Дефекты сварных швов и соединений: виды, способы контроля и устранения

Какие существуют дефекты сварных швов (внутренние, внешние, сквозные), причины их возникновения. Методы контроля качества и способы устранения дефектов швов сварных соединений

Наружные дефекты сварочных швов

К наружным дефектам сварных швов (рис.1) относят нарушение размеров и формы шва, подрезы и другие отклонения, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре сварного соединения.

Нарушение формы и размеров сварного шва чаще всего вызваны колебаниями напряжения в электрической сети, небрежностью в работе или низкой квалификацией сварщика, проявляющейся в неправильном выборе режимов, неточном направлении электрода и методике его перемещения. Дефекты проявляются в неодинаковой ширине сварочного шва по его длине, в неравномерности катета угловых швов, чрезмерной выпуклости и резких переходах от основного металла к наплавленному. Отклонения от размеров и формы сварного соединения, проявляющиеся в угловых швах, связаны с неправильной подготовкой кромок, неравномерной скоростью сварки, а также с несвоевременным контрольным обмером шва. При автоматической и полуавтоматической сварке эти дефекты чаще всего связаны с колебаниями напряжения, проскальзыванием проволоки в подающих роликах, нарушениями режимов сварки.

Непровар — местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между основным и наплавленным металлом или отдельными слоями шва при многослойной сварке. Причинами непровара являются некачественная подготовка свариваемых кромок (окалина, ржавчина, малый зазор, излишнее притупление и т.д.), большая скорость сварки, смещение электрода с оси стыка, недостаточная сила тока. 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%. Поэтому если непровар превышает допустимую величину, участок шва подлежит удалению с последующей переваркой.

Подрез — дефект, наиболее часто встречающийся при сварке. Он выражен в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом. В результате подреза происходит местное уменьшение толщины основного металла, что приводит к снижению прочности. Особенно опасен подрез в случаях, когда он расположен перпендикулярно действующим рабочим напряжениям. Подрез возникает обычно при повышенном напряжении дуги с завышенной скоростью сварки, когда одна из кромок проплавляется глубже, жидкий металл стекает на горизонтальную плоскость и его не хватает для заполнения канавки. При сварке угловых швов подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание металла на горизонтальную полку. В стыковых швах подрезы образуются при сварке на больших токах и при неправильном положении присадочного материала. К подрезу могут привести увеличенные углы разделки кромок. Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы полежит переварке с предварительной зачисткой. Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок можно считать допустимыми. В конструкциях, работающих на выносливость, подрезы недопустимы.

Наплыв — проявляется в виде натекания металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним. Наплывы резко изменяют очертания швов и тем самым снижают выносливость констукции. Причиной этого дефекта может стать пониженное напряжение дуги, наличие окалины на свариваемых кромках, медленная сварка, когда появляются излишки расплавленного присадочного металла. Чаще всего наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При сварке кольцевых поворотных стыков наплывы могут возникать при неправильном расположении электрода относительно оси шва. Наплывы большой протяженности недопустимы.

Прожог — сквозное проплавление обычно возникает из-за большого тока при малой скорости сварки. Проявляется он в виде сквозного отверстия в сварочном шве, которое возникает в результате утечки сварочной ванны. При многослойной сварке прожог возникает в процессе выполнения первого прохода шва. Причинами прожога могут стать — завышенный зазор между свариваемыми кромками, недостаточная толщина подкладки или неплотное ее прилегание к основному металлу, что создает предпосылку для утечки сварочной ванны. Прожог может образоваться при внезапной остановке подачи защитного газа. При сварке поворотных кольцевых стыков прожоги вызываются неправильным расположением электрода относительно зенита. Дефект обнаруживается визуально и переваривается после предварительной зачистки. Ожоги вызываются попаданием жидкого металла на участки, которые находятся вне сварного шва.

Незаваренный кратер — 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 часто являются причиной начала развития трещин и поэтому недопустимы. Их зачищают и заваривают.

Поверхностное окисление — окалина или пленка оксидов на поверхности сварного соединения. Поверхностное окисление зависит от плохой защиты сварочной ванны, качества подготовки свариваемых кромок, неправильной регулировки подачи защитного газа, его составом, большим вылетом электрода.

Свищ — воронкообразное углубление в сварочном шве, развивающееся из раковины или большой поры. Причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку. Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.

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.

Причины возникновения

Дефекты сварочных соединений возникают по следующим причинам:

  1. Нарушение технологии.
  2. Недостаточная квалификация исполнителя.
  3. Неисправность оборудования.
  4. Включение неправильного режима.
  5. Электроды неподходящего размера.
  6. Колебания и изменение электрического напряжения.
  7. Несоблюдение рекомендуемой скорости процесса.
  8. Отсутствие предварительной подготовки.
  9. Неблагоприятная погода при сварке не свежем воздухе.

Существуют рекомендации, определяющие особенности различных видов сварки. Они основаны на практическом опыте применения технологии соединения металлических деталей сваркой. Перед началом процесса необходимо проверять работоспособность применяемого оборудования. Периодически проводится его поверка, дата проведения и результаты которой указываются в техническом паспорте.

Что такое дефекты сварных соединений

Размерные параметры сварного соединения четко определены государственными стандартами, при этом свой ГОСТ есть у каждого вида сварки. Любые отклонения от установленных нормативно-техническими документами показателей считаются дефектами. Возникают они как при проведении сварочных работ, так и при нарушении требований в процессе подготовки соединяемых элементов и сборке конструкций в единое целое.

Что такое дефекты сварных швов

Понятие включает несоответствие сварного соединения требованиям, оговоренным в нормативно-технической документации — размерам, форме, прочности, герметичности, пластичности и другим показателям. Определения, обозначения и классификация дефектов соединений при сварке металлов плавлением приведены в ГОСТ 30242-97. Дефекты могут вызвать разрушение сварочного шва. Если их не исправлять, проблема может привести к развалу всей конструкции.

ЧТО ТАКОЕ ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ ШВОВ И СОЕДИНЕНИЙ

Дефектами сварных швов называют повреждения и изъяны различной степени внутри или снаружи изделия или конструкции, которая была изготовлена при помощи сварки. Дефекты сварных швов и соединений отличаются различными параметрами: формой, расположением, разрерами, степень повреждения изделия. Многие из них способствуют снижению срока эскплуатации изделия и его качеству, однако, существует множество способов для устранения дефектов различной сложности и природы.

Виды дефектов сварочных швов

Дефекты сварных соединений

В силу разных обстоятельств сварочные стыки могут иметь повреждения, влияющие на их прочностные характеристики. Все виды дефектов сварных соединений разделяются на три основные группы:

  • наружные дефекты. К данной группе относят неравномерность формы стыкового соединения, наплывы, трещины, прожоги металла, подрезы шва, кратеры и другие изъяны, возникающие на поверхности. Обнаружить их можно при визуальном осмотре;
  • внутренние дефекты. Это может быть некачественное сплавление металла, пористость и трещины, сторонние включения (оксидные, шлаковые и неметаллические) и другие, находящиеся внутри шовного соединения;
  • сквозные дефекты. Сюда относят трещины, подрезы, прожоги и другие повреждения, которые изнутри проходят на внешнюю поверхность сквозь шовное соединение.

Дефекты любого вида не допускаются в сварных соединениях и подлежат устранению, особенно касается это случаев, когда металлоконструкции выступают составляющими элементами несущих конструкций и должны выдерживать интенсивные нагрузки.

Виды дефектов сварных соединений, в зависимости от их формы

Существующие дефекты сварных швов по их форме можно разделить на два вида. Это плоскостные дефекты и пространственные дефекты. К плоскостным дефектам относятся горячие и холодные трещины, непровары сварного шва.

К пространственным относятся различные шлаковые включения, поры, пузырьки от газов и все виды неправильно выполненного сварного шва (подрезы, прожоги, неверная конфигурация, смещение и др.).

Плоскостные дефекты сварного шва представляют наибольшую опасность для соединения, в целом. И существующие типы трещин, в зависимости от температуры, при которой они появляются, можно разделить ещё на несколько видов, о которых сказано выше по тексту.

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.

Причины появления дефектов

Каждый из всех встречающихся дефектов возникает вследствие конкретных факторов. При этом выделяют причины образования дефектов сварных соединений общего характера:

  • использование некачественных расходных материалов для сваривания элементов;
  • несоблюдение сварочных технологий;
  • низкое качество металла, из которого создаются конструкции;
  • некачественное или неисправное оборудование;
  • неправильный режим сварки;
  • технологические ошибки, вызванные низкой квалификацией сварщика.

Чтобы металлоконструкции получались качественными и выносливыми, следует строго соблюдать нормы сваривания и доверять работы профессиональным сварщикам.

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.

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:

Дефекты сварных швов

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.

Дополнительные материалы по теме:

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.

Прочие дефекты

Группа под номером 6, в которой находятся все дефекты, не нашедшие себе место в предшествующих группах. Их общее обозначение — 600.

Случайная дуга

Является местным повреждением поверхности металла, которая прилегает к сварному шву. Случайной названа потому, что вызывается непреднамеренным и непредусмотренном горении дуги.

Фото: случайная дуга

На ответственных конструкциях является недопустимой, поскольку в дальнейшем при эксплуатации изделия может возникнуть коррозия. Для устранения место ожога зачищают методом шлифования.

Брызги металла

Во время сварки на поверхность материала попадают брызги расплавленного металла и застывают там. Они портят внешний вид соединения. Особенно это важно, когда сваривают такие изделия, как металлическую мебель. Появление брызг возможно при высоком значении тока, длинной дуги. В качестве предупреждения появления этого дефекта производят нанесение на поверхность материала защитного покрытия. Исправляется с помощью шлифовального инструмента. Частным случаем являются брызги вольфрама.

Поверхностные задиры

Появляются при удалении приспособлений, временно закрепленных на металле.

Фото: поверхностные задиры при сварке

Задир может стать причиной возникновения трещины, особенно, если материал обладает низкой пластичностью. На неответственных конструкциях допустимы. Исправляется зачисткой с помощью шлифовки.

Утонение металла

Дефектом является изменение толщины металла в сторону уменьшения.

Фото: утонение металла

Является недопустимым, поскольку при его наличие происходит уменьшение прочности. Изъян хорошо виден, но для уточнения размеров делают измерения. Для ликвидации выполняют наплавку и производят зачистку.

Подрезы сварных швов, другие возможные дефекты и контроль качества

Организация рабочего процесса включает в себя множество факторов, включая и нормирование труда. Утверждение единых норм трудового процесса повышает эффективность и скорость производства, как при монтаже однотипных конструкции, так и совершенно разной продукции. Временные нормативы имеют ключевое значение.

Прихватки в сварке – важный технологический процесс, позволяющий произвести сборку сварной конструкции с максимальной точностью. Наложение прихваток предшествует ведению основных сварочных работ, а к их выполнению предъявляются определенные требования, которые зависят от типа металла и от вида сварной конструкции или узла.

Расскажем сегодня о правильной дуговой сварке. Дуговая сварка во многом строится на технике и правильном подборе материалов, от чего и зависит качество выполненных работ. Рассмотрим подробнее основную технику выполнения работ, а также правила сварки наиболее распространенных швов.

stalevarim.ru

ДОПУСТИМЫЕ ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ ШВОВ И СОЕДИНЕНИЙ

Данный тип дефектов сварных швов не является критичным, в связи с тем, что устранение или компенсация возможны.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки