Металлоконструкции, сваренные из металла, востребованы в разных сферах жизнедеятельности. Однако во время выполнения сварочных работ могут возникать разного рода дефекты сварных швов. Они сокращают возможный срок службы соединения и снижают уровень безопасности готового изделия.
Виды дефектов сварных швов
Все допуски по размерам шва регламентированы требованиями ГОСТа для каждого из видов сварки. Любые отклонения показаний от утвержденных нормативов принято считать дефектами. Они могут быть последствием ошибок в процессе как подготовки, так и выполнения сварочных работ.
Большинство изъянов сварочного соединения отрицательно сказываются на его прочностных характеристиках. Все дефекты делятся на три группы:
- наружные. Основными показателями являются неправильная форма стыка, трещины, наплывы, кратеры, подрезы шва, прожоги и прочие визуальные признаки, которые можно обнаружить на поверхности. Они видны при тщательном визуальном осмотре и только некоторые можно заметить с первого взгляда;
- внутренние. Дефекты представляют собой неполное или неравномерное сплавление металлов, трещины или пористость в структуре, наличие посторонних включений – шлак, оксид, неметаллические примеси; другие, находящиеся внутри шва, изъяны;
- сквозные. Трещины, подрезы, прожоги и прочие повреждения, которые носят сквозной характер и видные с обеих сторон.
Любые дефекты являются основанием для выбраковки работы и должны быть устранены. Это правило особенно актуально для металлоконструкций несущего плана – каркасов, рам, обрешеток и т.п. Они должны быть сварены безупречно, чтобы выдерживать предполагаемые нагрузки. В противном случае конструкции могут служить источником опасности для окружающих.
Виды и причины несплавления
Дефект проявляется в разном виде. Бывает непровар корня сварного шва (первый вид) и кромок (второй вид).
Непровар в сварном соединении первого вида характеризуется несплавлением металлов в корне шва. Нагрузки, особенно ударные, уменьшают сопротивляемость участка деформации. Причины непровара в корне шва:
- маленький зазор;
- мелкий наконечник горелки;
- мягкое пламя;
- отсутствие сварочного ушка;
- высокая скорость сварки;
- ржавая, окисная, грязная поверхность кромок.
Существует такое понятие, как местный непровар кромок. Это попадание расплавленной детали на поверхность нерасплавленной. Между металлами не образуется прочной связи, а шовный валик способен даже отделиться от кромки. Причинами становятся:
- плохое расплавление;
- нахождение горелки в одной стороне;
- мелкий наконечник;
- большой промежуток между ядром пламени и поверхностью металла.
В случае, когда жидкий металл натекает на кромки основного непрогретого материала, образуются наплывы. Чаще всего они встречаются во время сварки горизонтальных швов. Их легко увидеть и ощутить на гладкой поверхности.
Наплывы формируются ввиду того, что:
- металл сплавляемого предмета недостаточно прогрет;
- мастер неправильно ведет пруток;
- допускается промах в расчете угла наклона для мундштука от горелки.
Под наплывами обычно скрываются непровары. Есть и другие дефекты, которые могут испортить конструкцию.
Классификация дефектов сварных соединений
Далеко не в каждом случае получается добиться идеального качества сварного соединения. При желании можно найти отклонения от установленных требований. Полностью классификация сварных соединений изложена в пунктах ГОСТа 30242-97. Документ содержит информацию обо всех возможных изъянах. Из них можно выделить часть, которые чаще других встречаются при контрольном осмотре соединительных стыков.
Трещины
Наибольшее негативное влияние на качество сварного шва оказывают трещины. Потенциально они наиболее опасны, поскольку могут стать причиной быстрого разрушения всей конструкции, что в свою очередь может привести к трагедии.
Появляются трещины по разным причинам:
- стыки расположены неправильно;
- место сварки было резко охлаждено;
- неправильно подобраны расходные материалы;
- металл кристаллизировался вследствие избыточно высокой температуры.
По способу образования трещины могут быть продольными, поперечными или радиальными, а по размеру принято различать макро- и микротрещины. Вне зависимости от вида, причин и способа образования трещина является недопустимым дефектом.
Подрезы
Визуально изъян представляет собой продольное углубление с наружной части шва. Из-за подреза уменьшается сечение шва и образуется внутреннее напряжение соединения. Прочность такого шва вызывает большие сомнения. Основная причина образования дефекта – завышенный показатель сварочного тока. Чаще всего подрезы характерны для горизонтальных швов.
Наплывы
Избыточный расплав натекает на поверхность заготовки, остывает и образует ложный валик. Это наплыв, не имеющий прочного сплавления с рабочей поверхностью. Чаще всего дефект образуется при горизонтальной сварке стыковых или угловых швов. Причиной их образования является недостаточный прогрев основного металла, из-за избытка присадочного материала или окалин на кромках стыкуемых поверхностей.
Прожоги
Изъян представляет собой сквозное отверстие, которое образуется из-за вытекания металла из сварочной ванны. Как правило, из обратной стороны образуется наплыв. Провоцирует прожог слишком медленное перемещение электрода по линии стыка, слишком большой ток, недостаточная толщина прокладки или же неплотное ее прилегание, большой зазор между деталями.
Непровары
Если между швов и основным металлом есть участки, где видно несплавление между ними, то это непровар. То есть, основной металл не прогрелся как следует, чтобы образовать с расплавом единое целое. Такой дефект сильно понижает прочностные характеристики соединения и все конструкции в целом. Причиной непровара может быть слишком высокая скорость перемещения электрода, плохая предварительная подготовка кромок, присутствие окалины, ржавчины и прочих загрязнений на поверхности соединяемых заготовок.
Кратеры
Небольшие углубления в сварном валике образуются в результате разрыва сварочной дуги. Изъяны приводят к уменьшению поперечного сечения стыка, что снижает степень его прочности. вторичная опасность кратера заключается в том, что его дно может иметь дополнительные рыхлые включения, приводящие к появлению трещин.
Свищи
Изъяны представляют собой поверхностные дефекты в виде полостей. Они снижает прочность стыка и дополнительно опасны тем, что могут провоцировать образование трещин. Свищи характеризуются произвольной формой, могут образовываться как на внешней стороне, так и на внутренней.
Поры в сварном шве
В процессе сварки могут образовываться наполненные газами поры. Причиной их возникновения являются разные загрязнения на поверхности заготовки, высокая скорость перемещения электрода, слишком высокое содержание углерода в присадочном материале.
Посторонние включения
Качество шва значительно снижается из-за посторонних включений – шлаковых, флюсовых, оксидных, вольфрамовых и прочих. Основной причиной, которая их вызывает, является неправильно выбранный режим сварки.
Трещины: разновидности, причины их образования
Трещиной называют несплошность, которая вызывается резким охлаждением или воздействием нагрузок. Разновидность этого дефекта, которую можно обнаружить только оптическими приборами с увеличением, не менее пятидесятикратного, называют микротрещиной.
Продольные трещины располагаются вдоль сварного соединения и могут располагаться:
- в металле шва;
- в основном материале;
- на границе сплавления;
- в области температурного влияния.
Продольная трещина
Трещины в основном металле, причиной которых являются высокие напряжения, называют скрытыми. Внешне они напоминают ступеньки. Этот дефект присущ сварным соединениям значительной толщины. Высокие напряжения вызываются слишком жесткими соединениями или некорректным выбором сварочной технологии. Уменьшение сварочных напряжений снижает вероятность образования скрытых продольных трещин.
Конфигурация продольных трещин определяется линиями сплавления шва и основного металла.
Эти трещины разделяют на:
- горячие, их причиной является высокотемпературная хрупкость сплавов;
- холодные — возникают при медленном разрушении металла.
Поперечные трещины ориентированы перпендикулярно оси сварного шва. Они могут возникать, как в основном материале и металле сварного соединения, так и в зоне температурного влияния.
Радиальные трещины расходятся из одной точки и иначе называются звездообразными. Места их расположения аналогичны локализациям поперечных трещин. Причины образования поперечных и радиальных трещин такие же, как и у продольных.
В месте отрыва дуги на поверхности шва образуется углубление. Дефекты, которые возникают в этом месте, называют трещинами в кратере. Они разделяются на продольные, поперечные, звездоподобные. Конфигурацию этого дефекта определяют: микроструктура зоны сварного соединения, фазовые, термические и механические напряжения.
Если возникает группа не связанных друг с другом трещин, то они называются раздельными. Места и причины их возникновения аналогичны этим характеристикам поперечных и радиальных трещин.
Если из одной трещины образуется группа трещин, то такой брак носит название разветвленных трещин. Места их расположения — основной материал, металл шва, область термического влияния. Причины возникновения такие же, как и у продольных трещин.
Причины возникновения дефектов сварных швов
Любой дефект образуется вследствие определенного фактора. Существуют разные причины образования дефектов сварного шва:
- во время работ применялись некачественные расходные материалы;
- не соблюдалась технология выполнения сварочных работ;
- низкого качества металл, используемый для создания сварной конструкции;
- неисправность оборудования или некачественная его работа;
- неправильно выбранный режим сварки;
- допущены технологические ошибки из-за низкой квалификации специалиста.
Чтобы получить металлоконструкцию высокого качества, требуется строгое соблюдения технологических параметров и норм сваривания, привлекать к работе специалистов с достаточным уровнем квалификации.
Как исправить дефект непровара
Когда к сварному соединению не предъявляются высокие требования по прочности, изделие может быть принято в эксплуатацию, если мелкий дефект расположен вдоль направления действия нагрузки. Также учитывается форма и глубина изъяна. Если к непровару сварного шва есть доступ для сварки, его зачищают и переваривают. При монтаже ответственных конструкций забракованный участок вырубают или вырезают, после подготовки сваривают повторно.
Нормативными документами допускается образование непроваров, если они не превышают установленные пределы. Поэтому начинающим сварщикам не стоит бояться дефектов, главное своевременно устранять их. Зная причины образования непроваров, можно быстро научиться выявлять места их появления.
Методы выявления дефектов
Для выявления дефектов сварного шва применяются разные методы:
- замеры стыков и визуальный осмотр;
- проверка соединений на герметичность;
- поиск дефекта с использованием специальных приборов;
- лабораторные испытания образцов на прочность.
Визуальное определение качества сварного шва выполняется только после тщательной очистки его поверхности от шлака, устранения разных загрязнений и застывших брызг металла. Проверяются размеры, форма, наличие дефектов – прожогов, свищей, трещин, кратеров и прочих изъянов.
Благодаря испытаниям на герметичность удается определить наличие или отсутствие дефектов трубопроводов – пор, трещин, непроваров. На герметичность конструкции проверяются такими способами:
- обдувание воздухом;
- наполнение водой под давлением;
- обработка керосином.
При обнаружении дефекта требуется дополнительная обработка с целью его устранения.
Что такое непровар
В справочниках непроваром называются дефекты в местах, где основной и наплавленный металл не сплавились или сечение шва заполнено не полностью. Изъяны этого вида образуются на кромках, между слоями при сварке широких стыков в несколько проходов, в корне шва. На изломах и вырезанных для контроля участках непровар выглядит как темная полоска между основным и наплавленным металлом. Визуально изъян можно обнаружить по наружным трещинам и порам, которые образуются на внешней поверхности сварного шва. Внутренние трещины и другие нарушения выявляют методом просвечивания сварного соединения рентгеном, гамма-лучами, ультразвуком.
Виды непровара сварного шва
Способы устранения дефектов сварных соединений
Вне зависимости от задействованного оборудования – инвертор, классический аппарат, трансформатор и прочее – образование дефектов не исключено. Принято различать так называемые допустимые и недопустимые дефекты сварки. В зависимости от типа и сложности изъянов определяется пригодность готового изделия к эксплуатации.
Не допущенные к использованию конструкции направляются на доработку. Каким способом будет устраняться дефект, зависит от типа изъяна:
- прожог заваривается после тщательной зачистки сварного соединения;
- подрезу устраняются путем наложения тонкого наплава по всей длине их образования;
- участок с трещиной рассверливается, тело шва вырубается, поверхность зачищается и обезжиривается. После этого углубление заваривается;
- непровары вырезаются и повторно завариваются;
- свищи и кратеры устраняются по одной схеме. Прежде всего все вырезается до основного металла. После этого стык варится по-новому;
- наплывы следует аккуратно срезать, проверив при этом есть ли непровары;
- деформированные участки выравниваются прогревом или же механическим путем;
- любой из дефектов, подразумевающий наличие посторонних включений, устраняется путем вырезания шва (участка) и наложением нового.
В случае, когда в процессе контроля обнаруживаются дефекты технологического характера соединений труб, то исправление выполняется одним из методов:
- механическим путем без сваривания;
- механическим путем в сочетании с завариванием дефектного участка;
- вырезание участка трубопровода, содержащего технологический дефект;
- шов полностью удаляется и стык проваривается по-новому.
Прочность и герметичность сетей газоснабжения восстанавливается дуговой сваркой. Применение газосварочных установок не допускается.
Методы обнаружения и контроля
Качественный шов имеет соответствующие показатели маркировки. На крупных предприятиях каждый специалист устанавливает определенное клеймо на стыкуемый участок. Для обнаружения дефектов применяются следующие способы:
- визуальный осмотр;
- цветная дефектоскопия;
- ультразвуковой метод определения бракованных участков;
- радиационный;
- магнитный метод.
После того, как обнаружен дефект, сотрудником отдела качества определяется дальнейшая судьба детали, в большинстве случаев они отправляются на доработку. Наплывы удаляются с помощью абразивного инструмента, путем механических воздействий. Заварка применяется при дефектоскопии крупных трещин, с предварительным зачищенным местом остаточной сварки.
Группа 2. Поры
en gas cavity
fr soufflure
en gas pore
fr soufflure spheroidale
en uniformly distributed porosity
fr souflures spheroidales
en localized (clustered)
fr nid de soufflures
en linear porosity
fr soufflures allignees
(ou en chapelet)
en elongated cavity
fr soufflure allongee
en worm-hole
fr soufflure vermiculaire
en surface por
fr piqure
en shrinkage
fr retassure
en crater pipe
fr retassure de cratere
