- ПОДГОТОВКА К КОНТРОЛЮ
- СХЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ КОНТРОЛЯ
- МАТЕРИАЛЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ
- 7. Радиографический контроль
- Завод кольцевых заготовок, ооо. фатьянов д.с. контроль качества отливок, изготовленных методом центробежного электрошлакового литья. характерные литейные дефекты и причины их образования журнал вестник арматуростроителя
ПОДГОТОВКА К КОНТРОЛЮ
2.1. Отливка, подлежащая радиографическому контролю,
должна быть очищена от формовочной земли, пригара и шлака, подвергнута
термообработке, если это предусмотрено технологией изготовления отливок, и
размечена на участки в соответствии с технологическими картами контроля.
Поверхностные дефекты и неровности, изображения
которых на снимках могут помешать выявлению и расшифровке изображений
внутренних дефектов отливки, должны быть устранены до проведения контроля.
2.2. Маркировочные знаки
устанавливаются в соответствии с маркировкой участков непосредственно на
участках (со стороны кассеты с пленкой или со стороны источника излучения) или
на кассете с пленкой таким образом, чтобы их изображения на снимке не
накладывались на изображение эталона чувствительности.
2.3. Эталоны
чувствительности устанавливаются в средней части контролируемого участка
отливки со стороны источника излучения.
2.4. При контроле
цилиндрических и сферических пустотелых отливок через две стенки с расшифровкой
изображения только прилегающего к пленке участка отливки при панорамном
просвечивании таких отливок, а также в случаях технической невозможности установки
эталона чувствительности со стороны источника излучения допускается установка
эталона со стороны кассеты с пленкой, что должно быть предусмотрено в
технологической карте контроля.
2.5. Эталоны
чувствительности выбираются с учетом обеспечения чувствительности, приведенной
в табл. П-1.
Таблица П-1
Чувствительность контроля (диаметры
проволок, которые должны выявляться) при расшифровке снимков, мм
Радиационная толщина, мм | Чувствительность |
До 5 | 0,100 |
Свыше 5 до 7 | 0,125 |
«___7» 9___» | 0,160 |
«___9» 12___» | 0,200 |
«___12» | 0,250 |
«___16» | 0,320 |
«___21» | 0,400 |
«___27» | 0,500 |
«___35» | 0,630 |
«___45» | 0,800 |
«___60» | 1,000 |
«___78» | 1,250 |
«___100» | 1,600 |
«___130» | 2,000 |
«___170» | 2,500 |
«___240» | 3,200 |
«___320» | 4,000 |
2.7.
Чувствительность контроля кромок отливки под сварку должна удовлетворять требованиям
документа “Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок.
Сварные соединения и наплавки. Правила контроля ( ПНАЭ
Г-7-010-89)”.
2.8. Разметка и
нумерация участков должны проводиться в соответствии с технологической картой
контроля способом, не ухудшающим качество и эксплуатационную надежность
отливки. Система разметки должна обеспечивать возможность ее возобновления в
случае необходимости.
2.9. Маркировка
участков (снимков) должна обеспечивать возможность нахождения записи в журнале
контроля (журнале результатов контроля), относящейся к участку (снимку), и
проконтролированного участка (снимка с этого участка) по записи в журнале.
Допускается включать в маркировку
номер или условный шифр дефектоскопа, проводившего контроль.
При повторном контроле участков, подвергнутых
ремонту по результатам первичного контроля, в маркировку включаются обозначения
Р, 2Р, 3Р и т.д. (в зависимости от числа ремонтов).
СХЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ КОНТРОЛЯ
3.1. Плоские,
угловые, тавровые и крестообразные отливки или участки отливок контролируются
по схемам, приведенным на рис. П-1, цилиндрические и сферические пустотелые
отливки – по схемам, приведенным на рис. П-2.
3.2. Отливки сложной
конфигурации разбиваются на участки более простой конфигурации, контролируемые
по одной из схем, приведенных на рис. П-1 и П-2.
Примеры контроля отдельных
участков отливок сложной конфигурации приведены на рис. П-3.
Рис. П-1. Плоские (а), угловые (б), тавровые (в, г, д) и (е)
крестообразные отливки:
1 – источник излучения; 2 – контролируемая отливка;
3 – кассета
Рис. П-2. Цилиндрические (а, б, в) и сферические (г, д) пустотелые
отливки:
1 – источник излучения; 2 – контролируемый участок
отливки; 3 – кассета
Рис. П-3. Сопряженные
цилиндрические (а, б, в, и, к) и сферические (г, д, ж, з) отливки:
1 – источник излучения; 2 – контролируемый участок
отливки; 3 – кассета
3.3. Направление
излучения при контроле плоских, а также цилиндрических и сферических пустотелых
отливок выбирается таким, чтобы радиационная толщина была минимальной.
– при прямых углах
между элементами – по биссектрисе любого угла между элементами;
– при углах, отличных
от прямого, между элементами – по биссектрисе угла между элементами.
3.5. Контроль отливок
и участков отливок сложной формы, участков с резкими перепадами толщин, а также
участков на краях отливки, не обеспечивающих защиту радиографической пленки от
прямого излучения, производится с применением компенсаторов излучения, как
показано на рис. П-4.
3.6. Расстояние f от источника излучения до контролируемого участка,
а при контроле цилиндрических и сферических пустотелых отливок через две стенки
до поверхности отливки определяется по формулам, приведенным в табл. П-2, или
по специальной номограмме, согласованной с головной материаловедческой
организацией.
Таблица П-2
Расстояние f от источника излучения до
контролируемой отливки
Схема просвечивания | Расстояние f , мм, не менее |
Рис. П-1 | CS |
Рис. П-2, | 0,7 C ( D – d ) |
Рис. П-2, | 0,5 C [1,5 ( D – d ) – D ] |
Рис. П-2, | 0,5 [ C (1,4 D – d ) – D ] |
Рис. П-2, | CD |
Примечание:
1. С = 2Ф/К при Ф/К ≥ 2 и С = 4 при
Ф / К < 2;
S – радиационная толщина, мм;
D и d – наружный и
внутренний диаметры контролируемой отливки, мм;
Ф – максимальный размер фокусного пятна источника
излучения, мм;
К – требуемая чувствительность контроля, мм, но не
менее 0,2 мм и не более 1,0 мм.
2. Если для схем
рис. П-2,
б и П-2,
в не выполняются условия 1,5 C ( D – d ) > D и C (1,4 D – d ) > D , расстояние может быть принято равным нулю (т.е.
источник излучения может помещаться непосредственно на поверхности
контролируемой отливки).
3.7. Размеры (длина и
ширина) контролируемых участков за одну экспозицию не должны превышать 0,8 f .
3.8. Количество
участков по длине окружности при контроле цилиндрических и сферических
пустотелых отливок определяется в зависимости от выбранной величины и отношений
f / D и d / D (табл. П-3 и П-4).
Допускается определять по табл.
Таблица П-3
Количество
участков при контроле по схеме рис. 2, а не менее
d/D | f/D | |||||||
0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 4,0 | 8,0 и более | |
0,50 | 18 | 16 | 15 | 13 | 12 | 11 | 10 | 10 |
0,55 | 16 | 15 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 9 |
0,60 | 15 | 13 | 12 | 11 | 11 | 9 | 9 | 8 |
0,65 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 9 | 8 | 7 |
0,70 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 8 | 7 | 7 |
0,75 | 11 | 10 | 9 | 9 | 8 | 7 | 7 | 6 |
0,80 и более | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 7 | 6 | 60 |
Рис. П-4. Размещение
приставок (заполнителей) – компенсаторов:
1 – источник излучения; 2 – контролируемый участок отливки; 3 – кассета;
4 – приставка-компенсатор; 5 – заполнитель-компенсатор; 6 – эталон
чувствительности (а, б, в, г – см. табл. П-2)
Таблица П-4
Количество
участков при контроле по схемам рис. П-2, б, в не менее
d/D | f/D | ||||||||||||
0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | 2,0 | 4,0 и более | |
0,50 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 6 | 6 |
0,55 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 6 |
0,60 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 |
0,65 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 |
0,70 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 |
0,75 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 |
0,80 и более | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
3.9.
Схема рис. П-2,
г используется при контроле отливок и отдельных элементов отливок диаметром не
более 100 мм. Количество экспозиций при использовании этой схемы не должно быть
менее:
– 2 при d / D < 0,9 (с поворотом
отливки или элемента вокруг продольной оси после первой экспозиции на 90 или
270°);
– 3 при d / D ≥ 0,9 (с поворотом отливки или элемента вокруг продольной оси после
каждой экспозиции на 60 или 120°).
3.10. Максимальный
размер Ф фокусного пятна источника излучения при панорамном просвечивании (рис.
П-2,
д) должен удовлетворять соотношению Ф ≤ Kd/(D – d).
3.11. Размеры снимков
должны обеспечивать получение полного изображения каждого контролируемого
участка плюс не менее 10 мм изображений смежных участков с каждой стороны
контролируемого участка.
3.12. Время экспозиции
должно обеспечивать получение оптической плотности изображения контролируемого
участка не менее 1,5 и не более 3,0.
3.13. Допускается
использование наряду с приведенными на рис. П-1,
П-4
схемами просвечивания других схем при условии, что при этом будут выполняться
требования раздела 1 настоящей методики.
МАТЕРИАЛЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ
4.1. В качестве источников
излучения при радиографическом контроле отливок используются рентгеновские
аппараты, радионуклидные источники γ-излучения
иридий-192 и кобальт-60, ускорители электронов с энергией ускоренных электронов
до 15 МэВ.
Рекомендации по использованию
этих источников в зависимости от радиационной толщины контролируемых отливок
приведены в табл. П-5 и П-6.
4.2. При контроле
должны использоваться радиографические пленка и реактивы, обеспечивающие
получение чувствительности контроля в соответствии с требованиями настоящей
методики.
4.3. В качестве
усиливающих экранов при радиографическом контроле отливок следует использовать
свинцовую или свинцовооловянистую фольгу. Толщины фольги в зависимости от
используемого при контроле источника излучения приведены в табл. П-7.
Допускается использование фольги из меди, тантала и железа.
Таблица П-5
Выбор
напряжения на трубке рентгеновского аппарата в зависимости от радиационной
толщины контролируемой отливки
Радиационная | Напряжение на |
До | 150 |
Свыше 10 до | 200 |
«___20» | 300 |
«___30» | 400 |
Свыше 40 | 1000 |
Таблица П-6
Диапазоны радиационных толщин при контроле с
использованием источников Т – излучения и ускорителей электронов
Источник | Радиационная |
Иридий – 192 | От 5 до 100 включительно |
Кобальт – 60 | От 30 до 200 включительно |
Ускоритель электронов | От 50 до 400 включительно |
Таблица П-7
Толщина
усиливающих экранов
Источник излучения | Толщина экрана, мм |
Рентгеновский аппарат с напряжением, кВ: | |
– до 300 | 0,05-0,10 |
– свыше 300 | 0,10-0,20 |
Иридий | 0,10-0,20 |
Кобальт – 60 | 0,20-0,50 |
Ускоритель | 0,50-1,00 |
4.4. Для
защиты радиографической пленки от обратного рассеянного излучения рекомендуется
кассету с пленкой со стороны, противоположной источнику излучения, экранировать
свинцовой фольгой (листовым свинцом) толщиной 1-3 мм.
4.5. В качестве
эталонов чувствительности рекомендуется использовать проволочные эталоны
чувствительности с диаметром проволок 0,100; 0,125; 0,160; 0,200; 0,250; 0,320;
0,400; 0,500; 0,630; 0,800; 1,000; 1,250; 1,600; 2,000; 2,500; 3,200; 4,000 мм.
Допускается также использование
других эталонов чувствительности, обеспечивающих получение приведенных в табл. П-1
или меньших значений чувствительности.
4.6. В качестве
ограничительных меток и маркировочных знаков следует использовать метки и знаки
(цифры и буквы русского или латинского алфавитов) из свинца или другого
материала, обеспечивающего получение их четких изображений на снимках.
Рекомендуется использовать маркировочные знаки с
размерами, приведенными в табл. П-8.
Таблица П-8
Рекомендуемые
размеры маркировочных знаков, мм
Радиационная | Размеры знаков | ||
высота | ширина | толщина | |
До | 5 | 3 | 1,0 |
Свыше 10 до | 8 | 5 | 1,5 |
«___40» | 12 | 8 | 3,5 |
Свыше 80 | 18 | 12 | 5,0 |
7. Радиографический контроль
4.7.1. При оценке
качества отливок по результатам радиографического контроля учитываются
несплошности размером:
– более 1 мм – для отливок с толщиной стенки до 50 мм включительно;
– 2 % толщины стенки отливки – для отливок с толщиной стенки свыше 50 мм.
4.7.2. Несплошности,
размеры и количество которых превышают приведенные в табл. 6 и 7, не
допускаются.
4.7.3. При
расшифровке радиографических снимков не учитываются видимые на них и
допускаемые без исправления поверхностные дефекты и отдельные поверхностные
неровности, связанные с исправлением дефектов или зачисткой поверхности.
4.7.4. В случае, если
на одном и том же радиографическом снимке зафиксированы несплошности типа
газовых раковин, песчаных и шлаковых включений, то без исправления допускаются
несплошности одного из этих типов, если их показатели не превышают норм,
указанных в табл. 6.
4.7.5. В случае, если
на одном и том же радиографическом снимке зафиксированы газовые раковины,
песчаные и шлаковые включения и усадочные рыхлоты, то усадочные рыхлоты
допускаются без исправления при условии соответствия их показателей нормам,
указанным в табл. 6.
4.7.6. На любом
участке отливки размерами 130 × 180 мм для отливок с толщиной стенки до 100 мм и размерами 180 ×
280 мм для отливок с толщиной
стенки свыше 100 мм не должно быть несплошностей, показатели которых превышают
требования табл. 6 и 7, пп. 4.7.4 и 4.7.5.
4.7.7. В случае, если
размеры отливки менее 130 × 180 или 180 × 280 мм, то количество несплошностей, допускаемых без исправления, должно
быть уменьшено по отношению к установленному в табл. 6 и 7 пропорционально
отношению площади этой отливки и участка с размерами, указанными в табл. 6 и 7
для соответствующей толщины стенки отливки.
Таблица 6
Нормы оценки качества отливок при радиографическом контроле
Толщина стенки отливки, мм | Тип несплошности | Размеры участка отливки, мм | Наибольший размер несплошности на снимке, мм | Количество несплошностей, шт., не более | Минимальное расстояние на снимке между | |||||||||
Класс отливки | ||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | ||||||
а | b | а | b | а | b | |||||||||
До 25 включительно | Газовая | 130 × | 4 | 6 | 6 | 6 | 15 | 10 | ||||||
Усадочная | 0,2 S 5 | 0,3 S 5 | 1 | 1 | ||||||||||
Свыше 25 до 50 включительно | Газовая | 130 × | 5 | 6 | 6 | 8 | 15 | 10 | ||||||
Усадочная | 0,2 S 5 | 0,3 S 5 | 1 | 1 | ||||||||||
Свыше 50 до 100 включительно | Газовая | 130 × | 6 | 6 | 8 | 10 | 25 | 15 | ||||||
Усадочная | 0,2 S 5 | 0,3 S 5 | 1 | 1 | ||||||||||
Свыше 100 до 300 включительно | Газовая | 180 × | 6 | 6 | 10 | 12 | 25 | 15 | ||||||
Усадочная | 0,1 S 5 | 0,1 S 25 | 1 | 1 | ||||||||||
Свыше 300 | Газовая | 180 × | 0,025 S | 0,025 S | 10 | 12 | 25 | 15 | ||||||
Усадочная | 0,1 S 15 но не более 55 | 0,1 S 25 но не более 65 | 1 | 1 | ||||||||||
Примечания:
1. S – толщена
стенки отливки в месте расположения дефекта.
2. Скопление газовых раковин или песчаных и
шлаковых включений, имеющих размеры меньше приведенных в табл. 6, допускается
принимать за единичную несплошность. При этой максимальный линейный размер
скопления не должен превышать указанных в табл. 7 размеров.
Таблица 7
Нормы оценки
качества отливок ЭШВ при радиографическом контроле
Толщина стенки | Размеры участка | Наибольший размер | Количество | Минимальное |
До 25 включительно | 130 × | 3 | 8 | 15 |
Свыше 25 до | 130 × | 4 | 8 | 15 |
Свыше 50 до | 130 × | 5 | 11 | 25 |
Свыше 100 до | 180 × | 5 | 14 | 25 |
Свыше 300 | 180 × | 6 | 14 | 25 |
4.7.8. В
случае, если на отдельных участках отливки, где ранее при ультразвуковом
контроле были обнаружены дефекты и при последующем радиографическом контроле
согласно п. 4.6.2
выявлены дефекты, выходящие за пределы радиографического участка, то радиографическому
контролю следует подвергать участки отливок, на которых продолжаются
обнаруженные дефекты, до тех пор, пока дефекты не будут выявлены полностью.
4.7.9. Трещины любого
характера, холодильники или жеребейки, обнаруженные в отливке при контроле, подлежат
удалению с последующим исправлением заваркой.
Завод кольцевых заготовок, ооо. фатьянов д.с. контроль качества отливок, изготовленных методом центробежного электрошлакового литья. характерные литейные дефекты и причины их образования журнал вестник арматуростроителя
Завод кольцевых заготовок, ООО. Фатьянов Д.С. Контроль качества отливок, изготовленных методом центробежно…
Технологический процесс изготовления отливок всех групп из всех марок стали должен быть отработан на контрольных отливках. Запуск в производство новых отливок или изменение технологического процесса изготовления отливок допускается только после получения заключения о результатах проверки контрольных отливок на отсутствие дефектов, влияющих на прочность и плотность металла.
Количество контрольных отливок устанавливает изготовитель отливок. Контрольные отливки должны быть подвергнуты испытаниям по всем видам обязательных и дополнительных контролируемых показателей качества, разрезке по тепловым узлам, механической обработке, испытанию пробным давлением Рпр. (при наличии требований).
При освоении отливок для серийного производства и по окончании проверки контрольных отливок необходимо изготовить опытную партию. Размер опытной партии устанавливает изготовитель отливок. По заключению о результатах испытаний и проверки опытной партии отливка может быть запущена в серийное производство.
Заключение о результатах механической обработки и испытанию пробным давлением опытной партии дает заказчик отливок.
Отливки опытной партии при соблюдении всех требований могут быть использованы в качестве штатных отливок.
При отработке технологического процесса проводятся следующие металлографические исследования отливок опытной партии:
• макроструктурный анализ – на макротемплетах (рис. 1) проводится оценка структуры металла до и после термической обработки и т. д. Данный анализ позволяет обнаружить элементы структуры размером до 0,2 мкм и сделать заключение о качестве заготовки и правильности ведения технологического процесса при литье;
• микроструктурный анализ – на микрошлифах изучается форма, размер и строение зерен, распределение неметаллических включений и т. д. (рис. 2, 3);
• оценка неметаллических включений;
• оценка величины зерна.
Требования к материалам
Все поступающие исходные материалы (стальной лом, шихтовые материалы, ферросплавы, флюсы), используемые для изготовления отливок, имеют сертификаты предприятия-поставщика, подтверждающие химический состав и качество материалов, и в стопроцентном объеме подвергаются входному контролю. Шихтовые материалы очищаются от загрязнений и окалины пескоструйной очисткой или в галтовочных барабанах. Дополнительные виды испытаний и контроля кольцевых заготовок, схемы порезки кольцевых заготовок для проведения дополнительного контроля определяет изготовитель в зависимости от технических требований КД на детали.
Термическая обработка
Отливки подвергаются обязательной термической обработке для получения требуемого уровня механических свойств. Вид и режим термической обработки отливок устанавливается изготовителем в зависимости от требуемых механических свойств. Некоторые режимы термической обработки приведены в таблице.
Приемо-сдаточные испытания и контроль качества
Приемо-сдаточные испытания проводят для каждой партии отливок на соответствие техническим требованиям КД, НТД на детали. Результаты заносятся в Сертификат качества на каждую партию отливок / деталей в зависимости от группы контроля.
Приемо-сдаточные испытания включают:
1. Контроль химического состава сталей, который производится от каждой плавки и от каждой отливки на специально прилитом образце.
2. Механические испытания отливок ЦЭШЛ на разрыв и на ударную вязкость KCU, KCV до –70 °С и проводятся на образцах, вырезанных:
• из отдельно отлитой заготовки для образцов;
• из дополнительной отливки партии;
• из специального технологического припуска отливки.
При получении неудовлетворительных результатов испытаний по одному из показателей механических свойств по нему проводятся повторные испытания на удвоенном количестве образцов, отобранных от той же партии, или проводится повторная термическая обработка отливок и образцов с последующими испытаниями всех механических свойств.
Допустимое количество полных термических обработок составляет не более трех. Для отливок из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей допускается не более двух полных термических обработок.
При несоответствии результатов испытаний механических свойств после второй термической обработки аустенитных и аустенитно-ферритных сталей и после третьей для других марок стали все отливки данной плавки бракуют.
3. Замер твердости стали по Бринеллю. Объем контроля в зависимости от требований КД на деталь, в т. ч. 100 % партии отливок.
4. Визуальный контроль геометрических размеров и состояния поверхностей отливок производится на 100 % отливок от партии. Визуальный контроль качества поверхностей на отсутствие дефектов, снижающих качество и ухудшающих товарный вид, производится путем визуального осмотра при нормальном освещении без применения увеличительных приборов. При наличии требований в КД на детали и в подозрительных местах производится контроль поверхностных дефектов методом капиллярной дефектоскопией (ЦДС).
5. Контроль внутренних дефектов отливок методом ультразвукового контроля (УЗК) производится при отработке технологического процесса и при наличии требования в чертежах деталей. Метод УЗК имеет определенные достоинства: мобильность в использовании для контроля дефектов, безопасность в использовании, отсутствие необходимости в защитных камерах. Группа качества УЗК: от 2n до 4n (ГОСТ 24507). Переносные ультразвуковые дефектоскопы и томографы позволяют контролировать дефекты отливок с толщиной стенок до 400 мм с возможностью определения глубины залегания дефектов.
На поверхностях отливок, подлежащих механической обработке, допускаются дефекты, не превышающие по глубине после их удаления фактического припуска на механическую обработку. Дефекты поверхности отливок, выявленные при контроле, ухудшающие внешний вид продукции, подлежат устранению:
• зачисткой, разделкой или механической обработкой в пределах припуска на механическую обработку для обрабатываемых поверхностей;
• зачисткой в пределах допуска на размер для необрабатываемых поверхностей;
• разделкой дефектов до здорового металла с последующей заваркой по технологической документации изготовителя.
Исправление дефектов на уплотнительных поверхностях, на кромках патрубков под сварку и в прилегающей зоне шириной равной однократной толщине стенки детали не допускаются.
Методы контроля полноты удаления дефектов в зависимости от вида дефектов определяются технологической документацией изготовителя. Исправление дефектов отливок заваркой производится до термической обработки. В случае исправления дефектов после термической обработки должна быть проведена повторная термическая обработка. Контроль полноты удаления трещин производится методом капиллярной дефектоскопии (ЦДС).
Характерные литейные дефекты и причины их образования
Нормы контроля и отбраковки отливок ЦЭШЛ соответствуют нормам, предъявляемым к поковкам из тех же марок сталей.
К недопустимым внутренним и наружным дефектам относятся поры, цепочки пор, раковины, неметаллические и шлаковые включения, трещины и др. Такие дефекты выявляются в результате металлографических исследований.
Причинами образования литейных дефектов в отливках ЦЭШЛ являются грубые нарушения режимов технологического процесса исполнителями и нетехнологичность конструкции детали, не рекомендуемая для изготовления методом ЦЭШЛ (масса отливки менее 20 кг, толщина сечения отливки более 350 мм, высота отливки более 1 000 мм и др.).
Внутренние дефекты отливок классифицируются:
1. Дефекты усадочного характера (усадочные раковины и рыхлоты).
Кристаллизация отливок под постоянным действием центробежных сил, наличие на свободной (внутренней) поверхности толстого слоя жидкого шлака, обеспечивающего направленную кристаллизацию отливок от стенок формы к центру вследствие температуры жидкого шлака, превышающей температуру расплава на 200…400 °С, обеспечивает получение отливок без внутренних дефектов усадочного характера.
Причиной образования дефектов усадочного характера является:
• нарушение технологического процесса изготовления отливки, тонкий слой шлака или его отсутствие на внутренней поверхности отливки;
• нетехнологичная конструкция детали для получения отливки методом ЦЭШЛ.
2. Шлаковые включения. Причиной образования шлаковых раковин в отливках является нарушение технологического процесса электрошлакового переплава и некачественная подготовка оборудования и литейной формы:
• «холодный» шлак, приводящий к неполной сепарации и запутыванию частиц шлака в металле отливки в виде дефектов «снежок» (мелкие, до 1,5 мм, шлаковые включения) как в отдельных частях, так и во всем объеме отливки;
• некачественная подготовка сливного желоба после предыдущего слива металла;
• некачественная очистка формы от остатков шлакового гарнисажа от предыдущей отливки.
3. Повышенное содержание неметаллических включений (сульфиды, нитриды и т. д.) вследствие нарушения технологического процесса электрошлакового переплава.
4. Флокены. Причиной появления флокенов является повышенное содержание водорода в металле вследствие использования влажного флюса при плавке.
Преимущества и ограничения применения метода ЦЭШЛ
Изготовление отливок методом ЦЭШЛ, объединившим достоинства центробежного литья и электрошлакового переплава, имеет определенные преимущества в сравнении с традиционными методами изготовления отливок:
• в отливках, изготовленных методом ЦЭШЛ, отсутствуют внутренние дефекты усадочного характера;
• электрошлаковый переплав обеспечивает пониженное содержание в металле неметаллических включений и серы (менее 0,01 %);
• повышенный уровень механических свойств.
Механические свойства отливок ЦЭШЛ не уступают механическим свойствам поковок из аналогичных марок стали;
• более высокий коэффициент использования металла за счет повторения наружного контура детали в отличие от отливок традиционных методов литья, у которых масса литниковой и прибыльной части может достигать 50…100 %;
• метод ЦЭШЛ не требует специального дорогостоящего оборудования и прост в осуществлении и применении.
Ограничения применения метода ЦЭШЛ:
• данным методом могут изготавливаться отливки определенной конфигурации типа тел вращения с обязательным наличием центрального внутреннего отверстия;
• ограничения по габаритам отливок и массе. Данным методом технологически возможно и экономически целесообразно изготавливать отливки наружным диаметром ориентировочно до 2 300 мм, высотой ориентировочно до 700 мм и массой до 2,5 тонн.
Заключение
Заготовки, изготовленные методом ЦЭШЛ, считаются «отливками со служебными характеристиками поковок», и до сих пор не описаны своим единым стандартом как трубы, сортовой и листовой прокат, поковки, штамповки и т. д. Поэтому создался прецедент, когда современными стандартами на изготовление соединительных деталей трубопроводов метод ЦЭШЛ исключен как не изученный и не обладающий собственной научно-технической документацией, позволяющей приводить в соответствие качество и характеристики получаемых отливок. Исследованием качества получаемых отливок и приведением в соответствие документации занимается каждое предприятие-изготовитель самостоятельно и за свой счет.
Процесс разработки стандарта на отливки ЦЭШЛ должен проходить централизованно со всеми участниками отрасли при обязательной поддержке и участии ведущих научно-исследовательских институтов России.
В октябре 2021 года при Научно-Промышленной Ассоциации Арматуростроителей (НПАА, г. Санкт-Петербург) создана Рабочая группа по выработке и принятию мотивированного решения о возможности применения отливок, полученных методом ЦЭШЛ, в различных условиях эксплуатации, в т. ч. для изготовления соединительных деталей трубопроводов.
В Рабочую группу вошли предприятия пула заводов-изготовителей совместно с представителями инжиниринговых, экспертных организаций и научно-исследовательских институтов России, а также потребители данной продукции.
Задачей Рабочей группы является разработка следующих документов:
• общие технические условия «Отливки стальные центробежного электрошлакового литья повышенной эксплуатационной надежности»;
• общие технические условия «Заготовки фланцев стальные центробежного электрошлакового литья»;
• дальнейшее применение Технических условий на изготовление заготовок методом ЦЭШЛ для фланцев по ГОСТ 33259-2021, ГОСТ 28759.5-90.
В настоящее время подготовлены проекты Технических условий, которые направлены в экспертные организации для получения отзывов и формирования окончательной редакции документов.
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 5 (54) 2021