RU2569276C2 - Способ оценки квалификации сварщика - Google Patents
Способ оценки квалификации сварщика Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569276C2 RU2569276C2 RU2014113245/12A RU2014113245A RU2569276C2 RU 2569276 C2 RU2569276 C2 RU 2569276C2 RU 2014113245/12 A RU2014113245/12 A RU 2014113245/12A RU 2014113245 A RU2014113245 A RU 2014113245A RU 2569276 C2 RU2569276 C2 RU 2569276C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- standard
- area
- curve
- shape
- Prior art date
Links
- 238000012797 qualification Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000012768 molten material Substances 0.000 claims description 4
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 1
- 206010016717 Fistula Diseases 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000003890 fistula Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сварки применительно для количественной оценки квалификации сварщика путем контроля качества поверхности выполненного им сварного шва. Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе квалификацию сварщика оценивают по числовому индексу (QW) посредством сравнения абсолютных величин суммы площадей отклонений сечений сварного шва от площади эталона с площадью эталона. Площадь эталона определяют как разность площадей, ограниченных внешней и внутренней эталонными формами. Расчет внешней и внутренней эталонных форм выполняют численным решением по математической модели, учитывая пространственное положение контрольно сварного соединения при сварке, физико-механическое свойство расплавленного металла шва - капиллярную постоянную, предельные значения ширины и высоты выпуклости шва, задаваемые нормативно-технической документацией. Предложенный способ позволяет количественно оценить квалификацию сварщика (QW) по форме поверхности выполненного им сварного шва. 4 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при оценке квалификации сварщика путем контроля качества поверхности сварных швов, получаемых наплавкой, пайкой или любым известным способом сварки, в процессе формирования которых присутствует жидкая фаза материала шва, кристаллизующаяся в поле сил тяжести.
Известен способ контроля сварного шва путем измерения с помощью шаблона геометрических размеров сварных швов соединений (патент РФ №2032140, МПК G01B 3/14 - 27.03.1995) и последующей оценки качества сварного шва путем сравнения полученных данных с размерами, установленными нормативно-техническими документами. Этот шаблон позволяет измерять катет сварного шва, ширину и длину сварного шва, угол наклона сварного шва. Недостатком этого способа является то, что в процессе контроля невозможно количественно оценить качество поверхности сварного шва и его отклонение от геометрического центра оси сварного шва. Такой способ контроля качества сварных швов трудоемкий, так как необходимо проведение вручную большого количество замеров в различных точках по длине сварного шва. Кроме того, этот способ не дает объективной и количественной оценки квалификации сварщиков при проведении их квалификационных испытаний, так как не позволяет оценивать форму поверхности сварного шва.
Известен способ контроля сварного шва (патент РФ №2194601, МПК В23К 26/02 - 20.12.2002) в котором регистрацию дефектов производят путем непрерывного считывания высоты сварного шва вдоль стыкового соединения. Недостатком этого способа является то, что в процессе контроля измеряется только высота сварного шва и только по одному этому параметру, хотя и замеряемому непрерывно по всей длине сварного шва, оценивают качество сварного шва, при этом не учитываются другие геометрические параметры сварного шва. Вследствие чего объективная оценка квалификации сварщиков при проведении их квалификационных испытаний с использованием такого способа контроля поверхности сварного шва также невозможна.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ оценки сварных стыковых швов, описанный в патенте РФ №2205366 на изобретение «Устройство для контроля геометрических параметров сварных стыковых швов», МПК G01B 17/00 - 27.05.2003.
В указанном изобретении оценка качества сварного шва происходит путем сравнения измеренных геометрических размеров сварного шва, а именно ширины, высоты и радиуса перехода с эталоном. Оценку осуществляют с помощью устройства, включающего шаблон, задающий в соответствии с требованиями нормативной документации геометрические параметры шва. Этот эталон выполнен в виде электрической схемы. В качестве измерительного элемента имеется короб из ферромагнитного материала с обмоткой возбуждения, измерительным и установочным вибропреобразователями. По изменению плотности магнитной жидкости, залитой в короб, фиксируют изменение геометрических размеров сварного шва. Средство измерения отклонения параметров контролируемого шва от заданных выполнено в виде электронной схемы. На экране двулучевой осциллографической трубки наблюдают визуально отклонения измеряемых геометрических размеров сварного шва от эталона.
В указанном изобретении описан способ измерения конкретных геометрических параметров сварных швов (высота, ширина, радиус перехода от наплавленного металла к основному). Однако данный способ по измеряемым геометрическим параметрам сварного шва (ширина, высота, радиус перехода) не позволяет количественно оценить качество сварного шва, так как не предусматривает количественных критериев оценки, а следовательно, не позволяет объективно оценить и квалификацию сварщика, выполнившего сварной шов. Кроме того, способ по прототипу не позволяет учитывать изменение формы поверхности шва, вызванное наличием дефектов, таких как поверхностные поры, свищи, поверхностные трещины, подрезы, отклонения и искривления оси сварного шва от его геометрического центра и другие дефекты, существенно влияющие на определение квалификации сварщиков.
Задача настоящего изобретения состоит в разработке способа количественной оценки квалификации сварщика путем контроля качества поверхности выполненного им сварного шва и способности сварщика максимально точно выполнить сварной шов в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.
Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе оценки квалификации сварщика по отклонению поверхности сварного шва от эталона, включающем измерение геометрических размеров сварного шва шаблоном и сравнение их с размерами, установленными нормативно-техническими документами, согласно изобретению, по размерам, установленным нормативно-техническими документами, с учетом физико-механического свойства расплавленного материала сварного шва рассчитывают формы эталона, площадь эталона сварного шва, по результатам измерения геометрических размеров поверхности сварного шва определяют форму поверхности сварного шва и рассчитывают абсолютные отклонения площади поперечных сечений поверхности сварного шва от площади эталона, и вычисляют индекс квалификации сварщика по формуле:
QW - индекс квалификации сварщика;
N=Lw/dLw+1 - количество измеренных сечений сварного шва с шагом измерения dLw большим или равным 0,1 мм;
Lw - длина сварного шва;
j - текущее значение измеренного поперечного сечения сварного шва;
SЭ - площадь эталона;
где 
- абсолютная величина отклонения формы поверхности сварного шва в j-ом сечении от внешней и внутренней формы эталона, которая определяется по формуле:
В - ширина измерения. Значения В находятся в интервале от 1,1еmах до 10еmax;
еmах - максимальная ширина сварного шва, устанавливаются нормативно-техническими документами;
Z, х - координаты в системе координат Z0X;
ZЭmax (х) - кривая, определяющая внешнюю форму эталона сварного шва;
ZЭmin (х) - кривая, определяющая внутреннюю форму эталона сварного шва;
внешнюю ZЭmax (х) и внутреннюю ZЭmin (х) формы эталонных кривых сварного шва в любом пространственном положении вычисляют по установленным нормативно-техническими документами предельным значениям ширины (е) и высоты (g) сечения выпуклости сварного шва решением интегродифференциального уравнения:
где l - расстояние от начальной точки эталонной кривой до точки расчета, измеренное вдоль кривой, значение l изменяются от 0 до L;
L - длина эталонной кривой сварного шва;
dl - шаг дифференцирования вдоль эталонной кривой;
dλ - шаг интегрирования вдоль эталонной кривой;
τ(l) - угол наклона касательной эталонной кривой к горизонту, в расчетной точке;
κ0 - кривизна эталонной кривой сварного шва в начальной точке, определяемая в ходе решения уравнения;
а K - физико-механическое свойство расплавленного материала сварного шва - капиллярная постоянная расплавленного металла сварного шва;
δ - угол продольного наклона сварного шва;
φ - угол поперечного наклона сварного шва.
Z(x) - уравнение, описывающее эталонные кривые сварного шва, записывается в параметрической форме {Z(l),x(l)} и имеет вид:
площадь эталона рассчитывают по формуле:
Все вычисления проводят с помощью программно-вычислительного комплекса, связанного с лазерной установкой.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Пример
При квалификационных экзаменах сварщик заварил контрольное сварное соединение ручной дуговой сваркой. Условное обозначение сварного соединения в соответствие с требованиями ГОСТ 16037-80 к размерам - С17 неповоротный стык трубы с наружным диаметром 159 мм с толщиной стенки 10 мм. Для определения индекса квалификации сварщика поверхность выполненного им сварного шва просканировали лазерной установкой. Связанный с лазерной установкой программно-вычислительный комплекс выполнил оцифровку полученных данных. На фиг.1 приведена развертка формы поверхности сварного шва, полученная в результате обработки программно-вычислительным комплексом результатов сканирования. Оператор ввел в программный комплекс исходные данные, представленные в табл.1. Эти данные учитывали пространственное положение сварного шва, капиллярную постоянную расплавленного металла сварного шва и требования нормативно-технической документации к ширине и высоте выпуклости сварного шва. На основе полученной информации программный комплекс вычислил площадь эталона, абсолютные отклонения площади сечения поверхности сварного шва в каждом сечении от площади эталона и определил числовой индекс квалификации сварщика QW.
Вычисления выполняли по формуле:
N=Lw/dLw+1 - количество измеренных сечений сварного шва с шагом измерения dLw большим или равным 0,1 мм;
Lw - длина сварного шва;
j - текущее значение измеренного поперечного сечения сварного шва;
SЭ - площадь эталона;
где 
- абсолютная величина отклонения формы поверхности сварного шва в j-ом сечении от внешней и внутренней формы эталона, которая определяется по формуле:
В - ширина измерения. Значения В находятся в интервале от 1,1еmах до 10еmах;
emax - максимальная ширина сварного шва, устанавливаются нормативно-техническими документами;
Z, х - координаты кривой в системе координат Z0X;
ZЭmax (х) - кривая, определяющая внешнюю форму эталона сварного шва;
ZЭmin (х) - кривая, определяющая внутреннюю форму эталона сварного шва.
Внешнюю ZЭmах (х) и внутреннюю ZЭmin (х) формы эталонных кривых сварного шва в любом пространственном положении вычисляют по установленным нормативно-техническими документами предельным значениям ширины (е) и высоты (g) сечения выпуклости сварного шва решением интегродифференциального уравнения:
где l - расстояние от начальной точки эталонной кривой до точки расчета, измеренное вдоль кривой, значение l изменяются от 0 до L;
L - длина эталонной кривой сварного шва;
dl - шаг дифференцирования вдоль эталонной кривой;
dλ - шаг интегрирования вдоль эталонной кривой;
τ(l) - угол наклона касательной эталонной кривой к горизонту, в расчетной точке;
κ0 - кривизна эталонной кривой сварного шва в начальной точке, определяемая в ходе решения уравнения;
а K - физико-механическое свойство расплавленного материала сварного шва - капиллярная постоянная расплавленного металла сварного шва;
δ - угол продольного наклона сварного шва;
φ - угол поперечного наклона сварного шва.
Z(x) - уравнение, описывающее эталонные кривые сварного шва, записывается в параметрической форме {Z(l),x(l)} и имеет вид:
Площадь эталона рассчитывают по формуле:
Результаты вычислений и числовой индекс квалификации сварщика QW приведены в табл.2.
Индекс квалификации сварщика выполнившего сварку неповоротного стыка трубы по результатам расчета (QW) равен 99,57 балла по стобалльной шкале.
В качестве иллюстрации на фиг.2 приведены полученные с помощью программно-вычислительного комплекса отсканированные лазерным сканером формы сечения поверхности сварного шва - 1, а также рассчитанные с учетом значения капиллярной постоянной и требований ГОСТ 16037-80 форма внешнего эталона - 2 и форма внутреннего эталона - 3 в различных сечениях; а - сечение №1; б - сечение №15; в - сечение №163.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения необходимой совокупности условий:
способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, позволяет количественно оценить квалификацию сварщика по форме поверхности выполненного им сварного шва;
для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.
Claims (1)
- Способ оценки квалификации сварщика по отклонению поверхности сварного шва от эталона, включающий измерение геометрических размеров сварного шва шаблоном и сравнение их с размерами, установленными нормативно-техническими документами, отличающийся тем, что по размерам, установленным нормативно-техническими документами, с учетом физико-механического свойства расплавленного материала сварного шва рассчитывают формы эталона, площадь эталона сварного шва, по результатам измерения геометрических размеров поверхности сварного шва определяют форму поверхности сварного шва и рассчитывают абсолютные отклонения площади поперечных сечений поверхности сварного шва от площади эталона и вычисляют индекс квалификации сварщика по формуле:
,
где QW - индекс квалификации сварщика;
N=Lw/dLw+1 - количество измеренных сечений сварного шва с шагом измерения dLw большим или равным 0,1 мм;
Lw - длина сварного шва;
j - текущее значение измеренного поперечного сечения сварного шва;
SЭ - площадь эталона;
- абсолютное отклонение площади j-го сечения поверхности сварного шва от площади эталона, которое определяется по формуле:
,
где- абсолютная величина отклонения формы поверхности сварного шва в j-ом сечении от внешней и внутренней формы эталона, которая определяется по формуле:
,
В - ширина измерения, значения В находятся в интервале от 1,1еmах до 10еmax;
еmах - максимальная ширина сварного шва, устанавливаются нормативно-техническими документами;
- измеренные значения координат поверхности j-го поперечного сечения сварного шва с шагом dx от 0,1 мм до 5 мм;
Z, х - координаты в системе координат Z0X;
ZЭmax (х) - кривая, определяющая внешнюю форму эталона сварного шва;
ZЭmin (х) - кривая, определяющая внутреннюю форму эталона сварного шва;
внешнюю ZЭmax (х) и внутреннюю ZЭmin (х) формы эталонных кривых сварного шва в любом пространственном положении вычисляют по установленным нормативно-техническими документами предельным значениям ширины (е) и высоты (g) сечения выпуклости сварного шва решением интегродифференциального уравнения:
,
где l - расстояние от начальной точки эталонной кривой до точки расчета, измеренное вдоль кривой, значение l изменяются от 0 до L;
L - длина эталонной кривой сварного шва;
dl - шаг дифференцирования вдоль эталонной кривой;
dλ - шаг интегрирования вдоль эталонной кривой;
τ(l) - угол наклона касательной эталонной кривой к горизонту, в расчетной точке;
κ0 - кривизна эталонной кривой сварного шва в начальной точке, определяемая в ходе решения уравнения;
а K - физико-механическое свойство расплавленного материала сварного шва - капиллярная постоянная расплавленного металла сварного шва;
δ - угол продольного наклона сварного шва;
φ - угол поперечного наклона сварного шва;
Z(x) - уравнение, описывающее эталонные кривые сварного шва, записывается в параметрической форме {Z(l), x(l)} и имеет вид:
;
площадь эталона рассчитывают по формуле:
.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014113245/12A RU2569276C2 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ оценки квалификации сварщика |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014113245/12A RU2569276C2 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ оценки квалификации сварщика |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014113245A RU2014113245A (ru) | 2015-10-10 |
| RU2569276C2 true RU2569276C2 (ru) | 2015-11-20 |
Family
ID=54289437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014113245/12A RU2569276C2 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ оценки квалификации сварщика |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2569276C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2827116C1 (ru) * | 2023-10-09 | 2024-09-23 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Способ идентификации сварного шва |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4124944A (en) * | 1977-07-08 | 1978-11-14 | Lenco, Inc. | Device for teaching and evaluating a person's skill as a welder |
| SU747658A1 (ru) * | 1978-01-16 | 1980-07-15 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения | Способ исследовани свойств сварного соединени |
| RU2205366C1 (ru) * | 2002-01-25 | 2003-05-27 | Дальневосточный государственный технический университет | Устройство для контроля геометрических параметров сварных стыковых швов |
| WO2011150165A1 (en) * | 2010-05-26 | 2011-12-01 | Illinois Tool Works Inc. | Automatic and semi-automatic welding systems and methods |
| RU2011115995A (ru) * | 2011-04-22 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU) | Способ оценки качества сварного соединения при электродуговой сварке |
-
2014
- 2014-04-03 RU RU2014113245/12A patent/RU2569276C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4124944A (en) * | 1977-07-08 | 1978-11-14 | Lenco, Inc. | Device for teaching and evaluating a person's skill as a welder |
| SU747658A1 (ru) * | 1978-01-16 | 1980-07-15 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения | Способ исследовани свойств сварного соединени |
| RU2205366C1 (ru) * | 2002-01-25 | 2003-05-27 | Дальневосточный государственный технический университет | Устройство для контроля геометрических параметров сварных стыковых швов |
| WO2011150165A1 (en) * | 2010-05-26 | 2011-12-01 | Illinois Tool Works Inc. | Automatic and semi-automatic welding systems and methods |
| RU2011115995A (ru) * | 2011-04-22 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU) | Способ оценки качества сварного соединения при электродуговой сварке |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2827116C1 (ru) * | 2023-10-09 | 2024-09-23 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Способ идентификации сварного шва |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014113245A (ru) | 2015-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2709177C1 (ru) | Способ определения формы эталона поверхности сварного шва | |
| CN104697467B (zh) | 基于线激光扫描的焊缝外观形状及表面缺陷检测方法 | |
| JP5217221B2 (ja) | 溶接部の表面欠陥形状検出方法及びコンピュータプログラム | |
| RU2550979C2 (ru) | Способ контроля качества поверхности сварного шва | |
| Rodríguez-Martín et al. | Procedure for quality inspection of welds based on macro-photogrammetric three-dimensional reconstruction | |
| US9418449B2 (en) | Device and method for measuring surfaces | |
| CN106382884A (zh) | 一种点光源扫描焊缝的检测方法 | |
| KR20200136686A (ko) | 포터블형 용접 결함 검사장치 및 검사방법 | |
| JP5706772B2 (ja) | 非破壊検査方法 | |
| CN109239081B (zh) | 基于结构光与视觉成像的焊缝质量参数检测方法 | |
| JP2015520359A (ja) | 任意の形状の対象物の中心線を評価する方法 | |
| JP2010071722A (ja) | 凹凸疵検査方法及び装置 | |
| Niraula et al. | Local weld geometry-based characterization of fatigue strength in laser-MAG hybrid welded joints | |
| CN106093070A (zh) | 一种线光源扫描焊缝的检测方法 | |
| Fuštar et al. | Fatigue tests of as-welded and HFMI treated S355 details with longitudinal and transverse attachments | |
| RU2569276C2 (ru) | Способ оценки квалификации сварщика | |
| RU2550673C2 (ru) | Устройство для оценки качества сварного шва | |
| JP2015001409A (ja) | 構造物の疲労寿命評価方法 | |
| US10625372B2 (en) | Device for checking a weld bead | |
| JP2017151107A (ja) | フェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法及び溶接部の保守管理方法 | |
| CN113267570B (zh) | 一种包含人工缺陷的检测试件及其制作方法 | |
| JP2012103176A (ja) | 検査装置 | |
| JP4762851B2 (ja) | 断面形状検出方法及び装置 | |
| WO2004109268A1 (en) | Weld quality evaluation | |
| RU2644617C2 (ru) | Мобильный сканер для определения качества поверхности сварного шва |