Быстрая навигация по таблицам
Таблица 1: Методы контроля Таблица 2: Допустимые размеры Таблица 3: Критерии недопустимости Таблица 4: Параметры металлографииТаблица 1. Методы контроля качества сварных соединений арматуры
| Метод контроля | Объем контроля | Нормативный документ | Применение |
|---|---|---|---|
| Визуальный осмотр и измерения | Не менее 10% от партии (минимум 3 соединения) | ГОСТ 10922-2012, п. 6.16-6.18 | Выявление поверхностных дефектов, контроль размеров, проверка геометрии соединения |
| Ультразвуковой контроль (УЗК) | Выборочный контроль партии (не менее 3 соединений), объем выборки согласно таблице 5 ГОСТ 23858-2019 | ГОСТ 23858-2019 | Обнаружение внутренних дефектов: трещин, пор, непроваров, включений |
| Разрушающие испытания | Механические испытания контрольных образцов от партии, принятой визуальным контролем | ГОСТ 10922-2012, п. 6.25, ГОСТ 12004-81 | Определение прочностных характеристик: испытания на растяжение, срез, изгиб |
| Металлографический анализ | По требованию технической документации или при выявлении несоответствий | ГОСТ 10922-2012, технические условия | Исследование микроструктуры металла шва и зоны термического влияния |
Таблица 2. Допустимые размеры элементов сварных соединений арматуры
| Параметр | Требование | Допуск | Нормативный документ |
|---|---|---|---|
| Длина нахлестки при дуговой сварке | Устанавливается проектной документацией на основе расчетов по СП 63.13330, зависит от класса арматуры, диаметра стержня и класса бетона | Согласно проектной документации | ГОСТ 14098-2014, СП 63.13330 |
| Ширина сварного шва | Для стыковых соединений: e = 1,1d до 1,5d | ±2 мм | ГОСТ 14098-2014 |
| Смещение осей стержней | Не более 0,1d | - | ГОСТ 10922-2012 |
| Высота усиления шва | 0,5-3 мм в зависимости от диаметра арматуры и типа соединения | ±0,5 мм | ГОСТ 14098-2014 |
Таблица 3. Критерии недопустимости дефектов сварных соединений
| Тип дефекта | Критерий недопустимости | Классификация по ГОСТ 30242-97 |
|---|---|---|
| Трещины любого вида | Недопустимы трещины любых размеров и ориентации (продольные, поперечные, радиальные) | Группа 1 |
| Непровар | Недопустим при глубине более 1 мм и протяженности более 10% длины соединения | Группа 4 |
| Поры газовые | Недопустимы при суммарной площади более 5% площади поперечного сечения шва, цепочки пор длиной более 20 мм, отдельные поры диаметром более 3-4 мм | Группа 2 |
| Шлаковые включения | Недопустимы цепочки включений длиной более 20 мм, отдельные включения размером более 5 мм | Группа 3 |
| Подрезы | Допускаются при глубине не более 0,5 мм и суммарной протяженности не более 100 мм на 1 метр длины шва | Группа 5 |
| Прожоги | Недопустимы любые прожоги | Группа 5 |
| Наплывы | Допускаются при высоте не более 2 мм и отсутствии подрезов | Группа 5 |
Таблица 4. Параметры металлографического анализа зоны термического влияния
| Параметр | Нормативное значение | Метод определения |
|---|---|---|
| Ширина зоны термического влияния | 2-10 мм в зависимости от режимов сварки и диаметра арматуры | Макроструктурный анализ, травление шлифа |
| Микроструктура металла шва | Феррито-перлитная для низкоуглеродистых сталей, отсутствие грубых структурных составляющих | Микроструктурный анализ при увеличении х100-500 |
| Величина зерна | Не грубее 3-4 балла по ГОСТ 5639-82 | Металлографический анализ |
| Микротрещины | Недопустимы | Микроскопия при увеличении х100-500 |
| Неметаллические включения | Не более 2-3 балла по ГОСТ 1778-70 | Микроструктурный анализ |
| Твердость в зоне термического влияния | Не более HV 350 для арматуры классов А400С-А500С | Измерение твердости по Виккерсу |
Содержание статьи
1. Нормативная база и классификация соединений
Контроль качества сварных соединений арматуры железобетонных конструкций регламентируется системой межгосударственных стандартов. Основными документами являются ГОСТ 14098-2014, устанавливающий типы, конструкции и размеры сварных соединений (введен в действие с 01.07.2015), ГОСТ 10922-2012, определяющий общие технические условия и методы испытаний арматурных изделий (действует с 01.07.2013), и ГОСТ 23858-2019, регламентирующий ультразвуковые методы контроля качества стыковых соединений арматуры (введен в действие с 01.09.2020).
Согласно ГОСТ 14098-2014, сварные соединения арматуры классифицируются по нескольким признакам. По конструктивному исполнению различают стыковые соединения, выполняемые ванной сваркой, многослойной ручной дуговой сваркой или контактной сваркой; крестообразные соединения для изготовления плоских и пространственных каркасов; тавровые соединения арматурных стержней с плоскими элементами закладных деталей; нахлесточные соединения. Стандарт распространяется на соединения стержневой и проволочной арматуры диаметром от 3 мм, а также соединения арматуры с листовым и фасонным прокатом толщиной от 4 до 30 мм.
Требования к качеству сварных соединений дифференцированы в зависимости от класса арматуры и назначения конструкции. Для арматуры классов А400С и А500С, наиболее широко применяемой в современном строительстве, действуют повышенные требования к свариваемости и механическим свойствам соединений. ГОСТ 10922-2012 вводит систему балльной оценки качества, где балл 5 соответствует равнопрочности соединения основному металлу с пластичным характером разрушения, балл 4 означает соответствие требованиям стандарта к основному металлу, а балл 3 - минимально допустимые показатели прочности.
2. Визуальный осмотр и измерительный контроль
Визуальный осмотр и измерительный контроль являются первичными методами оценки качества сварных соединений арматуры. Согласно пункту 6.16-6.18 ГОСТ 10922-2012, визуальному осмотру подлежат не менее 10% соединений от партии, но не менее 3 единиц. Для сварных стыковых соединений выпусков арматуры контролю подлежит не менее 10% их общего числа в партии. Контроль проводится после полного остывания соединений и удаления шлаковой корки, брызг металла и других загрязнений.
При визуальном осмотре проверяются следующие параметры. Во-первых, наличие поверхностных дефектов: трещин любых размеров и ориентации, кратеров в местах обрыва дуги, подрезов глубиной более 0,5 мм, прожогов, наплывов высотой более 2 мм, незаваренных участков. Во-вторых, геометрические размеры соединения: длина сварного шва или нахлестки, ширина шва, высота усиления, смещение осей стержней. В-третьих, правильность формирования шва: плавность перехода от наплавленного металла к основному, равномерность усиления по всей длине, отсутствие резких изменений сечения.
Для измерений применяются универсальные и специализированные инструменты. Линейка с делениями 1 мм используется для измерения длины швов и нахлесток. Штангенциркуль с точностью измерения 0,1 мм применяется для контроля ширины шва, высоты усиления, размеров дефектов. Угломер необходим для проверки углов раскрытия разделки кромок и углов наклона поверхности шва. Шаблоны и калибры применяются для контроля специфических параметров соединений. Оптические приборы - лупы с увеличением 2-7х используются для выявления мелких поверхностных дефектов.
Результаты визуального контроля фиксируются в журнале сварочных работ с указанием номера партии, количества проверенных соединений, выявленных дефектов и принятого решения. При обнаружении недопустимых дефектов соединение бракуется и подлежит вырезке или усилению накладками согласно требованиям технической документации.
3. Ультразвуковой контроль качества
Ультразвуковой контроль регламентируется ГОСТ 23858-2019, который распространяется на стыковые однорядные соединения стержней диаметром от 20 до 40 мм из арматурной стали классов А400С, А500С и А600С. Метод основан на способности ультразвуковых колебаний распространяться в металле и отражаться от границ раздела сред, в том числе от дефектов. Контроль проводится при температуре окружающей среды от минус 25°С до плюс 40°С.
Согласно разделу 5 ГОСТ 23858-2019, объем выборки от партии соединений определяется в соответствии с таблицей 5 стандарта и должен составлять не менее 3 соединений. Для соединений, выполненных при изготовлении товарных арматурных изделий, контроль проводится до передачи продукции на склад. При монтаже конструкций - до бетонирования. Партия формируется из соединений одного типоразмера, выполненных одним сварщиком по единой технологии в течение одной смены.
Наиболее распространенным методом УЗК арматурных соединений является зеркально-теневой метод. Используются два преобразователя - излучающий и приемный, которые устанавливаются с противоположных сторон шва на одинаковом расстоянии от его оси. Ультразвуковая волна проходит через контролируемый участок, и при наличии дефекта значительная часть энергии рассеивается или отражается, что приводит к снижению амплитуды принимаемого сигнала. Метод позволяет выявлять трещины, непровары, поры, шлаковые включения размером от 2-3 мм.
Оценка качества соединения производится по результатам измерения амплитуды прошедшего сигнала в сравнении с эталонным образцом. Соединение считается качественным, если амплитуда сигнала не ниже установленного порогового значения. При обнаружении дефектов определяется их координата, протяженность и степень опасности. Дефекты, превышающие допустимые размеры, являются основанием для браковки соединения.
4. Разрушающие методы испытаний
Разрушающие испытания проводятся для определения фактических механических свойств сварных соединений. Согласно пункту 6.25 ГОСТ 10922-2012, механическим испытаниям подвергаются контрольные образцы, отобранные от партии изделий, принятой по результатам визуального осмотра и измерений. Образцы изготавливаются из того же материала, тем же способом сварки и в тех же условиях, что и основные изделия.
Испытания на статическое растяжение проводятся по методике ГОСТ 12004-81. Образец закрепляется в захватах испытательной машины и нагружается с постоянной скоростью до разрушения. Определяются предел прочности, предел текучести, относительное удлинение. Для соединений арматуры класса А400С временное сопротивление разрыву должно быть не менее 400 МПа, для А500С - не менее 500 МПа. Разрушение должно происходить по основному металлу вне зоны термического влияния, что свидетельствует о равнопрочности соединения.
Испытания на изгиб проверяют пластические свойства соединения. Образец укладывается на две опоры и нагружается по центру до достижения заданного угла изгиба. При этом контролируется отсутствие трещин в растянутой зоне шва и зоне термического влияния. Испытания на срез применяются для нахлесточных и тавровых соединений, определяя прочность при срезающих нагрузках. Ударные испытания на образцах с надрезом оценивают склонность металла шва к хрупкому разрушению при динамических нагрузках.
5. Металлографический анализ
Металлографический анализ представляет собой комплекс методов исследования структуры металла на макро- и микроуровне. Анализ проводится по требованию технической документации, при аттестации технологии сварки, при расследовании причин разрушения конструкций, а также выборочно при серийном производстве для подтверждения стабильности качества.
Макроструктурный анализ выполняется на поперечных шлифах сварного соединения. Образец вырезается перпендикулярно оси шва, шлифуется и протравливается реактивом. Типовым травителем для углеродистых и низколегированных сталей является 4% спиртовой раствор азотной кислоты. После травления на шлифе четко видны границы между металлом шва, зоной термического влияния и основным металлом. Оцениваются форма и размеры шва, наличие макродефектов, характер границы сплавления, ширина зоны термического влияния.
Микроструктурный анализ проводится на микроскопах при увеличениях от 100 до 1000 крат. Исследуется структура металла в различных зонах соединения. Металл шва при правильно подобранной технологии сварки низкоуглеродистой арматуры должен иметь мелкозернистую феррито-перлитную структуру. Недопустимы грубоигольчатые структуры, видманштеттова структура, крупнозернистость. В зоне термического влияния структура изменяется в зависимости от пиковой температуры нагрева, образуя характерные участки.
Участок неполного расплавления, прилегающий к линии сплавления, нагревается до температуры 1400-1500°С. Здесь возможно образование крупнозернистых структур и структурных неоднородностей. Участок перегрева с температурой нагрева 1100-1400°С характеризуется ростом зерна и снижением пластичности. Участок нормализации (850-1100°С) имеет мелкозернистую структуру феррита и перлита с хорошими механическими свойствами. Участок неполной перекристаллизации (750-850°С) содержит смесь новых мелких и старых крупных зерен. Общая ширина зоны термического влияния при дуговой сварке арматуры обычно составляет 2-10 мм в зависимости от диаметра стержней и режимов сварки.
6. Дефекты сварных соединений и критерии оценки
Классификация дефектов сварных соединений установлена ГОСТ 30242-97, который выделяет шесть основных групп дефектов. Понимание природы дефектов, причин их образования и критериев допустимости критически важно для обеспечения качества железобетонных конструкций.
Трещины представляют собой наиболее опасный вид дефектов. Они классифицируются по температуре образования на горячие, возникающие в процессе кристаллизации металла шва при температурах выше 1000°С, и холодные, образующиеся после полного остывания при температурах ниже 200°С. По расположению различают продольные трещины, ориентированные вдоль оси шва, поперечные трещины и радиальные, исходящие из одной точки. По месту залегания трещины могут находиться в металле шва, зоне термического влияния или основном металле. Любые трещины, независимо от их размера, типа и расположения, являются недопустимыми дефектами и служат основанием для безусловной браковки соединения.
Непровар характеризуется отсутствием сплавления между металлом шва и основным металлом или между отдельными слоями в многопроходных швах. Причинами образования непроваров являются недостаточная погонная энергия сварки, загрязнение свариваемых кромок окислами или маслами, неправильный угол наклона электрода, чрезмерная скорость сварки. Непровар критически снижает рабочее сечение шва и создает концентраторы напряжений. Дефект считается недопустимым, если его глубина превышает 1 мм при протяженности более 10% длины соединения.
Поры представляют собой газовые полости округлой или вытянутой формы, образующиеся вследствие выделения газов при кристаллизации металла. Источниками газообразования служат влага в покрытии электродов или флюсе, окислы и загрязнения на поверхности металла, повышенное содержание углерода и серы в свариваемой стали. Поры снижают рабочее сечение шва и могут служить очагами развития трещин. Критерием недопустимости является суммарная площадь пор более 5% от площади поперечного сечения шва, наличие цепочек пор протяженностью более 20 мм, а также отдельные поры диаметром более 3-4 мм в зависимости от толщины свариваемых элементов.
Шлаковые включения образуются при недостаточной очистке предыдущих слоев многопроходного шва от шлаковой корки, при попадании частиц покрытия электрода в сварочную ванну, при неправильной технике ведения электрода. Включения снижают прочность и пластичность соединения, особенно опасны вытянутые шлаковые включения вдоль линии сплавления. Недопустимы цепочки включений длиной более 20 мм и отдельные включения размером более 5 мм.
7. Документирование результатов
Результаты контроля качества сварных соединений подлежат обязательному документированию в установленной форме. Документация обеспечивает прослеживаемость качества продукции, служит основанием для приемки изделий и при необходимости позволяет провести анализ причин дефектов.
Журнал сварочных работ ведется непосредственно на производственном участке и содержит информацию о каждой партии сварных соединений. Записи включают дату выполнения работ, фамилию и клеймо сварщика, марку и диаметр арматуры, способ сварки и применяемые материалы, количество выполненных соединений в партии. В журнале фиксируются режимы сварки - сила тока, напряжение дуги, скорость сварки, при необходимости - температура подогрева и межслойная температура.
Протоколы ультразвукового контроля составляются по форме, приведенной в приложении А к ГОСТ 23858-2019. В протоколе указываются данные по контролируемому объекту, характеристики применяемой аппаратуры, параметры настройки дефектоскопа, результаты контроля каждого соединения с указанием амплитуды сигнала и выявленных дефектов, заключение о годности партии.
Протоколы механических испытаний содержат результаты испытаний контрольных образцов с указанием всех определяемых характеристик - временного сопротивления, предела текучести, относительного удлинения, места и характера разрушения. К протоколу прилагаются фотографии или эскизы разрушенных образцов. Заключение о соответствии механических свойств требованиям стандарта выносится на основании сопоставления полученных значений с нормативными.
Документ о качестве выдается для каждой партии товарных арматурных и закладных изделий, поставляемых за пределы предприятия-изготовителя. Согласно пункту 6.33 ГОСТ 10922-2012, документ должен содержать наименование и адрес предприятия-изготовителя, номер и дату выдачи, наименование изделий с указанием марок и количества, результаты испытаний, подтверждающие соответствие требованиям стандарта, подпись работника, ответственного за приемочный контроль. Документ заверяется печатью предприятия.
