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.
Отсутствие дефектов соединений при сварке металлов плавлением - единственная гарантия надежности сварных соединений. Дефекты сварных швов уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции.
Причинами возникновения дефектов сварных швов являются нарушения технологического процесса при подготовке, сборке, сварке, термообработке соединяемых узлов, а также небрежностью и низкой квалификацией сварщика.
Классификация дефектов приведена в межгосударственном стандарте ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначения и определения».
Дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп :
- трещины;
- полости, поры, свищи, усадочные раковины, кратеры;
- твердые включения;
- несплавления и непровары;
- нарушения формы шва (подрезы, усадочные канавки, превышения выпуклости, превышения проплава, наплавы, смещения, натеки, прожоги);
- прочие дефекты.
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ ШВОВ
ТРЕЩИНЫ
Трещиной называется несплошность, вызванная местным разрывом шва или околошовной зоны, которая может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок. Трещины могут быть продольные, поперечные, радиальные. Они могут быть расположены в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.
Причинами образования трещин являются большие напряжения, возникающие в сварных соединениях при сварке. Трещины появляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате слишком быстрого охлаждения. Часто трещины образуются в сварных соединениях жёстко закрепленных конструкций.
По времени образования трещины подразделяют на горячие и холодные.
Также на образование трещин влияет повышенное содержание серы и фосфора. Сера увеличивает склонность металла шва к образованию горячих трещин, а фосфор — холодных. Горячие трещины появляются в то время, когда металл сварного шва находится в состоянии между температурами его плавления и затвердевания. Они могут быть в двух направлениях - вдоль и поперек сварного шва. Горячие трещины обычно являются результатом использования неправильного присадочного материала (алюминиевые и хромоникелевые сплавы) и его химического состава (например, высокое содержание в составе углерода, кремния, никеля и др.) Горячие трещины могут появиться в результате неправильной заварки кратера, в результате резкого прекращения сварки.
Холодные трещины возникают после того, как сварочный шов полностью остывает и затвердевает. Эти дефекты появляются тогда, когда сварочный шов не выдерживает действующих на него нагрузок и разрушается.
ПОЛОСТИ
Газовая полость - это полость произвольной формы, не имеющая углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле. К продолговатым полостям относятся несплошности, вытянутые вдоль оси сварного шва. К полостям также относятся усадочные раковины и кратеры.
Усадочная раковина - это полость, которая образуется вследствие усадки при затвердевании.
Порой (газовой порой) называется газовая полость обычно сферической формы. Поры могут различаться по размеру и, как правило, распределяются в случайном порядке по сварочному шву. Они могут находиться как внутри шва, так и на его поверхности.
Свищи - продолговатые трубчатые полости, вызванные выделением газа.
Причинами образования газовых полостей служит наличие в зоне сварки масла, краски, окалины, ржавчины и всяких другие загрязнений. Причиной может быть и использование сырых и непросушенных электродов. Это же и относится и к сырым флюсам и к примесям в защитных газах. Излишне большая скорость сварки, недостаточный или чрезмерный поток защитного газа нарушает газовую защиту сварочной ванны, что тоже приводит к появлению пор.
Поры появляются и при неверном выборе сварочной проволоки, особенно в том случае, если сварка осуществляется в углекислом газе, при наличии сквозняков, при неисправностях оборудования.
Кратером называется незаваренная усадочная раковина в конце валика сварного шва. Выглядит он в виде воронки в середине сварочного шва при его окончании. Причиной появления служит резкий обрыв дуги. Место кратера должно быть обязательно заварено.
Современное сварочное оборудование имеет специальные программы для заварки кратера. Оно позволяют проводить окончание сварки на пониженных токах, в результате чего кратер заваривается. При автоматической сварке шов обычно заканчивают на выводной планке, где и появляется кратер.
ТВЁРДЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ
Твердые включения - это твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения, оставшиеся в металле сварного шва.
Виды твердых неметаллических включений: шлаковые включения, флюсовые включения, оксидные включения. Формы включений могут быть самые разные. Обычно такие включения располагаются на границе единения основного металла с наплавленным.
Причины возникновения твердых включений — грязь на кромках, малый сварочный ток и высокая скорость сварки, осыпание обмазки электродов, не удаление шлака с предыдущего слоя при многослойной сварке.
Металлические включения-частицы инородного металла, попавшие в металл сварного шва.
НЕСПЛАВЛЕНИЯ И НЕПРОВАРЫ
Несплавлением называется отсутствие соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва. Несплавления могут быть на боковой поверхности, между валиками, в корне шва.
Причины образования несплавлений — плохая зачистка свариваемых кромок, грязь, большая длина дуги, недостаточная сила тока, большая скорость сварки.
Непровар или неполный провар
- это несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения (заполнить зазор между деталями).
Возникновение этого дефекта кроется в малом угле скоса свариваемых кромок и небольшом зазоре между ними.
Загрязнение кромок тоже может быть причиной непроваров. При самом процессе сварки непровар может образоваться из-за недостаточного сварочного тока, завышенной скорости сварки, неточного направления электродной проволоки. Обычно место образования непровара — корень шва.
НАРУШЕНИЕ ФОРМЫ ШВА
Нарушение формы сварного шва - это отклонение формы наружных поверхностей шва или геометрии соединения от установленного значения (Рис.6). К нарушениям формы шва относятся: подрезы, наплавы, прожоги, незаваренные кратеры.
Подрезы - это продольные углубления на наружной поверхности валика шва по краям сварочного шва. Этот вид дефекта обычно вызван неправильно подобранной скоростью сварки и напряжением на дуге. При слишком высокой скорости сварки и повышенном напряжении, сварной шов образуется «горбатым». Из-за быстрого затвердевания сварочной ванны, в этом случае также образуются подрезы. Уменьшение скорости сварки устраняет этот дефект.
На подрезы влияет также длина сварочной дуги. При слишком длинной сварочной дуге ширина шва увеличивается, тем самым увеличивая количество расплавленного основного металла. Так как при увеличении длины дуги тепловложение остается прежним, его не хватает на весь сварочный шов, кромки быстро остывают, образуя подрезы. Уменьшение длины дуги не только избавляет от подрезов, но и увеличивает проплавление.
При сварке угловых швов подрезы часто возникают из-за того, что сварочная дуга направлена больше на вертикальную поверхность. Расплавленный металл стекает на нижнюю кромку и его не хватает для заполнения канавки.
Превышение проплава
- избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва.
Вогнутость корня шва - неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.
Линейное смещение — смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне. При расположении кромок элементов под углом - смещение называется угловым. Чрезмерной асимметрией углового шва называется значительное превышение размеров одного катета над другим.
Наплав (наплыв) - это избыток наплавленного металла шва, натекший на поверхность основного металла. При наплаве сплавления металлов не образуется. Наплав представляет собой затекание жидкого металла непосредственно из сварочной ванны на кромки холодного основного металла.
Обычно причиной этого дефекта является неправильно подобранные режимы сварки (большой сварочный ток, неправильный наклон электрода, большая длина дуги, неправильные манипуляции электродом) и окалина на свариваемой поверхности. Подбор правильного режима (соответствие сварочного тока со скоростью подачи присадочного материала, повышение напряжения на дуге) и предварительная очистка кромок устраняют появления наплавов.
Натек - это металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натеки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении. При выполнении таких швов при смещении электрода возникает сильный разогрев вертикальной стенки, металл там плавится раньше и стекает на горизонтальную полку, образуя натеки.
Прожог — вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия. В основном причинами прожога являются большой ток, малая скорость сварки или большой зазор между кромками сварного соединения. Наиболее часто прожоги образуются при выполнении первого прохода многослойного шва и при сварке тонкого металла.
Если под свариваемый шов плохо поджата флюсовая подушка или медная подкладка — тоже может возникнуть прожог или протёк. Понижение сварочного тока, увеличение скорости сварки и соответствующая подготовка геометрии кромок позволяют устранить прожоги.
ПРОЧИЕ ДЕФЕКТЫ
К прочим дефектам относятся: случайная дуга, брызги металла, вольфрамовые брызги, поверхностные задиры, утонение металла и другие дефекты.
Случайная дуга - повреждение основного металла, возникшее в результате случайного горения дуги (короткое замыкание электрода на основной металл).
Брызги металла — дефекты в виде затвердевших капель на поверхности сварного шва или основного металла, образовавшихся во время сварки. Причинами возникновения этого дефекта являются: завышенный сварочный ток, некачественное покрытие электрода, отсутствие защитных покрытий, обеспечивающих легкое удаление брызг после сварки.
Поверхностные задиры - повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления.
Неравномерная ширина шва, неровная поверхность - несоответствие геометрических размеров шва, требуемым. Появляется дефект по причине неустойчивого режима сварки, неточного направления электрода. Если это автоматизированная сварка, то причины заключаются в колебании напряжения в сети, проскальзывание проволоки в подающих роликах, протекание жидкого металла в зазоры, неправильный угол наклона электрода и т. д.
Все дефекты сварного шва подлежат обязательному устранению!
При удалении дефектных мест целесообразно соблюдать определенные условия:
- длина удаляемого участка должна быть равна длине дефектного места плюс 10-20 мм с каждой стороны
- ширина разделки выборки должна быть такой, чтобы ширина шва после заварки не превышала его двойной ширины до заварки
- форма и размеры подготовленных под заварку выборок должны обеспечивать возможность надежного провара в любом месте
- поверхность каждой выборки должна иметь плавные очертания без резких выступов, острых углублений и заусенцев
- при заварке дефектного участка должно быть обеспечено перекрытие прилегающих участков основного металла
- после заварки участок необходимо зачистить до полного удаления раковин и рыхлости в кратере, выполнить на нем плавные переходы к основному металлу.
Дефекты, выходящие на поверхность сварного соединения, выявляются при внешнем осмотре, который является обязательным для всех сварных конструкций. Для выявления дефектов внутри сварных швов обычно используют радиографический и ультразвуковой контроль.
У компании ПромСварка можно приобрести Фотоальбом внешних дефектов , а также наборы принадлежностей для проведения внешнего осмотра. Специалисты нашей компании проконсультируют Вас по телефонам: +375 29 653 48 55 (velcome) или +375 17 241-36-99, 241-78-99.
дефекты сварных соединений, дефекты сварного шва, сварной шов, сварных швов, форма шва, нарушение формы шва, кромки шва, прожог металла, натек металла, проварка, проплав, наплав, причины дефектов шва, возникновение дефектов, классификация дефектов, валик сварного шва, поверхностные задиры, незаваренные кратеры, несплавления, непровары, газовая пора, газовая полость, усадочная раковина, горячие трещины, холодные трещины, усадочные раковины.
В сварочном производстве принято выделять следующие типы дефектов (рисунок 3.15):
- Дефекты подготовки и сборки изделий под сварку.
- Дефекты формы шва.
- Наружные и внутренние дефекты.
Дефекты подготовки и сборки
Характерными видами являются неправильный угол скоса кромок в швах с V–, X– и U–образной разделкой, слишком большое или малое притупление по длине стыкуемых кромок; непостоянство зазора между кромками; несовпадение стыкуемых плоскостей ведущих к смещению кромок, слишком большой зазор между кромками, расслоения и загрязнения кромок.
Форма и размеры сварных швов обычно задаются техническими условиями, указываются на чертежах и регламентируются стандартами: конструктивные элементы b – ширина шва, высота усиления С и глубина провара h.
Основные дефекты – неравномерная ширина и высота усиления, местные бугры и седловины. Эти виды дефектов наиболее характерны при ручной электродуговой сварке.
Такие дефекты снижают прочность соединения и косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов.
Дефекты сварных соединений характеризуются как недопустимые, так и допустимые. Недопустимые дефекты вновь перевариваются.
Готовые сварные соединения прежде всего подвергаются внешнему осмотру на выявление внешних дефектов (трещины, ослабление шва, наплывы, подрезы, прожоги, местная ноздреватость, пористость и др.).
Трещины: горячие (технологические) и холодные. Горячие – в жестко закрепленных конструкциях легированных сталей (особенно при недостаточном качестве – Smax). Холодные – закалочная теория (С max) С экв =6,25 и водородная.
Наплывы образуются в результате стекания расплавленного металла на нерасплавленный металл.
Подрезы образуются по краям шва в основном металле (глубиной от десятых долей до нескольких мм). Прожоги – дефекты в виде сквозного отверстия в сварном шве (первый корневой слой или тонкий металл, или стекание через большой зазор).
Наличие скрытых внутренних дефектов в сварных соединениях контролируется различными физическими методами: просвечивание рентгеновскими лучами, просвечивание – лучами радиоактивных изотопов (кобальт – 60, цезий – 137), магнитографический метод, метод магнитного порошка и ультразвуковая дефектоскопия, контроль течеисканием.
Каждый из этих методов имеет свои специфические особенности, обуславливающие его чувствительность и область применения.
Рисунок 3.15 – Виды дефектов сварных швов и причины их возникновения
Испытание изделий на герметичность (ограничение проникновения жидкости или газа), или контроль течеисканием, выполняют применением легко проникающих сред (жидкостей или газов), хорошо различных визуально или с помощью приборов.
К внутренним дефектам относят поры, шлаковые включения, непровары, несплавления и трещины. Поры образуются вследствие загрязнений, влажности флюса или покрытия электродов, недостаточной защиты в среде защитного газа. Непровары из-за плохой зачистки кромок от окалины, ржавчины, шлака, блуждания дуги из-за магнитного дутья; неправильный выбор режима сварки (силы тока и напряжения дуги, скорости сварки) и т.п.
Кроме контроля качества внешним осмотром и с применением различных физических методов проверяется соответствие механических свойств и хим.состава сварных соединений требованиям технических условий и технологических инструкций по сварке на образцах – свидетелях.
Контроль качества исходных материалов, технологии и квалификации сварщиков
Для обеспечения высокого качества сварных соединений необходим контроль исходных материалов (основного металла, электродов, сварочной проволоки, флюсов, защитных газов и т.д.). Качество исходных материалов устанавливают на основании сертификатных данных, для чего определяют соответствие требованиям данного технологического процесса сварки изделий. При наличии внешних дефектов, а также при отсутствии сертификатов исходные материалы допускают только после проведения химического анализа, механических испытаний и испытаний на свариваемость.
При контроле основного металла особое внимание обращают на зоны, подлежащие к сварке – они должны быть очищены от грязи, масла, краски, ржавчины.
Прокат проверяют на наличие расслоений, окалины, равномерности толщины листа и т.д.
Электроды, сварочную проволоку проверяют выполняя пробную сварку для установления качества материалов по показателям характера плавления, легкость отделения шлака и качество формирования сварного шва. Они должны удовлетворять требованиям действующих ГОСТов.
Свариваемость – это свойство металла образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленной конструкцией и условиями эксплуатации изделия. Свариваемость контролируют обычно в двух случаях: при выборе материалов и разработке технологии сварки, например, при стадии проекта или при технологической подготовке производства. Вторая проверка связана с возможными отклонениями показателей свойств основного металла, проволоки, партии электродов и флюсов от сертификатных значений.
Большое значение для обеспечения качества имеет контроль в процессе производства сварочных работ. Сюда относятся отмеченные выше методы контроля, включая контроль исправности сварочного оборудования и сварочных приспособлений и соблюдения установленных режимов сварки (по току, напряжению и скорости сварки). Такой контроль осуществляют технологи, мастера и другие инженерно–технические работники ответственные за работу данного участка, цеха, предприятия.
Тщательный планомерный контроль подготовки изделий под сварку и процесса сварки не будет эффективным без проверки уровня подготовленности сварщиков. Например, при сварке труб на монтаже более 70% брака возникает по вине сварщиков.
Для проверки квалификации сварщиков администрация предприятия организует квалификационную комиссию с участием инспектора Госгортехнадзора. Испытания должны проходить периодически. При этом проводят испытания по теории и практике сварочных работ с включением сварки образцов соответствующего изделия. Образцы сваривают в тех же условиях и пространственных положениях, что и реальное изделие (например, трубы – поворотные и неповоротные стыки). После внешнего осмотра сваренные образцы проверяют предусмотренными методами неразрушающего контроля, а также подвергают механическим испытаниям.
Количество образцов для испытаний регламентируются “Правилами аттестации сварщиков”.
Сварка относится к числу основных процессов большинства машиностроительных производств. Кроме того, сварка часто применяется в быту для соединения металлических конструкций, поскольку имеет преимущества перед другими способами.
К плюсам метода стоит отнести:
- Обеспечивает лучшую герметичность при соединении трубопроводов, чем резьбовые соединения.
- Снижает материальные затраты на закупку метизов при изготовлении оград, лестниц и прочих металлических конструкций.
- Органично смотрится в составе сборных металлических изделий, поскольку качественно выполненный сварной шов всегда аккуратен. За счет этого сварка широко применяется при производстве высокохудожественных металлических конструкций, в том числе для соединения элементов, выполненных с помощью художественной ковки.
Но сварные швы не всегда бывают выполнены качественно. Это становится особенно заметно, если в сварке одного изделия вместе принимали участие мастер с большим производственным опытом и новичок. Профессионально выполненный шов при визуальном осмотре никогда не вызовет вопросов, в отличие от свисающих наплывов или непроваренных участков шва, сделанного новичком. А ведь это только внешняя картина. Важно и то, в каком состоянии находится металл внутри. От этого очень сильно зависит прочность сварного соединения и другие характеристики.
Рассмотрим дефекты, которые могут возникать в сварных швах, причины их возникновения, способы недопущения их появления, а также варианты устранения.
Причины возникновения дефектов
Есть два типа факторов, влияющих на качество сварочных работ:
Основными субъективными причинами возникновения дефектов сварочных швов являются:
- ошибки при подготовке свариваемых поверхностей;
- применение инструмента, отличного от указанного технологом;
- неисправность сварочного инструмента;
- малый опыт работы и низкая квалификация сварщика;
- отступление от требуемых режимов сварки.
Дефекты сварных соединений принято делить на две группы:
- Внешние, наличие которых становится очевидным при осмотре шва невооруженным глазом.
- Внутренние, выявление которых требует применения специальных приборов контроля.
В некоторых источниках сквозные дефекты выделяют в отдельную группу, однако с научной точки зрения они относятся к внешним, поскольку выявляются при осмотре.
Внешние недостатки
Поскольку внешние дефекты являются видимыми, они связаны с нарушением геометрии шва и прилегающих участков материала. При ручной сварке в подавляющем большинстве случаев брак связан с низкой квалификацией сварщика или небрежностью при выполнении работ. Часто можно наблюдать ошибки в направлении электрода и его перемещении. При автоматической сварке брак может быть вызван работой на неисправном сварочном оборудовании.
Наиболее часто встречаются следующие виды внешних дефектов:
Внутренние дефекты
Наличие в сварном шве внутренних дефектов не всегда является очевидным. Скрытый брак особенно опасен, поэтому все сварные соединения должны подвергаться тщательному контролю.
Рассмотрим основные виды внутренних дефектов:
Методы контроля
Для предупреждения появления дефектов должен проводиться систематический контроль на всех этапах производства: до, в процессе сварки, и после окончания.
- Перед сваркой проверяется подготовка стыкуемых поверхностей, их геометрия.
- В процессе - тщательно контролируется соблюдение всех параметров технологического процесса, в том числе режимов сварки.
- После сварки следует контроль готового изделия.
Основные способы выявления дефектов сварных швов:
Зачастую выявленные дефекты сварочных швов не подлежат устранению и ведут к браковке изделия. Разумеется, никто не будет выбрасывать секцию ограды с наплывами, но для ответственных деталей контроль всегда необходим жесткий.
Некоторые дефекты вполне можно устранить:
После устранения всех недостатков деталь подлежит повторному, еще более тщательному контролю, который позволит удостовериться, что дефекты отсутствуют. В случае повторного обнаружения недостатков допускается произвести дополнительные исправления. Однако повторять такие процедуры можно не более трех раз, иначе высока вероятность резкого снижения механических свойств материала.
Зачастую трудно выполнить сварку совсем без дефектов. Однако постоянная практика и неукоснительное соблюдение технологии позволят свести их количество к минимуму . А знание теоретической базы поможет правильного организовать технологический процесс с целью получения изделий высокого качества.
Соединение металлических деталей сваркой - сложный физико-химический процесс, где при высоких температурах взаимодействует сам металл, газы атмосферы, продукты горения электрода. Каждый из компонентов вносит свой вклад в общий итог процесса сваривания. Некоторые из воздействий приводят к некачественному свариванию, образуются так называемые дефекты сварных швов.
Они могут образоваться в результате различных ситуаций, например, при излишне большом или слишком слабом сварочном токе, повышенной влажности, наличии загрязнений в зоне сваривания. Существует определенная классификация дефектов и причин их появления, общий обзор которых будет приведен в этой статье. Также вы узнаете, каким образом можно устранить дефекты и в каких случаях это возможно.
Большинство дефектов сварного шва возникают при нарушении технологии сваривания. Только в некоторых случаях дефекты вызваны непредвиденными ситуациями. При сварке плавлением большое значение имеют:
- предварительная подготовка и сборка соединения;
- режим термической обработки;
- правильный подбор свариваемых материалов;
- качество аппарата и расходных материалов.
Классифицируются дефекты по различным признакам - размеру, форме, расположению в линии шва, степени опасности относительно возможности разрушения соединения. Нормативно дефекты классифицируются согласно международного документа - «Классификация, обозначения и определения. Дефекты соединения металлов при сварке плавлением». Все требования сборника собраны в ГОСТ 30242-97.
По этому документу все дефекты сварных соединений подразделяются на 6 основных групп:
- трещины;
- нарушение формы шва;
- полости, кратеры и раковины;
- несплавленные кромки и непроваренные участки;
- наличие твердых вкраплений и включений;
- остальные дефекты, не вошедшие в первые 5 групп.
Каждый из дефектов имеет свое цифровое обозначение, которое проставляется в зоне сварного шва при осмотре. По международной классификации дефекты сварных швов могут обозначаться еще и буквами. Но, в любом случае, определение дефектов по российской и международной классификации совпадают по основным характеристикам.
Полости
Образуются скоплением газов в расплавленном металле. Полости могут быть как сферическими, так и бесформенными. Но, в любом случае, они приводят к снижению прочности соединения. Полости располагаются хаотично, цепочкой, скоплением, равномерно. Маркируются цифрами 2012, 2013 и т д. Открытые полости, образованные расширяющимся газом, который покинул пределы шва и ушел в атмосферу, называются свищами.
Раковины и кратеры образуются в зоне полостей и свищей, когда металл еще не остыл, а внутреннее давление газов снизилось ниже критического. Остывая, металл сжимается и как бы проваливается внутрь шва.
Твердые вкрапления
Общий индекс твердых включений - 300. Такие дефекты сварных соединений представляют собой частицы шлака, металлов или неметаллов, оставшиеся в зоне шва и вплавленные в металл, но не составляющие с ним одного целого. Такими включениями могут быть флюсы, частицы вольфрама, меди, оксидов по той или иной причине оказавшиеся в шве.
Несплавления
Участки сварного шва, в которых между металлом и швом, внутри шва или по боковой и корневой части наблюдаются зоны, где металл недостаточно расплавился и не соединился в целостную структуру. Это явление возникает в результате слишком быстрого перемещения электрода или недостаточной силе сварного тока. Маркируются дефекты индексом 400.
Разновидностью несплавления являются непровары - участки шва, где металл недостаточно расплавился, чтобы проникнуть в корневую часть шва и заполнить весь зазор между деталями.
Нарушения формы шва
- подрезы;
- линейные и угловые смещения;
- натеки;
- прожоги;
- неравная ширина;
- нарушение профиля.
В дефектоскопии такие нарушения маркируются цифрами от 500.
Устранение дефектов
Во многих случаях выявленные при дефектоскопии нарушения целостности шва можно устранить. Наружные дефекты, то есть те, которые можно увидеть визуально, без применения специального оборудования. Внутренние - видимые при использовании рентгеноскопического аппарата или механической обработки, при которой снимается часть наплавленного металла. Также дефекты проявляются при ультразвуковом исследовании.
Устранение дефектов возможно в большинстве случаев, кроме пережога, когда нарушается структура металла. Часто, с целью ликвидации последствий неудачного процесса сварки, часть шва удаляется механическим путем, и сваривание производится снова.
Устранить можно практически все дефекты, если это технически можно решить и процесс оправдан экономически. В некоторых случаях деталь лучше отбраковать и пустить на переплавку, чем тратить время на исправление сварного шва.
Дефекты сварки на легированных сталях устраняются только после отпуска деталей - специального процесса термообработки при температурах 450-650 °С. Без этого этапа подготовки устранение дефектов может привести к еще большим нарушениям целостности соединения и возникновению внутренних напряжений в металле.
Дефектоскопия
Таким термином определяется последовательность действий, направленная на обнаружение дефектов сварных соединений, которые могут привести к нарушению герметичности, разрушению конструкций или частичным их деформациям. Дефектоскопия сварных швов производится различными методами, которые ни в коем случае не нарушают целостности шва и самого металла.
Начальный этап - визуальный и измерительный контроль. При нем выявляются практически все внешние и ряд внутренних дефектов - нарушение геометрии, непровары, пережоги, трещины, наплывы. Часто для детализации визуального контроля необходимо обработать поверхность шва реактивами - спиртом или азотной кислотой (становятся видимыми мелкие трещины и поры).
К внешнему визуальному осмотру относится и применение оптических средств - луп, микроскопов, ламп прямого и бокового освещения. Также в этом процессе применяются измерительные инструменты - штангенциркули, линейки, щупы, шаблоны. С их помощью определяются геометрические размеры дефектов и возможность их классификации на допустимые и недопустимые (в зависимости от требований к конкретному изделию).
Капиллярный контроль производится с помощью специальных жидкостей, пенетрантов. Проникая в поры и трещины, жидкость окрашивает их и делает хорошо видимыми. Поверхностные дефекты окрашиваются и заметить их намного легче. Цветная дефектоскопия, как правило, позволяет увидеть большинство внешних дефектов, но внутренние проявить таким образом невозможно.
Для глубинного исследования применяется магнитная дефектоскопия, ультразвуковая и рентгенографическая. Эти исследования требуют применения сложных приборов, но в большинстве случаев это оправдано, особенно на сложных и ответственных объектах.
Как правило, в самом начале производится визуальный и измерительный контроль. Все остальные способы диагностики применяются только после того, как исправление дефектов сварки, обнаруженных при осмотре, выполнено, и этот метод не приносит больше результатов.
Каждый сварщик имеет в своем арсенале собственные методы определения дефектов и знает способы их устранения. Если у вас есть собственный опыт в этой области - поделитесь им на страницах нашего сайта. Практические методы работы со сваркой - одна из наиболее интересных тем для наших читателей.