подъема маятника до удара и после разрушения образца. Величины Р, Н, l, – постоянны, поэтому при испытаниях значение работы разрушения определяют с помощью специальных таблиц по значению .

Ударная вязкость КС, Дж/см2, определяется как отношение работы разрушения К, затраченной на деформацию и разрушение удар­ным изгибом надрезанного образца, к начальной площади поперечного сечения образца в месте надреза S0 по формуле:

КС =K/S0.

В зависимости от вида концен­тратора напряжений различают об­разцы трех типов: с радиусом дна надреза 1,0 мм (тип U); 0,25 мм (тип V) и инициированной трещи­ной (тип T) (рисунок 6). Вид надреза входит в обозначение работы удара и ударной вязкости. Работу удара обозначают двумя буквами КU, КV, КТ, а удар­ную вязкость - тремя буквами КСU, КСV, КСТ. В этих обозначе­ниях последние буквы являются символами концентраторов на­пряжений.

Рисунок 6 – Основные виды образцов для испытаний вязкости (ГОСТ 9454 – 78):

а – тип I (тип Менаже); б- тип II (тип Шарпи);

в – тип 15 (с инициированной трещиной)

Испытания ударной вязкости широко применяют для оценки склонности металла к хрупкому разрушению при низких темпе­ратурах. Преимуществами этого метода являются простота экспе­римента, учет влияния скорости нагружения и концентраций.

5 Выбор метода неразрушающего контроля в зависимости от предлагаемого дефекта стали

Методы химического, спектрального, рентгеноструктурного и металлографического анализа требуют, как правило, взятия проб, изготовления образцов (контроль качества с разрушением). Большая трудоемкость, затраты металла, топливноэнергетических ресурсов обусловили использование этих методов при выборочном контроле качества. Однако в совре­менных условиях, когда техника становится все более слож­ной, выборочный контроль ответственных изделий, работаю­щих в тяжелых эксплуатационных условиях, становится недостаточным, он не может гарантировать высокую работоспособность и надежность. Более эффективный контроль дефектов, нарушающих сплошность, однородность макро­структуры металла, отклонений химического состава сле­дует проводить с помощью физических методов неразру­шающего контроля, основанных на исследовании изменений физических характеристик металла.

Неразрушающий контроль дает возможность проверить качество деталей до вовлечения их в сборку и тем самым не допустить использования дефектных деталей в конструк­циях машин, оборудования, приборов, а следовательно, предотвратить аварии и катастрофы.

При выборе методов неразрушающего контроля, кроме специфических    особенностей и технических возможностей каждого метода, необходимо учитывать вид дефекта и его расположение, условия работы изделия и технические усло­вия на отбраковку, состояние и чистоту обрабатываемой поверхности, форму, размер изделия и зоны контроля, конкретные условия контроля.

Для стали марки ШХ15СГ-В возможен такой дефект термической обработки, как прожог.

Прожог – это дефект, вызванный малым усилием сжатия электродов при роликовой или точечной сварке; снижает прочность сварного соединения. Проявлением этого дефекта является крупнозернистая структура и окисление по границам зерен, вызывающее межкристаллитную коррозию, которая в дальнейшем способствует разрушению металла.

Прожог эффективнее всего выявляется методом магнитного неразрушающего контроля.

Магнитный неразрушающий контроль — вид контроля, основанный на анализе взаимодействия магнитного поля контролируемым объектом.

Термины и определения в области магнитных методов НК регламентирует ГОСТ 24450—80.

В магнитный вид НК по ГОСТ 18353—79 входят методы: магнитопорошковый, феррозондовый, магнитографический и др.

Используются магнитные методы, в основном, для конт­роля изделий из ферромагнитных материалов, так как эти материалы значительно изменяют свои магнитные свойства при намагничивании. Методы также применяются для конт­роля толщины немагнитных покрытий на ферромагнитной основе.

Магнитопорошковый метод основан на реги­страции магнитных полей рассеяния над дефектами с ис­пользованием в качестве индикатора ферромагнитного по­рошка или магнитной суспензии. Результаты контроля, полу­ченные с помощью этого метода, не являются количественными, а позволяют провести лишь оценку размера дефекта (ГОСТ 21105—87).

Широкое распространение метода объясняется высокой чувствительностью, простотой методики и наглядностью результатов контроля.

С помощью магнитопорошкового метода можно контроли­ровать изделия любых габаритных размеров и форм, если магнитные свойства материала изделия позволяют намагни­чивать его до степени, достаточной для создания поля рас­сеяния дефекта, способного притянуть частицы ферромаг­нитного порошка.

Технология контроля состоит из подготовки изделия, на­магничивания, нанесения «сухого» порошка или суспензии, расшифровки результатов и размагничивания.

Подготовка изделия к контролю включает в себя удале­ние грязи, жира, масла, продуктов коррозии и окалины. Если при контроле применяют суспензию, то особое внима­ние необходимо уделять обезжириванию поверхности изде­лия. Для удаления коррозии можно применять пескоструй­ный аппарат, деревянные и пластмассовые скребки.

Этап намагничивания изделия является очень ответствен­ным в технологии контроля. Так как значение напряжен­ности поля рассеяния дефекта зависит от напряженности внешнего намагничивающего поля, то предварительно необ­ходимо рассчитать значение силы намагничивающего тока. Например, для изделий цилиндрической формы сила тока, исходя из необходимой напряженности магнитного поля на поверхности изделия, рассчитывается по формуле I=πDH, где D — диаметр изделия, Н — напряженность намагничи­вающего поля (ГОСТ 21105—87). При большом намагничи­вающем поле появляется много «сложных» дефектов, а при малом — заметно падает чувствительность.

Наиболее сильное магнитное поле рассеяния возникает в том случае, если магнитные силовые линии намагничивающего поля ориентированы под прямым углом к плоскости дефекта, так как в этом случае дефектом будет пересекаться большее количество магнитных силовых линий. Наиболее полно можно выявить дефекты в том слу­чае, когда магнитные силовые линии намагничивающего поля направлены под прямым или близким к нему углом к направлению ориентации дефекта. Если же этот угол составляет менее 20—30°, то такие дефекты вообще могут быть не выявлены. Исходя из этого и следует выбирать способ намагничивания.

При магнитопорошковом контроле используются три способа намагничивания: продольное (полюсное), циркуляр­ное и комбинированное.

Если опытным путем установлено расположение дефектов поперек оси изделия, то наиболее информативным спо­собом будет продольное намагничивание. Для этого используют постоянный магнит, соленоид или электромагнит.

Если известно, что дефекты располагаются вдоль оси, например, цилиндрического изделия, то оптимальным способом является циркулярное намагничивание.

В практике встречаются случаи, когда ориентация дефектов неизвестна. Тогда контроль производят способом комбинированного намагничивания, т. е. на объект контроля одновременно накладываются продольное и циркулярное магнитные поля.

После намагничивания объекта контроля следуют операции нанесения ферромагнитного индикатора, расшифровки результатов и размагничивания изделий.

Размагничивание изделий производится воздействием на них переменного магнитного поля, изменяющегося по направлению и убывающего по амплитуде от некоторого зна­чения до нуля.

После размагничивания рекомендуется проверить степень размагниченности изделий. Для количественного определе­ния степени размагниченности используют приборы ПКР-1, ФП-1 и МФ-20Ф.

Магнитопорошковый метод контроля обладает очень высокой чувстви­тельностью и при благоприятных условиях контроля обеспе­чивает выявление поверхностных дефектов с раскрытием 2,5 мкм и глубиной 25 мкм. Применение люминесцирующих дефектоскопических материалов увеличивает чувствитель­ность вдвое.

Заключение

К современным металлам и сплавам предъявляются обширные и разнообразные требования к свойствам. Все свойства металлов и сплавов зависят от их состава и внутреннего строения. Поэтому в целях обеспечения требуемого качества конечного продукта необходимо вести контроль качества материала на протяжении всего технологического цикла: знать его структуру, химический состав, глубину термической обработки, распределение внутренних напряжений, характер и распределение возможных внутренних и поверхностных металлургических дефектов.

Приложение

Технические требования

1.1 Трубную заготовку изготавливают  из вакуумированной стали марок ШХ15-В и ШХ15СГ-В с химическим составом по ГОСТ 801.

Химический состав стали марок ШХ15-В и ШХ15СГ-В производства ОЭМК должен соответствовать указанному в таблице 1.

Таблица 1