Контроль чугунных кованых изделий электротехнической арматуры

Контроль чугунных кованых изделий электротехнической арматуры

Чугунные кованые изделия являются ключевыми компонентами электротехнической арматуры высокого и среднего напряжения (изоляторы, держатели, траверсы, основания опор, корпуса разъединителей и пр.). Их надежность напрямую влияет на безопасность и стабильность работы энергосистем. Строгий контроль качества на всех этапах производства – от входного сырья до готовой продукции – является неотъемлемой частью технологического процесса.

1. Объекты испытаний

Объектами контроля и испытаний являются:

• Заготовки: Прутковый или иной профиль чугунный (ВЧ, КЧ, ЧШГ) перед ковкой (контроль сертификатов, визуальный осмотр, выборочные испытания на химический состав, структуру).
• Поковки: Полуфабрикаты после операции ковки (штамповки) до механической обработки. Основное внимание – выявление дефектов, возникших при ковке.
• Готовые изделия: Завершенные компоненты электротехнической арматуры после окончательной механической обработки (токарной, фрезерной, сверлильной) и очистки (дробеструйной и др.). Контроль осуществляется перед окрашиванием или иным финишным покрытием.
• Контрольные образцы: Образцы, изготовленные из той же плавки и прошедшие те же операции ковки и термообработки, что и изделия, предназначенные для разрушающих испытаний (определение механических свойств).

2. Область испытаний

Контроль охватывает следующие ключевые аспекты:

• Механические свойства: Предел прочности при растяжении (σв), предел текучести (σт), относительное удлинение (δ), ударная вязкость (KCU), твердость (HB, HRC). Определяют способность детали выдерживать эксплуатационные нагрузки (весовые, ветровые, тяжения проводов, токи КЗ).
• Геометрические параметры и точность изготовления: Соответствие чертежным размерам, допускам, шероховатости поверхностей, отсутствие деформаций. Критична точность посадочных мест, отверстий под крепеж и контактные поверхности.
• Качество материала (структура): Однородность структуры чугуна (перлит, феррит, графит), отсутствие нежелательных фаз, величина и форма включений графита (особенно для ВЧ и ЧШГ), отсутствие пережога или недогрева при ковке и термообработке.
• Целостность (отсутствие дефектов): Выявление внутренних (раковины, пористость, неметаллические включения, трещины) и поверхностных (трещины, закаты, заусенцы, плены) дефектов, образовавшихся при литье заготовок, ковке, термообработке или механической обработке.
• Качество поверхности: Отсутствие ржавчины, окалины, остатков формовочной смеси (на заготовках), следов коррозии, глубоких рисок после обработки. Оценка качества дробеструйной очистки.
• Соответствие нормативной документации: Проверка на соответствие требованиям чертежей, технологических карт, стандартов (ГОСТ, ТУ и т.д.).

3. Методы испытаний

Для всестороннего контроля применяется сочетание методов разрушающего (РК) и неразрушающего контроля (НК):

• Разрушающие испытания (на контрольных образцах):

  • Статические испытания на растяжение: Определение σв, σт, δ на универсальных разрывных машинах.
  • Испытания на ударный изгиб: Определение ударной вязкости KCU на маятниковых копрах по Шарпи или Изоду.
  • Измерение твердости: Методы Бринелля (HB), Роквелла (HRB, HRC), Виккерса (HV) на твердомерах. Проверка равномерности твердости по сечению.
  • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры на шлифах под оптическим микроскопом. Оценка формы, размера и распределения графита, матрицы (перлит/феррит), выявление дефектов структуры.
  • Химический анализ: Определение процентного содержания основных элементов (C, Si, Mn, P, S и легирующих, если есть) спектральным (искровой или дуговой) или химическими (лабораторными) методами.

• Неразрушающий контроль (прямо на изделиях):

  • Визуально-измерительный контроль (ВИК): Осмотр поверхности невооруженным глазом и с применением лупы или микроскопа. Проверка геометрии штангенциркулями, микрометрами, калибрами, шаблонами, профилометрами (шероховатость).
  • Капиллярный контроль (ПВК - Пенетрантный): Обнаружение мелких поверхностных дефектов (трещин, пор) с помощью проникающих жидкостей (пенетрантов) и индикаторов-проявителей.
  • Магнитопорошковый контроль (МПК): Обнаружение поверхностных и неглубоких подповерхностных дефектов в ферромагнитных материалах (чугунах) путем намагничивания изделия и нанесения магнитного порошка.
  • Ультразвуковой контроль (УЗК): Обнаружение внутренних дефектов (раковины, трещины, расслоения) и измерения толщины с помощью ультразвуковых преобразователей. Особенно важно для массивных поковок. Требует эталонов и квалифицированного персонала.
  • Рентгеновский (радиографический) контроль (РК): Получение изображения внутренней структуры детали на пленке или цифровом детекторе. Наиболее эффективен для выявления объемных дефектов (раковины, шлаковые включения) и контроля сложных участков. Требует строгого соблюдения норм радиационной безопасности.

4. Испытательное оборудование

Для проведения контроля используется специализированное оборудование:

• Для РК:
  • Универсальные разрывные машины (статические, электромеханические или гидравлические).
  • Маятниковые копры для испытаний на ударную вязкость.
• Для измерения твердости:
  • Твердомеры Бринелля (стационарные и переносные).
  • Твердомеры Роквелла.
  • Твердомеры Виккерса (в т.ч. микротвердомеры).
• Для металлографии:
  • Шлифовально-полировальные станки.
  • Оптические микроскопы (светлые и темные поля, возможны функции измерения).
  • Установки для травления микрошлифов.
• Для химического анализа:
  • Стационарные или мобильные оптико-эмиссионные спектрометры.
  • Лабораторное оборудование для химических методов (печи, титровальные установки и др.).
• Для ВИК:
  • Инструментальный микроскоп (оптический или видео).
  • Штангенинструмент (штангенциркули, глубиномеры, нутромеры).
  • Микрометры, предельные калибры (скобы, пробки), шаблоны.
  • Профилометры/профилографы для измерения шероховатости.
• Для капиллярного контроля (ПВК):
  • Комплекты пенетрантов (очиститель, проникающая жидкость, проявитель).
  • Камеры нанесения пенетрантов и проявителя (аэрозольные баллоны или системы подачи).
  • Осветители (обычное освещение, УФ-освещение для люминесцентных пенетрантов).
• Для магнитопорошкового контроля (МПК):
  • Установки намагничивания (соленоиды, электромагниты, центральные проводники, контактные плиты и стойки).
  • Источники питания (переменного, постоянного тока, импульсные).
  • Магнитные суспензии или сухие порошки.
  • Осветители (обычные и УФ для люминесцентных методов).
• Для ультразвукового контроля (УЗК):
  • Ультразвуковые дефектоскопы (аналоговые или цифровые).
  • Наборы преобразователей (прямые, наклонные, комбинированные, иммерсионные) с разными углами и частотами.
  • Калибровочные меры (эталоны с искусственными отражателями - СОП, СДС, СДП).
  • Контактные жидкости.
• Для радиографического контроля (РК):
  • Рентгеновские аппараты (стационарные или переносные) с разными напряжениями и токами.
  • Гамма-дефектоскопы с радиоизотопными источниками (Ir-192, Se-75).
  • Радиографическая пленка разных классов чувствительности или цифровые детекторные системы (CR - вычисляемая радиография, DR - прямая радиография).
  • Свинцовые экраны, кассеты, маркеры.
  • Дозиметрическое оборудование.
  • Проявочные машины (для пленки) или сканеры (для CR).
  • Осветители для просмотра пленок.

Заключение

Контроль чугунных кованых изделий для электротехнической арматуры – это сложный многоуровневый процесс, требующий глубоких знаний материаловедения, технологий и методов контроля. Использование комплекса современных методов разрушающего и, в первую очередь, неразрушающего контроля, в сочетании с правильно подобранным и откалиброванным оборудованием, является гарантией выявления всех возможных дефектов и соответствия изделий самым строгим требованиям по прочности, надежности и долговечности в условиях эксплуатации в энергосистемах. Непрерывное совершенствование методик и оборудования для контроля остается важной задачей для обеспечения высочайшего качества продукции.