Дефекты сварных соединений и их исправление

ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ИХ ИСПРАВЛЕНИЕ

Дефекты сварных швов и причины их появления

Продукцией в сварочном производстве считают готовые детали, узлы и изделия, изготовленные на данном предприятии. Требования к ним указывают в нормативной документации: правилах контроля (ПК), технических условиях (ТУ) и т.д.  При сварке плавлением технические условия, как правило, регламентируют геометрические размеры швов (ширину и выпуклость шва), число проходов и глубину проплавления. Нормы допустимости дефектов регламентируют правила контроля. Качество выпускаемой продукции проверяется или самим исполнителем продукции, или работниками отдела технического контроля (ОТК) предприятия.

Под дефектом понимают каждое несоответствие продукции установленным требованиям.

В сварных соединениях, выполненных сваркой плавлением, дефекты различают по причинам возникновения и по месту их расположения.

В зависимости от причин возникновения дефекты можно разделить на группы. К первой группе относятся дефекты, связанные с металлургическими и тепловыми явлениями, происходящими в процессе образования, формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания сварного соединения: горячие и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, поры, шлаковые включения, неблагоприятные изменения свойств металла шва и зоны термического влияния.

Вторую группу составляют дефекты формирования швов, т.е. дефекты, происхождение которых связано в основном с нарушением режима сварки, неправильной подготовкой и сборкой элементов конструкции под сварку, неисправностью оборудования, небрежностью и низкой квалификацией сварщика и другими нарушениями технологического процесса. К дефектам этой группы относятся несоответствие швов расчетным размерам, непровары, подрезы, прожоги, наплывы, незаваренные кратеры и др.

По месту расположения дефекты бывают наружные и внутренние.

К наружным относят дефекты формирования шва, непровары, подрезы, прожоги, наплывы, кратеры, а также трещины и поры, выходящие на поверхность металла (рис.1). Наружные дефекты могут быть установлены внешним осмотром.

Рис.1. Наружные дефекты сварных швов

Внутренними дефектами, согласно ГОСТ 23055-78, являются трещины, непровары, несплавления, шлаковые и оксидные включения, поры (рис.2). Для обнаружения внутренних дефектов используют методы неразрушающего контроля.

Рис.2. Внутренние дефекты сварных швов

Неравномерность формы шва появляется вследствие неустойчивого режима сварки, неравномерности зазора и угла скоса кромок, а также в местах расположения прихваток. Неправильная форма швов является следствием неточного направления электрода относительно разделки. При автоматизированных способах сварки причинами образования такого дефекта являются: проскальзывание проволоки в подающих роликах, колебания напряжения от сети, протекание жидкого металла в зазоры, неправильный угол наклона электрода и т.д.

Непровары чаще всего образуются при небольшом зазоре между кромками и малом угле их скоса, завышенном притуплении и загрязнении кромок, неточном направлении электродной проволоки относительно места сварки, недостаточном сварочном токе или чрезмерно большой скорости сварки. Непровары обычно образуются в корне шва. При автоматической сварке под флюсом непровары могут образовываться в начале шва, поэтому начинать сварку следует на специальных входных планках. Непровары являются опасными дефектами сварки.

Подрезы образуются на поверхности швов и представляют собой углубления в основном металле, появляющиеся в процессе сварки вдоль края шва. Они возникают в результате большого сварочного тока и длинной дуги, так как при этом возрастает ширина шва и сильнее оплавляются кромки. Основной причиной образования подрезов при выполнении угловых швов является смещение электрода в сторону вертикальной стенки. Это вызывает сильный разогрев металла вертикальной стенки, которая плавится раньше и стекает на горизонтальную полку. В таких случаях на горизонтальной полке образуются наплывы.

Прожоги - это сквозное проплавление основного или наплавленного металла. Причинами их образования могут быть: чрезмерный ток при небольших скоростях сварки, большой зазор между свариваемыми кромками, недостаточное притупление кромок. Наиболее часто прожоги образуются при сварке тонкого металла и выполнении первого прохода многослойного шва. Прожоги могут появиться также в результате плохого поджатия медной подкладки или флюсовой подушки.

Наплывы образуются от натекания жидкого металла из сварочной ванны на кромки холодного основного металла. Чаще всего они возникают при выполнении дуговой сваркой в защитных газах горизонтальных сварных швов на вертикальной плоскости. Причинами образования наплывов являются: большой сварочный ток, неправильный наклон электрода, слишком длинная дуга.

Кратеры образуются при обрыве дуги в виде углублений в застывшей сварочной ванне. Место кратера должно быть заварено. При автоматической сварке шов обычно заканчивают на выводной планке, где и появляется кратер.

Трещины - это самые опасные дефекты, так как создают резкую концентрацию напряжений. Трещины появляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате слишком быстрого охлаждения. Часто трещины образуются в сварных соединениях жестко закрепленных конструкций.

Иногда трещины возникают при охлаждении сварных конструкций на воздухе. Они могут располагаться вдоль и поперек сварного соединения, а также в основном металле, в местах сосредоточения швов и приводить к разрушению сварной конструкции.

Причинами образования трещин являются большие напряжения, возникающие в сварных соединениях при сварке. На образование трещин влияет повышенное содержание серы и фосфора. Сера увеличивает склонность металла шва к образованию горячих трещин, а фосфор - холодных. Горячие трещины возникают в процессе кристаллизации металла шва, т.е. при высоких температурах, а холодные - при относительно низких температурах (ниже 100-300 °С).

Поры в сварных швах появляются вследствие того, что газы, растворенные в жидком металле, при быстром охлаждении шва не успевают выйти наружу и остаются в нем в виде пузырьков. Размер пор колеблется от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Форма их обычно сферическая. Поры при сварке могут выходить на поверхность. Такие поры являются канальными, их называют свищи.

Причинами образования пор являются: ржавчина, окалина, масло, краска и другие загрязнения на кромках основного металла и сварочной проволоки; использование влажных (непросушенных) электродов и флюсов; наличие вредных примесей в защитных газах. Поры могут быть вызваны чрезмерно большой скоростью сварки, в результате которой может нарушаться газовая защита ванны жидкого металла. Образование пор возможно также при повышенном содержании углерода в основном металле и при неправильном выборе марки сварочной проволоки, в особенности при сварке в СО.