Дефекты сварки и их устранение

Каждый производственный процесс предполагает определенные отклонения от требований технический норм. Если такие отклонения выходят за пределы установленных допусков для конкретного изделия — это брак, дефект, который должен быть устранен. Если устранение дефекта невозможно, изделие не может быть принято к эксплуатации. В сварочном производстве изделием является правильно сваренное изделие, узел, конструкция. В изделиях, выполненных сваркой, дефекты различаются по месту их расположения и по причинам возникновения. Рассмотрим их. Причины возникновения дефектов — это те, возникновение которых связано с неправильной подготовкой и сборкой элементов, нарушением режима сварки, 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, незаверенные кратеры.

Дефекты по причинам их возникновения связаны с явлениями, происходящими в процессе кристаллизации и формирования самой сварочной ванны и окончательного формирования шва. Это и трещины в самом шве и в околошовной зоне, шлаковые включения, поры.

Дефекты по месту их расположения — это трещины и поры, выходящие на поверхность металла, непровары, прожоги, подрезы, наплывы — все они относятся к наружным дефектам и могут быть обнаружены внешним осмотром (рис. 28). К внутренним дефектам относятся те же трещины, непровары , включения и поры, но находящиеся внутри шва и не выходящие на поверхность. Их обнаруживают только методами неразрушающего контроля.

Следующая разновидность дефекта — неравномерность шва. Появляется дефект по причине неустойчивого режима сварки, неточного направления электрода. Если это автоматизированная сварка, то причины в колебании напряжения в сети, проскальзывание проволоки в подающих роликах, протекание жидкого металла в зазоры, неправильный угол наклона электрода.

Теперь о причинах возникновения каждого вида дефекта,

Подрезы — это углубления в основном металле. Причина их возникновения — большой сварочный ток и длинная цуга. При выполнении угловых швов основной причиной возникновения подреза будет смещение электрода в сторону вертикальной стенки. Суть в том, что при таком смещении электрода возникает сильный разогрев вертикальной стенки, металл там плавится раньше и стекает на горизонтальную полку, образуя наплывы.

Непровар. Возникновение этого дефекта кроется в малом угле скоса свариваемых, кромок и небольшом зазоре между ними. Загрязнение кромок тоже может быть причиной неироваров. При самом процессе сварки непровар может дать недостаточный сварочный ток, завышенная скорость сварки, неточное направление электродной проволоки. Обычно место образования непровара — корень шва. Если применялась автоматическая сварка, то непровары образуются обычно в самом начале шва. Поэтому при автоматической сварке советуем начало сварки проводить на специальных входных планках.

Прожог (сквозное проплавление) возникает из-за большого тока при малых скоростях сварки, из-за наличия большого зазора между кромками. Наиболее часто прожоги образуются при выполнении первого прохода многослойного шва и при сварке тонкого металла. Если под свариваемый шов плохо поджата флюсовая подушка или медная подкладка — тоже может возникнуть прожог.

Наплыв представляет собой затекание жидкого металла непосредственно из сварочной ванны на кромки холодного основного металла. Наиболее часто наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальных плоскостях. Обычные причины наплывов — большой сварочный ток, неправильный наклон электрода, излишне длинная дуга.

Трещины — 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).

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.

Поры 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.

Обычная форма возникающих пор — сферическая. Если поры выходят на поверхность — это свищи. Причины образования пор: масло, краска, окалина, ржавчина, всякие другие загрязнения. Причиной может быть и использование сырых не просушенных электродов. Это же относится и к сырым флюсам и к примесям в защитных газах. Излишне большая скорость сварки нарушает газовую защиту сварочной ванны, что тоже ведет к появлению пор. Поры появляются и при неверном выборе сварочной проволоки, особенно в том случае, если сварка осуществляется в углекислом газе.

Включения шлака в сварочном шве. Речь идет в неметаллических включениях (несколько миллиметров) в линиях шва. Формы включений могут быть самые разные. Обычно такие включения располагаются на границе соединения основного металла с наплавленным. Причины возникновения шлаковых включений — грязь на кромках, малый сварочный ток и большая скорость сварки.

Несплавления Это означает, что металл сварного шва не сплавился с ранее наплавленным металлом или не сплавляется с основным металлом. Причины — плохая зачистка свариваемых кромок, грязь, большая длина цуги, недостаточная сила тока, большая скорость сварки.

Последствия дефектов сварки

Как уже было упомянуто в начале раздела, если допущенные в изделии отклонения не превышают установленных допусков, изделие (сварной шов) может быть принято в эксплуатацию. Здесь важно знать, на что влияет допущенное отклонение, как при этом изменяется характеристика изделия (конструкции). К примеру, усиление шва не снижает прочности при статических нагрузках, однако сильно влияет на вибрационную прочность. Чем больше усиление шва и, следовательно, меньше угол перехода от основного металла к наплавленному , тем сильнее оно снижает предел выносливости.

Кратеры, как и прожоги, во всех случаях — недопустимые дефекты и подлежат исправлению. Часто кратер является очагом развития трещин.

Наплывы, резко изменяя очертания швов, образуют концентраторы напряжений и тем самым снижают выносливость конструкций. Наплывы, имеющие большую протяженность, следует считать недопустимыми дефектами, так как они нередко сопровождаются непроварами. Небольшие местные наплывы считают допустимыми дефектами.

Опасным дефектом является подрез. Он не допускается в конструкциях, работающих на выносливость. Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок, можно считать допустимыми.

Трещины — наиболее опасный дефект сварных швов. Они являются сильными концентраторами напряжений.

Выявленные трещины оставлять без исправления (подварки) обычно не разрешается. Сварные швы с трещинами исправляют по специальной технологии, гарантирующей надежную работу сварного соединения.

Непровары снижают работоспособность сварного соединения за счет ослабления рабочего сечения, создают концентрацию напряжений в шве. При вибрационных нагрузках мелкие непровары снижают прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность на 70%.

Поры, газовые и шлаковые включения. Этот вид дефекта незначительно влияет на прочность соединения в целом. Но расположенные в виде цепочки поры уже представляют опасность, существенно снижая прочность. Так что здесь очень важно геометрическое расположение пор и включений, чем более они упорядочены, тем большую опасность представляют. Если шлаковые включения расположены в глубине шва, это тем более опасно.

В заключение следует сказать, что изготовить ряд швов, не имеющих дефектов вообще, практически невозможно. Все дело в том, чтобы было минимум допустимых дефектов.

Устранение дефектов сварки

Все дефекты сварного шва подлежат обязательному устранению, а если это невозможно, сварное изделие бракуется.

В конструкциях из стали допускается устранение дефектов плазменно-дуговой или воздушно-луговой строжкой с последующей обработкой поверхности абразивами. Можно устранять наружные дефекты шлифовкой. Если производится заварка выборок в швах, подлежащих обязательной термической обработке (из легированных и хромистых сталей), то приступать к исправлению дефектов следует только после отпуска сварного соединения (при 450—650°С).

При удалении дефектных мест целесообразно соблюдать определенные условия:. Длина удаляемого участка должна быть равна длине дефектного места плюс 10— 20 мм с каждой стороны, а ширина разделки выборки должна быть такой, чтобы ширина шва после заварки не превышала его двойной ширины до заварки. Форма и размеры подготовленных под заварку выборок должны обеспечивать возможность надежного провара в любом месте. Поверхность каждой выборки должна иметь плавные очертания без резких выступов, острых углублений и заусенцев. При заварке дефектного участка должно быть обеспечено перекрытие прилегающих участков основного металла.

После заварки участок необходимо зачистить до полного удаления раковин и рыхлости в кратере, выполнить на нем плавные переходы к основному металлу.

Удаление заглубленных наружных и внутренних дефектов (дефектных участков) в соединениях из алюминия, титана и их сплавов следует производить только механическим способом — вышлифовкой абразивным инструментом или резанием, а также вырубкой с последующей зашлифовкой.

Подрезы принято устранять наплавкой ниточного шва по всей длине дефекта. Однако это ведет к повышению расхода сварочных материалов. В таких случаях целесообразно применять оплавление подреза аргонодуговыми горелками, что позволяет сгладить дефекты без дополнительной наплавки.

Наплывы и неравномерности формы шва исправляют механической обработкой дефекта по всей длине.

Кратеры швов заваривают.

Прожоги в швах наблюдаются редко, их зачищают и заваривают.

Заварку дефектного участка производят одним из способов сварки плавлением (ручной дуговой, дуговой в среде инертных газов и др.).

Исправленные швы сварных соединений должны быть повторно проконтролированы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству изделия. Если при этом вновь будут обнаружены дефекты, то производят их повторное исправление с соблюдением необходимых требований. Число исправлений одного и того же дефектного участка, как правило, не превышает трех раз.

Источник: https://www.aspar.com.ua

Обсудить на форуме