Дефекты сварных швов и соединений: виды, контроль качества и способы их устранения, фото и видео

Содержание

Причины образования дефектов

Изъяны при сварке возникают по объективным и субъективным причинам. Каждый вид металлопроката характеризуется свариваемостью. Этот показатель зависит от компонентного состава сплава, способа производства проката. Для плохо свариваемых деталей в технологические карты сразу закладывается большой процент брака.

Основные виды дефектов сварных соединений:

  • нарушение целостности металла;
  • деформация конструкций или деталей из-за возникновения внутренних напряжений;
  • нарушение формы сварного шовного валика;
  • несоблюдение геометрических параметров наплавочного валика;
  • структурные изменения металла (размера зерна в области фазового перехода сварного соединения).

Внешние дефекты не так опасны, как внутренние, невидимые. Они выявляются неразрушающими методами контроля. Самостоятельно делать ответственные сварные швы рискованно. Лучше обратиться к профессионалам.

Основные причины нарушения целостности сварных шовных валиков и зоны термовлияния:

  • некачественная обработка стыков: плохо зачищенная окалина, ржавчина, остатки оксидной пленки, жирные пятна, загрязнения;
  • применение наплавочной проволоки или электродов, не соответствующих основному металлу;
  • неисправность сварочного аппарата;
  • неправильная установка рабочих параметров: силы тока, напряжения на регуляторах сварочника;
  • неправильная укладка деталей, не учитывается коэффициент линейного расширения;
  • несоблюдение интервала между электродом и деталью, не поддерживается определенная длина дуги.

Нарушение формы

Дефекты сварные включают в себя большую группу нарушений внешней формы соединений сварным способом, включенных в группу под номером 5 и имеющих обозначение 501. К ним относятся отклонения от принятого значения наружной формы шва и его геометрических параметров. Несоответствие формы и размеров принятым параметрам приводит к снижению прочности. Внешний вид соединений становится хуже, что тоже является немаловажным обстоятельством.

Наружные дефекты сварных швов имеют многочисленные причины:

  • нестабильность сетевого напряжения;
  • скольжение проволоки;
  • неравномерность скорости прохождения сварочного процесса как следствие зазоров в узле перемещения при использовании сварочного автомата;
  • неправильно выбранный угол, под которым наклоняют электрод;
  • затекание жидкого металла в имеющиеся промежутки;
  • неодинаковое расположение зазоров на протяженности стыка.

Указанный список можно дополнить многими другими причинами. Косвенно наружные дефекты сварных швов указывают на вероятное наличие внутренних.

Подрезы

Объяснение, что такое подрез в сварке, заключается в следующем определении: это изъян, представляющий собой углубление, находящееся около шва. Уменьшение толщины шва приводит к снижению надежности соединения. Внешне подрез смотрится как усадочная канавка. Они могут располагаться на отдельном участке или по всему протяжению шва.

Фото: подрез и усадочная канавка в сварке

Начинающие сварщики должны хорошо понимать, что называют подрезом в сварке, поскольку этот изъян происходит часто по их вине при неправильно выбранном значении тока. Другие основные причины появления этого изъяна:

  • материал деталей имеет плохую смачиваемость;
  • при стыковке — отклонение от оси электрода;
  • расположение соединения, вызывающее неудобную позу сварщика;
  • недостаточное качество подготовки кромок перед свариванием;
  • завышенная скорость проведения работ;
  • наклон электрода под неправильным углом.

Ошибочно выбранный угол электрода при сварке часто вызывает такой дефект. Иногда бывает, что угол выбран правильно, но при напряженном положении сварщика у него может устать рука и в положении угла произойдет изменение. При неправильном угле происходит неправильное распределение тепла. Большая его часть достается краям, что ведет к появлению усадочных канавок. Чтобы этого не произошло, более значительная часть тепла должна быть направлена на компоненты соединения, имеющих большую толщину, чем края.

Скорость сварки должна быть умеренной. При повышенном значении часть металла вдавливается в сварочную ванну и, быстро остывая, оставляет углубления. Слишком медленная скорость принесет свои недостатки, поэтому следует выбирать среднее значение.

К способам предотвращения появления подрезов при сварке относятся:

  1. Улучшить смачиваемость материалов можно предварительным нагревом. Это будет способствовать хорошему растеканию расплавленного металла по канавке и снижает появление очагов напряжения.
  2. Если соединяются детали разной толщины, то большее количество тепла должно доставаться более толстой.
  3. Выбор оптимального значения скорости в зависимости от марки свариваемых металлов.
  4. Если сварка производится в защитном газе, то большую роль играет его правильный выбор. Так, например, углеродистую сталь целесообразно сваривать в смеси их углекислого и инертного газов.
  5. Выбор диаметра электрода в зависимости от ширины шва. Когда диаметр электрода намного меньше, то придется совершать поперечные движения, имеющие большую амплитуду. Образование подрезов при этом становится неизбежным. Если уменьшение шва невозможно, то сваривать его следует за несколько проходов.
  6. Чтобы избежать перегрева, ток выбирают в соответствии с толщиной материалов.
  7. Сварку следует осуществлять короткой дугой.
  8. Выбранная скорость не должна изменяться.
  9. Угловые швы выполнять методом «лодочкой».
  10. Применение инверторов уменьшает появления подрезов.

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.

Подрез сварного шва устраняют путем очищения от загрязнений и шлаков, а затем завариванием тонким швом. После контроля устранения соединение может быть направлено на доработку. Исправлять участок допустимо ограниченное количество раз. Если размеры подрезов не превышают пределы, указанные в нормативных документах, то изделие может быть введено в эксплуатацию.

Превышение выпуклости

Бывает в стоковых и угловых швах. У стокового шва обозначение 502, а у углового — 503.

Фото: превышение выпуклости в стыковых швах
Фото: превышение выпуклости в угловых швах

Дефект представляет собой чересчур большое количество наплавки. На ответственных конструкциях дефект недопустим. Причинами появления служат: низкая скорость, неправильно выбранный режим, недостаточная предварительная подготовка, неудобное расположение шва. Превышающую нормы выпуклость удаляют методом шлифования.

Превышение проплава

К внешнему признаку при визуальном контроле относится чересчур большая выпуклость на корне шва.

Фото: превышение проплава в сварке

Наиболее вероятная причина — плохая подготовка кромок к сварке, а также наличие разного химического состава свариваемых материалов.

Наплыв

Несмотря на вроде бы знакомое слово, необходимо разъяснение, что такое наплыв в сварке.

Фото: наплыв при сварке

По сути, наплыв — это избыток металла после того, как произошло натекание на основной материал. При этом сплавления наплыва с основным металлом не осуществляется. Наплыв хорошо виден при внешнем осмотре. Бывает местным и протяженным. Оставлять этот дефект можно только для конструкций, не имеющих особой важности. Излишек металла устраняют методом шлифовки.

Линейное смещение

Другое название — депланация. Обозначение 507. Заключается в наличие смещения в плоскостях параллельных, но находящихся на разных уровнях.

Фото: линейное смещение

Применение на конструкциях ответственного значения линейное смещение недопустимо.

Угловое смещение

Дефект является отклонением от нужного угла межу двумя свариваемыми элементами.

Фото: угловое смещение в сварке

Натек

Название этого сварочного дефекта достаточно красноречиво и в особых объяснениях не нуждается. Существует градация в зависимости от пространственного положения: горизонтальном, вертикальном, нижнем, потолочном. А также натек, находящий в углу шва и в соединении нахлестом.

Фото: натек при сварке

Наиболее часто ему подвержены горизонтальные швы на вертикальной поверхности.

Читайте также:  Холодная сварка Abro

Прожог

Когда в сварочной ванне содержится чересчур большое количество раскаленного металла, он начинает вытекать из нее. При попадании на шов в нем образуются отверстия — то, что называют прожогом. Внешне он выглядит как полость или сквозное отверстие.

В местах, где имеется прожог сварного шва, окислившийся металл приобретает рыхлость, а плотность его понижается, что не идет на пользу сварному соединению. Такой дефект характерен для тонких стенок и первого слоя в многопроходных соединениях.

Причинами возникновения прожога являются:

  • неоднородность металла;
  • большая скорость процесса;
  • большие зазоры;
  • нарушение техпроцесса;
  • низкая квалификация исполнителя.

Выявить прожег можно визуальным осмотром. Исправление прожогов происходит путем их вырубки, зачистки и заваривания.

Отсутствие симметрии углового шва

Такой вариант признается дефектом, если разница между катетами имеет значительную величину. Характерен для сварки металлов, обладающих разной теплопроводностью. Неудобное положение при сварке также может спровоцировать появление асимметрии. Допускается для неответственных конструкций. Чтобы выровнять катеты на меньшем из них делают подварку.

Неравномерность шва

Заметна при внешнем контроле. Может возникнуть при колебании напряжения, длинной дуге, изменении направления электрода. Чтобы ликвидировать этот дефект более узкие места подваривают, а широкие шлифуют.

Фото: неравномерность шва

К остальным дефектам этой группы относятся: неровная поверхность шва, вогнутость корня, наличие пор в корне, неровность в месте, где сварка была прекращена, а потом продолжилась.

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.

Виды сварных дефектов, в зависимости от причин их возникновения

При сварке плавлением, возникающие дефекты сварных соединений, в зависимости от причин их возникновения, можно разделить на два вида. Первый вид дефектов связан с металлургическими процессами при сварке и с тепловыми явлениями, которые протекают в результате образования и кристаллизации сварочной ванны и остывания сварного соединения. К этим дефектам относятся горячие и холодные трещины в металле и зоне термического влияния, поры в металле, неметаллические включения, а также несоответствие свойств наплавленного металла и околошовной зоны заданным параметрам.

Второй вид дефектов включает в себя их виды, причиной которых является нарушение выбранных режимов сварки, нарушения при подготовке сварных элементов и при их сборке, неисправности сварочного оборудования, недостаточный профессионализм сварщика, а также другие нарушения технологии сварки. К дефектам такого типа относятся несоответствие фактических размеров швов требуемым. Это такие дефекты, как непровары, подрезы, незаплавленные кратеры, прожоги свариваемого металла.

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.

Виды дефектов сварных швов

Полная классификация возможных нарушений наружной и внутренней структуры сварных швов представлена в ГОСТ 30242-97. Возникновение наружных дефектов сварных швов нередко сопровождается глубинными нарушениями структуры сплава. Они возможны при любом способе сварки, делятся на наружные, внутренние и сквозные. О каждом виде изъянов сварных соединений стоит рассказать подробнее.

Наружные

Выявляются при визуальном осмотре. Большинство наружных дефектов сварных швов устраняются в процессе работы.

Причина трещин – несоблюдение температурного режима. Горячие формируются при высоких температурах свыше 1100°С. Холодные при недостаточном разогреве поверхности (до 200°С). При трещинах металл становится менее пластичным, разрушается под нагрузкой.

Трещины появляются из-за несоблюдения температурного режима
Трещины появляются из-за несоблюдения температурного режима

Подрезы – наиболее встречающиеся дефектные нарушения сварных шовных валиков: между наплавкой и деталью видны углубления. Причины:

  • слишком высокое напряжение электродуги, сварные заготовки истончаются;
  • одна деталь проваривается сильнее, ванна расплава смещается от центра зазора.

При подрезе прочность соединения снижается, сварной шов приходится проходить еще раз.

Подрез сварного шва
Подрез сварного шва

Прожоги характерны для сварки тонкостенных изделий. Их удается избегать опытным сварщикам. К прожогу нередко приводит неуверенное управление электродом. Слишком высокий ток – еще одна причина.

Свищи – крупные раковины, похожие внешне на воронку. Они ухудшают внешний вид сварного шва, видны сразу. Их устраняют вторичной проходкой.

Воронки свища
Воронки свища

Кратер характеризуется рыхлостью металла, его усадкой. От них нередко идут трещины по поверхности. Возникают в области непровара при отключении или отрыве электродуги от поверхности заготовки.

При обнаружении кратера необходимо зачистить и заварить повторно
При обнаружении кратера необходимо зачистить и заварить повторно

Наплыв – вылившийся избыточный металл: наплавка расползается без образования надежного сварного шва, нет прочного диффузного слоя. Электродуга не успевает проплавить заготовку из-за недостаточного напряжения. Другая причина – плохо зачищенные кромки, остатки окалины не расплавляются.Наплыв сварного шва

Внутренние

Внешне невидимые, но нарушающие структуру металла изъяны самые коварные. Внутренние дефекты вне зависимости от причин возникновения недопустимы на сосудах высокого давления, трубопроводах, деталях, работающих на излом.

Читайте также:  Магнитная порошковая дефектоскопия

Отпотина или трещина бывает:

  • холодная – появляются после остывания наплавки и диффузного слоя вследствие остаточных напряжений в области разогрева;
  • горячая – продольные или поперечные растрескивания, возникающие в металле на границе формирующегося зерна.

Горячие трещины на фазе формирования кристаллической решетки в легированных сплавах:

  • из-за нарушения технологического процесса (не те электроды, рабочий ток);
  • при непредвиденном отключении сварочного аппарата во время замыкания по падающей капле.

Природу трещин установить несложно. Горячие появляются сразу, характерны для массива шва, области термовлияния, если допущен перегрев или температура ниже точки плавления. Холодные формируются постепенно, пока идут фазовые превращения жидкой массы в кристаллическую решетку. Возможные причины:

  • не успевшие выделиться молекулы водорода (недостаточный разогрев);
  • высокая влажность воздуха на рабочем месте;
  • плохая экранизация расплава защитной атмосферой.

Поры классифицируются по размеру, месту расположения. Они возникают:

  • из-за инородных тел, попадающих в сварочную ванну (окислы и шлаковые включения, чешуйчатость ржавчины, влага, вольфрамовые частички от неплавящегося электрода могут стать причиной образования газовых пузырей);
  • если расплав недостаточно хорошо защищен (с обмазки выделяется мало шлака, тонкий слой флюса, сдувает защитное облако газа);
  • когда нарушается технологический процесс (не выдержана температура предварительного нагрева заготовок, не подготовлены электроды, неправильно выставлен сварочный ток).

Шлак остается в порах, если нарушена технология. Вольфрам попадает при недостаточном экранировании ванны инертным газом. Оксидные пленки остаются при плохой зачистке свариваемых поверхностей.

Поры в сварном шве
Поры в сварном шве

Непровар – дефект, характерный для начинающих. Стык между деталями недостаточно заполнен, толщина диффузного слоя неравномерная. Чаще выявляется при многослойной проходке глубоких кромок, когда не производится промежуточная проковка и удаление окалины. Другие возможные причины:

  • плохая подготовка заготовок;
  • слишком плотная установка деталей, маленький зазор;
  • высокая скорость сварки (наплавка не успевает заполнить пустоты);
  • отклонение электрода (расплав образуется рядом со стыком, а не над ним);
  • неправильно установленный рабочий ток (электроду для расплавления не хватает ампеража).

Виды непровара сварного шва
Виды непровара сварного шва

Пережог (его еще называют перегревом) характерен при несоблюдении технологии сварки: когда ток больше, чем нужен, а скорость низкая. Нарушается структурная решетка: зерна в шве формируются слишком крупные, металл становится хрупким из-за критической ударной вязкости. Дефект не устраняется термообработкой, влияющей на микроструктуру, необходимо делать глубокую зачистку, а затем заделку области пережога.

Пережог - нарушение структурной решетки
Пережог — нарушение структурной решетки

Сквозные

Просветы определяются визуально или при проверке герметичности. Главная причина сквозных дефектов – прожоги. Характерны для тонкостенных деталей, электрод насквозь прожигает металл рядом с наплавленным шовным валиком. Причина прожога – несоблюдение технологического процесса:

  • большой зазор между свариваемыми заготовками;
  • повышенный ток;
  • низкая скорость перемещения электрода;
  • прекращение подачи защитного газа.

При образовании отверстия ванна расплава не формируется, металл утекает за ее пределы.

Прожог металла
Прожог металла

Что называют прожогом

Дефект возникает вследствие вытекания металла сварочной ванны через отверстие в шве, образованное в результате сквозного проплавления. С обратной стороны появляются натеки. Причины, приводящие к прожогам:

  • недостаточность скорости сварки;
  • повышенная мощность сварного пламени;
  • неплотное примыкание подкладки к главному металлу и ее недостаточная толщина;
  • завышенный сварочный ток;
  • увеличенный зазор между кромками;
  • остановка источника питания;
  • невнимательность сварщика.

Наплывы

В подавляющем числе случаев говорят, что сварщик настроил режим неверно или зачистил кромки банально плохо.

Профилактикой появления дефекта служит правильная настройка тока для сварки. Напряжение дуги тоже придется слегка повысить.

Контроль качества сварных соединений

Сварщик несет индивидуальную ответственность за качество работы. Недопустимые дефекты – такие, при которых изделие или конструкцию нельзя эксплуатировать. Поврежденный сварочный шов может лопнуть под воздействием окружающей среды, силовой нагрузки. Контролеру необходимо выявить тип дефекта, место его расположения, размер. В зависимости от предполагаемых условий эксплуатации выбирает методы контроля.

ВИК (визуально-измерительный) – самый простой и доступный. Соединение измеряют, осматривают. Для улучшения визуализации используют лупы, реже микроскопы (смотрят зернистость застывшего металла).

Цветная дефектоскопия используется для выявления трещин, несплошностей, наплывов в области сварных швов.

Диагностические методы с использованием приборов (радиационный, ультразвуковой, магнитно-резонансный) определяет внешне невидимые дефекты образованного металлического слоя, зон фазового перехода, где возникают внутренние напряжения. Место сварки покрывают тремя типами химических средств. Сначала очистителем (ацетоном или другими растворителями) подготавливают поверхность. После этого сварной шов из пульверизатора или кисточкой покрывают индикатором-пенетрантом, подходящими к данному виду стали или цветного металла. Затем проявителем. Через несколько секунд несплошности становятся видны. Индикаторную пленку после осмотра сварного соединения снимают сухой тканью и салфеткой, следов на деталях не остается.

Что представляет собой дефект, называемый «кратер шва»

Одним из очагов образования трещин является кратер – углубление (усадочная раковина), возникающее в конце валика сварного соединения по причине обрыва сварочного пламени или сварочной дуги.


Кратер шва

Дефект сварочного соединения, называемый кратер шва, часто возникает при производстве коротких швов. Размеры углубления зависят от силы сварочного тока. Если кратер не устранить, несплошность, как концентратор напряжения, отрицательно повлияет на прочность соединения. А усадочная рыхлость, возникающая в усадочной раковине, способствует образованию трещин.

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;
  • магнитный 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.

Характеристики и причины основных дефектов сварки

Не в каждом случае качество сварки соответствует установленным требованиям. Классификация дефектов сварных соединений в полном составе изложена в ГОСТ 30242-97. Но среди всех обозначенных в документе изъянов выделяют основные, которые чаще обычного выявляются при контроле и обследовании соединительных стыков.

Дефекты сварных соединений

Трещины

трещина сварного шва

Для сварочных швов наибольшую опасность представляют трещины. Они способны спровоцировать мгновенное разрушение металлических конструкций и привести к трагическим последствиям.

Причинами появления трещин могут быть:

  • неправильное расположение стыков;
  • резкое охлаждение места сварки;
  • неправильный выбор материалов;
  • кристаллизация металла вследствие чрезмерно высоких температур.

По размеру различают микро- и макротрещины, по типу образования – поперечные, продольные и радиальные.

Вне зависимости от видов и причин возникновения трещины – это недопустимые дефекты сварных соединений металла.

Подрезы

Подрезы

Это образующиеся на наружной поверхности шовного валика продольные углубления. Если на шве есть подрез, то в месте его появления уменьшается сечение шва, а также образуется очаг концентрации напряжения.

Превышенная величина сварочного тока – основная причина появления таких дефектов. Довольно часто наблюдаются подрезы в горизонтальных швах.

Наплывы

наплыв

Это натекший на поверхность избыток металла, который не имеет должного сплавления с соединяемой поверхностью. Часто наплыв возникает при сварке стыковых или угловых швов в горизонтальном положении. Образуется при недостаточном прогреве основного металла, избытка присадочного материала, наличия окалин на соединяемых кромках.

Прожоги

прожог сварного шва

Такие дефекты являют собой сквозное отверстие, возникшее вследствие вытекания из сварочной ванны расплавленного металла. В данном случае с другой стороны отверстия как правило образуется натек.

Прожог может быть вызван слишком медленным передвижением электрода по линии сваривания, повышенным сварочным током, неплотным прилеганием к основному металлу прокладки или же недостаточной ее толщиной, большим зазором между соединяемыми кромками.

Читайте также:  Вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Непровары

непровар

Если на сварочном шве обнаружены локальные несплавления между основным и наплавленным металлом, то дефект такого типа называют непровар. Он существенно понижает прочностные свойства шва и соответственно всей конструкции.

Причины непроваров состоят в следующем: чрезмерно высокая скорость сваривания, некачественная подготовка кромок к сварному процессу, наличие ржавчины, окалин и других загрязнений на соединяемых поверхностях.

Кратеры

кратер

Образующиеся вследствие обрыва сварочной дуги углубления в соединительном валике называют кратерами. Такие изъяны существенно уменьшают сечение стыка, что негативно сказывается на прочности. Кратер опасен тем, что внутри него могут находиться усадочные рыхлости, приводящие к появлению трещин.

Свищи

свищи

Поверхностные дефекты в виде полости. Понижают прочность соединительного стыка и провоцируют образование трещин. Свищи имеют произвольную форму, могут возникать как на внешней поверхности, так и внутри шва.

Пористость

пористость

Поры – это заполненные газами полости, образующиеся при повышенном газообразовании внутри металла. Возникают при наличии разнообразных загрязнений на свариваемых поверхностях, при повышенной скорости сварки, а также повышенной вместительности углерода в используемом присадочном материале.

Посторонние включения

Качество шва существенно ухудшают сторонние включения – оксидные, шлаковые, вольфрамовые, флюсовые и другие включения. Главная ошибка, приводящая к их наличию – неправильный режим сварки. Любое из присутствующих включений понижает прочность и надежность соединения и подлежит устранению.

Допустимые и недопустимые дефекты в сварных швах

Дефекты, появившиеся при сварке, в той или иной степени, влияют на работоспособность сварного соединения. И принимая решение о пригодности, или непригодности данного сварного соединения, учитывают все факторы, которые могут повлиять на допустимость или недопустимость дефекта в сварном шве. При этом принимают во внимание такие обстоятельства, как:

  1. Геометрия и габариты сварной конструкции, в целом, и дефектного сварного соединения, в частности.

  2. Напряжения, возникающие в конструкции. При этом, учитывают не только действие максимальных распределённых нагрузок, но и действие остаточных напряжений при сварке.

  3. Вид сварного дефекта. А также его величина и место его возникновения.

  4. Механические свойства сварного соединения. Это предел прочности, текучесть, ударная вязкость, пластичность, сопротивляемость коррозии, сопротивление усталостному разрушению и т.д.

  5. Условия, при которых изделие эксплуатируется. В основном, это характер окружающей среды.

  6. Функции, которые должно выполнять изделие. Существует даже такой термин: «пригодность для данной цели». Т.е. один и тот же дефект в сварном шве может быть допустим для выполнения одной задачи, и недопустим для выполнения другой.

Для принятия решения о допустимости дефектов того, или иного типа и величины, необходимо, чтобы измерительная способность прибора для контроля дефектов была выше, чем допустимая величина дефекта. Т.е., если в сварном шве допускаются дефекты, величиной не более 2мм, то нельзя использовать для контроля этого шва прибор, с измерительной способностью 5мм.

Для того, чтобы определить максимальную величину допустимого дефекта, необходимо иметь ввиду, что дефекты сварных швов увеличивают, главным образом, способность стали к усталостному и хрупкому разрушению.

Для разрушений такого вида, наибольшую опасность представляют плоскостные дефекты (микротрещины, макротрещины, непровары). В случае их выявления, нужно обратить внимание не только на максимальные размеры отдельно взятых дефектов, но и на их взаимное расположение и на их количество.

Опасность плоскостных дефектов заключается в том, что они являются концентраторами высоких напряжений из-за отсутствия радиуса закругления у трещин. Пространственные дефекты, такие, как поры, газовые пузыри или какие-либо включения имеют какой-либо радиус закругления, поэтому, представляют собой меньшую опасность, даже при большем количестве.

При маленьком закруглении у основания трещины, для того, чтобы оценить действующие в ней напряжения, применяют коэффициент интенсивности напряжений К1, позволяющий оценить механику разрушения. Коэффициент интенсивности напряжений возможно определить в том случае, если напряжение, необходимое для разрушения, меньше предела текучести материала. Определяется он по формуле:

где а — величина (высота) наружного дефекта, или половина величины внутреннего дефекта;
бm — напряжение при растяжении;
бв — напряжение при изгибе;
Мm и Мв — коэффициенты, величина которых определяется отношением величины дефекта к толщине детали и расположением дефекта;
Q — коэффициент, зависящий от формы дефекта.

Для сварных соединений, не подвергаемых отжигу после сварки, с целью уменьшения внутренних напряжений, для оценки допустимости сварных дефектов необходимо использовать расчёт критического раскрытия трещины (COD). Вычисление коэффициента К1, или нахождение величины критического раскрытия, даёт возможность с высокой точностью определить величину возможного допустимого дефекта сварного шва.

Дефекты сварки: причины и методы исправления

Наплывы представляют собой результат стекания расплавленного металла присадочной проволоки на нерасплавленный металл соединяемого элемента. Они могут быть точечными, зональными или тотальными на протяжении всего шва. Причины возникновения наплывов могут быть различными. Это ошибки в выборе амперности для длинной дуги или скорости ведения шва, чрезмерно большой наклон рабочей плоскости, неудобное пространственное положение сварочного процесса.

Подрезы возникают в случаях, когда стержень электрода был смещен от оси шва либо при слишком высоких значениях напряжения. Как итог таких ошибок, плавление одной из кромок соединяемых элементов происходит быстрее и образуется канавка. От подрезов избавляются путем уменьшения длины сварочной дуги, снижения скорости сварки либо путем локального предварительного прогрева частей соединяемых элементов.

Кратеры – вид дефектов швов, возникающие при резком обрыве дуги на финальной стадии выполнения шва. При сварке ММА-инвертором он носит характер канавки диаметром 3-20 мм, при автоматической сварке является удлиненной канавкой. Они являются очагами образования трещин при нагрузке на конструкцию. Чтобы не допускать их образование, необходимо не обрывать дугу и применять специальные режимы, что устанавливают пониженную амперность в конце сварочного процесса.

Прожоги – также распространенный тип сварочных ошибок, наиболее часто допускаемый новичками в этой сфере. Этот вид дефектов сварочных швов представляет собой проплавление (в том числе, сквозное) наплавляемого или основного металла. Как правило, оно возникает при работе с тонкостенными элементами. К числу причин, в результате которых образуются прожоги, относятся недостаточное притупление кромок, чрезмерно высокий сварочный ток или мощность горелки при малой скорости соединения, наличии загрязнения конструкций или малом усилии сжатия. Для устранения прожогов выбирают соответствующую корректировку сварочного режима. К примеру, снижают показатель амперности, повышают скорость сварки, используют импульсный режим или ставят усиливающие прокладки. Но после такой коррекции эстетика места соединения и его прочностные характеристики все равно страдают.

Непровары возникают из-за недостаточно высокого значения рабочей силы тока, установленного на аппарате сварщиком. Кроме того, этот вид дефектов швов может возникать при неправильной разделке кромок или высокой скорости сварки. Для исправления ошибки необходимо выставить на аппарате оптимальную амперность, уменьшить длину сварочной дуги или выбрать другое положение электрода.

Поры – наиболее распространенные дефекты сварочных соединений. Причина их возникновения заключается в недостаточной газовой защите расплавов в рабочей зоне. В результате, в горячий металл проникают газы из атмосферы (азот, оксид углерода), что приводит к ослаблению места соединения. Исправить это нельзя, а для недопущения образования пор не стоит проводить работы на сквозняке и обязательно проверить исправность горелки.


Пористый сварной шов

Горячие трещины – дефекты сварных швов, образующиеся при неверном подборе присадочного материала. Если его состав ощутимо отличается от состава соединяемых элементов, возникнет трещина. Кроме того, такая проблема возникает при ошибках в заваривании кратера.

Холодные трещины возникают после остывания места соединения элементов по причинам чрезмерных нагрузок различного рода. Нуждается в повторном заваривании и снижении уровня нагрузок.

Источники

  • https://svarkaprosto.ru/tehnologii/defekty-svarnyh-shvov
  • https://osvarka.com/shvy-i-soedineniya/defekty-svarnykh-soedineniy
  • https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/defekty-svarnyh-shvov-i-prichiny-ih-vozniknoveniya.html
  • https://SevenTools.ru/svarka/vnutrennie-defekty.html
  • https://plazmen.ru/svarnye-shvy-defekty-i-ix-ustranenie/
  • https://electrod-svel.ru/tehnika-svarki/defekty-svarnyh-soedineniy.html
  • https://stroy-ek.ru/article/defekty-svarnyh-soedinenij-vidy-sposoby-kontrolya-ustraneniya/
  • https://1001svarka.ru/defekty-svarnyh-shvov-i-ih-ustranenie/

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию