Классификация дефектов сварных соединений. Виды дефектов сварных соединений
От качества сварки зависит дальнейшая эксплуатация конструкции, поэтому дефекты сварных соединений не допускаются. Возникновению дефектов способствует множество факторов, например:
- нарушение технологии работ;
- халатность;
- невысокая квалификация сварщика;
- применение неисправного оборудования;
- производство работ без надлежащей подготовки, в неблагоприятных погодных условиях.
Различают допустимые и не допустимые значения дефектов сварных швов от степени снижения технических параметров изделия по прочности. При допустимых нарушениях исправление дефектов сварки не производится, во втором случае их устранение необходимо. Пригодность изделия к эксплуатации, определение соответствия шва нормам производится по ГОСТ 30242-97.
Виды дефектов сварки
Правильный сварочный шов подразумевает однородность состава основного и присадочного материала, образование нужной его формы, отсутствие трещины, непровара, наплыва, наличием чужеродных веществ. Различают следующие виды дефектов сварных соединений:
- наружные;
- внутренние;
- сквозные.
Что собой представляют наружные дефекты?
Наружные дефекты сварных швов и соединений обнаруживаются визуально. Нарушения режима сварки, не соблюдение точности направления и движения электрода из-за спешки или безответственности сварщика, колебания напряжения электричества при производстве сварочных работ приводят к образованию шва неправильного размера и формы.
Характерными признаками наружного вида брака являются: различие ширины продольных швов и катетов угловых, резкость перехода от основной стали к наплавленной.
При ручном способе сварки нарушения происходят вследствие ошибок в подготовке кромок, пренебрежения режимом и скоростью сварки, отсутствия своевременного контрольного обмера. Дефекты сварных швов и причины их образования при ведении автоматического или полуавтоматического способа сварочных работ кроются в чрезмерных скачках напряжения электричества, ошибках в режиме. Различают следующие наружные виды дефектов сварных швов:
Трещины швов бывают горячие и холодные, продольные, поперечные, радиальные. Первые из них имеют место при применении высоких температур от 1100 до 1300°С, воздействующих на свойства металла в плане снижения пластичности, появления деформаций растяжения. Этот вид дефектов сварных швов сопровождается увеличением в составе стали нежелательных химических элементов. Холодные трещины могут появляться при температуре до 120°С во время остывания, позже – под воздействием нагрузок во время эксплуатации. Причиной данного вида брака может стать снижение прочности стали из-за сварочных напряжений или присутствие растворенных атомов водорода.
Трещина в сварочном шве
Подрез характеризуется наличием углубления между сплавленной и основной сталью. Этот вид дефекта сварочного шва встречается больше других. Увеличение напряжения дуги при быстрой сварке, приводит к утончению толщины стали, снижению прочности. Более глубокая проплавка одной из кромок является причиной стекания жидкой стали на другую поверхность, из-за чего канавка сварки не успевает заполниться. В данном случае, дефекты сварки и способы их устранения определяются визуально. Недостатки в работе устраняются путем зачистки, с последующей переваркой.
Подрез сварочного шва
Наплыв возникает, когда сплавленный металл натекает на поверхность основной стали без образования однородной массы с ним. Этому виду брака характерно образование очертания шва без обретения достаточной прочности, что сказывается в общей выносливости металла. Причина брака в применении низкого напряжения дуги, наличие окалин на кромках частей, натекание проплавленной стали при сварке горизонтальных швов, когда поверхность свариваемых конструкций вертикальна. Чрезмерно медленная сварка также приводит к образованию наплывов, из-за появления излишек расплавленного металла.
Кратеры появляются из-за резкого отрыва дуги. Они имеют вид углублений, где может образоваться непровар, рыхлость материала с усадочным свойством, приводящим к появлению трещин. Кратеры возникают из-за погрешностей сварщика. Так как кратер обычно является причиной появления трещин, из-за чего не допускается, при его обнаружении следует зачистить, затем заваривать повторно.
Образовавшийся кратер в сварочном шве
Свищи имеют вид воронок с углублением на теле шва. Они образуются из раковин или пор достаточно больших размеров, при недостаточной подготовке поверхности элементов сварки и присадочной проволоки. Данный вид дефекта также можно увидеть при визуальном осмотре и подлежат немедленному устранению.
Типичные воронки свища
Внутренние дефекты сварочных швов
Внутренние недостатки сварки визуально обнаружить невозможно. Обычно появляются из-за нарушения технологического процесса сварки и не надлежащего качества материала. При внутренних дефектах также могут появиться трещины, но они не видны или малы, но со временем могут раскрыться. Скрытые трещины опасны тем, что их трудно обнаружить, а напряжение может возрастать постепенно, и может привести к скоротечному разрушению конструкции, поэтому чрезмерно опасны. Причиной брака могут быть огромные напряжения, быстрое охлаждение при использовании углеродистых и легированных сталей. Наиболее распространенные виды данного рода дефектов следующие:
Непровар происходит при недостаточном сплавлении свариваемых частей шва на местах. Причина кроется в ненадлежащей подготовке кромок, связанных с наличием ржавчины, окалины, недостатком зазора и притуплением кромок. Кроме этого, спешка и быстрая скорость ведения сварки, малая сила тока или смещение электрода от оси шва тоже могут привести к непровару шва. Из-за уменьшения сечения сварного шва появляется концентрация напряжений, что отражается в снижении прочности соединений, которая составляет при вибрационных нагрузках до 40%, а большие участки непроваров – до 70%. При превышении допустимых значений требуется зачистка шва и ее переварка.
Непровар и незаполнение
Поры – это свободные пространства сварного шва, заполненные газом, преимущественно, водородом. Причиной этого вида брака является наличие чужеродных примесей в свариваемых материалах, сырость, недостаточная защита сварочной ванны. При превышении допустимых концентраций пор сварочный шов подлежит переварке.
Поры в сварном шве
Кроме этого, можно отметить шлаковые, вольфрамовые, оксидные включения, также возникающие при нарушении технологии сварочного процесса.
Сквозные дефекты
Этот вид брака подразумевают наличие пор, проходящих через всю толщину сварки, также обнаруживаются визуально. Преимущественно возникают при ведении сквозной сварки. При данном виде дефекта возможно появление прожогов и трещин.
Прожог возникает от применения большого тока и медленной сварки. Причина – чрезмерная открытость зазора у кромок, неплотное прилегание подкладок, вследствие чего происходит утечка сварочной ванны. Проверка шва на наличие брака проводится визуально, при его превышении допустимой нормы, требуется зачистка и переварка сварки.
Методы обнаружения, контроля и устранения дефектов
Чтобы обнаружить дефекты сварного шва применяются следующие способы:
- визуальный осмотр – проводится с применением увеличительных приборов;
- цветная дефектоскопия – основан на изменении цвета специального материала при соприкосновении с текучим материалом, например, с керосином;
- магнитный метод – измерение искажения магнитных волн;
- ультразвуковой метод – применение ультразвуковых дефектоскопов, измеряющих отражение звуковых волн;
- радиационный метод – просвечивание сварных швов рентгеном и получение снимка со всеми деталями дефекта.
Для обеспечения качества сварного шва проводится маркировка и клеймение. Каждый сварщик ставит свое клеймо на своем участке сварки.
При обнаружении брака необходимо провести устранение дефектов сварки. Для этого применяют следующие виды работ:
- заварка – используют для ликвидации крупных трещин, предварительно подготовив трещину сверлением и зачисткой при помощи зубила или абразивного инструмента;
- внутренние мелкие трещины, непровары и включения подлежат полной зачистке или вырубке с повторной сваркой;
- неполные швы и подрезы сварного шва устраняют наплавкой или заваркой тонкими слоями;
- удаление наплывов производят механическим путем с помощью абразивного инструмента;
- перегрев металла устраняют путем термической обработки.
Приступим к подробному рассмотрению дефектов согласно классификации.
Дефекты группы 1 - Трещины
Трещины (100; Е)
- дефект сварного соединения в виде разрыва в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах
или
- несплошность вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок ()
Трещины являются недопустимыми дефектами, так как являются концентратором напряжения и очагом разрушения. Это самые опасные дефекты сварного соединения, часто приводящие к его разрушению. Проявляются они в виде разрыва в сварном шве или в прилегающих к нему зонах. Сначала трещины образуются с очень малым раскрытием, но под действием напряжений их распространение может быть соизмеримо со скоростью звука, в результате чего происходит разрушение конструкции.
Чаще всего трещины проявляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате быстрого охлаждения сварочной ванны. Вероятность появления трещин увеличивается при жестком закреплении свариваемых деталей.
Образованию трещин
способствует повышенное содержание углерода в расплавленном металле, а также кремния, никеля и особенно вредных примесей серы, фосфора и водорода.
Причинами образования трещин чаще всего является несоблюдение технологии и режимов сварки. Это может проявляться, например, в неправильном расположении швов в сварной конструкции, что приводит к высокой концентрации напряжений. Большие напряжения в сварных конструкциях могут возникнуть также при несоблюдении заданного порядка наложения сварных швов.
Удаление трещин.
Поверхностные трещины в сварных конструкциях устраняются в следующем порядке: сначала засверливают концы трещины, чтобы она не распространялась дальше по шву, затем трещину удаляют механическим путем или строжкой, после чего место удаления дефекта зачищают и заваривают.
Внутренние трещины (как впрочем, и остальные внутренние дефекты) удаляют механическим способом или строжкой с последующей заваркой данного участка.
По происхождению трещины подразделяются на:
- холодные трещины
- горячие трещины
Холодные трещины возникают при температурах ниже 300°С, то есть сразу после остывания шва. Кроме того, холодные трещины могут возникнуть и через длительный промежуток времени. Причиной появления холодных трещин являются сварочные напряжения, возникающие во время фазовых превращений, приводящих к снижению прочностных свойств металла. Причиной появления холодных трещин может стать растворенный атомарный водород, не успевший выделиться во время сварки. Причинами попадания водорода могут служить непросушенные швы или сварочные материалы, нарушения защиты сварочной ванны. Холодные трещины на изломе имеют чистый блестящий вид кристаллов.
Горячие трещины появляются в процессе кристаллизации металла при температурах 1100 - 1300°С вследствие резкого снижения пластических свойств и развития растягивающих деформаций. Появляются горячие трещины на границах зерен кристаллической решетки. Появлению горячих трещин способствует повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода, никеля, серы и фосфора. Горячие трещины могут возникать как в массиве шва, так и в зоне термического влияния. Распространяться горячие трещины могут как вдоль, так и поперек шва. Они могут быть внутренними или выходить на поверхность. Горячие трещины на изломе имеют желтовато - оранжевый оттенок.
По размерам трещины подразделяются на:
- макроскопические
- микроскопические
Макроскопические трещины или просто трещины (100; Е) - видны невооруженным глазом или через лупу небольшого (2 - 4х - кратного) увеличения при визуальном контроле
Микроскопические трещины или микротрещина (1001) - трещина микроскопических размеров, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при пятидесятикратном увеличении
По расположению трещины подразделяются на:
- продольные
- поперечные
Продольная трещина (101; Еа) - трещина сварного соединения, ориентированная вдоль оси сварного шва
Продольная трещина может располагаться :
В металле сварного шва (1011)
На границе сплавления (1012)
В зоне термического влияния (1013)
В основном металле (1014)
Поперечная трещина (102; Eb) - трещина, ориентированная поперёк оси сварного шва.
Поперечная трещина может располагаться:
В металле сварного шва (1021)
В зоне термического влияния (1023)
В основном металле (1024)
Газовая полость (200;А)
- полость произвольной формы, без углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле
или
- полость произвольной формы, без углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле
Газовые полости образуются в сварочной ванне в виде пузырьков газа (водород, азот, окиси углерода и др.) которые застывают в металле при кристаллизации металла во время сварки.
Отличие газовой полости от газовой поры в форме т.е. пора имеет практически правильную шаровидную форму, а газовая полость имеет форму как указано на рисунке выше.
Газовая пора (2011; Аа) -
несплошность, образованная газами, задержанными в расплавленном металле. Имеет, как правило, сферическую форму
или
- газовая полость обычно сферической формы ( - 97)
Равномерно распределенная пористость (2012) - группа газовых пор, распределенных равномерно в металле сварного шва. Следует отличать от цепочки пор (2014)
Скопление пор (2013) - группа газовых полостей (три или более), расположенных кучно с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из полостей
Цепочка пор (2014) - ряд газовых пор, расположенных в линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из пор
Продолговатая полость (2015; Ab) - несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва. Длина несплошности не менее чем в два раза превышает высоту.
Свищ (2016; Ab) - трубчатая полость в металле сварного шва, вызванная выделением газа. Форма и положение свища определяются режимом затвердевания и источником газа. Обычно свищи группируются в скопления и распределяются елочкой.
Свищ образуется при случайных коротких замыканиях вольфрамового электрода или резком обрыве дуги, а также в результате неправильного гашения дуги при ручной и автоматической сварке.
Возможной причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку.
Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.
Исправить такой дефект можно только после полного удаления металла шва на этом участке.
Поверхностная пора (2017) - газовая пора, которая нарушает сплошность поверхности сварного шва
Усадочная раковина (202; R) - полость, образующаяся вследствие усадки во время затвердевания
Кратер (2024; К)
- усадочная раковина в конце валика сварного шва, не заваренная до или во время выполнения последующих проходов
или
- дефект сварного шва, который образуется в виде углублений в местах резкого отрыва дуги в конце сварки. В углублениях кратера могут появляться усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины.
Кратеры обычно появляются в результате неправильных действий сварщика. При автоматической сварке кратер может появляться в местах выводных планок, где обрывается сварочный шов. Кратеры уменьшают рабочее сечение сварочного шва, то есть снижают его прочность. Кроме того, в кратерах могут возникать усадочные рыхлости, которые способствуют образованию трещин. Кратеры вырубают до основного металла, зачищают и заваривают.
Дефекты группы 3 - Твердые включения
Подобные включения ослабляют сечение шва, снижают его прочность и становятся зонами концентрации напряжений.
Места швов с твердыми включениями вырубают до здорового металла или удаляют строжкой и впоследствии заваривают.
Твердое включение (300) - твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва. Включения, имеющие хотя бы один острый угол, называются остроугольными включениями
Шлаковое включение (301; Ва) - шлак, попавший в металл сварного шва.
В зависимости от условий образования такие включения могут быть:
- линейными (3011)
- разобщенными (3012
- прочими (3013)
Шлак, образующийся при плавлении электродного покрытия или флюса, всегда всплывает на поверхность сварочной ванны. Шлак может оставаться внутри металла только при нарушении техники и технологии процесса (большим скорость сварки, неправильный наклон электрода, плохая зачистка ранее выполненного валика). Чаще всего шлаковые включения остаются в шве в результате подтекания шлака при выполнении корневых валиков и глубоких разделках. Сварка под флюсом кольцевых швов сопровождается шлаковыми включениями из-за несоблюдения рекомендуемой величины смещения электрода (зенита).
При сварке в защитных газах шлаковые включения встречаются редко. Шлаковые включения могут иметь размер до нескольких десятков миллиметров и поэтому являются очень опасными. Они уменьшают сечение шва и приводят к концентрации напряжений в нем.
Участок шва, на котором шлаковые включения превышают допустимые нормы, подлежит вырубке и переварке.
Флюсовое включение (302; G) - флюс, попавший в металл сварного шва
В зависимости от условий образования флюсовые включения могут быть:
- линейными (3021)
- разобщенными (3022)
- прочими (3023)
Флюсовые включения образуются из-за флюса, не вступившего в реакцию с расплавленным металлом шва и не всплывшего на поверхность сварного шва. Причиной образования флюсовых включений является использование флюса с большой грануляцией, завышение скорости сварки, случайном попадании гранул флюса в сварочную ванну.
Оксидное включение (303; J) - оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания.
Оксидные включения получаются в результате образования труднорастворимых тугоплавких пленок. Чаше всего они возникают вследствие значительных поверхностных загрязнений или при нарушениях защиты сварочной ванны. Также окисные включения, могут возникать в металле шва из-за слабой их растворимости и слишком быстрого охлаждения.
Являясь прослойкой в массиве шва, оксидные включения резко снижают прочность сварного соединения и могут привести к. его разрушению под приложенной в процессе эксплуатации нагрузкой.
Металлическое включение (304, Н) - частица инородного металла, попавшая в металл сварного шва
Различают металлические включения из:
- вольфрама (3041)
- меди (3042)
- другого металла (3043)
Вольфрамовые включения возникают при нарушении зашиты сварочной ванны при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. Кроме этого, вольфрамовые включения возникают при коротких замыканиях или завышенной плотности тока. Особенно часто встречаются вольфрамовые включения при сварке алюминия и его сплавов, в которых вольфрам нерастворим.
Характерные признаки образования вольфрамовых включений - замыкания треск и резкая вспышка дуги. Расплавленный конец электрода при этом разбрызгивается и попадает в расплавленным металл в виде мелких (или одного крупного) включения. Если в момент замыкания металл шва был достаточно затвердевшим, вольфрамовое включение останется на его поверхности. Чаще всего электрод замыкается при отделении капли присадочного металла во время сварки стыков в различных (неудобных для сварки) пространственных положениях шва. Отделившийся от электрода кусок вольфрама увлекается расплавленным присадочным металлом внутрь шва.
Дефекты группы 4 - Несплавления и непровар
Несплавление (401) - отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валками сварного шва.
Различают несплавления:
- по боковой стороне (4011)
- между валиками (4012)
- в корне сварного шва (4013)
Несплавления образуются при дуговой сварке из-за того, что дуга не расплавила часть кромки стыка и не сформировала шов с ее участием.
Чаще всего несплавления образуются из-за неправильного выбора формы угла и разделки, плохо зачищенной поверхности кромок, из-за плохой зачистки шва между проходами, химической неоднородности металла, неправильных режимов сварки (маленькая сила тока, завышенная скорость сварки).
Непровар (неполный провар) (402;
D)
- несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения
или
местное нарушение сплавления между свариваемыми элементами, между металлом шва и основным металлом или между отдельными слоями шва при многослойной сварке.
Неполное проплавление (непровар) в стыковых соединениях может возникать в середине сечения при двусторонней сварке или в корне шва при односторонней сварке, как без подкладки, так и на формирующей подкладке, за счет неравномерного ее прилегания.
Характерной особенностью непровара являются его окончания, имеющие вид трещины, размеры которых, например для сплава АМг6, соизмеримы с межзеренными расстояниями. Непровар может также сопровождаться присутствием пор и оксидных включений.
В сварных соединениях, не чувствительных к непровару при статическом нагружении, ослабление сечения шва может быть скомпенсировано усилением или проплавом. Например, усиление шва в стыках труб из низкоуглеродистой стали с кольцевым непроваром по всей длине в корне шва при статических нагрузках полностью компенсирует ослабление сечения, создаваемое непроваром до 20 % от толщины стенки трубы. Сварные соединения, не чувствительные к непровару при статических нагрузках, могут снижать статическую прочность при секционной или многослойной сварке при низких температурах (- 60 - 70 °С). Это связано с повторным нагревом, который создает местную термопластическую деформацию и старение металла. В местах непровара снижается запас пластичности - охрупчивание, что ведет к резкому снижению прочности.
В результате непровара снижается сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения. При вибрационных нагрузках даже мелкие непровары могут снижать прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 70%.
Непровар в корне шва происходит при недостаточной силе тока или при повышенной скорости сварки, непровар кромки шва - при смещении электрода с оси стыка, непровар между слоями - при плохой очистке предыдущих слоев, большом объеме наплавленного металла. Также причина образования непровара - плохая зачистка металла от окалины, ржавчины и загрязнений, малый зазор при сборке, большое притупление, малый угол скоса кромок, недостаточный сварочный ток, большая скорость сварки, смещение электрода от центра стыка.
Участки с непроварами приходится вырубать до основного металла, зачищать и вновь заваривать.
Группа 5. Нарушение формы шва
Нарушение формы (500) - отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения
Дефекты формы и размеров сварных швов снижают прочность и ухудшают внешний вид шва. Причины их возникновения при механизированных способах сварки - колебания напряжения в сети, проскальзывание проволоки в подающих роликах, неравномерная скорость сварки из-за люфтов в механизме перемещения сварочного автомата, неправильный угол наклона электрода, протекание жидкого металла в зазоры, их неравномерность по длине стыка и т.п. Дефекты формы и размеров швов косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов в шве.
Подрез непрерывный протяженный (5011; F) - углубление продольное на наружной поверхности валика сварного шва, образовавшееся при сварке
Подрез перемежающийся локальный (5012; F) - углубление продольное отдельными участками на наружной поверхности валика сварного шва
Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и местной концентрации напряжений под влиянием рабочих нагрузок. При электродуговой сварке подрезы возникают при повышенном токе и напряжении дуги, а при газовой сварке - из-за повышенной мощности сварного пламени.
Подрезы часто образуются при сваривании горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При ручной дуговом сварке угловых соединении причиной возникновения подрезов часто является неправильная техника выполнения швов, в частности неправильное положение электрода по отношению к оси шва, особенно при работе в стесненных условиях. Иногда подрезы образуются на внутренних валиках швов, выполненных аргонодуговой сваркой. Причиной их образования могут быть плохая сборка (смешение кромок), неточное ведение электрода по разделке.
Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы полежит заварке тонким (ниточным) швов электродами малого диаметра.
Усадочная канавка (5013) - подрез со стороны корня одностороннего сварного шва, вызванный усадкой по границе сплавления
При сварке внутреннем валике иногда образуется усадочная канавка, расположенная по оси шва. Устранить ее можно уменьшением объема сварочной ванны. Для этого необходимо уменьшить притупление или изменить режим сварки увеличить ее скорость или уменьшить силу сварочного тока.
Превышение выпуклости стыкового шва (502) - избыток наплавленного металла на лицевой стороне стыкового шва сверх установленного значения
Превышение выпуклости углового шва (503) - избыток наплавленного металла на лицевой стороне углового шва (на всей длине или на участке) сверх установленного значения
В процессе сварки из-за неправильных режимов сварки, а также по ряду других причин (низкая скорость сварки, неудобное пространственное положение, однопроходная сварка в узкую разделку) при формировании шва избыток металла кристаллизуется в центре сварочной ванны в виде выпуклости, превышающей допустимые значения. Чрезмерную выпуклость другими словами называют превышением усиления шва.
Превышение выпуклости удаляют механическим способом - шлифовальным инструментом.
Превышение проплава (504) - избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового шва сверх установленного значения
Местное превышение проплава (5041) - местный избыточный проплав сверх установленного значения
Превышение проплава чаще всего возникает из-за плохой подготовки сварочных кромок (неодинаковый зазор в стыке, разной толщины металла по длине шва) и химической неоднородности свариваемого металла.
Неправильный профиль сварного шва (505) - угол α между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности сварного шва, менее установленного значения
Причины образования неправильного профиля сварного шва тождественны причинам превышения проплава.
Наплав (506) (он же наплыв) - избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним
Они могут быть местными - в виде отдельных застывших капель, а также иметь значительную протяженность вдоль шва. Причины образования наплывов - большой сварочный ток, слишком длинная дуга, неправильный наклон электрода, большой угол наклона изделия при сварке на спуск, плохая очистка свариваемых кромок. При выполнении кольцевых швов наплывы образуются при недостаточном или излишнем смещении электрода с зенита. В местах наплывов часто могут выявляться непровары, трещины и др.
Наплывы удаляют механическим способом, проверяя, нет ли в этих местах непровара.
Линейное смещение (507) - смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются параллельно, но не на требуемом уровне
Угловое смещение (508) - смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются под углом, отличающимся от требуемого
Натек (509) - металл сварного шва, осевший вследствие действия силы тяжести и не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью.
В зависимости от условий это может быть:
- 5091 натек при горизонтальном положении сварки ;
- 5092 натек в нижнем или потолочном положении сварки;
- 5093 натек в угловом сварном шве;
- 5094 натекание в шве нахлесточного соединения
Чаще всего натеки образуются при выполнении горизонтальных сварных швов на вертикальной плоскости. Причины образования натеков и методы их устранения одинаковы с наплавами (наплывами).
Прожог (510) - вытекание металла сварочной ванны, в результате которого образуется сквозное отверстие в сварном шве
Прожоги чаще всего образуются на тонкостенных соединениях или соединениях с подкладными полосами, кольцами, когда сварку выполняют на повышенном режиме или при увеличенном зазоре между кромками. В местах прожога металл окисляется и становится рыхлым, непрочным, неплотным. По возможности такие участки тщательно зачищают до полного удаления некачественного металла. В недоступных для зачистки местах, где могут появиться прожоги, при сварке первого слоя следует обдувать обратную сторону шва защитным газом. Прожог может образоваться при внезапной остановке подачи защитного газа. При сварке поворотных кольцевых стыков прожоги вызываются неправильным расположением электрода относительно зенита.
Прожоги являются характерным дефектом сварки тонкостенных изделий: обечаек сильфонных компенсаторов, труб гибких металлических шлангов, арматуры с трубами. В процессе сборки этих деталей особенно важно соблюдать требования по точности обработки сопрягаемых поверхностей и качеству сборки. Размеры ванны здесь настолько малы, что малейшее нарушение в обработке или сборке приводит к изменению теплоотвода, а значит, к резкому изменению нагрева. В результате чрезмерного нагрева свариваемых кромок ванна мгновенно разрывается, каждая кромка оплавляется самостоятельно и образуется прожог.
Прожоги исправляют путем их вырубки, зачистки дефектных мест и заваривания.
Неполное заполнение разделки кромок (511) - продольная непрерывная или прерывистая канавка на поверхности сварного шва из-за недостаточности присадочного металла при сварке
Неполное заполнение разделки кромок возникает при неправильно выбранных режимов сварки (силы сварочного тока, скорости сварки), а также при неправильном выборе разделки кромок. Устранить данный дефект можно после зачистки и заварки дефектного места.
Чрезмерная асимметрия углового шва (512) - чрезмерное превышение размеров одного катета над другим
Чрезмерная асимметрия углового шва характерна при сварке металлов с различной теплопроводностью и неудобных пространственным положением сварки.
Нижеследующие дефекты в объяснениях не нуждаются т.к. причины возникновения неравномерной ширины шва, неровной поверхности, вогнутость корня шва заключается чаще всего в неправильно подобранных режимах сварки, неудобном положении при сварке, неправильным выбором разделки кромок.
Причины возникновения и методы устранения пор в корне шва идентичны газовым порам, а про дефект возобновление - все понятно из определения.
Неравномерная ширина шва (513) - отклонение ширины от установленного значения вдоль сварного шва
Неровная поверхность (514) - грубая неравномерность формы поверхности усиления шва по длине
Вогнутость корня шва (515) - неглубокая канавка со стороны корня одностороннего сварного шва, образовавшаяся вследствие усадки
Пористость в корне сварного шва (516) - наличие пор в корне сварного шва вследствие возникновения пузырьков во время затвердевания металла
Возобновление (517) - местная неровность поверхности в месте возобновления сварки
Группа 6. Прочие дефекты
Прочие дефекты (600) - все дефекты, которые не могут быть включены в группы 1 - 5
Случайная дуга (601) - местное повреждение поверхности основного металла, примыкающего к сварному шву, возникшее в результате случайного горения дуги.
Случайная дуга особенна, опасна для нержавеющих сталей т.к. может быть причиной начала коррозии. При сварке закаливающихся сталей случайная дуга может стать причиной образования трещин.
Брызги металла (602) - капли наплавленного или присадочного металла, образовавшиеся во время сварки и прилипшие к поверхности затвердевшего металла сварного шва или околошовной зоны основного металла.
Да, да, да брызги металла тоже является дефектом (особенно в это трудно вериться начинающим сварщикам). Брызги на сваренном металле не только портят внешний (товарный) вид шва, но и являются очагами образования коррозии для нержавеющих сталей и местом образования трещин для закаливающихся сталей.
Вольфрамовые брызги (6021) - частицы вольфрама, выброшенные из расплавленной зоны электрода на поверхность основного металла или затвердевшего металла сварного шва
Поверхностные задиры (603) - повреждение поверхности, вызванное удалением временно приваренного приспособления
Вышеуказанные дефекты 6 группы достаточно легко исправимы необходимо просто удалить шлифованием данные места до «здорового» металла.
Утонение металла (606) - уменьшение толщины металла до значения менее допустимого при механической обработке
Если вы перестарались с удалением дефектов и неожиданно обнаружили утонение металла, сильно не расстраивайтесь - просто выполните наплавку в данном месте с последующей механической обработкой.
ГОСТ 30242-97
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ДЕФЕКТЫ
СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ
МЕТАЛЛОВ ПЛАВЛЕНИЕМ
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
Минск
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Институтом электросварки им. Е.О. Патона Национальной Академии наук Украины; Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 72 «Сварка и родственные процессы» ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации 2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 11 от 23 апреля 1997 г.) За принятие проголосовали:
|
Наименование государства |
Наименование национального органа по стандартизации |
| Азербайджанская Республика | Азгосстандарт |
| Республика Армения | Армгосстандарт |
| Республика Беларусь | Госстандарт Республики Беларусь |
| Кыргызская Республика | Кыргызстандарт |
| Республика Молдова | Молдовастандарт |
| Российская Федерация | Госстандарт России |
| Республика Таджикистан | Таджикгосстандарт |
| Туркменистан | Главгосинспекция «Туркменстандартлары» |
| Республика Узбекистан | Узгосстандарт |
| Украина | Госстандарт Украины |
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ДЕФЕКТЫ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ МЕТАЛЛОВ ПЛАВЛЕНИЕМ
Классификация, обозначение и определения
Imperfections in metallic fusion welds.
Classification, designation and definitions
Дата введения 2003-01-01
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает классификацию, определения и условные обозначения дефектов швов, зон термического влияния и основного металла при сварке металлов плавлением.2 Классификация дефектов
2.1 Дефекты при сварке металлов плавлением образуются вследствие нарушения требований нормативных документов к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом. 2.2 В настоящем стандарте дефекты классифицированы на шесть следующих групп: 1 - трещины; 2 - полости, поры; 3 - твердые включения; 4 - несплавления и непровары; 5 - нарушение формы шва; 6 - прочие дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы.3 Наименование, определение и обозначение дефектов
Наименование, определение и обозначение дефектов приведены в таблице 1. В таблице приведены: - в графе 1 - трехзначное цифровое обозначение каждого дефекта или четырехзначное цифровое обозначение его разновидностей; - в графе 2 - буквенное обозначение дефекта, используемое в сборниках справочных радиограмм Международного института сварки (МИС); - в графе 3 - наименование дефекта на русском, английском и французском языках; - в графе 4 - определение и/или поясняющий текст; - в графе 5 - рисунки, дополняющие определение при необходимости.Таблица 1
|
Обозначение дефекта |
Наименование дефекта |
Определение и/или пояснение дефекта |
Рисунки сварных швов и соединений с дефектами |
цифровое |
используемое МИС |
Группа 1. Трещины |
Трещины en cracks fr fissures | Несплошность, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок | Микротрещина en microfissure (microcrack) fr microfissure | Трещина, имеющая микроскопические размеры, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при пятидесятикратном увеличении | Продольная трещина en longitudinal crack fr fissure longitudinale | Трещина, ориентированная параллельно оси сварного шва. Она может располагаться: | в металле сварного шва; | на границе сплавления; | в основном металле | Поперечная трещина en transverse crack fr fissure transversale | Трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Она может располагаться: |
|
в металле сварного шва; | в зоне термического влияния; | в основном металле | Радиальные трещины en radiation cracks fr fissures rayonnantes | Трещины, радиально расходящиеся из одной точки. Они могут быть: |
|
в металле сварного шва; | в зоне термического влияния; | в основном металле Примечание - Трещины этого типа, расходящиеся в разные стороны, известны как звездоподобные трещины | Трещина в кратере en crater cracks fr fissure de cratere | Трещина в кратере сварного шва, которая может быть: |
|
продольной; | поперечной; | звездообразной | Раздельные трещины en group of disconnected cracks fr reseau de fissures marbrees | Группа трещин, которые могут располагаться: |
|
в металле сварного шва; | в зоне термического влияния; | в основном металле | Разветвленные трещины en branching cracks fr fissure ramifiees | Группа трещин, возникших из одной трещины. Они могут располагаться: |
|
в металле сварного шва; | в зоне термического влияния; | в основном металле |
Группа 2. Поры |
Газовая полость en gas cavity fr soufflure | Полость произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов | Газовая пора en gas pore fr soufflure spheroidale | Газовая полость обычно сферической формы |
|
Равномерно распределенная пористость en uniformly distributed porosity fr souflures spheroidales | Группа газовых пор, распределенных равномерно в металле сварного шва. Следует отличать от цепочки пор (2014) |
|
Скопление пор en localized (clustered) fr nid de soufflures | Группа газовых полостей (три или более), расположенных кучно с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из полостей |
|
Цепочка пор en linear porosity fr soufflures allignees (ou en chapelet) | Ряд газовых пор, расположенных в линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из пор |
|
Продолговатая полость en elongated cavity fr soufflure allongee | Несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва. Длина несплошности не менее чем в два раза превышает высоту |
|
Свищ en worm-hole fr soufflure vermiculaire | Трубчатая полость в металле сварного шва, вызванная выделением газа. Форма и положение свища определяются режимом затвердевания и источником газа. Обычно свищи группируются в скопления и распределяются елочкой |
|
Поверхностная пора en surface por fr piqure | Газовая пора, которая нарушает сплошность поверхности сварного шва |
|
Усадочная раковина en shrinkage fr retassure | Полость, образующаяся вследствие усадки во время затвердевания | Кратер en crater pipe fr retassure de cratere | Усадочная раковина в конце валика сварного шва, не заваренная до или во время выполнения последующих проходов |
|
Группа 3. Твердые включения |
Твердое включение en solid inclusion fr inclusion solide | Твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва. Включения, имеющие хотя бы один острый угол, называются остроугольными включениями |
|
Шлаковое включение en slag inclusion fr inclusion de laitier | Шлак, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть: |
|
линейными; | разобщенными; | прочими | Флюсовое включение en flux inclusion fr inclusion de dlux | Флюс, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть: | линейными; | разобщенными; | прочими | Оксидное включение en oxide inclusion fr inclusion d’oxyde | Оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания | Металлическое включение en metallic inclusion fr inclusion metallique | Частица инородного металла, попавшая в металл сварного шва. Различают частицы из: | вольфрама; | меди; | другого металла |
Группа 4. Несплавление и непровар |
Несплавление en lack of fusion (incomplete fusion) fr manque de fusion (collage) Примечание - В некоторых странах употребляют термины « collage noir » и « collage blanc » в зависимости от того, имеются или отсутствуют в местах несплавления оксидные включения | Отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва. Различают несплавления: |
|
по боковой стороне; | между валиками; | в корне сварного шва | Непровар (неполный провар) en lack of penetration (incomplete penetration) fr manque de penetration | Несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения |
|
Группа 5. Нарушение формы шва |
Нарушение формы en imperfect shape fr forme defectueuse | Отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения | Подрез непрерывный en continious undercut fr caniveau continu | Углубление продольное на наружной поверхности валика сварного шва, образовавшееся при сварке |
|
Подрез непрерывный en intermittent undercut fr morsure: caniveau discontinu |
|
Усадочная канавка en shrinkage groove fr caniveau a la racine | Подрез со стороны корня одностороннего сварного шва, вызванный усадкой по границе сплавления (см. также 512) |
|
Превышение выпуклости стыкового шва en excess weld metal fr surepaisseur excessive | Избыток наплавленного металла на лицевой стороне стыкового шва сверх установленного значения |
|
Превышение выпуклости углового шва en excessive convexity fr convexite excessive | Избыток наплавленного металла на лицевой стороне углового шва (на всей длине или на участке) сверх установленного значения |
|
Превышение проплава en excessive penetration fr exes de penetration | Избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового шва сверх установленного значения |
|
Местное превышение проплава en local excess penetration fr exces local de penetration | Местный избыточный проплав сверх установленного значения | Неправильный профиль сварного шва en incorrect weld profile fr default de raccordement | Угол α между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности сварного шва, менее установленного значения |
|
Наплав en overlap fr debordement | Избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним |
|
Линейное смещение en linear misalignment fr defaut d’alignement | Смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются параллельно, но не на требуемом уровне |
|
Угловое смещение en angular misalignment fr deformation angulaire | Смешение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются под углом, отличающимся от требуемого |
|
Натек en sagging fr effondrement | Металл сварного шва, осевший вследствие действия силы тяжести и не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью. |
|
В зависимости от условий это может быть: |
|
натек при горизонтальном положении сварки; | натек в нижнем или потолочном положении сварки; | натек в угловом сварном шве; | натекание в шве нахлесточного соединения | Прожог en burn through fr trou | Вытекание металла сварочной ванны, в результате которого образуется сквозное отверстие в сварном шве |
|
Неполностью заполненная разделка кромок en incompletely filled groove fr manque d’epaisseur | Продольная непрерывная или прерывистая канавка на поверхности сварного шва из-за недостаточности присадочного металла при сварке |
|
Чрезмерная асимметрия углового шва en excessive asymmetry of fillet weld fr defaut de symetrie de soudure d’angle | Чрезмерное превышение размеров одного катета над другим |
|
Неравномерная ширина шва en irregular width fr largeur irreguliere | Отклонение ширины от установленного значения вдоль сварного шва | Неровная поверхность en irregular surface fr surface irreguliere | Грубая неравномерность формы поверхности усиления шва по длине | Вогнутость корня шва en root concavity fr retassure a la racine | Неглубокая канавка со стороны корня одностороннего сварного шва, образовавшаяся вследствие усадки (см. также 5013) |
|
Пористость в корне сварного шва en root porosity fr rochage | Наличие пор в корне сварного шва вследствие возникновения пузырьков во время затвердевания металла | Возобновление en poor restart fr mauvaise reprise | Местная неровность поверхности в месте возобновления сварки |
|
Группа 6. Прочие дефекты |
Прочие дефекты en miscellaneous imperfections fr defauts divers | Все дефекты, которые не могут быть включены в группы 1-5 | Случайная дуга en stray arc fr coup d’arc | Местное повреждение поверхности основного металла, примыкающего к сварному шву, возникшее в результате случайного горения дуги | Брызги металла en spatter fr projection (ou perles) | Капли наплавленного или присадочного металла, образовавшиеся во время сварки и прилипшие к поверхности затвердевшего металла сварного шва или околошовной зоны основного металла | Вольфрамовые брызги en tungsten spatter fr projection de tungstene | Частицы вольфрама, выброшенные из расплавленной зоны электрода на поверхность основного металла или затвердевшего металла сварного шва | Поверхностные задиры en torn surface fr dechirure locale ou arrachement local | Повреждение поверхности, вызванное удалением временно приваренного приспособления | Утонение металла en underflushing fr moulage exceessif | Уменьшение толщины металла до значения менее допустимого при механической обработке |
Негативно влияют на качество и долговечность изготовленной металлоконструкции, провоцируя ее деформацию и разрушение со временем.
Поэтому сварку нужно выполнять таким образом, чтобы созданные соединения получались максимально качественными и аккуратными, лишенными недостатков.
Если же справиться с этой задачей мастерски не вышло, стоит поинтересоваться, существуют ли надежные способы устранения дефектов при сварке и изучить их.
Дефекты сварных швов ‒ это изъяны на поверхности или внутри созданного путем применения сварочного оборудования шва.
Они могут иметь разную степень выраженности, форму, размер и приводят к снижению полезного срока , могут влиять на ее эксплуатационные параметры, поэтому крайне нежелательны в работе.
Внешние дефекты сварных швов.
Появление сварочных изъянов можно объяснить разными причинами:
- Созданные соединения могут иметь низкое качество, если мастер не обладает большим опытом выполнения сварочных операций: нарушает технологию электродуговой, аргоновой, лучевой сварки, пренебрегает подготовительным процессом, термообработкой узлов, путает схему сборки деталей, выбирает неверный режим функционирования сварочного аппарата при лазерной сварке и т. п.
- Также неважные показатели швов могут являться следствием применения кустарно изготовленного или неисправного оборудования при ручной электродуговой сварке, низкокачественного металла, дешевых расходных материалов.
Все шовные дефекты называются по-разному и условно делятся на несколько групп, каждая из которых отличается определенным видом и особенностями:
- наружные;
- внутренние;
- сквозные.
Особенности недостатка определят наиболее подходящий способ его исправления. Для предупреждения подобных проблем в дальнейшем сварщику важно провести работу над ошибками и уяснить, что в его работе повлекло столь печальные результаты.
Важно! Не каждый проблемный участок шва считается недопустимым недостатком. Исходя из перечня требований, предъявляемых к сварным соединениям и металлоконструкции в целом, существуют допустимые дефекты.
Это такие изъяны, которые не способны влиять на качество сварочного соединения. Но их количество в любом варианте должно быть минимальным, чтобы срок службы изделия был максимальным.
Видовое разнообразие дефектов
Неопытный сварщик в процессе создания сварных стыков полуавтоматом может столкнуться с разными видами дефектов сварки. Они отличаются внешними характеристиками и появляются вследствие нарушения технологии сварки: , электродуговая ручная сварка, автомат и т.п.
Причины дефектов сварных швов.
Такие проблемы важно хорошенько изучить, что позволит не допускать порчу свариваемых деталей при ручной дуговой сварке и реализации иных технологий создания соединений металлоконструкций в дальнейшем.
- наружные: трещины, подрезы, наплывы, кратеры, окалины, сварные раковины;
- внутренние: пористая структура, недостаточная провариваемость, посторонние включения;
- сквозные: трещины, прожоги.
Наружные недостатки имеют такое название, так как находятся на лицевой стороне соединения и видимы глазу. Для их обнаружения достаточно провести визуальный осмотр детали. Внутренние дефекты располагаются внутри сварочного соединения, поэтому сразу не заметны.
Определить наличие данной проблемы можно с помощью дефектоскопии сварных швов, включая ультразвуковую, механическую и рентген обработку. Наиболее катастрофичны сквозные изъяны, поскольку их устранение не всегда осуществляется на 100%.
Наружные дефекты
При нарушении технологии сварки и применении расходного материала неважного качества можно получить следующие дефекты сварки: наплывы, подрезы, незаваренные кратеры, поверхностные поры, прожоги, трещины и т.п.
Наплывы являются результатом стекания расплавленного металла сварной проволоки на нерасплавленный основной металл конструкции или предварительно осуществленный валик.
Такие недостатки могут иметь местный характер и проявляться отдельными зонами, а могут приобретать вытянутую форму и занимать приличную площадь на металлоизделии.
Основная причина появления наплывов заключаются в следующем:
- сварщик неверно выставил силу тока при длинной дуге и ошибся с подбором скорости работы оборудования;
- был выбран чрезмерно большой наклон плоскости, на которую накладывался сварной шов;
- электрод неправильно вели, или он изменил свое первоначальное положении при выполнении кольцевых швов под флюсом;
- сварщик имел недостаточный опыт или работал в неудобном пространственном положении: вертикальном или горизонтальном.
Подрезы являются углублениями на поверхности основного , идущими по краям сварного шва. Глубина подреза может колебаться в пределах 0,1-1 мм.
Причинами, по которым образуются такие дефекты сварных соединений, являются:
- ток чрезмерно высокой силы;
- напряжение дуги свыше нормы;
- неудобная поза сварщика в пространственном плане;
- небрежно выполненная сварка.
Наличие такой погрешностей опасно, поскольку подрезы способны уменьшить рабочую толщину металла в местах соединения металлических деталей, спровоцировать появление местной концентрации напряжений от рабочих нагрузок и стать причиной деформации сварных швов со временем.
Наименования дефектов сварного шва.
Также отметим, что подрезы стыковых и угловых швов, располагающиеся поперек действующих на них сил, могут вызвать резкое снижение вибрационной прочности соединений.
Кратер ‒ вмятина, появляющаяся в случае резкого обрыва дуги в конце сварки. Очень часто такая проблема возникает при создании коротких швов.
Размер кратера определяется величиной сварного тока:
- при ручном методе сварки его диаметр составляет 3-20 мм;
- при автоматической сварке кратер приобретает форму удлиненной канавки.
Важно! Если такой недостаток не заварить, прочность сварочного соединения и сечение шва снизится, а это повлечет за собой появление очагов образования трещин.
Прожоги представляют собой проплавление основного или наплавленного металла, на котором иногда образуются сквозные отверстия.
Причиной возникновения данных дефектов являются:
- недостаточное притупление кромок, большой зазор между ними;
- завышенный сварочный ток или мощность горелки на фоне невысоких скоростей сварки;
- недостаточного поджатия флюсовой подушки, медной подкладки при автоматической сварке;
- при чрезмерно длительной сварке, недостаточном усилии сжатия, при наличии загрязнений на поверхностях сварных деталей, проволоки при точечной и шовной контактной сварке.
Особенно часто можно наблюдать прожоги при сварке тонкого металла, при организации первого прохода многослойного сварного шва. Такие дефекты можно устранить, но даже после этого соединение не приобретает удовлетворительные характеристики и эстетический вид.
Поэтому стоит изначально прилагать все усилия, чтобы не допустить появления подобных дефектов на поверхности сварного шва.
На заметку! Отдельно стоит отметить такой дефект, как трещина сварного соединения. Ответим, что называют трещиной: нарушение плоскости металла, спровоцированное охлаждением, воздействием нагрузок. Она может относиться и к наружным, и к внутренним дефектам сварки.
Обнаружить наружные дефекты на сварных швах можно с помощью визуально-измерительного контроля, капиллярной дефектоскопии, а также иными способами неразрушающего контроля: рентген, ультразвук.
Внутренние дефекты
Разновидности сварных соединений.
К внутренним дефектам сварки причисляют:
- Холодные трещины.
Появляются исключительно после остывания и затвердевания сварного соединения вследствие его несоответствия действующим нагрузкам. - Горячие трещины.
Проявляются в момент нахождения металла сварного соединения в состоянии между температурой плавления и отвердевания ввиду применения низкокачественной присадки, неверной технологии заварки кратера, из-за резкой остановки сварочного процесса, вследствие прожогов при сварке. Такие дефекты могут иметь несколько типов расположения: вдоль и поперек соединения металлических деталей. - Поры.
Могут возникнуть при любой технологии сварки из-за наличия загрязнений на поверхности соединяемых деталей, неважной защиты сварной ванны потоком газа, маслом, краской, сварки несовместимых сплавов, ржавчины и окисления металла. Поры различаются по размерам и, зачастую, имеют хаотичное распределение по сварному шву: располагаются как внутри соединения, так и на его поверхности.
Устранение выявленных дефектов сварочных швов, незаметных глазу, необходимо осуществлять после определения основных причин, спровоцировавших появление дефекта, вне зависимости от того факта, осуществлялась технология или применялся иной вид выполнения сварочных операций.
Это позволит подобрать наиболее эффективный метод борьбы с проблемой и не допустить таких ошибок в будущем.
Сквозные
Сквозные дефекты представляют собой отверстия в металлической детали, которое образуется вследствие неправильной сварки. Мастер выбирает неверный режим работы сварочного аппарата и прожигает металл насквозь.
Также такие проблемы возникают при резкой остановке сварки, выполнении операций на сквозняках, работе с тонким металлом.
Дефекты контактной сварки сквозного типа – это:
- подрез при выполнении сварки;
- трещина;
- прожог.
Как обнаружить сварные дефекты?
Обнаружить дефект сварного соединения можно следующими способами:
- визуальный осмотр осуществляется при помощи увеличительного прибора и позволяет обнаружить даже крохотные дефекты точечной сварки;
- дефектоскопия сварных швов – метод диагностирования качества сварного шва, основанный на склонности специального материала менять свой цвет в момент, когда он соприкасается с текучим материалом, к примеру, с керосином;
- метод – выполнение измерений искажения магнитных волн;
- УЗК – проверка ультразвуком предполагает использование специальных ультразвуковых дефектоскопов, способных измерить степень отражения звуковых волн;
- радиационный метод осуществляется путем просвечивания сварного шва рентгеном, получением снимка, описывающего все детали проблемного участка.
Наплывы на внутренней и внешней стороне сварного шва.
Цветная дефектоскопия и ультразвуковой контроль сварных соединений считаются наиболее эффективными методами выявления дефектных сварных соединений, но осуществить их в бытовых условиях практически невозможно.
Устранение недостатков сварных швов
Практически все дефекты сварных соединений, за исключением наиболее незначительных по размеру, требуют устранения.
Если этого не сделать, эксплуатационные параметры швов и самой металлоконструкции значительным образом ухудшатся: наличие дефектов сварки может привести к деформации металла, его скорого разрушения при механическом давлении.
Разновидности недостатков определят методы борьбы с ними.
Виды дефектов сварных соединений.
Поэтому охарактеризуем самые распространенные дефекты сварки и способы их устранения:
- Отклонения параметров швов от норм по ширине, высоте, катету, перетяжки соединений.
Выявляются путем осуществления внешнего осмотра швов, анализ их размеров при помощи шаблонов. Устранить дефект можно путем срубания излишков металла, зачистки швов, подварки узких мест соединения. - Подрезы представляют собой углубление по линии сплавления рабочего и основного металла.
Найти проблему поможет внешний осмотр швов, а устранить ее получится, если выполнить качественную зачистку места подреза и подварку самого шва. - Пора сварного шва представляет собой полость округлой формы с газом.
Иногда несколько пор соединяются в цепочку. Способ выявления и методы устранения дефектов такого рода: визуальный осмотр, осмотр излома шва. - Свищи в форме воронкообразного углубления выявляются при внешнем осмотре, удаляются рубкой, строжкой с дальнейшей зачисткой и подваркой.
- Непровар появляется из-за недостаточного расплавления кромок сварного соединения.
Устранить дефект можно после визуального выявления, выяснения причины образования непроваров. Не допустить использование бракованной детали позволит метод контроля при лазерной сварке, а устраняется непровар вырубкой и выстрагиванием, зачищением и подваркой. - Наплывы на сварных швах имеют вид натекания металла сварного шва на поверхность рабочего металла.
Эффективно выявляются и устраняются путем проведения внешнего осмотра, подрубки и удаления наплыва, а непроваренные участки потребуется подварить. - Шлаковые включения ‒ дефекты в виде вкрапления шлака.
Выявить такую проблему и устранить ее можно при помощи визуального анализа детали, рентгено- и гаммаконтроля, контроля ультразвуковым агрегатом, магнитографическим оборудованием. Шлак из дефектного участка потребуется удалить, зачистить, подварить.
Подведем итоги
Дефекты сварочных швов возникают при нарушении технологии сварки и ставят под угрозу стабильность сварочного шва и функциональность всей металлоконструкции.
По этой причине уважающему себя мастеру важно выучить основные дефекты швов ‒ появления пор, наплывов, прогаров и т.п ‒ и причины их образования при сварочном процессе.
Это позволит подобрать максимально эффективное решение для устранения недостатков соединений при точечной сварке, использовании лазера, электрической дуги, аргона и т.п.
В силу разных причин сварные соединения могут иметь дефекты, влияющие на их прочность. Все виды дефектов швов подразделяют на три группы:
- наружные, к основным из которых относятся: трещины, подрезы, наплывы, кратеры;
- внутренние, среди которых чаще всего встречаются: пористость, непровары и посторонние включения;
- сквозные - трещины, прожоги.
Причинами возникновения дефектов могут быть различные обстоятельства: низкое качество свариваемого металла, неисправное или некачественное оборудование, неверный выбор сварочных материалов, нарушение технологии сварки или неправильный выбор режима, недостаточная квалификация сварщика.
Основные дефекты сварки, их характеристика, причины возникновения и способы исправления
Трещины . Это наиболее опасные дефекты сварки, способные привести к практически мгновенному разрушению сваренных конструкций с самыми трагическими последствиям. Трещины различаются по размерам (микро- и макротрещины) и времени возникновения (в процессе сварки или после нее).
Чаще всего причиной образования трещин является несоблюдение технологии сварки (например, неправильное расположение швов, приводящее к возникновению концентрации напряжения), неверный выбор сварочных материалов, резкое охлаждение конструкции. Способствует их возникновению также повышенное содержание в шве углерода и различных примесей - кремния, никеля, серы, водорода, фосфора.
Исправление трещины заключается в рассверливании ее начала и конца, с целью исключения дальнейшего распространения, удалении шва (вырубанию или вырезанию) и заваривании.
Подрезы . Подрезы - это углубления (канавки) в месте перехода "основной металл-сварной шов". Подрезы встречаются довольно часто. Их отрицательное действие выражается в уменьшении сечения шва и возникновении очага концентрации напряжения. И то и другое ослабляет шов. Подрезы возникают из-за повышенной величины сварочного тока. Чаще всего этот дефект образуется в горизонтальных швах. Устраняют его наплавкой тонкого шва по линии подреза.
Наплывы . Наплывы возникают, когда расплавленный металл натекает на основной, но не образует с ним гомогенного соединения. Дефект шва возникает по разным причинам - при недостаточном прогреве основного металла вследствие малого тока, из-за наличия окалины на свариваемых кромках, препятствующей сплавлению, излишнего количества присадочного материала. Устраняются наплывы срезанием с проверкой наличия непровара в этом месте.
Прожоги . Прожогами называют дефекты сварки, проявляющиеся в сквозном проплавлении и вытекании жидкого металла через сквозное отверстие в шве. При этом обычно с другой стороны образуется натек. Прожоги возникают из-за чрезмерно высокого сварочного тока, недостаточной скорости перемещения электрода, большого зазора между кромками металла, слишком малой толщины подкладки или ее неплотного прилегания к основному металлу. Исправляют дефект зачисткой и последующей заваркой.
Непровар . Непровары - это локальные несплавления наплавленного металла с основным, или слоев шва между собой. К этому дефекту относят и незаполнение сечения шва. Непровары существенно снижают прочность шва и могут явиться причиной разрушения конструкции.
Дефект возникает из-за заниженного сварочного тока, неправильной подготовки кромок, излишне высокой скорости сварки, наличия на кромках свариваемых деталей посторонних веществ (окалины, ржавчины, шлака) и загрязнений. При исправлении нужно вырезать зону непровара и заварить её.
Кратеры . Это дефекты в виде углубления, возникающего в результате обрыва сварочной дуги. Кратеры снижают прочность шва из-за уменьшения его сечения. В них могут находиться усадочные рыхлости, способствующие образованию трещин. Кратеры надлежит вырезать до основного металла и заварить.
Свищи . Свищами называют дефекты швов в виде полости. Как и кратеры, они уменьшают прочность шва и способствуют развитию трещин. Способ исправления обычный - вырезка дефектного места и заварка.
Посторонние включения . Включения могут состоять из различных веществ - шлака, вольфрама, окислов металлов и пр. Шлаковые включения образуются тогда, когда шлак не успевает всплыть на поверхность металла и остается внутри него. Это происходит при неправильном режиме сварки (завышенной скорости, например), плохой зачистке свариваемого металла или предыдущего слоя при многослойной сварке.
Вольфрамовые включения возникают при сварке вольфрамовым электродом, окисные - из-за плохой растворимости окислов и чрезмерно быстрого охлаждения.
Все виды включений уменьшают сечение шва и образуют очаг концентрации напряжения, снижая тем самым прочность соединения. Дефект устраняют вырезкой и завариванием.
Пористость . Пористость - это полости, заполненные газами. Они возникают из-за интенсивного газообразования внутри металла, при котором газовые пузырьки остаются в металле после его затвердевания. Размеры пор могут быть микроскопическими или достигать нескольких миллиметров. Нередко возникает целое скопление пор в сочетании со свищами и раковинами.
Возникновению пор способствует наличие загрязнений и посторонних веществ на поверхности свариваемого металла, высокое содержание углерода в присадочном материале и основном металле, слишком высокая скорость сварки, из-за которой газы не успевают выйти наружу, повышенная влажность электродов. Как и прочие дефекты, пористость снижет прочность сварного шва. Зону с ней необходимо вырезать до основного металла и заварить.
Перегрев и пережог металла . Пережог и перегрев возникают из-за чрезмерно большого сварочного тока или малой скорости сварки. При перегреве размеры зерен металла в шве и околошовной зоне увеличиваются, в результате чего снижаются прочностные характеристики сварного соединения, главным образом - ударная вязкость. Перегрев устраняется термической обработкой изделия.
Пережог представляет собой более опасный дефект, чем перегрев. Пережженный металл становится хрупким из-за наличия окисленных зерен, обладающих малым взаимным сцеплением. Причины пережога те же самые, что и перегрева, а кроме этого еще и недостаточная защита расплавленного металла от азота и кислорода воздуха. Пережженный металл необходимо полностью вырезать и заварить это место заново.
При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.
