Стилоскопирование. Определение химического состава сварного шва для увеличения прочности изделия

Во время соединения металлов путем сваривания внутри шва или на его поверхности за счет высокой температуры дуги могут появляться практически незаметные дефекты. Любой из них отрицательно влияет на прочность конечного изделия, так как мельчайшие трещины могут привести к разгерметизации.

Что такое стилоскопирование сварных швов, в чем суть данного метода

Существует несколько методов, применение которых позволяет выявлять мелкие дефекты шва перед использованием. Один из самых доступных – стилоскопирование, в основе которого лежит спектральный анализ. Способ направлен на выявление количества легирующих примесей в сварном шве. Иными словами, можно определить химический состав металла в месте соединения.

ГОСТы, используемые для работы

Существует несколько документов, четко регламентирующие все нюансы, связанные с процессом стилоскопирования:

1. ГОСТ 7122-81 Швы сварные и металл наплавленный. Методы отбора проб для определения химического состава.
2. РД 26.260.15-2001 Стилоскопирование основных и сварочных материалов и готовой продукции.
3. ГОСТ 34347-2017 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.

Области применения

Контролю подвергаются любые изделия, выполненные из легированной стали (в ее состав, помимо стандартных примесей, вводят специфические элементы для достижения желаемой прочности, стойкости и других показателей. К таким элементам относится хром, азот, никель и др).

Химический состав шва проверяют у любых емкостей и труб, которые впоследствии будут подвергаться воздействию высокого давления и химически агрессивных сред.

Метод актуален для тех производств, где важно четкое соблюдение состава сплавов. Он не используется на небольших частных предприятиях, металлоконструкции которых не нуждаются в высоком уровне контроля.

Технология

Процедура проверки несложная, но требует наличия специального оборудования и определенных навыков оператора.

Используемое оборудование

Стилоскоп – оборудование, которое позволяет провести стилоскопирование. Бывает двух типов: стационарный (используется в лаборатории) и переносной (подходит для производств).

Независимо от размера, они очень похожи и обладают рядом идентичных узлов.

Главный элемент стилоскопа – электрод, основной функцией которого является зажигание дуги на изделии. Чаще всего его изготавливают из стали, вольфрама или меди и устанавливают на головку прибора. При помощи шлифовального круга (реже токарного станка) конец электрода необходимо затачивать, чтобы он корректно работал. Специалист должен иметь при себе целый набор сменных электродов, потому что замеры можно производить только один раз, после чего они нуждаются в очередной коррекции.

Второй основной элемент стилоскопа – генератор, подсоединенный к корпусу. Благодаря ему, на сам стержень подается ток, который, в свою очередь, возбуждает дугу. От нее исходит свет, который, проходя через пары металла, проникает в щель. Ее ширина в зависимости от типа прибора колеблется от 0,01 до 0,02 мм.

Один из ключевых элементов стилоскопа – ряд линз, благодаря которому, можно определить точный химический состав примесей.

Трехлинзовая система, или фотометрический клин имеет разные фокусные расстояния. Он сначала принимает пучок света на две призмы, который затем отражается и направляется в объектив окуляра. Такая система, как правило, сменная и имеет разную степень увеличения.

Порядок проведения процедуры

Алгоритм действий:

1. Поверхность шва зачищают, убирая с него шлак, пыль и частички металла.
2. Образец располагают возле электрода.
3. Зажигают разряд.
4. Оператор отмечает, какой именно цвет спектра был у разряда (от красного до фиолетового).
5. В специальном атласе стилоскопа отмечены все возможные области.
6. Благодаря таблицам в атласе, можно определить соответствие точной концентрации примесей и яркости свечения.
7. Опыт следует проводить несколько раз для получения более точного результата.

Преимущества и недостатки метода

Метод широко распространен, благодаря ряду положительных аспектов:

1. Способ абсолютно безопасен и для его применения необходимо соблюдать только правила электробезопасности.
2. Целостность изделия после проведения анализа сохраняется. Работу диагностируемого оборудования можно не останавливать.
3. Цена процедуры относительно невысока.
4. Портативный стилоскоп легко можно разместить рядом с рабочей поверхностью, благодаря небольшим габаритам.

Несмотря на то что метод прост и безопасен, его применение затрудненно из-за некоторых недостатков:

1. Сложность подготовки и обучения специалистов. В среднем занимает от 2 до 6 месяцев.
2. При стилоскопировании нельзя выявить наличие углерода и серы, которые способствуют разрушению шва.
3. Свечение дуги оказывает на сетчатку глаз негативное влияние. Его можно снизить, используя специальные защитные очки.
4. Использовать данный метод можно только в помещениях, оборудованных вентиляцией, иначе газы способны нанести вред дыхательной системе оператора.