Сварные швы — дефекты и их устранение

Изготавливаемые с применением технологий сварки объекты не всегда имеют высокое качество. Даже при четко отработанном процессе встречаются дефекты сварных швов.

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.

Причины появления дефектов

К основным причинам относятся:

  • Неверный выбор сварочных материалов, их низкое качество.
  • Нарушения технологии, включая подготовку, сборку, процесс термической подготовки и режим сварки.
  • Плохая свариваемость металла.

Разновидности дефектов сварных швов

В сварочном производстве выделяют наружные, внутренние и сквозные виды дефектов сварных соединений.

Наружные

К этой категории относятся такие виды дефектов.

Подрезы. Встречаются наиболее часто. Это канавки (углубления), расположенные по краям шва.

Подрезы

С чем может быть связано появление дефекта при сварке:

  • увеличенная сила тока и напряжение дуги;
  • повышенная мощность сварного пламени;
  • неудобство пространственного положения.

Подрезы, в результате воздействия рабочих нагрузок, ослабляют сечение основного металла, а также могут служить причиной разрушения швов. Дефекты этого вида недопустимы в конструкциях, работающих на выносливость.

Наплывы. Это дефекты сварных соединений, образующиеся при стекании жидкого металла электрода на основной нерасплавленный металл, не соединяясь с ним. Основные причины:

  • недостаточный прогрев основного металла;
  • наличие слоя окалины на свариваемых кромках;
  • неправильное ведение электрода;
  • низкое напряжение дуги;
  • увеличенный наклон плоскости при наложении шва;
  • избыток присадочного материала;
  • вертикальное или потолочное положение шва;
  • недостаточно опытный сварщик.

В местах наплывов происходит резкое изменение очертаний швов, образуется концентрация напряжений, что приводит к снижению прочности соединений и выносливости конструкций.

Интересное:  Особенности измерительного контроля сварных соединений

Неравномерная ширина шва. Причины:

  • совершение сварщиком неправильных движений электродом (ручная сварка);
  • нарушение скорости сварки и скорости подачи проволоки (автоматическая сварка).

Внутренние

Эта разновидность включает такие дефекты.

Трещины. Классифицируют по нескольким признакам:

  • по времени возникновения (в сварочном процессе и после него);
  • по температуре (холодные, горячие);
  • по месту (поперечные, продольные трещины);
  • по размерам (микро- и макроскопические).

Основные причины появления трещин:

  • наличие в расплавленном металле вредных примесей и повышенное содержание углерода;
  • несоблюдение, как технологии, так и режимов сварки;
  • неправильный порядок наложения сварных швов;
  • перегрузки в период эксплуатации сварной конструкции.

Результат воздействия трещин — резкое снижение пластических качеств сварных соединений, а также их разрушение.

Непровар — это название внутреннего дефекта, местного (локального) несплавления главного металла с наплавленным металлом. А также — несплавление слоев шва между собой при многослойной сварке (представляют собой тонкие полоски загрязнений). Еще одно объяснение термина — незаполнение расчетного сечения шва металлом.

Основные причины:

  • неправильность подготовки свариваемых кромок, включая низкое качество зачистки от шлака, краски, окалины, масла, ржавчины;
  • смещение электрода при сварке в сторону одной из кромок;
  • превышение скорости сварки;
  • отклонение или блуждание дуги под воздействием магнитных полей;
  • заниженные: мощность сварочного пламени и значения сварочного тока;
  • применение электродов из низкоплавкого металла;
  • неудовлетворительное качество сварочной проволоки, основного металла, флюсов, электродов;
  • недостаточная квалификация и небрежность сварщика.

При V-образном способе разделки кромок непровары располагаются в корне стыковых швов, при Х-образной — в центральной части соединения.

Характеристика непроваров по сечению:

А — в вершине Х и V-образных швов; б – нижней кромки в стыковых соединениях при односторонней сварке; в – в вершине угла и в угловых швах (в угловых, нахлесточных и тавровых соединениях)

Непровары способствуют значительному снижению прочности сварного шва и могут привести к разрушению всей конструкции.

По влиянию на прочность самыми опасными являются непровары по кромкам (несплавление). При незаполнении металлом расчетного сечения шва, с одновременным непроваром по кромке, опасность снижения качества соединения сильно возрастает.

Интересное:  Какова температура плавления металлов - таблицы

Посторонние включения. Эта группа внутренних дефектов включает шлаковые, окисные, вольфрамовые включения.

Дефекты шлаковые, которые еще могут называться неметаллическими, в сварном соединеньи образуются шлаками, которые не успели всплыть на поверхность металла. По структуре несплошности подразделяются на виды:

  • Макроскопические. Имеют вид вытянутых «хвостов» продолговатой, сферической формы. Причины возникновения в швах: плохая очистка соединяемых кромок от загрязнений, окалины, внутренних подрезов. Включения приводят к местной концентрации напряжений, снижают прочность сварных соединений.
  • Микроскопические включения появляются при кристаллизации металла вследствие образования химических соединений (сернистое железо, окись железа, фосфиды, нитриды, легкоплавкие эвтектики) при плавлении и окислении примесей. Результат влияния — снижение пластичности швов.

Окисные включения (пленки) образуются при любом виде сварки. Причины: низкое качество флюса или электродного покрытия, слабая растворимость частиц в расплавленном металле и слишком быстрое охлаждение, загрязненные поверхности соединяемых деталей, плохая зачистка поверхностных слоев от шлака при проведении многослойной сварки. Результат воздействия — ослабление сечения шва и снижение его прочности.

Образование в сварном шве включений вольфрамовых связано с выполнением, например, соединения алюминиевых сплавов неплавящимся электродом методом аргонодуговой сварки.

Следующая разновидность внутренних дефектов — пористость. Характеризуется возникновением в расплавленном металле полостей, заполненных газами — пор. При интенсивном газообразовании, до начала затвердевания сварного соединения, выйти наружу успевают не все пузырьки. Могут наблюдаться как скопление пор, так и единичные экземпляры, а также — раковины и свищи. Основные причины, приводящие к пористости:

  • большая скорость сварки, не позволяющая всем газам выйти наружу;
  • повышенная влажность, влияющая на состояние электродных покрытий;
  • неудовлетворительная зачистка от загрязнений присадочной проволоки и свариваемых кромок;
  • чрезмерное содержание углерода в присадочном материале и основном металле.

Пористость приводит к нарушению герметичности изделия и снижению механических свойств металла (ударной вязкости, прочности и др.).

Сквозные

При проведении сварки в среде углекислого газа или под флюсом возникает образование сквозных пор — свищей, диаметр которых может достигать 6-8 мм. Это дефекты, представляющие собой трубчатые полости, вызванные выделением газа, выходящие на поверхность сварного соединения, уменьшающие его прочность и способствующие развитию трещин.

Интересное:  Как варить чугун

К этой группе также относятся сквозные трещины и прожоги.

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.

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 правильно устранять дефекты сварных швов

Исправление дефектов сварных соединений зависит от их вида.

Устранение подрезов выполняют способом заваривания тонкими валиковыми швами. От наплывов избавляются с помощью абразивного инструмента или пневматического зубила.

Порядок устранения поверхностных и сквозных трещин:

  • засверлить концы трещины на расстоянии 40-50 мм, во избежание возможного распространения;
  • выполнить резаком или зубилом разделку (V- или X-образную);
  • зачистить кромки;
  • заварить, предварительно нагрев металл до 150-200°.
Исправление соединения с трещиной

Обозначения: 1 – трещина; 2 – засверленные на концах отверстия; 3- разделка кромок; 4 – места подогрева; I, II, III, IY – последовательные этапы сварки.

Непровары, посторонние включения и внутренняя пористость исправляются способом выплавки или вырубки дефекта с последующим завариванием.

Translation свищей заключается в подварке проблемных зон с разделкой.

Устранение прожогов состоит в зачистке материала с выполнением заваривания.

Чтобы исправить такой недостаток как кратер шва, производится расчистка металла, удаляются включения, образовавшиеся раковины завариваются.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector