- Трещины: разновидности, причины их образования
- Поры: их форма, места расположения и причины появления
- Виды твердых включений в сварном соединении
- Несплавление и непровар: причины возникновения
- Виды отклонений формы наружной поверхности шва от заданных значений
- Прочие дефекты сварных соединений
Нарушение требований, установленных нормативными документами, при сварке плавлением приводит к образованию брака. Дефекты сварных соединений ГОСТ 30242-97 разделяет на шесть групп. Их нужно знать так же хорошо, как и то, как варить металл правильно.
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.
Группа 1. Трещины
en cracks
fr fissures
en microfissure (microcrack)
fr microfissure
en longitudinal crack
fr fissure longitudinale
Она может располагаться:
en transverse crack
fr fissure transversale
en radiation cracks
fr fissures rayonnantes
Примечание — Трещины этого типа, расходящиеся в разные стороны, известны как звездоподобные трещины
en crater cracks
fr fissure de cratere
en group of disconnected cracks
fr reseau de fissures marbrees
en branching cracks
fr fissure ramifiees
Они могут располагаться:
Поры: их форма, места расположения и причины появления
Дефекты сварных соединений и соединений в виде полостей в сварном соединении называют порами. Эти полости заполнены газом, который не успел выделиться наружу.
Различают следующие разновидности пор:
- Газовая полость – это образование произвольной формы, не имеющее углов, причиной появления которого явились газы, не успевшие покинуть расплавленный материал.
- Газовой порой называют газовую полость, имеющую сферическую форму.
- Группа газовых пор, которая располагается в металле сварного соединения, называется равномерно распределенной пористостью.
- Скопление пор – это три или более газовых полостей, расположенных кучно на расстоянии между собой, не превышающем тройной диаметр максимальной поры.
- Цепочкой пор называют ряд газовых полостей, которые располагаются линией вдоль сварного соединения с расстоянием между ними, не превышающем трех диаметров наибольшей из пор.
- Если дефектом является несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва и имеющая высоту, которая гораздо меньше длины, то она называется продолговатой полостью.
- Свищом называют трубчатую полость, которая располагается в металле сварного шва. Свищ вызывается выделением газа. Его форма и положение определяются источником газа и режимом твердения. Как правило, свищи образуют скопления в форме елочек.
- Газовая полость, нарушающая целостность поверхности сварного соединения, называется поверхностной порой.
- Если во время затвердевания вследствие усадки образуется полость – она носит название усадочной раковины. А усадочная раковина, расположенная в конце валика и не заваренная при последующих проходах, называется кратером.
Поры – дефекты сварных соединений, фото которых приведено ниже, появляются из-за наличия вредных примесей, как в основном металле, так и в присадочном. Поры могут образовываться из-за ржавчины и прочих загрязнений, которые не были удалены перед проведением сварки с кромок материала, повышенного содержания углерода, высокой скорости сварочного процесса, нарушений защиты сварочной ванны. Самой частой причиной возникновения пор является отсыревшее покрытие плавящегося электрода.
Наличие одиночных пор не представляет опасности, а вот их цепочка может негативно сказаться на прочностных характеристиках сварного соединения. Участок сварочного шва, пораженный этими дефектами, переваривают, предварительно механически его зачистив.
Поры и шлаковые включения
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.
Виды твердых включений в сварном шве
Твердые инородные включения, как металлического, так и неметаллического характера, имеющие в своей конфигурации хотя бы один острый угол, являются недопустимым дефектами в сварном соединении, поскольку играют роль концентраторов напряжений. Дополнительная опасность этих дефектов заключается в том, что они не видимы снаружи. Обнаружить их можно только методами неразрушающего контроля.
Шлаковые включения в сварном соединении
Твердые включения разделяются на следующие виды:
- Шлаковые включения – это шлаки, попавшие в сварочный шов. В зависимости от того, в каких условиях они были образованы, они бывают линейными, разобщенными, прочими. Причины их образования – большие скорости сварочного процесса, загрязненные кромки, многослойная сварка, если швы между слоями очищены некачественно. Форма этих бракованных включений очень разнообразна, поэтому они могут быть гораздо опаснее округлых пор.
- Флюсы, служащие для защиты металла от окисления, являются причиной образования флюсовых включений. Также, как и шлаковые, флюсовые включения делят на линейные, разобщенные и прочие.
- Причинами образования оксидных включений могут быть: недостаточно чистая поверхность основного или присадочного металлов, вытаскивание горячего сварочного прутка из области газовой защиты, неправильная подготовка кромок – слишком сильное их затупление.
- Частицы сторонних металлов – вольфрама, меди или других образуют металлические включения. Причиной их образования может стать эрозия вольфрамового электрода или случайное попадание металлических частиц снаружи, а также при использовании для поджига медной стружки.
Группа 3. Твердые включения
en solid inclusion
fr inclusion solide
en slag inclusion
fr inclusion de laitier
en flux inclusion
fr inclusion de dlux
en oxide inclusion
fr inclusion d’oxyde
en metallic inclusion
fr inclusion metallique
Несплавление и непровар: причины возникновения
Непровар и несплавление
Дефекты – несплавление и непровар – это отсутствие соединения основного материала и металла сварного соединения.
Несплавление возникает при высоких скоростях сварочного процесса и силе тока более 15000С. Для предотвращения несплавлений необходимо уменьшить скорость сварки, снизить временной разрыв между образованием и заполнением канавки, тщательно очищать сварочную зону от масел и загрязнений. Несплавления могут располагаться:
- в корне сварного шва;
- на боковой стороне;
- между валиками.
Непровар возникает по причине невозможности расплавленного металла достичь корня шва. Причин непровара может быть несколько:
- недостаточный сварочный ток;
- слишком высокая скорость перемещения электрода;
- увеличенная длина дуги;
- слишком маленький угол скоса кромок;
- перекос свариваемых кромок;
- недостаточный зазор между кромками;
- неправильно выбранный – увеличенный – диаметр электрода.
- попадание шлака в зазоры между кромками;
- неадекватный выбор полярности для данного типа электродов.
Непровар – очень опасный и недопустимый сварочный дефект.
Аппарат для контактной сварки своими руками – отличный вариант, если вы хотите сэкономить. Если вы часто делаете шашлыки, то вам будет полезен мангал, который можно сделать своими руками. Подробная инструкция в этой статье.
Не знаете, что нужно для газовой сварки? Подробный список необходимых материалов по ссылке.
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.
Виды отклонений формы наружной поверхности шва от заданных значений
К нарушениям формы сварочного шва относят следующие дефекты:
- Подрезы непрерывные – представляют собой непрерывные углубления, расположенные на наружной части валика шва. Если подрезы располагаются со стороны корня одностороннего шва и образуются по причине усадки вдоль границы, их называют усадочными канавками. Подрезы являются широко распространенными поверхностными дефектами, которые возникают из-за слишком высокого напряжения дуги при сваривании угловых швов или по причине неточного ведения электрода. В этом случае одна из кромок проплавлена более глубоко, что приводит к стеканию металла на находящуюся в горизонтальном положении деталь. Для заполнения канавки металла не хватает. При сварке стыковых швов подрезы образуются редко. При слишком высоких значениях скорости сварки и напряжения дуги, как правило, возникают двухсторонние подрезы. Такого же типа дефект получается и при автоматической сварке в случае повышения угла разделки.
- Превышения выпуклостей стыкового или углового шва представляют собой избыток наплавленного металла с лицевой стороны швов сверх положенного значения.
- Если избыток наплавленного металла сверх установленного значения располагается на обратной стороне стыкового шва, то такой дефект называют превышением проплава. Разновидность – местный избыточный проплав.
- Если избыток наплавляемого металла натекает на основной металл, но не сплавляется с ним, то такой дефект называют наплавом.
- Линейное смещение возникает, если свариваемые поверхности расположены параллельно, но не на одном уровне.
- Угловым называют смещение между двумя поверхностями при их расположении под углом, который отличается от необходимого.
- Натек образуется из металла сварного шва который оседает под воздействием силы тяжести. Натек образуется при горизонтальном, потолочном, нижнем положениях сварки, в угловом соединении и шве нахлесточного соединения.
- При прожоге металл сварочной ванны вытекает, образуя сквозное отверстие. Причинами прожога могут стать загрязненность поверхности основного металла или электрода.
- Неполное заполнение разделки кромок возникает из-за недостаточного количества присадочного материала.
- Если в угловом соединении один катет значительно превышает другой, то возникает дефект чрезмерной асимметрии.
- Неравномерная ширина сварного шва.
- Неровная поверхность – это неравномерность формы усиления шва по его протяженности.
- Вогнутость корня шва представляет собой неглубокую канавку со стороны корня шва, которая образовалась по причине усадки.
- Из-за возникновения пузырьков в период затвердевания металла образуется пористость в корне шва.
- Возобновление. Этот дефект представляет собой местную неровность поверхности в зоне возобновления сварочного процесса.
Наплыв и подрез
Устранение и предотвращение сварочного дефекта
Устраняя сварочный дефект в виде несплавления, очищают корень в месте изъяна и проводят сварку ещё раз. Во время установок важных конструкций дефектный участок срубают или вырезают, а затем сваривают заново.
Следующие методы помогут предотвратить появление непровара в сварных швах:
Разделка кромок
Метод, когда заранее разделывают кромки под определённым углом. При этом оставляют свободный контакт электрода к корню шва и притупление. В нужном месте очищают грязь, окисел, ржавчину и обезжиривают поверхность. Подготовленные детали ровно помещают в одной плоскости, оставляя между кромками зазор.
Более подробно про подготовку металла под сварку вы можете прочитать тут.
Тепловая подача
Способ, когда скорость проведения сварки устанавливают так, чтобы металл кромок успевал плавиться, поскольку во время быстрого перемещения электрода теплоты хватит лишь для шовного образования. Сваривая неоднократно детали, удаляют шлак после всех проходов, так как он помешает плавлению предшествующего шва.
Поочерёдное следование режимам сварки
Установка среднего или высокого значения тока, которая будет соответствовать толщине и металлу подготовленных деталей. Для избегания непроваров на концах шва и при замене электрода у инверторов регулируют функцию повышения напряжения на недолгое время. Для предотвращения несплавления на старом сварочном устройстве без регулирования параметров дуги выбирают время для того, чтобы выявить минимальные колебания сетевого напряжения.
Правильное положение электрода
При сваривании дугу проводят по оси стыка для одинакового прогревания обеих кромок. Не соблюдая этого, кромка не сплавится со швом. Под углом 5-20 градусов электрод перемещают вперёд. При сварке угловых швов «лодочкой» электрод держат на одинаковом расстоянии от поверхности деталей. Когда заготовки соединяют в несимметричную «лодочку», электрод располагают под углом 30 градусов к одной из плоскостей деталей.
Сваривают детали на высоком токе, имеющим прямую или обратную полярность. Во время сварки током с обратной полярностью используют короткую дугу, из-за чего могут появиться подрезы. А из-за большого диаметра электрода частицы шлака могут попасть в кромочный промежуток.
Тугоплавкие оксиды
Это компоненты, образующиеся при нагреве сплавов и легированной стали. Если неправильно сварить элементы ,то шлак остается внутри шва, образуя дефекты в виде непроваров. Чтобы предотвратить это, нужен кислород для образования оксидов. Пользуясь плавящимся электродом, стоит подобрать устройство с покрытием, которое будет соответствовать виду металла.
Теперь преодоление местного непровара не должно пугать начинающих сварщиков. Главное — не создать причин, способствующих его образованию. В случае, если его избежать не удалось, можно устранить дефект, но лучше попытаться предотвратить возникновение несплавления.
Прочие дефекты сварных швов
Все дефекты сварных швов и соединений, которые не были перечислены выше, относятся к категории “прочие”. К ним принадлежат следующие типы дефектов:
- Случайная дуга. В результате возникновения случайного горения дуги возникает местное повреждение поверхностного слоя основного металла, который примыкает к области сварного шва.
- Брызги металла – капли, которые образовались от наплавляемого или присадочного металла во время сварочного процесса. Они прилипают к поверхности остывшего металла сварного шва или основного металла, расположенного в околошовной области.
- Вольфрамовые брызги – создаются частицами вольфрама, выброшенного из расплавленного электрода на основной металл или на сварной шов.
- Поверхностные задиры – это дефекты, которые возникают из-за удаления временно приваренного приспособления.
- Утонение металла образуется при механической обработке. При этом толщина металла имеет значение, которое меньше допустимой величины.
Допустимые дефекты сварных соединений – это отклонения, наличие которых не снижает эксплуатационные свойства сварного соединения и их присутствие разрешено нормативной документацией. Все остальные дефекты, как правило, исправляются с помощью подварки. Исправлять качество сварки более двух раз не разрешается, так как может произойти перегрев или пережог металла.
Общие принципы классификации дефектов
Дефекты сварных швов подразделяются на внутренние и внешние. К внутренним дефектам относят неблагоприятные отклонения от микротвёрдости и структуры, которые выявлены в сварном шве. К внешним дефектам относятся те, которые выявляются визуальным осмотром. На практике основные дефекты сварного шва рассматривают и оценивают в сравнении с безукоризненно выполненными сварными швами на заготовках из тех же материалов.
Важным принципом классификации является характерные особенности дефектов, которые могут относиться либо к качеству выполнения шва, либо к его недопустимой форме или размерам.
К первой группе дефектов относят:
- Имеющиеся газовые включения (пузыри);
- Включения шлака, флюса или металлических частиц;
- Несплошности шва.
Вторая группа включает в себя:
- Искажения корня шва (подрез);
- Трещины различной пространственной ориентации;
- Прочие поверхностные дефекты, например, пазы от прожога, наплывы, неравномерность поверхности шва и пр.;
- Недопустимое смещение осей свариваемых заготовок.
ГОСТ 30242-97 устанавливает, что указанные дефекты часто бывают следствием несоблюдения технологических режимов сварки и последующей термической/механической обработки готового сварного соединения. При этом дефекты, которые могут быть обусловлены нетехнологичностью сварной конструкции, должны предупреждаться ещё на стадии опытных испытаний такой конструкции.
Рисунки и фото конкретных дефектов обычно приводятся в текстах соответствующих нормативных документов.
Допустимые и недопустимые дефекты
Понятно, что все дефекты сварных соединений негативно влияют на качество сварной конструкции. Но есть такие, при которых конструкция может эксплуатироваться без проблем, а есть те, при которых эксплуатировать ее строго запрещено.
Поэтому перед тем как определить, можно или нельзя эксплуатировать сварную конструкцию, необходимо принять во внимание все обстоятельства и факторы, влияющие на выбор.
- Необходимо определить соответствует ли конструкция всем геометрическим и габаритным параметрам строго по проекту или чертежу.
- Тип дефекта, его размеры и место в соединении.
- Каким механическим нагрузкам будет подвергаться строение или сооружение. Выдержат ли их сварочные соединения.
- Характер окружающей среды. Природные нагрузки негативно влияют на состояние сварного шва.
- Функции, возложенные на конструкцию. То есть, один дефект может выдержать определенные нагрузки, а другие ему противопоказаны.
Определить допустимость дефектов можно только специальной аппаратурой. Поэтому рекомендуется использовать оборудование, которое по степени проверки дефекта была выше, чем номинальная допустимая величина самого изъяна. К примеру, трещину размером 3 мм нельзя измерять прибором, который определяет минимальные трещины длиною 5 мм.
Кстати, на допустимость влияют не только размеры и форма дефектов, не последнее слово за их количеством и частотой расположения.
Дефекты микроструктуры
К дефектам микроструктуры нужно отнести микроскопические трещины и поры, включения неметаллического типа (кислородные, нитридные), крупная зернистость структуры наплавленного металла с элементами перегревов и пережогов.
Самый опасный из всех перечисленных дефектов – пережог. При нем внутри шва появляются в большом количестве крупные зерна структуры металла, которые имеют минимальные прочностные связи между собой. Отсюда высокая хрупкость стыка. Причинами пережога являются присутствие кислорода в зоне сварки, а значит, изоляция ванны была плохой. Сюда же можно добавить высокую температуру сварочного процесса.
Как обнаружить сварные дефекты
После выполнения работ необходимо оценить качество швов.
Для выявления изъянов и контроля качества сварных соединений применяют следующие способы:
- Внешний осмотр. Во время процедуры используют увеличительный прибор. Способ помогает выявить дефекты больших и средних размеров.
- Цветная дефектоскопия. Основывается на способности металла менять свой оттенок при соприкосновении с некоторыми жидкостями, например, керосином.
- Магнитный способ. Подразумевает определение характера изменения волн.
- Ультразвуковой контроль. Предполагает использование специального оборудования, способного определять характер отражения звуковых волн.
- Радиационная диагностика. Обнаружение дефектов осуществляют путем просвечивания соединения рентгеновскими лучами. На полученном снимке отображаются все недопустимые элементы.
