Контроль качества технологий восстановления, наплавок, напыления

Контроль качества современных технологий восстановления, наплавок и напылений изношенных узлов и деталей энергооборудования невозможно обеспечить без контроля состояния металла до и после выполнения указанных технологий. Используемые для этой цели традиционные методы (выборочное измерение твердости, металлографическое исследование поверхностного слоя) по своим возможностям не могут обеспечить полного и надежного контроля состояния металла. Проблемы контроля металла возникают при сварочно-термических технологиях ремонта и восстановительных термических обработках (в том числе и высокотемпературных) сварных соединений коллекторов, паропроводов, корпусных деталей, барабанов, рабочих лопаток паровых турбин и других узлов.

Решить указанную проблему контроля состояния металла и, соответственно, качества восстановительных технологий представляется возможным с использованием нового метода неразрушающего контроля, основанного на использовании эффекта магнитной памяти металла.

В ходе промышленных и лабораторных исследований установлено, что любой вид восстановительной технологии нецелесообразно выполнять, если в структуре металла ремонтируемого узла произошли необратимые изменения, и этот узел находится в состоянии предразрушения.

Метод магнитной памяти металла (МПМ), отображающий структурную и технологическую наследственность изделия, и соответствующие приборы контроля, не требующие подготовительных работ, позволяют обеспечить 100% экспресс-контроль всей поверхности и выявить узлы и детали, на которых выполнять восстановительную технологию нецелесообразно.

Контроль состояния металла с использованием метода МПМ на узлах и деталях энергооборудования до и после выполнения на них восстановительных технологий ремонта позволяет оценить качество этих технологий, структурные изменения, уровень и распределение остаточных напряжений.

Методики и приборы контроля, основанные на использовании магнитной памяти металла, сертифицированы в России и проходят стандартизацию в ISO, их можно приобрести на предприятии "Энергодиагностика" (г.Москва).

Аналогичная проблема с контролем остаточных напряжений возникает при изготовлении в различных конструкциях ремонтных наплавок в зонах развития трещин.

На рис.1 приведен фрагмент результатов контроля методом МПМ лопатки N84 до (рис.1,а) и после (рис.1,б) нанесения износостойкого покрытия входной кромки. Покрытие порошком выполнялось в специальной печи при нагреве металла около 300°С.

Рис.1а. Результаты контроля лопатки до нанесения износостойкого покрытия входной кромки.

Рис.1б. Результаты контроля лопатки после нанесения износостойкого покрытия входной кромки.

Из сопоставления рис.1,а и рис.1,б видно, что в зоне нанесения (на участке от 350 до 550мм) магнитное поле Hр и его градиент dHр/dx уменьшились и стали более равномерными. По имеющейся методике можно сделать количественную оценку уровня снижения радиальной составляющей остаточных напряжений в зоне напыления.

На рис.2,а представлен фрагмент результатов контроля нормальной составляющей магнитного поля Hр вдоль наплавленного металла в зоне образования трещины на одном из узлов мостовой конструкции. Контроль выполнялся по стрелке, указанной на рис.2,б, до обработки ультразвуком (красный график) и после обработки (синий график). Обработка ультразвуком проводилась с целью уменьшения остаточных напряжений в зоне наплавки.

Рис.2а. Результаты контроля нормальной составляющей магнитного поля H_р вдоль наплавленного металла в зоне образования трещины.

Рис.2б. Схема контроля наплавленного металла в зоне образования трещины: 1 - трещина.

Из рис.2,а видно, что после ультразвуковой обработки нормальная составляющая поля Hр и, соответственно, нормальная составляющая остаточных напряжений уменьшились и их распределение стало более равномерным.