Teza Varianta 1 Pt Turnitin [304767]

CAPITOLUL I. STADIUL ACTUAL AL EVALUĂRII CALITĂȚII ÎMBINĂRILOR SUDATE

1.1.TERMINOLOGIE UTILIZATĂ FRECVENT ÎN EVALUAREA CALITĂȚII ÎMBINĂRILOR SUDATE

1.1.1. [anonimizat] a [anonimizat]/[anonimizat],corespunzător materialelor de îmbinat [6].

[anonimizat] [6].

Defectoscopie – [anonimizat], măsurarea și detectarea defectelor (discontinuităților) materialelor [2]..

[anonimizat], caracterizarea, [anonimizat] [2].

[anonimizat] [2].

[anonimizat] a unei metode de examinare [2]..

[anonimizat]/[anonimizat] , anomaliilor, deformațiilor geometrice sau a stării fizice ale obiectului controlat prin mijloace care nu afectează integritatea obiectului controlat [2]..

Neconformitate – neîndeplinirea unei cerințe [2].

Defect – neîndeplinirea unei cerințe referitoare la o utilizare intenționată sau specificată. (SR EN ISO 9000).

Discontinuitate – perturbare a ordinii, continuității, omogenității sau valorii presupuse sau impuse unei caracteristici a materialului obiectului controlat.(STAS 10042 – 90 ).

Criteriu de acceptare/respingere (A/R) – normă sau standard la care se fac referiri pentru luarea deciziei de acceptare sau respingere a produselor cu neconformități [2].

[anonimizat] [2].

Grosimea sudurii în colț, a ;[anonimizat] [2].

Grosimea sudurii cap la cap, s – [anonimizat].

[anonimizat] 25 mm la 100 mm lungime a sudurii sau maximum 25 % [anonimizat] o sudurămai scurtă de 100 mm [2].

[anonimizat] 25 mm la 100 mm lungime a sudurii sau mai mare de 25 % [anonimizat] o sudurămai scurtă de 100 mm [2].

[anonimizat].

[anonimizat].

[anonimizat] (visual testing) – examinare bazată pe capacitatea ochiului omenesc de a capta lumina reflectată de către detaliile unui obiect și de a [anonimizat] [2].

[anonimizat] a distinge detalii fine ale unei piese sau obiect [2].

Microscop– [anonimizat], care nu pot fi văzute cu ochiul liber [2].

Boroscop – aparat optic cu lentilă și oglindă pentru examinarea optico vizuală în locuri greu accesibile [2].

Endoscop – aparat optic cu fibre optice pentru examinarea în locuri greu accesibile, de obicei la distanță [2].

Control nedistructiv magnetic, MT – metodă de control nedistructiv care constă în detectarea discontinuitățiilor unui material pe baza efectelor produse de acestea asupra unor caracteristici ale câmpului magnetic produs în obiectul controlat [2].

Examinarea cu pulberi magnetice – metoda de control magnetic, constând în detectarea discontinuitățiilor materialelor feromagneticecu ajutorul pulberilor magnetice ce se acumulează în dreptul acestora, ca urmare a atragerii lor de către câmpurile de scăpări [2].

Pulbere magnetică – pulbere cu o anumită granulație , din materiale cu permeabilitate magnetică mare și remanență mică. În mod obisnuit sunt folosiți oxizi de fier feromagnetici [2].

Materiale feromagnetice – materiale metalice cu permeabilitatea magnetică relativă mult mai mare decât 1. Aceste materiale sunt atrase foarte puternic de un câmp magnetic [2].

Câmp magnetic de dispersie – câmp magnetic produs în mediul înconjurător în dreptul unei disconuități ca urmare a magnetizării marginilor sale [2].

Pulbere magnetică fluorescentă – pulbere magnetică ale cărei granule sunt acoperite cu o peliculă fluorescentă. Contrastul față de fond se obține prin diferența de strălucire la iluminarea cu radiații ultraviolete (UV) [2].

Pulbere magnetică colorată – pulbere magnetică ale cărei granule sunt colorate prin depunere de pelicule sau prin atacare chimică. Contrastul față de fond se obține prin diferența de culoare [2].

Suspensie magnetică – suspensie de pulbere magnetică într – un mediu de dispersie (aer, apă, petrol, ulei ) [2].

Examinarea cu lichide penetrante – succesiune de operatii in care se foloseste un set de lichide penetrante, intr-o anumita ordine, in vederea detectarii discontinuitatilor superficiale deschise [2].

Examinarea cu lichide penetrante – succesiune de operatii in care se foloseste un set de lichide penetrante, intr-o anumita ordine, in vederea detectarii discontinuitatilor superficiale deschise [2].

Capilaritatea – este capacitatea unor lichide de a patrunde în cavități mici sau în fisuri [2].

Metode capilare- metode de examinare bayate pe fenomenul de capilaritate [2].

Penetrant – lichid avind proprietatea de a patrunde in cavitatile, fisurile, de [e suparafata unui material si de a ramine in ele in timpul indepartarii excesului de penetrant. Cantitatea si viteza cu care penetrantul patrunde in discontinuitati depinde de tensiunea superficiala, coeziunea, adeziunea si viscozitatea sa, precum si de temperatura si starea suprafetei materialului si a interiorului discontinuitatii. Penetrantii pot fi: colorati, fluorescenti si micsti( coloranti+ fluorescenti) [2].

Developant – material absorbant, aplicat pe suprafata controlata, dupa indepartarea excesului de penetrant, in scopul extragerii pentrantului din discontinuitati si a formarii unui fond constant cu penetrantul. Principalele substante folosite ca developanti: caolinul, talcul, zeolitul, oxidul de magneziu, creta, au toate culoarea alba. Developanti pot fi: uscati (pulbere uscata) si umezi ( pulbere in suspensie pe baza de apa, alcool, acetona) [2].

Set de lichide penetrante – totalitatea substantelor care permit efectuarea unei examinari cu lichide penetrante, livrate unitar de catre producator. El se compune din cel putin doua elemente: penetrantul si developantul, carora, de obicei li se adauga un degresant [2].

Examinarea cu curenți turbionari – metodă nedistructivă de control bazată pe inducerea unor curenți turbionari în materialul controlat. Modificări ale câmpului magnetic generat de acești curenți datorate unor neomogenități sau discontinuități ale materialului examinat prelucrate de aparatura adecvată permit evidențierea defectelor [2].

Curenți turbionari– curenți locali de inducție care apar în piese metalice când acestea sunt supuse acțiunii unor fluxuri magnetice variabile [2].

Adâncimea de penetrare este adâncimea la care intensitatea unui câmp magnetic sau intensitatea unor curenți turbionari induși, scade la l/e din valoarea lor de la suprafață, unde e = 2,718, este baza logaritmului natural [2].

Adâncimea de penetrare efectivă este limita adâncimii la care pot fi descoperite defecte și este de aproximativ trei ori adâncimea standard de penetrare [2].

Efectul pelicular ("SKIN") reprezintă distribuția ne uniformă a densității de curent pe normala la suprafața conductoarelor parcurse de curenți în regim periodic [2].

Sonda este bobina cu care se executa inspecția piesei [2].

Bobina absolută este bobina care testează numai zona de sub ea, fără referință la un câmp magnetic standard [2].

Sonda sau bobina diferențială este un aranjament de doua bobine, unde una sau două zone ale specimenului sunt comparate cu una a unui standard de referința [2].

Radiați penetrante – radiații electromagnetice cu lungime de undă mică capabile să străbată materia [2].

Radiații X – radiații penetrante , obținute prin frânarea electronilor acceletați ca urmare a lovirii lor de o țintă (anticatod) într – un tub Röntgen [2].

Generatorul Röntgen – aparatul folosit pentru generarea radiațiilor X, conținând un tub Röntgen și accesoriile necesare: sursă de înaltă tensiune, sistemul de comandă de la distanță, sistemul de răcire , cabluri [2].

Film radiografic – peliculă fotosensibilă , constituită dintr – un suport transparent de poliester , acoperit pe ambele fețe cu o emulsie de săruri de argint, sensibile deopotrivă la lumina obișnuită și la radiațiile penetrante [2].

Grosime nominală , t– grosimea nominală a materialului în zona examinată [2].

Grosime penetrantă, w – grosimea materialului străbătut de radiații , măsurată pe direcția fasciculului de radiații, calculată pe baza grosimii nominale [2].

Distanța piesă – film, b – distanța dintre suprafața iradiată a piesei și suprafața filmului, măsurată de – a lungul axei centrale a fasciculului de radiații [2].

Dimensiunea sursei , d – dimensiunea sursei de radiații [2].

Distanța sursă – film, SDF – distanța dintre sursa de radiații și film, măsurată de – a lungul axei centrale a fasciculului de radiații [2].

Sistem de film – conbinația între film și prelucrarea lui conform recomandărilor fabricantului de filme și produse chimice [2].

Ultrasunete – vibrații mecanice care se transmit într – un mediu, sub formă de unde elastice, cu frecvența de 16 kHz….MHz [2].

Defectoscop ultrasonic – instalația care permite evidențierea și localizarea unui defect într-o piesă, cu ajutorul impulsurilor ultrasonore [2].

Amplificare – modificarea controlată a înălțimii semnalelor vizualizate de defectoscopul ultrasonic [2].

Indicație – semnal pe ecranul defectoscopului, care indică recepția unui ecou [2].

Traductor sinonim palpator – unitate constructivă cuprinzând unul sau mai multe piezoelemente care emit și/sau recepționează energia acustică [2].

Traductor normal – traductor care emite unde sub un unghi de zero grade față de normala la suprafața de contact [2].

Traductor înclinat sinonim traductor unghiular – traductor care emite unde transversale sau longitudinale în intervalul dintre unghiurile critice corespunzătoare materialului [2].

Transparență ultrasonică – proprietatea unui material de a permite trecerea undelor ultrasonore cu o anumită atenuare [2].

Unghi de incidență – unghiul din traductor dintre axa fasciculului și normala la talpa traductorului [2].

Unghi de pătrundere al traductorului – unghiul în piesă format între axa fasciculului și talpa traductorului corespunzător unui anumit material [2].

Zona moartă – zona din materialul controlat, măsurată de la traductor spre interiorul piesei, în care nu pot fi obținute indicații defectoscopice [2].

Incertitudine de măsurare – parametru asociat rezultatului unei măsurări, care caracterizează dispersia valorilor , ce în mod rezonabil pot fi atribuite măsurandului[SR ENV 13005:2003].

Incertitudine standard – incertitudine a rezultatului unei măsurări exprimată printr-o batere standard[SR ENV 13005:2003].

Incertitudine standard compusă – incertitudine a rezultatului unei măsurări, atunci când acel rezultat este obținut pe baza valorilor unor mărimi diferite, egală cu rădăcina pătrată pozitivă a unei sume de termeni, termenii respectivi fiind varianțele sau covarianțele acelor mărimi, ponderate în conformitate cu variația rezultatului măsurării în funcție de variația mărimilor respective [SR ENV 13005:2003].

Incertitudine extinsă – mărime care definește un interval în jurul rezultatului unei măsurări , interval în care este de aștetat să fie cuprinsă o fracțiune ridicată a distribuției valorilor ce, în mod rezonabil, pot fi atribuite măsurandului[SR ENV 13005:2003].

1.1.2. Criterii de evaluare a calității

Evaluarea calității poate fi pusă în practică prin cunoașterea caracteristicilor de calitate cărora li se atașează un sistem de indici, indicatori și coeficienți. Evaluarea este impusă de complexitatea produselor, proceselor, fiind capabilă să exprime sintetic o serie de aspecte referitoare la calitate.

Pentru a evalua calitatea structurilor sudate se aplică metode de inspecție, încadrate în 3 categori, și anume:

În raport cu procesul de producție:

Inspecție de recepție a materiilor prime și materialelor, precum și a produselor finite la sfârșitul procesului de producție;

Inspecție pe flux de fabricație, desfășurată pe toate fazele procesului tehnologic;

În raport cu integritatea produsului examinat:

Examinări nedistructive;

Examinări distructive;

În raport cu numărul produselor verificate:

Inspecția integrală sau 100%;

Inspecția prin sondaj sau prin eșantionare empirică sau statistică.

Atunci când în cazul unei îmbinării sudate este identificată o neconformitate pentru a evalua calitatea îmbinării respective se parcurg următorii pași:

Se caracterizează neconformitatea;

Se stabileste referențialul în raport cu care se va analiza neconformitatea;

Se analizează și se ia decizia ADMIS/RESPINS.

Criteriile conform cărora analizăm o neconformitate și luam o decizie cu privire la aceasta în cazul structurilor sudate sunt numeroase. Pentru toate metodele aplicabile fie ele examinari distructive sau nedistructive exista normative privind limitările în care se pot încadra neconformitățiile detectate.

În ceea ce privește imperfecțiunile îmbinărilor sudate acestea se evaluază în funcție de cerințele clientului și de încadrarea acestora în limitele de acceptabilitate date de normativele în vigoare, tinându-se cont de nivelul de calitate in care se încadrează produsul analizat.

DE COMPLETAT

1.2.ANALIZA CAUZELOR CARE DETERMINĂ APARIȚIA IMPERFECȚIUNILOR DIN ÎMBINĂRILE SUDATE

În urma unui proces de realizare pot apărea neconformități în produsul final, de cele mai multe ori în cadrul structurilor sudate acestea sunt cauzate de variații minore sau majore ale parametrilor procesului dar si de condițile de mediu existente la postul de lucru. Aceste neconformități sunt denumite imperfecțiuni atunci când facem referire la structuri sudate. Atunci când imperfecțiunile nu afectează produsul și scopul proiectării lui, acestea sunt acceptabile, în cazul contrar sunt inacceptabile , acestea sunt tratate ca defecte.

Împerfecțiunile îmbinărilor sudate reprezintă orice abatere de la formă, dimensiuni, continuitate, structură, aspect, compoziție sau proprietăți, prescrise, pentru o anumită cusătură în documentația tehnologică . Acestea au ca efect reducerea rezistenței și înrăutățirea comportării în exploatare a construcțiilor sudate.[6].

Împerfecțiunile pot fi [6]:

de pregătire – asambalare;

de formă geometrică;

exterioare;

interioare;

de structură ;

de compoziție chimică;

de proprietăți mecanice.

1.2.1. Descrierea imperfecțiunilor

Principalele imperfecțiuni ale îmbinărilor sudate conform standardului ISO 6520 sunt [6],[4] :

fisuri;

cavități (sufluri);

incluziuni solide;

lipsă de topire și de pătrundere;

imperfecțiuni ale formei și imperfecțiuni dimensionale;

alte defecte.

Fisurile sunt considerate defect periculos și nu sunt admise. Ele se pot defini ca discontinuități în material, având o formă alungită, o rază de curbură foarte mică în zona vârfului și o deschizătură între flancurile sale [4], [3], [7]. În figura 1.1 sunte prezentate aspecte macroscopice ale fisurilor ce pot apărea în îmbinările sudate .

Fig.1.1 Tipuri de fisuri [17]: 1 – fisură radială , 2,8 – fisură frontală,

3– fisură în zona influențată termic, 4 – grup de fisuri separate , 5,9 – fisură longitudinală, 6 – fisură la rădăcină, 7 – fisură pe suprafața rădăcinii, 10 – fisură transversală, 11 – fisură produsă la rece

12 – fisură la interfata material de bază – material de adaos, 13 – fisură in materialul de adaos

În funcție de mărimea lor fisurile pot fi clasificate astfel [4], [3]:

macrofisuri sau crăpături, pot fi observate cu ochiul liber sau cu lupa ;

microfisuri, pot fi observate cu microscopul la puteri de mărire 10 – 1500 x;

fisuri sub microscopice , pot fi observate la puteri de mărire superioare microscopului optic.

Porii și suflurile sunt cavități umplute cu gaze, având suprafața lucie, de cele mai multe ori de formă sferică. Mecanismul formării porilor și suflurilor este determinat de condițiile de lucru. Dacă viteza de evacuare a bulelor de gaz este mai mică decât viteza de înaintare a frontului de cristalizare, bulele de gaz rămân prinse și metalul solidifică în jurul lor. În îmbinările la care gazele reușesc să se evacueze la solidificarea băii topite, nu se înregistrează pori. Gazele aflate în pori și fisuri sunt: bioxidul de carbon, oxidul de carbon, metanul, hidrogenul sulfurat etc.[4], [3] [7]. Dupa modul de repartiție porii pot fi uniform distribuiți, localizați în anumite zone, dispuși în sir etc. [3], după cum se poate observa în figura 1.2.

Fig.1.2 Sufluri (pori) [17]

Incluziunile sunt defecte de compoziție chimică diferită de a metalului din cusătură. Ele pot fi metalice sau nemetalice, iar din punct de vedere chimic pot fi oxizi, silicati, sulfuri, nitruri etc. În îmbinările sudate sunt întâlnite frecvent incluziunile nemetalice ca cele de zgură, oxizi, nitruri și sulfuri.[7], [3]. In figura 1.3. sunt prezentate aspecte macroscopice ale incluziunilor ce pot apărea într-o îmbinarea sudată.

Fig.1.3 Incluziuni solide [17]

Lipsa de topire este rezultatul amestecului necorespunzator dintre metalul de bază și cel de adaos sau între straturile metalului depus. Lipsa de topire poate fi: laterala, între straturi și la radacină, după cum se poate observa în figura 1.4 [3].

Fig.1 4 Lipsa de topire : laterală, între straturi, la rădăcină [17]

Lipsa de pătrundere caracterizează defectul la care materialul topit nu acoperă toată secțiunea necesară sudurii, astfel încât rămâne un interstițiu între metalul depus și metalul de baza, aspecte macroscopice sunt prezentate în figura 1.5. Lipsa de pătrundere micsorează rezistența mecanică statică, datorită modificarii secțiunii active a îmbinării. Cercetările experimentale au arătat că nepătrunderile care micșorează sectiunea cu mai putin de 10-15% nu influențează o scădere semnificativă, asupra rezistenței statice, dar reduc în schimb mult rezistența la oboseală și plasticitatea. La solicitari dinamice, chiar la nepătrunderi mici apar vârfuri importante de eforturi unitare care creează pericolul de rupere[3][7].

Fig.1.5 Lipsa de pătrundere [17] : lipsă de pătrundre la o îmbinare sudată în colț,

lipsă de pătrundre la o îmbinare sudată pregătită în V,lipsă de pătrundere la o

îmbinare sudată cap la cap fără pregătirea rosturilor cu sau fără dezaxare;

Defectele de formă și de suprafață influențează fie rezistența îmbinării, fie condițiile de montare. Acestea produc concentrări de tensiuni locale , contribuind astfel la micșorarea rezistenței la solicitări dinamice a îmbinării sudate , de asemenea , măresc și tendința de fragilizare a acesteia.[3]

Acestea sunt reprezentate prin următoarele tipuri de defecte [3] :

crestătura – adâncitură dispusă longitudinal de-a lungul cusăturii sau între rânduri, aceasta poate fi continuă sau intermitentă, loclizată la suprafață, uneori la rădăcină;

retasura – cavitate produsă în interiorul sau la suprafața cusăturii în urma contracției metalului ;

supraînălțarea – exces de metal depus în ultimul strat ;

convexitatea excesivă – exces de metal depus în ultimul strat la sudarea de colț ;

inegalitatea catetelor – abatere de la forma de triunghi isoscel a sudurii ;

excesul de pătrundere – surplus de metal la rădăcina îmbinării produs podus prin scurgerea metalului topit prin rost ;

supratopirea – scurgere de metal datorită gravitației, se caracterizează prin abatere de la grosimea nominală ;

străpungerea – perforarea cusăturii și cufundarea completă a băii de metal topit;

dezaxarea sau denivelarea – constă în deplasarea transversale a unei piese în raport cu cealaltă;

rotirea – deplasarea unghiulare a unei piese în raport cu cealaltă;

lățime neregulată – variații de la lățimea prescrisă în lungul lconrdonului depus;

sudură asimetrică – dezaxarea cusăturii față de axa de simetrie a îmbinării;

suprafață neregulată – neuniformitatea suprafeței secțiunii cordonului depus , sub formă de relief pronunțat ;

reluarea defectuasă – neregularitate locală a suprafeței în locul întreruperii arcului electric;

stropii – picături de metal topit, aderente la metalul de bază care pot provoca modificări locale superficiale de structură;

arsura – urmă de decarburare superficială.

1.2.2. Cauzele apariției imperfectiunilor

Fisuri

Principalele cauzele care produc apariția fisurilor în îmbinări sudate sunt [3], [17],[1,3,1]:

incompabilitatea chimico – mecanică dintre materialul de adaos și materialul de bază;

utilizarea unui curent de sudare prea mic ;

folosirea unei viteze de răcire mari ;

lipsa preîncălzirii sau temperatură de preîncălzire insuficientă ;

materialul de bază contine o catitate mare de C (peste 0,45 %) ;

metale care conțin procentaje mari de sulf și fosfor au tendința de fisurare ;

electrozi uzi sau umiditate ridicată ;

participarea în exces a metalului de bază la formarea cusăturii atunci cand acesta are tendința de a se fragiliza;

sudarea într-un singur strat a cordoanelor înalte cu secțiune mică.

Cavități (sufluri sau pori )

Principalele cauze care determină apariția suflurilor în îmbinări sudate sunt [3], [17][7]::

excesul de sulf din marterialul de bază sau din materialul de adaos ;

conținutul ridicat de hidrogen din baia de metal topit sau din impuritățile gazelor de protecție ;

curentul de sudare prea mic ;

viteză de răcire prea mare

depunerea unui strat prea gros

arc de sudare prea lung la sudarea cu electrozi bazici ;

arcul prea lung și viteza de înaintare prea mare la sudare sub flux, produc scăderea înălțimii baii și deci răcirea ei rapidă fără timp de eliminare a gazelor ;

conținutul ridicat de carbon prin ardere, duce la formarea unei cantități mari de gaze sub formă de oxid sau bioxid de carbon.

oțelurile care au sub 0,3% siliciu, prezintă tendința de formare a porilor datorita gazelor existente in oțel.

oțelurile aliate cu crom sunt mai sensibile la formarea porilor în prezența umidității.

curentul de sudare prea mare față de cel necesar intensifică reacțiile chimice și mărește solubilitatea gazelor, în consecință crește probabilitatea de formare a porilor.

Incluziuni solide

Principalele cauze prin care se favorizează apariția incluziunilor în îmbinările sudate sunt [3], [17][7]:

vâscozitatea rodicată a materialului de adaos ;

temperatura scăzută a băii de metal topit;

suprafața materialului de bază în rost acoperită cu rugină, zgură, vopsea, ulei etc. ;

rizuri adânci după debitarea materialelor cu flacară ;

îndepartarea insuficientă a zgurii de pe fiecare strat și de la radacină, mai ales acolo unde aderența este puternică și cordonul are denivelări ;

viteza mare de solidificare, posibilitate redusă de eliminare a incluziunilor în zgura ;

micșorarea solubilității anumitor elemente în metalul de bază, odată cu scăderea temperaturii, ceea ce duce la formarea unor incluziuni metalice ;

număr prea mare de straturi ;

poziție prea înclinată a electrodului ;

sudarea la temperaturi joase ;

utilizarea flăcării oxidate la sudarea oxiacetilenică ;

utilizarea unui arc scurt și a unui curent de valuare mare.

Lipsa de topire

Principalele cauze care determină apariția acestui defect sunt următoarele [3], [17][7]:

folosirea unui curent prea mic de sudare ;

viteza de avans prea mare ;

curățirea neîngrijită a materialelor : oxizii, rugina, vopselele și alte aderențe împiedică realizarea unei fuziuni perfecte a materialului topit cu materialul de baza. Este necesară o curățire atentă înainte de sudare ;

geometria necorespunzătoare a rostului cu unghi insuficient ;

folosirea unui electrod cu diametrul prea mare ;

pozitia necorespunzătoare și manevrarea incorectă a electrodului.

Lipsa de pătrundere

Principalele cauze care duc la apariția acestui defect sunt [3], [17][7] :

prag prea înalt ;

rost prea mic ;

unghiul de teșire prea mic ceea ce nu permite pătrunderea suficientă a electrodului

geometria șanfrenului aleasă incorect ;

diametru prea mare sau prea mic al electrodului sau sârmei la sudarea stratului de radacină ;

încălziri incorecte ale electrodului sau metalului de bază ;

sudarea dezaxată – electrodul sau capul de sudură nu sunt conduse exact deasupra rostului sau mijlocului cordonului de sudură realizat pe partea opusă ;

înclinarea electrodului – electrodul înclinat spre înainte suflă metalul topit de sub arc și produce descreșterea adâncimii de patrundere și creșterea lățimii. La înclinarea spre înapoi crește adăncimea de pătrundere ;

intensitate prea mica a curentului ;

lungimea prea mare a arcului;

viteza de sudare prea mare.

Defectele de formă și de suprafață

Principalele cauze ale apariției defectelor din acesta gamă sunt prezentate pentru fiecare defect în parte, după cum urmează [3] :

crestătura – curent de sudare prea mare, folosirea unui arc prea lung, viteză mare de sudare, număr insuficient de straturi, sudarea în plan vertical ;

retasura – variații mari de curent – inclusiv întreruperea acestuia, scăderea temperaturii băii, conținut ridicat de azot și fosfor a materialului de adaos, dezoxidarea necorespunzătoare a băii de metal topit ;

supraînălțarea – viteza de înaintare și curentul de sudare mici, calitatea fluxurilor;

convexitatea excesivă – valoarea prea mică a curentului, avansul electrodului nesincronizat cu viteza de sudare ;

excesul de pătrundere – electrod de sudare prea subțire, rost cu lățime prea mare, topirea prea adâncă ;

supratopirea – temperatura prea ridicată a băii de sudare;

dezaxarea sau denivelarea – prinderea provizorie, asamblarea necorespunzătoare, contracția neuniformă la solidificare ;

rotirea – poziționare și prindere necorespunzătoare, ordine de sudare nefavorabilă, diferențe de grosime între cordoanele bilaterale, număr prea mare și inegal de straturi ;

lățime neregulată – prelucrarea neuniformă a rostului, manipularea greșită a electrodului, poziția defectuasă de sudare ;

suprafață neregulată – poziție inconstantă a electrodului, variația lungimii arcului;

stropii – curent de sudare prea mare, arcul prea lung ;

arsura – se datorează amorsării greșite a arcului sau încercărilor de amorsare și verificare a formării arcului.

1.3. STUDIUL CRITERIILOR DE ACCEPTABILITATE A IMPERFECȚIUNILOR ÎN ÎMNINĂRILE SUDATE

Deoarece neconformitățiile pot afecta performanța și longevitatea îmbinărilor sudate, detectarea timpurie și corectarea acestora este esențială pentru a se asigura că structurile sudate îndeplinesc scopul proiectării lor. După detectarea neconformităților din îmbinările sudate , trebuie realizată o evaluare pentru a se determina severitatea acestora și măsurile adecvate care trebuie întreprinse. [7] .

Tehnicile de detectare trebuie să fie îndeajuns de sensibile pentru a detecta discontinuitățiile periculoase. Este necesar să reparăm defectele care sunt prejudiciază integritatea structurală a structurii sudate. [7]

Sudurile nu pot fi perfecte , ele trebuie să fie în limitele admise de lucru prevăzute în standardele de calitate folosite în timpul inspecției structurii sudate. [7]

Standarde referitoare la nivelurile de calitate pentru imperfecțiuni:

SR EN ISO 5817:2008 Sudare. Îmbinări sudate prin topire din oțel, nichel, titan și aliajele acestora (cu excepția sudării cu fascicul de electroni). Niveluri de calitate pentru imperfecțiuni.

SR EN ISO 17635:2010 Examinări nedistructive ale sudurilor. Reguli generale pentru materiale metalice

SR EN ISO 9013:2003. Tăiere termică. Clasificarea tăieturilor termice. Specificație geometrică de produs și toleranțe referitoare la calitate

Evaluarea sudurilor

O îmbinare sudată trebuie să fie evaluată , în mod normal , separat pentru fiecare tip de neconformitate, dacă într – o secțiune dată există mai multe tipuri de neconformității , acestea pot face obiectul unei examinări speciale [2].

La alegerea nivelului de acceptare al unei imperfecțiuni trebuie să se țină cont de factori ca : proiectarea, tratamentul ulterior, modul de solicitare, condiții de lucru, consecințele unei avarii. Imperfecțiunile sunt indicate în dimensiuni reale. Depistarea și apoi evaluarea lor poate necesita utilizarea uneia sau mai multor metode de examinare nedistructivă [2].

În tabelul 1.1 sunt prezentate nivelurile de calitate conform SR EN ISO 5817 pentru structuri sudate. Simbolurile D, C, B sunt atribuite arbitrar și acoperă teoretic majoritatea aplicațiilor practice.

Tabel 1 1 Niveluri de acceptare a imperfecțiunilor sudurilor [2]

1.4.STUDIUL METODELOR DE EXAMINARE UTILIZATE ÎN EVALUAREA CALITĂȚII ÎMBINĂRILOR SUDATE

Examinarea îmbinărilor sudate începe cu examinarea materialelor ce se utilizează în procesul de sudare și se termină cu examinarea finală a îmbinării rezultate. Examinarea finală constă în verificarea sudurii prin diferite metode, ce sunt clasificate în doua mari grupe [1,2,1] :

examinări distructive;

examinari nedistructive.

1.4.1. Examinarile distructive

Examinarea distructivă se face pe epruvete plane (îndreptarea nu este admisă) prelevate din îmbinarea sudată . Acestea sunt prelucrate prin așchiere , întotdeauna perpendicular pe direcția de depunere a materialului de adaos .

Examinările distructive la care pot fi supuse epruvetele realizate sunt următoarele [6] :

încercarea la tracțiune – determină rezistența la rupere a sudurilor cap la cap ;

încercarea la îndoire – determină capacitatea de deformare plastică a îmbinărilor sudate cu o grosime de cel putin 3 mm , prin găsirea unghiului de îndoire până la apariția fisurilor în cordon ;

încercarea la reziliență – oferă date care permit aprecierea tenacității diferitelor zone ale îmbinării ;

încercarea la duritate – constă în determinarea durității metalului depus după metoda Vickers, precum și în metalul de bază în zona influențată termic. Epruvetele se prelucrează până cand suprafețele lor devin plan paralele, apoi se face atacul chimic pentru evidențierea zonei sudate și se măsoară duritatea propriu – zisă. Se utilizează un durimetru prevăzut cu un cap mobil ce poartă penetratorul , piramida de diamant, și obiectivul

încercarea la aplatisare – urmărește determinarea capacității de deformare a îmbinărilor sudate din țevi longitudinale.

1.4.2. Metode nedistructive

Metodele de examinare nedistructivă utilizate pentru a examina o structură sudată sunt alese ținând cont de configurația geometrică a piesei, de starea suprafeței și de accesabilitatea la piesa de examinat.

Metodele utilizate pentru verificarea structurilor sudate se înpart în 2 cateogrii, și anume :

metode pentru punerea în evidență a imperfecțiunilor de suprafață și din apropierea suprafeței, care sunt dependente de starea suprafeței și de accesabilitatea la examinare. Dintre acestea enumerăm : examinarea vizuală(VT), examinarea cu lichide penetrante (PT), examinarea cu pulberi magnetice(MT) și examinarea cu curenți turbionali (ET);

metode utilizate pentru identificarea imperfecțiunilor de interior, acestea sunt dependente de configurația geometrică a piesei de examinat. Cele mai des utilizate sunt examinarea cu ultrasunete (UT) și examinarea cu radiații penetrante (RT).

Pe lângă metodele menționate pentru a evalua calitatea îmbinării sudate regasim și următoarele metode: verificarea etanseității (LT), examinarea prin termografiere în infraroșu (TT) și emisia acustică (AT).

Examinarea vizuală – VT (visual testing)

Examinarea optico – vizuală este cea mai simplă modalitatea de examinare nedistructivă. Acest tip de examinare se poate realiza cu ochiul sau cu ajutorul unor aparate optice. Prin intermediul examinări visuale se pot pune în evidență numai defectele de suprafață. Orice tip de investigare trebuie să fie precedată de o examinare vizuală a supafeței.[2]

Examinarea vizuală poate fi directă, atunci când parcursul optic între ochiul operatorului și zona examnată nu este întrerupt, sau indirectă , când această condiție nu este îndeplinită. .[2]

Examinarea vizuală se poate realiza la apropiere, adică la o distanță mai mică decât o lungime de braț, sau la distanță, adică la o distanță mai mare. .[2]

Examinarea vizuală directă constă în analiza probei cu ochiul liber fără a utiliza instrumente optice. Pentru ca rezultatul ca examinarea sa poată avea loc , și rezultatul sa fie unul corect trebuie să se tină cont de următoarele[2]:

să se asigure o intensitate luminoasa adecvata: 500-1000 lux;

să se evite lumina galben-verde, deoarece ochiul uman este sensibil la acest tip de lumiă;

tehnicianul poate lucra maxim 2 ore;

Cu ajutorul examinării vizuale directe se pot detecta: coroziuni, fisuri (formă și orientare), porozitati, diverse imperfecțiuni în cordoanee de sudura[2].

Examinare vizuală indirectă se realizează cu ajutorul instrumentelor optice. De obicei, este utilizată pentru a pune în evidență imperfecțiunile ce nu pot fi detectate cu ochiul liber, sau pentru examinarea suprafețelor interioare, suprafețe unde operatorul nu are acces direct.

Instrumentele optice ce pot fii utilizate sunt :

lupa;

microscopul ;

boroscopul : pentru inspecția cilindrilor de diametre mici, a incintelor din structuri complexe;

endoscopul  ;

flexiscopul  : permite examinarea zonelor de colt sau a structurilor cu schimbari de direcție; lungimi de lucru = 600 – 3650 mm, diametre = 3 – 12.5mm;

telescop: permite mărirea imaginii obiectelor aflate la distanțe mari de ochi.

Examinarea cu pulberi magnetice – MT (magnetic testing)

Examinarea cu pulberi magnetice constă în detectarea discontinuitățiilor de suprafață sau aflate în imediata apropiere din materialele fero magnetice. Pentru a obține indicații cu privire la defectele existente în piesa de examinat trebuie parcurse următoarele etape: curățirea suprafeței controlate, magnetizarea, aplicarea pulberii magnetice, examinarea, interpretarea, demagnetizarea, curățirea finală. [2], [5].

Curățirea suprafeței controlate – zonele de examinat se curăță mecanic, îndepărțându – se murdăria, șpanul, rugina, arsura, produsele de coroziune. Substanțele grase se îndepărtează prin degresare, mai ales, atunci când se utilizează suspensii magnetice pe bază de apă. Curățirea se aplică zonei de examinat si unei zone adiacente pe o distanță de min. 25 mm [2], [5] .

Magnetizarea – modul în care se realizează magnetizarea piesei este esențial pentru reușita controlului cu pulberi magnetice. Magnetizarea trebuie astfel realizată încât liniile de forță ale câmpului magnetic să cadă perpendicular pe discontinuitățile căutate. Câmpul magnetic poate fi longitudinal sau transversal. Magnetizarea poate fi [2], :

magnetizare longitudinală, când direcția câmpului magnetic este paralelă cu axa longitudinală a piesei;

magnetizare transversală , când direcția câmpului magnetic este perpendiculară pe axa longitudinala a piesei;

magnetizare circulară, când liniile de câmp urmăresc conturul periferic al obiectului controlat , ea poate fi considerată o vatiantă a magnetizării transversale.

Aplicarea pulberii magnetice :

la metodele uscate pulberea se poate aplica pe suprafața piesei examinate sub formă de suspensie A1 sau B1, prin pulverizare sau prin sitare. Pentru suprafețele rugoase se poate folosi un recipient din plastic cu pereți subțiri (doză magnetică). [2],

la metodele umede, suspensiile de tip A2, A3, A4, B2, B3 și B4, se aplică prin turnare, pulverizare, pensulare, stropire sau imersie [2],.

Examinarea – examinarea suprafeței se execută după fiecare magnetizare, astfel [2],:

suprafețele controlate cu suspensie de tipul A1….A4 se examinează în incinte întunecate sau slab iluminate, folosind lumină ultravioletă.

suprafețele controlate cu suspensie de tipul B1….B3 se examinează în lumină naturală sau atificială,

Interpretarea – prezența unei aglomerări de pulbere într-o zonă a piesei (indicație) indică posibilitatea existenței unei discontinuități. Interpretarea indicațiilor se va face după configurația lor, amplasarea pe piesă, tehnologia folosită la obținerea piesei și condițiile în care a fost exploatată (dacă e cazul) [2],.

Demagnetizarea – scopul demagnetizării constă în readucerea stării magnetice a materialului la punctul zero al buclei de histerezis. [2],

Curățirea finală – urmele de suspensie magnetică se îndepărtează prin ștergere cu ajutorul unei pânze curate. Se poate folosi și un tampon textil îmbibat într-un solvent adecvat pentru îndepărtarea lichidului purtător [2].

Examinare cu lichide penetrante – PT (penetrant testing)

Examinarea cu lichide penetrante evidențiază discontinuitățile de suprafață și pe cele care comunică cu exteriorul, prezente în materiale neporoase.

În principiu examinarea cu lichide penetrante comportă mai multe etape comune diferitelor tipuri de penetranți. Etapa premergătoare începerii procedurii de testare este operația de pregătire a suprafeței. Aceasta are drept scop îndepartarea murdăriei, oxizilor și substanțelor grase de pe suprafață, astfel încât să se asigure accesul penetrantului la cavitățile discontinuităților.

În cadrul examinării cu lichide penetrante se parcurg următori pași [2], [5] :

aplicarea penetrantului pe suprafata de studiat;

acordarea unui timp necesar penetrantului pentru a patrunde în cavități;

înlăturarea excesului de penetrant;

uscarea suprafeței de examinat ;

aplicarea unui strat de developant, capabil să extragă penetrantul din cavități;

examinarea suprafeței ;

interpretarea rezultatelor obținute ;

curatirea finala a suprafetei.

Examinarea suprafețelor se realizează la lumină sau în incinte întunecate, funcție de tipul de penetranți utilizați, astfel [2]:

suprafețele controlate cu penetranți colorați se examinează la lumină naturală sau artificială (lampă cu incandescență de 100W, tub fluorescent de 80 W) ;

suprafețele examinate cu penetranți fluorescenți se examinează în incinte întunecate folosind lămpi ce emit radiații ultraviolete.

Examinarea cu curenți turbionari – ET (eddy curent testing)

În baza legii inducției,într – o piesă bună conductoare de electricitate se introduc curenți

turbionari prin campuri magnetice variabile sau în mișcare realizate cu ajutorul unei bobine de excitație. Potrivit legii lui Lentz campul magnetic primar produs de bobina, Hp, și cel secundar indus în piesă de către curenții turbionari, Hs, se află în interdependență și în opoziție.

Curenții turbionari ocolesc discontinuitățile din piesă, astfel încât modifică fie impedanța bobinei, dacă traductorul este format dintr-o singură bobină de excitație, fie amplitudinea și faza curentului din bobina secundară, atunci cand traductorul este format din doua bobine[5]. Schema de principiu a examinării cu curenți turbionari este prezentată în figura 1.6.

Principalii factori care influenteaza metoda de control cu curenti turbionari sunt [5]:

efectul pelicular;

frecvența;

permeabilitatea magnetică a piesei de examinat;

conductivitatea electrică a piesei de examinat;

distanța conductor – piesă;

efectul de margine.

Fig.1.6. Curenți turbionari și

camp magnetic indus în piesa de controlat [5]

Aparatul folosit pentru detectarea discontinuitățiilor, pentru inspecția coroziunii sau pentru testarea conductivității prin examinarea cu curenți turbionali se folosesc [5] :

defectoscop analogic;

defectoscop digital

Curentii turbionari sunt generați de sisteme de frecvență sinosoidala constantă, de sisteme de frecvențe multiple, de sisteme de impulsuri și de sisteme în mișcare de rotație.

Cuplarea electrica a bobinelor poate fi[5]:

parametrică – unde excitarea campului magnetic și măsurarea se fac cu una și aceeasi bobina; (fig 1.7.a)

de tip transformator – excitarea și măsurarea se realizează cu două bobine separate; (fig 1.7. b)

de tip punte – excitarea și măsurarea se face cu două bobine care fac parte dintr-o

punte. (fig 1.7. c)

Componentele schemelor din figura 1.7 sunt [5]:

1 – modulul de generare, care furnizează curentul de amplitudine constantă,

2 – treapta de intrare a aparatului de măsură,

E – bobina de inducere a curentului turbionar,

M – bobina de măsurare

K – bobina de compensare.

Fig.1.7. Variante ale circuitelor electrice ale bobinelor

parametric, b. tip transformator, c. tip punte [5]

Traductoarele (bobinele) ofera o mare varietate de forme în funcție de configurația piesei.

Examinarea cu radiații penetrante – RT (radiographic testing)

Cu ajutorul examinării cu radiații pentrante putem pune în evidență majoritatea tipurilor de defecte. De asemenea, ele pot furniza informații suplimentare cu privire la integritatea pieselor asamblate și asupra variațiilor de grosime.

Examinarea radiografică se bazează pe următoarele fenomene [5][2]:

radiațiile X strabat materia și se atenuează diferit în funcție de natura medoului străbatut , după legea unde , este intensitatea radiațiilor la intrerea în material, I este intensitatea radiației după străbaterea materialului de grosimea și cu µ coeficientul de atenuare;

radiațiile ionizante împresionează filmele fotosensibile.

Schema de principiu a radiografierii îmbinărilor sudate cap la cap este prezentată în figura 1.8

Fig. 1.8. Schema de radiografierea îmbinărilor cap la cap

circulare de diametru mare : S – sursa, P – piesa, F – filmul[5]

Stabilirea parametriilor de radiografiere a unei piese

Alegerea tehnicii radiografice

Tehnicile radiografice , utilizate în practică, se împart în două clase :

Clasa A – tehnici de bază

Clasa B – tehnici îmbunătățite.

Diferența dintre cele două clase se manifestă în sensibilitate, clasa B prezintă o sensibilitate mai buna. Pentru radiografierea sudurilor în mod obișnuit se utilizează clasa B. [2]

Stabilirea schemei de iradiere

Poziția piesei examinate în raport cu axa fasciculului de radiații se alege în asa fel încât să se obțină pe film o proiecție a piesei cât mai utilă pentru depistarea defectelor. [2]

Alegerea distanței sursă – film

Distanța sursă – film este un parametru important al geometriei de expunere, intrucât de ea depinde mărimea neclarității geometrice, (neclaritate a contururilor cauzată de efectul de penumbră, ca urmare a faptului că sursa de radiații nu este punctiformă). [2]

Alegerea distanței sursă – piesă

Distanța minimă sursă – film depinde de dimensiunea sursei, d, și de distanța piesă film, b.

Alegerea tensiunii tubului de radiații X

La alegerea tensiuni se ține cont de următoarele [2]:

pentru obținerea unei bune vizibilități a detaliilor tensiunea tubului trebuie să fie cât mai mică posibil;

folosirea unei tensiuni mici protejează tubul împotriva uzurii premature

un material cu grosime mai mare necesită o tensiune mai mare.

Alegerea sistemului de film

La alegerea filmului se ține cont de faptul că [2] :

sensibilitate radiografiei este cu atât mai bună cu cât granulația este mai fină;

timpul de expunere este cu atât mai mic (filmul este mai rapid) cu cât granulația este mai grosolană.

Stabilirea densității de înnegrire

Condițiile de expunere trebuie să fie astfel stabilite încât densitatea de înnegrire a radiografiei în zona examinată să corespundă următoarelor valori[2]:

pentru Clasa A , densitatea de înnegrire trebuie să aibă o valoare ≥ 2,0

pentru Clasa B, densitatea de înnegrire trebuie să aibă o valoare ≥ 2,3

Stabilirea timpului de expunere

Pentru obținerea densității de înnegrire propusă, este necesară corelarea tuturor factorilor care influențează această mărime. [2]

Alegerea indicatorului de calitate a imaginii(ICI)

Indicatorul de calitate a imaginii este un mic dispozitiv sub forma unei truse de 7 fire cu diametre diferite sau sub formă de plăcuță cu trepte și găuri de dimensiuni diferite. Acesta este confecționat din același material cu cel al piesei radiografiate. În momentul în care este radiografiat concomitent cu piesa examinată , el își lasă imaginea sa pe film, permițând prin analiza acestei imagini validarea radiografiei ca instrument de control. [2]

Examinarea cu ultrasunete – UT ( ultrasonic testing)

Defectoscopia cu ultrasunete este concepută pe baza legilor de propagare , reflexie și refracție, în discontinuități a ultrasunetelor. Se pot pune în evidență mai toate tipusile de defecte volumice și plane. De asemenea, metoda se poate aplica la o gamă largă de materiale, limitările fiinf determinate, în cazul metalelor, de mărimea granulației. [5]

Oscilațiile mecanice într-un mediu material format dintr-o mulțime de puncte legate între ele prin forțe elastice se propagă sub formă de unde elastice . În funcție de modul în care mișcarea oscilatorie se transmite de la o particulă la alta și de direcție de propagare a mișcării, undele elastice pot fi [21 ] [2 ][5]:

Unde longitudinale sau de compresiune, când direcția de oscilație a particulelor este paralelă cu direcția de propagare. Acolo unde particulele sunt aglomerate, zonă de comprimare, presiunea va fi mai mare ;

Unde transversale sau de forfecare, când direcția de oscilație a particulelor este perpendiculară pe direcția de propagare. Undele transversale se propagă doar în medii solide deoarece gazele și lichidele nu opun nici un fel de rezistență față de solicitări de forfecare ;

Unde de placă sau unde Lamb (sau de bară) când undele elastice sunt generate în plăci sau în bare subțiri cînd apar vibrații complexe care depind de grosimea materialului, de lungimea de undă și de tipul materialului solid ;

Unde Rayleigh sau unde de suprafață – unde care afectează numai un strat subțire, la suprafața materialului, pe o adâncime de câteva lungimi de undă. Undele Rayleigh sunt unde bidimensionale cu o atenuare mai mică decât cea a undelor longitudinale sau transversale și, la fel ca și undele Lamb, se propagă numai în medii solide.

Dispozitivele folosite pentru producerea undelor ultrasonore poartă denumirea de traductoare ultrasonore. Acestea se bazează pe efectul piezoelectric adică modificarea dimensiunilor unui cristal ( cuart) în funcție de polaritatea curentului electric aplicat pe fețe opuse [21 ] [2 ][5]. Reprezentări ale traductoarelor sunt prezentate în figura 1.9.

Fig. 1.9. Construcția palpatorului : a) normal , b) înclinat. [21]

Zona din imediata vecinatate a traductorului (“near field of the sound beam”) prezintă fluctuații mari ale intensității semnalului emis, ceea ce face ca eventuale discontinuități din structură să producă semnale multiple, dificil de interpretat [21 ] [2 ][5].

La trecerea undelor prin materiale, se produce o atenuare a intensitățiilor datorită [21][2][5] :

dispersiei cauzate de discontinuitățiile întâlnite ;

absorbției datorită conversiei energiei undelor în caldură.

Aparatul electronic care permite evidențierea și localizarea unui defect într – o piesă, cu ajutorul ultrasunetelor, se numește defectoscop ultrasonic. Deși defectoscoapele prezintă o mare varietate constructivă , ele se aseamănă și au o schemă de principiu asemanatoare, prezentată în figura 1.10[2].

Fig.1.10 Defectoscop ultrasonic analogic – schemă de principiu[2]

a) b)

Fig.1.11 Defectoscop ultrasonic: a) – analogic[24]; b) – digital[23]

Verificarea etanșeității – LT (leak testing)

În practica industrială se folosesc numeroase metode de control al etanșeității, mai mult sau mai putin precise, fără însă să existe o metodă absolută, care să poată pune în evidență cele mai mici scăpări de fluid.

Metodele de control se aleg în funcție de condițiile impuse instalației și de gradul de periculozitate al fluidelor ce vor circula prin ea. Schema de principiu a verificării etanșeității este prezentată în figura 1.12.

Fig.1.12 Schema de principiu a verificării etanșeității (Sc – scăpări).[2]

Detectorul poate evidenția prezența scăpărilor prin [2] :

simțurile omului (miros, auz, pipăit);

variația presiunii;

formarea bulelor;

o reacție chimică;

detectarea ionilor;

detectarea radițiilor;

detectarea ultrasunetelor etc.

Metodele pentru verificarea etanșeității se pot grupa dupa cum urmează:

metode pentru controlul etanșeității prin determinarea variatiei presiunii. Din aceasta grupa fac parte:

proba hidraulica;

proba de presiune cu aer comprimat;

metodele de control cu vas compensator

metode pentru controlul etanseitatii cu gaze

metode de control cu bule de gaz in lichid.

controlul etanseitatii cu ultrasunete.

metode de verificare a scaparilor cu indicatori chimici.

Examinarea print termografie in inflaroșu – TT (inflared thermographic testing)

Metoda de examinare prin termografiere în infraroșu a pătruns recent în practica examinărilor nedistructive, fiind încadrată încă în categoria metodelor speciale. Progresul tehnic general și evoluția exponențială a echipamentelor informatice au condus la evoluția spectaculoasă a camerelor de luat vederi în infraroșu, componente de baza ale echipamentelor de investigare termografică [26].

Termografia (termoviziunea) este masurarea campului termic prin înregistrarea radiațiilor infraroșii și vizualizarea distribuției de temperatură pe suprafețele observate. Termoviziunea este o metodă nedistructivă și non-contact, utilă pentru depistarea defectelor în timpul operării sistemelor industriale, fără întreruperea procesului tehnologic [26].

Informațiile sunt obținute prin realizarea unor bilanțuri sau analize energetice cu suport științific și tehnic, pe baza datelor culese la inspectarea obiectivelor respective. Sistemele astfel optimizate pot obține un certificat energetic ce atestă funcționarea eficientă. [26]

Termografierea în infraroșu se realizează utilizănd o cameră de luat vederi în infraroșu, un model este prezentat în figura 1.13

Camera SC640 este prevăzută cu un detector matriceal alcătuit dintr – un ansamblu de elemente sensibile (microbolometre) fără sistem de răcire care prezintă sensibilitate în domeniu spectral cuprins între 7,5 si 13 µm, a treia fereastră atmosferică [2].

Examinarea prin emisie acustică – AT (acoustic emission testing)

Examinarea prin emisie acustică AET (Acousting Emission Testing) se realizează prin înregistrarea emisiei acustice produsă într- un material, ca urmare a stimulării acestuia într-un anumit mod (presare, îndoire, încălzire, răcire, rupere ) [21], [8].

Exemple de fenomene care generează EA [21]:

mișcări structurale de dislocare , în domeniul deformațiilor elastice;

transformări de fază;

apariția și propagarea fisurilor;

scurgerea fluidelor prin interstiții;

spargerea peliculelor de oxizi, zgură, acoperiri de protecție;

desprinderea așchiilor și ruperea muchiilor sculelor așchietoare;

fenomenul ce cavitație etc. .

EA diferă față de alte metode de control prin următoarele două particularități [21]:

energia detectată provine din interiorul materialului, nu este introdusă din afară, prin echipamentul de control (ca la controlul cu ultrasunete sau radiații penetrante)

metoda permite analiza proceselor în dinamica lor, asociată cu degradarea integrității structurale.

1.4.3. Detectabilitatea imperfecțiunilor din îmbinările sudate

Metodele de examinare nedistructivă , fiecare în parte , sunt aplicabile pe un anumit domeniu, ele prezintă limite. Nu putem detecta cu o metoda de examinare nedistructivă ,aleasă aleator, orice tip de imperfecțiuni, indiferent de poziționarea acestuia în piesă.

O parte din tipurile de imperfecțiuni întâlnite la sudare împreună cu metodele prin care acestea pot fi detectate sunt prezentate în tabelul 1.2.

Tabel 1 2 Tipuri de imperfecțiunile determinate prin diferite metode de examinare dedistructivă [25]

În cele ce urmează sunt prezentate domeniile de aplicabilitate ale metodelelor de control nedistructiv detaliate în subcapitolul 1.4.2.

Examinarea optico vizuală ( VT–visual testing) – cu ajutorul ei putem pune în evidență imperfecțiunile de suprafață din materiale.

Examinarea cu pulberi magnetice ( MT–magnetic testing) – cu ajutorul ei putem evidenția imperfecțiunile de suprafață cat și imperfecțiunile aflate în imediata vecinătate a suprafeței. Este aplicabilă doar în cazul materialelor feromagnetice.

Examinare cu lichide penetrante (PT–penetrant testing) – pune în evidență imperfecțiunile de suprafață și defectele care au legătură cu suprafața în materiale neporoase.

Examinarea cu curenți turbionali ( ET–eddy curent testing) – detectarea imperfecțiunilor de suprafață și a celor de lângă suprafață în materiale conductoare.

Examinarea cu radiații penetrante (RT–radiographic testing) – evidențiază imperfecțiunile de interior si de suprafață ale unei piese.

Examinarea cu ultrasunete ( UT–ultrasonic testing) – cu ajutorul ei putem evidenția atât imperfecțiunile de suprafață cat si defectele de interior din piese

Verificarea etanșeității (LT–leak testing) – pune în evidență scăpările de fluid.

Examinarea prin termografie in inflaroșu ( TT ,inflared thermographic testing) – permite detectarea defectelor în materiale stratificate, acoperite, lipite, compozite ; măsurarea grosimilor straturilor de acoperire sau a învelișurilor; caracterizarea materialelor din punct de vedere al comportamentului termic; evaluarea structurii materialelor compozite polimerice, analiza sau măsurarea fluxului termic furnizat de produsul examinat (căldura există sau este produsă independent de procesul de examinare) [26].

Examinarea prin emisie acustică ( AT,acoustic emission testing) – permite monitorizarea integrității structurilor, semnalarea pierderilor prin neetanșeități, detectarea fisurilor incipiente sau chiar în momentul apariției acestora, caracterizarea comportarii materialelor[8].

1.4.4. Criterii de alegere a metodelor de examinare

Atunci când dorim să realizăm examinarea nedistructivă a unei îmbinări sudate trebuie să alegem metodele de examinare nedistructivă astfel încât să putem evidenția toate tipurile de imperfecțiuni din structură.

Alegerea metodei de control nedistructiv utilizată se face în funcție de diferite criterii legate de utilitatea piesei de controlat, materialul din care este fabricată piesa, amplasament, tipul de structură, costuri etc.

Orice tip de investigare trebuie să fie precedată de o examinare vizuală a supafeței. Examinarea vizuală presupune respectarea condițiilor de claritate satisfăcătoare a suprafețelor materialelor, echipamentelor și sudurilor luând în considerare caracteristicile și proprietățile acestora.

După realizarea examinării vizuale putem să continuam ,dacă piesa este acceptată, examinare piesei prin una sau mai multe metode de control nedistructiv.

Metodele de examinare sunt alease prin corelarea corectă a cerințelor documentației tehnice cu performanțele echipamentelor disponibile aferente. Acestea sunt analizate pentru a se stabili grupul optim de metode necesare pentru identificarea defectelor[27].

1.5.CONLUZII

Defectele îmbinărilor sudate reprezintă orice abatere de la formă, dimensiuni, continuitate, structură, aspect, compoziție sau proprietăți, prescrise, pentru o anumită cusătură în documentația tehnologică . Acestea au ca efect reducerea rezistenței și înrăutățirea comportării în exploatare a construcțiilor sudate.

Principalele defecte ale îmbinărilor sudate sunt : fisuri, cavități (sufluri), incluziuni solide, lipsă de topire și de pătrundere, imperfecțiuni ale formei și imperfecțiuni dimensionale, alte defecte.

Producerea defectelor se datoreaza unor greseli de proiectare, tehnologie sau alegerea materialului de adaos, iar alteori greselilor de executie.

Pentru a putea obține o îmbinare sudată de calitate trebuie în primul rând să cunoaștem foarte bine ce tipuri de neconformității pot apărea si ce le-ar putea cauza. Având aceste cunostiințe putem stabili ulterior metodele prin care se va analiza produsul.

După ce se realizează identificarea neconformitățiilor, fie printr-o metodă nedistructivă sau distructivă, este necasară identificarea limitelor de acceptabilitate ale acestora

Este foarte important ca atunci când analizăm o neconformitate, indiferent de tipul acesteia sau de etapa in care a fost identificată, să o caracterizăm corespunzător, astfel încât atunci când luăm decizia ADMIS/RESPINS să luam în considerare toate normativele în viguare dar și cerințele specifice cerute de client.

În concluzie este foarte important să cunoastem tipurile de imperfecțiunii si cauzele producerii acestora, dar și modul în care acestea pot fii puse în evidență și analizate.

CAPITOLUL IV. CERCETĂRI ȘI CONTRIBUȚII PRIVIND PROIECTAREA ȘI REALIZAREA UNOR PROBE SUDATE – OȚEL CARBON (S235JR+AR) – OȚEL INOXIDABIL AUSTENITIC (X2CRNIMO17-12-2)

Pentru desfășurarea experimentelor s-au realizat o serie de probe sudate, care au fost ulterior examinate nedistructiv ( examinare vizuală, examinare cu lichide penetrante, examinare cu ultrasunete) și distructiv. Aceste examinări s-au efectuat pentru a evalua calitatea îmbinărilor sudate realizate.

Datorită faptului că în industrie – de exemplu industria petrochimică, chimică, navală și alimentară – apare deseori nevoia realizării unor îmbinări sudate între materiale disimilare, s-a luat decizia de a realiza partea experimentală a tezei de doctorat pe probe sudate din materiale diferite [22].

4.1.PROIECTAREA SI REALIZAREA PROBELOR

În prezent, îmbinările dintre două materiale disimilare sunt din ce în ce mai utilizate, iar din acest motiv, pentru realizarea experimentelor, s-a ales efectuarea unei îmbinări sudate eterogene între un oțel carbon, S235JR+AR, și un oțel inoxidabil austenitic, X2CrNiMo17-12-2.

Pentru realizarea probelor s-au utilizat ca materiale un oțel carbon și un oțel inoxidabil austenitic, cele două oțeluri fiind reprezentative pentru clasele din care fac parte.

Planul experimental constă în parcurgerea următoarelor etape :

alegerea materialului de bază.

alegerea rostului de sudare : tip și geometrie;

alegerea procedeeului de sudare;

alegerea materialului de adaos ;

execuția îmbinărilor sudate.

4.1.1. Materialul de bază

Pentru realizarea planului experimental s-au ales ca materiale de baza urmatoarele oțeluri :

oțel inoxidabil austenitic – X2CrNiMo17-12-2

oțel carbon – S235JR + AR

Oțel inoxidabil austenitic – X2CrNiMo17-12-2

Oțelul inoxidabil austenitic X2CrNiMo17-12-2 este o versiune a tipului X5CrNiMo17-12-2 și se deosebește de acesta printr-un conținut mai scăzut de Carbon, dar și printr-o limită de curgere și rezistență la rupere mai mici. Acesta oferă însă o sudabilitate mai bună și, de asemenea, ameliorează rezistența la coroziune în jurul zonelor sudate.

În tabelul 4.1 este prezentată compoziția chimică a oțelului inoxidabil austenitic X2CrNiMo17-12-2 conform standardului de material EN ISO 100088-3, iar în tabelul 5.2 sunt prezentate echivalențele oțelului în conformitate cu alte standarde. Proprietățiile mecanice ale oțelului X2CrNiMo17-12-2 sunt prezentate în tabelul 4.3.

Tabel 4. 1 Compoziția chimică a oțelului X2CrNiMo17-12-2 [19]

Tabel 4. 2 Echivalențe oțel X2CrNiMo17-12-2 cu alte mărci de oțel din lume [19]

Tabel 4. 3 Propritetățiile mecanice ale oțelului inoxidabil austenitic X2CrNiMo17-12-2 [19]

Nie= Ni+30C+0,5Mn (4.1)

Cre= Cr+1,4Mo+1,5Si+0,5Nb (4.2)

În urma efectuării calculelor pentru obținerea nichelului echivalent, Nie, și a cromului echivalent, Cre, prin utilizarea ecuațiilor 4.1, respectiv 4.2, s-au obținut următoarele valori Nie=11,25%, Cre=20,25%.

Fig. 4. 1 Poziționarea pe Diagrama Schaffler a oțelului X2CrNiMo17-12-2, (pct. a)

După cum se poate observa în diagrama Schaffler (fig 4.1) oțelul inoxidabil austenitic X2CrNiMo17-12-2 are o structură austenito – feritică, cu un conținut de aproximativ 20% ferită (punctul a).

Oțel carbon – S235JR + AR

Compoziția chimică a oțelului carbon S235JR+AR, conform standardului de material EN 10027-2, este prezentată în tabelul 4.4 , iar în tabelul 4.5 sunt prezentate echivalențele oțelului în conformitate cu alte standarde din domeniu. Proprietățiile mecanice ale oțelului S235JR+AR sunt prezentate în tabelul 4.6, respectiv tabelul 4.7.

Tabel 4. 4 Compoziția chimică a oțelului S235JR [17]

Tabel 4. 5 Echivalențe oțel S235JR+AR cu alte mărci de oțel din lume[17]

Tabel 4. 6 Proprietățiile mecanice ale oțelului S235JR [17]

* Valoarea obținută pe probe supuse încercării la tracțiune pe o direcție paralelă cu direcția de laminare [1]

Tabel 4. 7 Proprietățiile mecanice ale oțelului S235JR [17]

Estimarea tendinței de fisurare la rece sau a sudabilității pentru oțelurile slab aliate se face pe baza unei serii de parametri care se calculează în funcție de compoziția chimică a materialului de bază[1].

În tabelul 4.8 sunt prezentate formulele de determinare pentru valori ale carbonului echivalent

Tabel 4. 8 Metode de determinare ale carbonului echivalent[1]

Valorile obținute după efectuarea calculelor sunt indicate în tabelul 4.9

Tabel 4. 9 Valorile carbonului echivalent

Din analiza valorilor obținute în urma determinării carbonului echivalent se pot trage următoarele concluzii:

9 dintre rezultatele obținute depașesc valoarea de 0,25% ceea ce înseamnă ca oțelul S235JR prezintă o sudabilitate cu precauții;

Iar in 2 din cazuri oțelul prezintă o sudabilitate buna, valoarea obținută fiind mai mică de 0,25%.

În conformitate cu normele europene vom lua în considerare valoara carbonului echivalent CeIIW= 0,2931%, valoare ce depăsește 0,25% ceea ce înseamnă că oțelul S235JR +AR prezintă o sudabilitate cu precauții.

Tendința de fisurare la cald a oțelului S235JR se apreciază prin determinarea indicelui HCS, care se calculează cu relația 4.3.

(4.3)

În urma determinării indicelui s-a obținut valoarea HCS = 2,24 < 4, ceea ce arată că oțelul S235JR nu este predispus la fisurare la cald.

4.1.2. Alegerea rostului de sudare

Tipul și dimensiunile rostului de sudaredepind de caracteristicile materialului, de grosimea sa, dar și de procedeeul de sudare folosit. Pregătirea rostului poate fi realizată mecanic, prin tăiere cu foarfeca, prin așchiere, sau termic cu flacără, plasmă sau laser.

Pentru realizare îmbinărilor sudate s-a ales un rost în V, iar dimensiunile rostului sunt prezentate în figura 4.2.

Fig. 4. 2 Dimensiuni rost[10]

4.1.3. Materialul de adaos

Alegerea materialului de adaos pentru realizarea îmbinării sudate eterogene, din gama de materiale puse la dispoziție, s-a efectuat cu ajutorul unei analize, analiză realizată cu ajutorul programului Autodesk Inventor. Aceasta a constat într-o serie de încercări la tracțiune și oboseală pentru tipul de rost ales la punctul anterior.

Materialele de ados utilizate în cadrul analizei au fost : T 19 9 L R C/M3, T 23 12 L R C/M 3, T 23 12 L P C/M 1, T 19 12 3 L R C/M 3, T 19 12 3 L P C/M 1 , conform SR EN ISO 17633-A: 2010.

Aceste pot fi folosite pentru sudarea oțelurilor înalt aliate, și se găsesc sub forma de sârmă tubulară, prezentând următoarele caracteristici : sudabilitate bună, nu se formează stropi, solidificarea zgurei este lentă a zgurei [13].

Compoziția chimică si proprietețiile mecanice sunt prezentate în tabelele 4.10, respectiv 4.11.

Tabel 4. 10 Tipul și compoziția chimică a materialelor de adaos [8,13,14]

Tabel 4. 11 Proprietățiile mecanice ale materialelor de adaos [8,13,14]

Fig. 4. 3 Model virtual – 3D[8]

Pentru realizarea simularii încercarilor la tracțiune și oboseala, cu ajutorul programul Autodesk Inventor, a fost utilizată o îmbinare sudată cap la cap din 2 materiale disimilare( figura.4.3), și anume S235JR+AR (SR EN 1002 -2:2004) și X2CrNiMo17-12-2 (SR EN 10028-7:2008). Tipul rostului prelucrat a fost ales în conformitate cu standardul SR EN ISO 9692/1

Pentru a putea efectua încercarea la tracțiune sunt necesare următoarele date de intrare:

Forta normala, Fn;

Grosimea de material, s;

Lungimea îmbinării sudate, L;

Proprietățiile materialului de adaos;

Parametrii utilizați în cazul încercării la tracțiune au fost : Fn=100000 N, s=15mm, L= 120 mm. Pe lângă acești parametri un factor de siguranță, ns = 1,7, a fost luat în considerare( figura 4.4)

Fig. 4. 4 Dimensiunile structurii sudate și încărcările aplicate[8]

Pentru încercarea la oboseală au fost considerate doua cazuri distincte, si anume :

→ cazul 1: aplicarea unei forte ciclice constante , Fn = 100000 N, pentru un număr de cicluri, N = 100000, și un factor de siguranță, nf = 2,5;

→ cazul 2: aplicarea unei foțe ciclice variabile, Fnmin÷Fnmax = 10000÷100000 N, pentru un număr de cicluri, N = 100000 și un factor de siguranță, nf = 2,5.

Pentru efectuarea încercării la oboseală a fost utilizată metoda Soderberg,metodă ce se aplică la materialele tenace (oțeluri) unde nu sunt admise deformații plastice (formula 4.4[1, 7], Fig. 4.5).

(4.4)

Unde : – amplitudinea tensiunii normale [MPa];

– limita de rezistență la tracțiune [MPa];

– tensiunea medie a ciclului[MPa];

– limita la rupere finală [MPa];

– limita de curgere [MPa].

Fig. 4. 5 Diagrama Soderberg[8]

În scopul realizării simulărilor pentru tracțiune și oboseală, au fost parcurși următori pași:

Crearea ansamblului sudat ;

Definirea materialelor și atribuirea proprietăților aferente acestora (figura 4.6);

Activarea modulului de calcul pentru îmbinări sudate si introducerea parametrilor pentru încercarea la tracțiune, Fn, s, L, (figura 4.7);

Introducerea parametrilor pentru incercarea la oboseală, pentru fiecare caz în parte (figura 4.8 și 4.9)

Definirea materialelor de adaos alese pentru realizarea studiului;

Realizarea calculelor pentru toate cele 5 materiale de adaos alese.

Fig. 4. 6 Date de intrare – încercarea la treacțiune[8]

Fig. 4. 7 Date de intrare – încercarea la oboseala – cazul 1[8]

Fig. 4. 8 Date de intrare – încercarea la oboseala – cazul 2[8]

Fig. 4. 9 Definirea materialului de adaos[8]

Rezultatele obținute în urma realizări încercărilor la tracțiune si oboseală au fost înregistrate și comparate pentru a se alege materialul de adaos optim pentru realizarea probelor dorite. Acestea sunt prezentate în tabelul 4.12, iar rezultatele încercarilor la oboseală, petnru cele două cazuri sunt prezentate în tabelele 4.13 și 4.14.

Tabel 4. 12 Rezultatele obținute în urma încercări la tracțiune[8]

Tabel 4. 13 Rezultatele obținute în urma încercări la oboseala – cazul 1[8]

Tabel 4. 14 Rezultatele obținute în urma încercări la oboseala – cazul 2[8]

Diagramele Soderberg trasate pentru rezultatele obținute în urma încercărilor la oboseală sunt prezentate în figurile 4.10, 4.11, 4.12, 4.13, 4.14,4.15, 4.16 și 4.17 pentru fiecare tip de material de adaos utilizat și în figuile 4.18 , respectiv 4.19 se prezintă graficele cumulate pentru ambele cazuri.

Fig. 4. 10 Liniile Soderberg pentru T 19 9 LR C/M 3 – cazul 1

Fig. 4. 11 Liniile Soderberg pentru T 19 9 LR C/M 3 – cazul 2

Fig. 4. 12 Liniile Soderberg pentru T 19 12 3 L P C/M 1 – cazul 1

Fig. 4. 13 Liniile Soderberg pentru T 19 12 3 L P C/M 1 – cazul 2

Fig. 4. 14 Liniile Soderberg pentru T 23 12 L R C/M 1 / T 23 12 L R C/M 3 – cazul 1

Fig. 4. 15 Liniile Soderberg pentru T 23 12 L R C/M 1 / T 23 12 L R C/M 3 – cazul 2

Fig. 4. 16 Liniile Soderberg pentru T 19 12 3 L R C/M 3 – cazul 1

Fig. 4. 17 Liniile Soderberg pentru T 19 12 3 L R C/M 3 – cazul 2

Fig. 4. 18 Liniile Soderberg – cazul 1

Fig. 4. 19 Liniile Soderberg – cazul 2

În urma analizei efectuate a rezultat că materialul de adaos T 23 12 L PC/M 1 este cea mai bună varianta pentru realizarea îmbinărilor sudate eterogene dintre oțelul carbon S235JR+AR și oțelul inoxidabil austenitic X2CrNiMo17-12-2. Pentru sudarea probelor a fost ales procedeul MAG utilizând gazul de protectie M21 (Ar+18%CO2)

Compoziția chimică a sârmei folosite este prezentată în tabelul 4.15, iar în tabelul 4.16 sunt prezentate proprietățiile mecanice – metal depus.

Tabel 4. 15 Compoziția chimică a sârmei, T 23 12 L PC/M 1

Tabel 4. 16 Proprietăți mecanice – metal depus

4.1.4. Alegerea procedeului de sudare

După cum a fost menționat în subcapitolul anterior, procedeul se sudare ales este MAG, iar gazul de protectie M21 (Ar 82%+18%CO2)

Parametrii regimului de sudare utilizați în cadrul experimentelor au fost stabiliți în conformitate cu recomandările producatorului, iar valorile acestora sunt prezentate în tabelul 4.17.

Tabel 4. 17 Parametrii tehnologici stabiliți pentru realizarea experimentelor

4.1.5. Proiectarea și realizarea probelor

Pentru pregătirea probelor în vederea sudări au fost parcurse următoarele etape:

Table 4.18 Parametrii utilizați în cadrul experimentelor[9]

Viteza de sudare, vs, a fost determinată cu ajutorul relației 5.5, iar Energia lineară, El, a fost determinată cu ajutorul relației 5.6, în conformitate cu SR EN 1011/1 [12].

, (4.5)

reprezintă lungimea cordonului de sudură măsurată în [mm]

reprezintă timpuyl în care s-a realizat trecerea pentru fiecare strat în parte, măsurat în secunde.

[KJ/mm], (4.6)

Probele realizate vor fi analizate nedistructiv și distructiv, pentru a se evalua calitatea obținută în urma procesului de sudare .

Pe lângă probele realizate respectând parametrii procedeului stabilit, a fost sudată și o probă, din aceleași materiale și cu aceași parametrii, dar ce prezintă imperfecțiuni realizate în timpul sudării. Această probă va fi utilizată pentru analiza influenței imperfecțiunilor asupra îmbinării sudate în exploatare, modul în care acestea evoluează în timp și eventualele daune pe care le pot produce.

4.2. EXAMINAREA PROBELOR UTILIZÂND METODE NEDISTRUCTIVE

Pentru a analiza calității îmbinării sudate obținute au fost utilizate o serie de metode de examinare nedistructivă, după care s-au prelevat epruvete pentru realizarea încercărilor distructive.

Pentru punerea în evidență a eventualelor imperfecțiuni prezente în structura sudată obținută proba a fost supusă examinării vizuale, examinării cu lichide penetrante, examinării cu ultrasunete și examinării cu radiații penetrante.

Examinarea vizuală a structurii sudate a fost realizată utilizând metoda directă (cu ochiul liber). În urma acesteia nu s-au identificat neconformități pe suprafața structurii sudate.

4.2.1. Examinarea cu lichide penetrante

Pentru punerea în evidență a imperfecțiuniilor de dimensiuni mici de pe suprafața piesei (care nu pot fi dettectate vizual) s-au din imediata apropiere a suprafeței s-a utilizat examinarea cu lichide penetrante.

S-a ales examinarea cu lichide penetrante deoarece oțelul inoxidabil austenitic X2CrNiMo17-12-2 prezintă o permeabilitate magnetica mai mică de 1, prin urmare examinarea structurii cu pulberi magnetice ar fii forst dificilă.

Pentru examinarea probei cu lichide penetrante au fost parcurși următori pași.

Curațirea probei – proba a fost curațită chimic si mecanic, pentru a se îndepărta de pe suprafața examinată eventualele impurități care ar putea influența rezultatul examinării;

Uscarea suprafeței – s-a realizat forțat utilizând un jet de aer cald;

Aplicarea penetrantului.

Penetrantul se aplică pe suprafața de contact prin pulverizare (spray).

Timpul de penetrare 10 min. .

Pe toată durata de penetrare se urmărește ca lichidul să nu se usuce și să acopere toată suprafața examinată. Dacă este necesar este permisă completarea cantității de penetrant aplicată.

Îndepărtarea excesului de penetrant. –   Excesul de penetrant solubil în apă s-a îndepărtat cu ajutorul unui jet de apă.

Uscarea suprafeței – s-a realizat forțat utilizând un jet de aer cald;

Aplicarea developantului

Developantul s-a aplicat într-un strat uniform și subțire, pe întreaga suprafață de examinat, numai după ce în prealabil a fost bine agitat.

După aplicarea developantului suprafața examinată a fost lăsată să se usuce la temperatura camerei.

Durata de developare începe imediat după uscarea suprafeței, aceasta fiind de 10 min. Este recomandat ca aceasta să fie cuprinsă între 10 și 30 minute.

Interpretarea rezultatelor s-a realizat la terminarea timpului prescris pentru developare.

În urma examinării cu lichide penetrante s-a constatat că piesa nu prezintă imperfecțiuni exterioare sau interioare, cu condiția ca acestea să comunice cu exteriorul, pe suprafața examinată.

4.2.1. Examinarea cu ultrasunetelor

Examinarea cu ultrasunete s-a realizat utilizând două tehnici diferite.

Probele au fost examinate cu ultrasunete utilizând metoda cu impuls reflectat. Pentru realizarea examinării a fost utilizat un Defectoscop Krautkramer, și 2 parpatoare înclinate cu unchiurile de 60ᴼ,70ᴼ. Pentru a vedea daca echipamentul si tehnica aleasă pot fi aplicate pentru tipul de îmbinare realizat, am utilizat o epruvetă debitata si probele realizate, în care au fost create imperfecțiuni cu un diametru de ϕ3 mm și pe o adâncime de 6 mm pe marginea cordonului de sudură, in secțiune transversală.

Fig. 4. 29 Echipament utilizat pentru examinarea cu US – impuls reflectat

În urma examinarii prin tehnica aleasă nu au putut fii evidențiate imperfecțiuniile create artificial daca examinarea se realiza de pe ambele părti ale codonului de sudură. Imperfecțiunile putând fii evidențiate daca examinare se realiza doar din partea oțelului carbon S235JR+AR.

Ulterior îmbinările sudate au fost supuse examinării cu ultrasunete prin tehnica TOFD, în urma căreia rezultatele obținute au fost neconcludente.

În ceea ce priveste aplicarea modelului pentru stabilirea incertitudini de măsurare în cadrul examinării cu ultasunete apar o serie de factori , în plus, care influențează rezultatul măsuratori. Iar dintre factori din model cel care crează cele mai mari probleme este factorul uman. Utrasunetele fiind o tehnică în cadrul căreia operatorul trebuie sa aibă o pregătire foarte bună, acesta nu influențează numai alegerea metodei,parametri, echipamentul și aceesoriile acestuia dar și interpretarea rezultatului.

4.3. EXAMINAREA PROBELOR UTILIZÂND METODE DISTRUCTIVE

După ce proba a fost supusă examinărilor nedistructive s-au prelevat epruvete pentru realizarea încercărilor distructive

Proba a fost debitată după direcțiile și în zonele indicate în Figura 4.30.

Fig. 4. 30 Localizarea zonelor de debitare[9,10]

Zona prelevată a fost supusă operației de rectificare în vederea realizării unor probe pentru determinarea durității, compoziției chimice și structurii diverselor zone: material de bază, zona influnețată termic, linia de fuziune și cordon.

Datorită faptului că punerea în evidență a diverselor zone ale îmbinării se face diferit pentru oțelurile carbon și oțelurile înalt aliate inoxidabile, procedura de lucru a presupus parcurgerea următoarelor etape distincte:

etape urmate pentru determinarea compoziției chimice :prelevare probe prin debitare mecanică cu răcire continuă; rectificare; polisare; atac chimic cu apă regală (HNO3+3HCl) pentru a pune în evidență diferitele zone ale cordonului de sudură;preluare compoziție chimică;

etape urmate pentru determinarea duritățiilor : rectificare pentru îndepărtarea zonelor afectate în urma încercării de determinare a compoziției chimice; polisare; debitare proba atac chimic cu Nital 2% pentru S235JR+AR; identificare și marcare zonă influențată termic din oțelul carbon; atac chimic cu acid oxalic 10% pentru X2CrNiMo17-12-2; identificare și marcare zonă influențată termic din oțel inoxidabil austenitic; determinarea durități prin metoda Vickers;

Valorile obținute în urma analizei chimice prin spectometrie sunt prezentate în tabelul 4.19, acestea au fost determinate ca valori medii între 5 măsurători.

Table 4.19 Compozitia chimica determinată [9,10]

Probele utilizate pentru determinarea compoziției chimice sunt indicate în Fig. 4.31.

Probele supuse examinării macroscopice si determinarii duritatii sunt prezentate în figura 4.32.

Valorile durității măsurate, dupa direcțiile A, B și C (conform Figurii 4.33) în zonele îmbinării, prin metoda Vikers 0.2 sunt indicate în tabelele 4.20 și 4.21.

Table 4.20 Valori duritate pe zone îmbinări – direcții longitudinale[9]

Table 4.21 Valori duritate în cordon – direcție trensversală[9]

Reprezentarea grafică a variației durității pe cele 3 direcții este prezentată în figurile 4.34 și 4.35 .

Fig. 4. 34 Variația durității în cordonul de sudură – directie transversală – C[9]

Din Fig. 4.34 se poate observa o variație a durității între 168 HV, valoare minimă înregistrată la punctul 12 de măsurare, și 208 HV, valoare maximă înregistrată în partea superioară a cordonului de sudură, la punctul 4 de măsurare.

În materialele de bază valoriile duritații (fig. 4.33a) au fost cuprinse în următoarele intervale : 160 HV – 180 HV pentru oțelul S235JR+AR, ambele valori fiind inregistrate pe direcția A de măsurare; 187 HV – 208 HV pentru oțelul X2CrNiMo17-12-2,valoarea minimă a fost determinată pe direcția B de măsurare, iar valoarea maxima pe directia A de măsurare.

Următorul pas al examinării distructive a fost analiza microstructurii obținute în zonele de interes si anume: zona influențată termic, linia de fuziune și îmbinarea sudate. Imaginile au fost preluate utilizân un microscop Olympus GX51 și sunt prezentate în 4.35, 4.36, 4.37, 4.38, 4.39, 4.40, 4.41 și 4.42.

Fig. 4. 36 Structură material de bază – X2CrNiMo17-12-2 , 200x[10]

Fig. 4. 37 Structură material de bază – S235JR+AR , 200x[10]

Fig. 4. 38 Linia de fuziune dintre otelul carbon și cusătură,50x[10]

Fig. 4. 39 Linia de fuziune dintre otelul inoxidabil și cusătură,200x[10]

Fig. 4. 40 Zona influențată termic – oțel carbon, 50x[10]

Fig. 4. 41 Zona influențată termic – oțel inoxidabil austenitic, 500x[10]

Fig. 4. 42 Structura cordonului ,200x[10]

4.4. CONCLUZII

S-au realizat o serie de probe sudate utilizând procedeul de sudare MAG (136) cu sârmă tubulară. Pentru realizarea probelor au fost utilizate următoarele materiale de bază S235JR+AR și X2CrNiMo17-12-2, iar materialul de adaos utilizat a fost T 23 12 LPM 1/C1.

Probele realizate au fost examinate vizual și cu lichide penetrante pentru a pune în evidență eventualele imperfecțiuni pozitionate pe suprafata îmbinării sudate, sau care comunică cu exteriorul.

Au fost supuse examinarii cu ultrasunete, însă , datorită structurii diferite a celor 2 materiale de bază au fost dificulțăți privind evidențierea imperfecțiunilor utilizând tehnicile alese. Pentru examinarea cu ultrasunete s-au utilizat: metoda de examinare cu impuls reflectat și tehnica TOFD (Time of Flight Diffraction). În cazul examinării cu ultrasunete operatorul influențează pe lângă alegerea metodei,parametrilor, echipamentului și aceesoriile acestuia și interpretarea rezultatului în proporție de aproximativ 70% (pozitionare traductor, forța de apasare, citirea si interpretarea afisajului, etc.).

Din cercetările efectuate se pot desprinde următoarele concluzii:

procedeul de sudare, prin intermediul energiei liniare, influențează caracteristicile îmbinării sudate;

structura zonelor influențate termic ( ZIT) diferă datorită diferențelor dintre cele două materiale supuse operației de sudare;

tipul de rost influențează valorile durității.

Se poate observa, de asemenea, o creștere a durității în zona ZIT spre oțelul carbon S235JR+AR, duritatea ajungând pana la valori de 211 HV.

In cazul microstructurilor se observă o crestere a grauntelui în zona inluențată termic, fiind mai evidentă în partea dinspre oțelul carbon S235JR+AR.

Condonul de sudură realizat prezintă o structură dentritică preponderent austenitică.

CAPITOLUL V. PROIECTAREA ȘI REALIZAREA BAZEI DE DATE

5.1. NECESITATEA CREĂRII BAZEI DE DATE

Tehnologia sudării reprezintă, la nivel mondial, una din componentele de bază ale industriei. Procedeele de realizare a îmbinărilor sudate, dar si metodele de examinare, sunt în continuă dezvoltare, din acest motiv, documentația aferentă este în continuă schimbare.

În prezent, documentația referitoare la examinarea distructivă și nedistructivă a îmbinărilor sudate este din ce în ce mai complexă. Din acest motiv oamenii de stiință au elaborat soft-uri și unelte pentru a facilita accesul la aceste informații.

5.2. PROIECTAREA STRUCTURII BAZEI DE DATE

Atunci când dorim sa realizăm un soft sau o baza de date, trebuie sa avem în vedere faptul ca nu toate persoanele care vor accesa aceasta unealtă au cunoștiințe avansate de utilizare a calculatorului. Astfel, baza de date proiectată va avea o interfață simplă pentru facilita accesul la informații.

Având în vedere că domeniul ales pentru conținutul bazei de date este destul de vast iar informațiile trebuie structurate astfel încât accesarea acestora să fie cât mai simplă, s-au stabilit 7 categorii principale. Aceste categori vor apărea pe prima pagină a aplicației, iar accesarea fiecăreia dintre aceste va permite accesarea informațiilor structurate în acele categorii.

Categoriile stabilite sunt următoarele :

Calsificare imperfecțiuni – conținutul acesteia a fost realizat pe baza standardului ISO 6520 și conține descrierea tipurilor de imperfecțiuni ce pot apărea în îmbinările sudate, împărțite pe grupe;

Criterii de acceptabilitate – conținutul acesteia a fost realizat pe baza standardului ISO 5817 și conține limitările stabilite de prezentul standard pentru acceptarea îmbinărilor sudate;

Metode de examinare – cuprinde informații referitoare la metodele de examinare nedistructive și distructive aplicabile îmbinărilor sudate;

Decizie A/R – oferă informații ajutătoare cu privire la creiteriile de acceptabilitate pentru o imperfecțiune detectată experimental;

Căutare – motor de căutare rapidă a unei informați prezente în baza de date;

Referinte – conține o serie de titluri de cărți, standarde și normative ce au stat la baza realizări bazei de date, dar și documente ajutătoare pentru a aprofunda cunostiințele în domeniu;

Contact ;

Aplicație flash – prin accesarea butonului se poate descărca aplicația flash a bazei de date.

Fiecare categorie este structurată în secțiuni, care la rândul lor conțin subsecțiuni. S-a stabilit acest mod de divizare pentru a ușura accesarea informațiilor.

Structura bazei de date este prezentată în tabelul 5.1.

Tabel 5. 1 Împărțirea bazei de date pe categori/secțiuni/sub-secțiuni

Fig. 5.1 Structura bazei de date

În figura 5.1 este prezentată schematic structura bazei de date.

5.3. REALIZAREA BAZEI DE DATE

5.3.1. Design-ul bazei de date

Baza de date a fost creeată având la baza standarde, carți și prescripții tehnice utilizate pentru a analiza rezultatele obținute în urma examinărilor neditructive și distructive a îmbinărilor sudate. Scopul acestei baze de date este de a facilita accesul la informații privind tipul imperfecțiuniilor, modul în are acestea pot fii puse în evidență și criteriile de acceptabilitate. De asemenea, baza de date oferă informații privind metodele de examinare nedistructiva care se pot aplica pentru a detecta diferite imperfecțiuni, funcție de dimensiunea produsului analizat, dar și de poziționarea imperfecțiuni în cusătura sudată.

Accesul la informație poate fi facut și fară ca calculatorul să fie conectat la internet. Aceasta putând fii fie sub forma de pagina WEB, fie sub forma de aplicație flash. În cazul pagini WEB, accesul la internet este necesar. In cazul formei flash, este necesar doar pentru pentru a descarca aplicația de pe pagina WEB a bazei de date.

Datorită faptului că baza de date poate fi accesată în 2 forme distincte, se disting 2 tipuri de relații între utilizatori si baza de date. Acestea sunt prezentare în figura 3.2

Fig. 5 2 Relația dintre utilizator si baza de date , pagină WEB

5.3.2. Interfata bazei de date

Interfața bazei de date a fost creată utilizând limbajul HTML (HyperText Markup Language) pentru realizarea conținutului, CSS (Cascading Style Sheets) pentru realizarea stilului redat, cât și JAVA script pentru crearea legăturilor între informațiile aferente fiecarei secțiuni. HTML este un limbaj de marcare utilizat pentru crearea paginilor web.

Pentru a evidenția mai bine scopul ei baza de date a fost denumită astfel : „Caracterizarea neconformitățiilor din îmbinările sudate”, nume ce va apărea pe fiecare pagina în partea superioară.

În tabelul 5.2. sunt prezentate secvențe din codurile limbajelor utilizate pentru crearea bazei de date.

Tabel 5. 2 Secvențe de cod utilizat

La o prima accesare a bazei de date, va aparea o fereastră cu categoriile stabilite, vezi Fig. 5.3 Apasarea unui buton din interfața, va conduce la deschiderea unei noi pagini, care va conține informațiile aferente categoriei respective.

Fig. 5 3 Prima pagina

Prin accesarea primei categorii și anume „Clasificare imperfecțiuni” (vezi Fig 5.4) se va afișa o fereastră care conține în partea stângă secțiunile aferente. Secțiunile din această categorie reprezintă de fapt grupele de imperfecțiuni conform standardului SR EN ISO 6520:2015, și anume :

Fisuri;

Cavități;

Incluziuni solide;

Lipsă de topire și de pătrundere;

Imperfecțiuni de formă și dimensiuni;

Imperfecțiuni diverse.

În dreptul fiecărei secțiunii se regăsește un buton de selecție. Prin apăsarea sageții din dreapta butonului va fi afișată o lista cu toate sub-secțiunile aferente fiecărei grupe. Din lista respectivă putem selecta o sub-secțiune, si apoi prin apasarea butonului OK va aprea pe ecran o căsuță în care vor fi precizate urmatoarele:

Coloana COD – va cuprinde codificarea numerică conform STAS pentru identificarea imperfecțiuni respective;

Coloana OBSERVAȚII – cuprinde descrierea imperfecțiunii și diferite informații utile;

Coloana SCHIȚĂ – cuprinde schița unei îmbinări sudate pe care este poziționat și indicat tipul respectiv de imperfecțiune.

Fig. 5 4 Pagina 2 – Clasificare imperfecțiuni

Accesând categoria „Criterii de acceptabilitate” (vezi Fig.5.5) se va afișa o fereastră care conține în partea stângă secțiunile aferente. Secțiuniile din această categorie reprezintă țmpărțirea pe grupe a imperfecțiuniilor conform standardului SR EN ISO 5817:2015, și anume :

Imperfecțiuni de suprafață;

Imperfecțiuni interne;

Imperfecțiuni în geometria îmbinării;

Imperfecțiuni multiple;

În dreptul fiecărei secțiunii se regăsește un buton de selecție. Prin apăsarea sageții din dreapta butonului va fi afișată o lista cu toate sub-secțiunile aferente fiecărei grupe. Din lista respectivă putem selecta o sub-secțiune, si apoi prin apasarea butonului OK va aprea pe ecran o căsuță în care vor fi precizate urmatoarele:

Coloana COD – va cuprinde codificarea numerică conform STAS 6520 pentru identificarea imperfecțiuni respective;

Coloana OBSERVAȚII – cuprinde descrierea imperfecțiunii,uneori schita îmbinării pe care este poziționat și indicat tipul respectiv de imperfecțiune și diferite informații utile

Coloana t [mm]– cuprinde schița unei îmbinări sudate pe care este poziționat și indicat tipul respectiv de imperfecțiune

Coloana LIMITELE IMPERFECȚIUNILOR PENTRU NIVELURILE DE CALITATE – evidențiază limitele de acceptabilitate ale imperfecțiuniilor pentru fiecare nivel de calitate.

Fig. 5. 5 Pagina 3 – Criterii de acceptabilitate

Accesând categoria „Metode de examinare” (vezi Fig. 3.6) se va afișa o fereastră care conține o serie de butoane de pegătură pentru fiecare secțiune în parte. Secțiuniile din această categorie sunt reprezentate de metodele de examinare nedistructive si distructive care se aplică îmbinărilor sudate :

Examinarea vizuală – VT;

Examinarea cu lichide penetrante – PT;

Examinarea cu pulberi magnetice – MT;

Examinarea cu curenți turbionali – ET;

Examinarea cu radiații penetrante – RT;

Examinarea prin termografiere în inflaroșu – TT;

Examinarea cu ultrasunete – UT;

Examinarea prin emisie acustică – AT;

Metode distructive.

Fig. 5.6 Pagina 4 – Metode de examinare

Pentru fiecare dintre sectiuniile 1-8 sub-secțiuniile vor fi:

Terminologie;

Noțiuni generale;

Tehnici de examinare;

Raport de examinare;

Standarde aferente examinarii .

Pentru secțiunea 9 – Metode distrucțive, sub-secțiunile vor fi reprezentate de :

Încercarea la tracțiune;

Încercarea la oboseală;

Încercarea la încovoiere prin șoc;

Măsurarea durității;

Macro și microscopie;

Prin accesarea categoriei „Contact”(vezi Fig. 5.7) se va deschide o fereastră care va conține urmăroarele:

Localizare pe hartă a Facultății Ingineria și Managementul Sistemelor Tehnologice;

Numele persoanei de contact;

Adresa facultății;

Telefon;

Adresă de E-mail.

Fig. 5. 7 Pagina 5 – Contact

Prin accesarea butonului categoriei „Decizie A/R” se va deschide o pagină în cadrul căreia prin selectarea unor câmpuri și prin completarea cu parametri obținuți experimental baza de date va afișa în mod automat , în funcție de nivelul de calitate ales, pe baza standardelor în vigoare dacă imperfecțiunea detectată experimental se încadrează sau nu în limitele impuse de criteriile de acceptabilitate. Funcția descrisă mai sun nu va ține cont doar de standardul SR EN ISO 5817, se vor evalua toate informațiile din standardele în vigoare referitoare la criterii de acceptabilitate ale imperfecțiunilor din îmbinările sudate.

Căutare – Permite afisarea detalilor despre o imperfecțiune, caracterizare și criterii de acceptabilitate;

Referinte – Contine o serie de titluri de standarde, prescriptii tehnice și carți, care pot fi necesare pentru examinarea nedistructivă și distructivă

5.4. CONCLUZII

CAPITOLUL VI. CERCETĂRI ȘI CONTRIBUȚII PRIVIND PROIECTAREA UNUI MODEL DE ESTIMARE A INCERTITUDINII DE MĂSURARE

6.1. PREZENTAREA NOȚIUNII DE INCERTITUDINE DE MĂSURARE PE BAZA STANDARDULUI JCGM 100:2008

Conceptul de „incertitudine”este un concept relativ nou și reprezintă un parametru asociat cu rezultatul unei măsurări, care caracterizează dispersia valorilor ce pot fi atribuite, în mod rezonabil, măsurandului[11,12].

Incertitudinea unui rezultat al unei măsurări reflectă lipsa unei cunoașteri exacte a valorii măsurandului. Rezultatul măsurării după efectuarea corecțiilor pentru efectele sistemetice cunoscute este încă estimat de valoarea măsurării datorită erorilor aleatoare și imperfecțiunea corecțiilor efectuate[11,12].

Pentru a putea stabili valoarea incertitudinii de măsurare pentru o metoda trebuie sa se stabilească pentru început marimile ce carecterizează aceea mărime și factorii care pot influența valoarea incertitudini de măsurare [JCGM 100:2008].

Conform standardului JCGM 100:2008 pentru a evalua și exprimaincertitudinea de măsurare trebuie respectată procedura următoare:

exprimarea matematică a relației dintre măsurandul, Y, și mărimile de intrare , Xi, de care depinde, funcția trebuie să includă și factorii de corecție necesari pentru fiecare mărime;

determinarea valorii estimate,xi, pentru fiecare mărime de intrare;

exaluarea incertitudini standard, , pentru fiecare valoare estimată;

evaluarea covarianțelor asociate cu estimatele marimilor de intrare;

determinarea incertitudini standard combinate, uc(y);

determinarea incertitudini extinse, U;

raportarea rezultatului.

În tabelul 6.1 sunt prezentate valorile ce trebuie cunoscute și calculate pentru a putea realiza o analiză minimală a incertitudini de măsurare.

Tabel 6. 1 Valori ale incertitudini de măsurare [JCGM 100:2008].

Modelarea măsurărilor

De cele mai multe ori măsurandul nu este măsurat direct ci este determinat din N alte mărimi X1,X2,….XN printr-o funcție de dependență f,[11,12]. :

(6.1)

Mărimile de intrare X1,X2,….XN de care mărimea Y de ieșire depinde pot fi și ele văzute ca măsuranzi care la rândul lor depind de alte mărimi incluzând factori de corecție pentru mărimi de influență ceea ce poate conduce la o funcție de dependență complicată care nu poate fi explicitată Mai mult, f poate fi determinată experimental ori există numai ca un algoritm care trebuie evaluat numeric.

Setul de mărimi de intrare X1,X2,….XN poate fi caracterizate ca[11,12]:

mărimi a căror valoare și incertitudine sunt direct determinate în măsurarea curentă. Aceste valori și incertitudini pot fi obținute printr-o singură măsurare , măsurări repetete, sau judecăti bazate pe experientă și pot cuprinde determinarea corecțiilor de citire a instrumentelor, a mărimilor de influență cum ar fi temperatura, presiunea, umiditatea etc.

mărimi ale căror valori și incertitudini sunt introduse in măsurare din surse externe cum ar fi mărimi asociate unor etaloane, materiale etalon certificate și date de referință luate din tabele

Estimarea măsurandului Y, notată cu y, este obținută din funcția f utilizând valorile estimate, x1,x2, ……xN, ale celor N mărimi de intrare X1,X2,….XN.

Valoarea estimată y este dată de relația[1,2]:

(6.2)

În anumite cazuri y se obține din măsurări utilizând următoarea formulă[1,2]:

(6.3)

Evaluarea incertitudinii standard u(xi)

Incertitudinea standard este incertitudinea rezultatului unei măsurări exprimată printr-o abatere standard și se definește ca rădăcina pătrată a varianței estimate.

Incertitudinea de măsurare asociată cu estimația deintrare, xi, este denumită incertitudine standard și este notată cu u(xi) [1,2]:.

Metodă de evaluare de Tip A – Metodă de evaluare bazată pe analiza statistică a unei serii de n observații repetate și independente.

Incertitudinea standard de Tip A

se obține printr-o evaluare de Tip A;

se calculează pe baza unui șir de observații repetate;

este abatere standard estimată statistic, s.

(6.4)

(6.5)

Metodă de evaluare de Tip B – Metodă de evaluare bazată pe alte metode decât analiza statistică a șirurilor de observaț

Incertitudinea standard de Tip B

se obține printr-o evaluare de Tip B;

se definește ca estimația abaterii standard obținute dintr-o distribuție de probabilitate presupusã.

Evaluarea incertitudini standard combinate uc(y)

Abaterea standard estimată asociată cu valoarea estimată a rezultatului măsurătorii y numită incertitudine standard combinată este notată cu uc(y),este determinată din abaterile standard estimate asociate fiecărei mărimi de intrare xi, numite incertitudini standard și notate cu u(xi) [11,12].

În cazul mărimilor de intrare coelate incertitudinea standard combinată se calculează cu relația[11,12]:

(6.6)

Pentru mărimi de intrare necorelate se utilizează următoarea formulă[1,2]:

(6.7)

Evaluarea incertitudini extinse

Incertitudinea extinsă(lărgită) se notează cu U și se obține prin multiplicarea incertitudinii standard combinată uc(y) cu un factor de lărgire k [11,12]:

U = kuc(y) (6.8)

6.2. CONTRIBUȚII PRIVIND PROIECTAREA SI REALIZAREA UNUI MODEL DE ESTIMARE A INCERTITUDINI DE MĂSURARE

Atunci când se raportează rezultatul unei măsurări a unei mărimi, trebuie să se prezinte, de asemenea, o indicatie cantitativă asupra calității acestuia, astfel încât cei care-l vor utiliza ulterior sa poată evalua credibilitatea acestuia[11,12].

În practică sursele de incertitudine posibile pot fii reprezentate de [11,12]:

definirea incompletă a măsurandului;

definirea imperfectă a măsurandului;

eșantioane nereprezentative ale măsurandului definit;

cunoașterea neadecvată a efectului condițiilor de mediu asupra măsurării sau măsurarea imperfectă a condițiilor de mediu;

eroarea de paralaxă la citirea instrumentelor analogice;

rezoluția finită a instrumentelor sau a pragul de discrimnare;

valorile inexacte ale etaloanelor sau a materialelor de referință;

valorile inexacte ale constanțelor și a altor parametri obținuți de la surse exterioareși utilizate în algoritmul de calcul al datelor;

aproximări și prezumții incorporate în metoda de măsurare sau procedură;

variații în observațiile repetate ale măsurandului în condiții aparent identice.

Aceste surse sunt dependente una de cealaltă și pot fi incluse una în alta.

Tinând cont de specificațiile date de JCGM100:2008 în cadrul acestul capitol s-a încercat realizat un model matematic de estimare a incertitudini de măsurare aplicabil pentru stimarea incertitudinii duriății în scara Vickers și pentru examinarea cu lichide pnetrante a îmbinărilor sudate.

De asemenea, s-a incercat stabilirea unui model teoretic pentru estimarea incertitudinii de măsurare în cazul examinării cu ultrasunete a îmbinerior sudare.

Pentru a putea stabilii pașii și relațiile matematice necesare trebuie identificați și caracterizați factorii principali care influenteaza rezultatul unei măsurători și etapele ce trebuie urmate.

În figura 6.1. sunt prezentate etapele de bază și succesiunea lor pentru a determina incertitudinea de măsurare .

Fig. 6.1. Etape pentru estimarea incertitudinii de măsurare

6.2.1 .Factorii care influenteaza determinarea incertitudinii de măsurare

Pentru a putea stabili modelul matematic s-au luat în considerare o serie de factori care influențează rezultatul unei măsurarii, aceștia sunt prezentați în figura 6.2.

Fig. 6.2. Etape pentru estimarea incertitudinii de măsurare

Proba analizată

Proba analizată introduce un număr semnificativ de incertidudini de măsurare, atât prin caracteristicile geometrice, structurale cât și prin calitatea tehnicii prin care a fost obținută.

În cazul exprimări incertitudinii de măsurare pentru metode distructive și nedistructive proba analizata poate influența rezultatul măsusrari prin următoarele caracteristici:

grosimea materialului;

calitatea suprafeței (rugozitate, daca a fost sau nu curațată corespunzător înaintea realizării măsurarii);

tipul materialului ( compoziția chimică);

structura materialului (mărime de grăunte).

Echipamentul utilizat

Echipamentul utilizat pentru realizarea unei măsurari influențează rezultatul acesteia printr-o serie de factori, de exemplu :

alegerea corectă a metodei de realizare a măsurari și a echipamentului utilizat

performanța echipamentului;

calibrarea echipamentului;

incertitudinea echipamentului (aceasta incertitudine este cunoscută din documentația tehnică aferentă aparatului);

starea accesorilor echipamentuluii,utilizate în procesul de măsurare(cabluri, traductoare, etc.);

setarea corectă a parametrilor pentru efectuarea măsurării.

Cele prezentate mai sus reprezintă doar o serie de factori care ar putea conduce la obținerea unui rezultat eronat.

Mediul de lucru

Mediul de lucru influențează rezultatul unei măsurări prin următoarele caracteristici:

Variația temperaturi – în cazul metodelor de examinare distructive și nedistructive trebuie ca temperatua mediului ambiant sa nu depăsească anumite intervale, o variație mare a temperaturi putând influența valoarea rezultatului măsurări;

Vibrațiile – provoacă probleme semnificative, însă acestea sunt foarte greu de cuantificat;

Curenți de aer – în anumite cazuri acestia pot provoca probleme în realizarea corectă a măsurarii.

In ceea ce priveste factori de mediu, acestia sunt diferiți în funcție de sensibilitatea metodei de măsurare aleasă. De cele mai multe ori sunt luate măsuri de siguranță pentru a reduce cât mai mult posibil influența acestor factori.

Operatorul

Operatorul reprezintă unul din factori cei mai importanți pentru estimare incertitudinii de măsurare a unui rezultat.

El influențează procesul de măsurare din stadiul incipient. Daca am analiza încă o data factorii prezentați mai sus, inclusiv acestia depind de pregătirea operatorului.

Daca s-ar face o sinteză a surselor de incertitudine de măsurare date de catre operator, am putea enumera următoarele :

alegerea si proiectarea greșită a tehnici de realizare a probei;

alegerea necorespunzătoare a metodei de măsurare;

alegerea gresită a echipamentului folosit la măsurare;

alegerea greșita a parametrilor de lucru;

poziționarea gresita a probei ;

realizarea incorecta a măsurari;

interpretarea, respectiv citirea gresiță a rezultatului.

Toate aceste surse depind de pregătirea și capabilitatea operatorului, acestea putând avea o influență majoră sau minora asupra rezultatului măsurări.

6.3. STABILIREA MODELULUI MATEMATIC

Pentru realizarea modelului s-au stabilit o serie de notații ce vor fii utilizate în cadrul formulelor, acestea sunt prezentate în tabelul 6.2. Modelul stabilit mai jos oferă o variantă simplificată a modelului din standardul JCGM100:2008, variantă ce poate fii aplicată pentru o tehnică de măsurare. În funcție de tehnica de măsurare și de tipul marimilor de intrare ce caracterizează măsurandul, pot interveni modificații ale modelului dat, acestea referindu-se la formule noi prin care se obține valoarea unei anumite mărimi de intrare după caz.

Tabel 6. 2 Notații utilizate

Modelul matematic simplificat este reprezentat de următoarele formule de calcul:

Exprimarea matematică a relației dintre masurand Y și mărimile de intrare Xi, este dată de relatia 6.9

(6.9)

Determinarea valori xi

(6.10)

(6.11)

(6.12)

Determinarea incertitudinii standard, Z

Pentru estimarea incertitudinii standart se va calcula media aritmetică, a n observații obținute în aceleași condiții de măsurare.

(6.13)

(6.14)

(6.15)

Determinarea incertitudinii standart compuse, Zc

(6.16)

(6.17)

Exprimarea incertitudinii extinse, W

(6.18)

unde factorul de acoperire al unui interval care prezintă un anumit nivel de de încredere.

Incertitudina extinsă are scopul de a oferi un interval de valori de la y – W la y + W. Scopul acestui interval este de a oferii o distribuție mai extinsă a valorilor ce pot fi atribuite măsurandului Y.

Exprimarea rezultatului

După determinare tuturor incertitudinilor de măsurare rezultatul va fii reprezentat de valoarea estimată, y, împreuna cu incertitudinea standard compusa, Zc și/sau cu incertitudinea extinsa, W.

6.4.CONCLUZII

Evaluarea incertitudinii nu este niciodată o misiune de rutinã și nici o operație pur matematicã, aceasta depinde de cunoașterea temeinicã a naturii mãsurandului și a tehnicii mãsurãrii. Calitatea și utilitatea incertitudinii stabilite pentru rezultatul unei mãsurãri depind, în ultimã instanțã, de analiza criticã și de competența profesionalã a celor ce contribuie la evaluarea ei.

Atunci când se dorește estimarea incertitudinei de măsurare trebuie să fie luați în considerare factori care influențează valoarea rezultatului fie în mod direct sau indirect.

Fiecare factor perturbator înfluențează într-un mod particular și printr-o caracteristica anume rezultatul măsurarii. Atunci când efectuăm calculul pentru estimarea incertitudini de măsurare trebuie să tinem cont de importanța fiecărui factor perturbator, și să stabilim ordinea logică si proporția în care influențează rezultatul măsurării.

Modelul matematic ne ofera o variantă simplificată a modului de determinare a incertitudinii de măsurare pentru o tehnică anume dat de standardului JCGM100:2008.