Дефекты сварных соединений. Дефекты сварных соединений

Дефекты сварных соединений. Сварочные работы. Практический справочник

Дефекты сварных соединений

Несоответствие сварного соединения техническим требованиям, изложенным в нормативной документации, называется дефектом. ГОСТы регламентируют все необходимые параметры (конструктивные размеры, форму сварного шва, его прочность, пластичность, геометричность и др.), которые должны быть выдержаны при выполнении сварочных работ.

Однако соединения могут отклоняться от заданных в нормативно-технической документации параметров, что нередко приводит к разрушению как самого сварного шва, так и всей конструкции, что, разумеется, нельзя считать положительным моментом. Чтобы не допускать такого развития событий, необходимо точно знать, какими дефектами могут сопровождаться сварочные работы, каковы их причины и способы предупреждения или устранения.

В сварных соединениях могут возникать различные дефекты. В соответствии с расположением они подразделяются на две большие группы – наружные и внутренние.

К наружным относятся следующие дефекты:

1. Дефекты формы шва (рис. 47), процесс формирования которых непосредственным образом связан с выбранным режимом сварки (прежде всего с величиной, родом и полярностью тока, напряжением дуги и скоростью сварки) и пространственным положением сварного соединения.

Рис. 47. Дефекты формы шва: а – неравномерная ширина; б – бугры и седловины

Имеют значение также квалификация сварщика (отсутствие или недостаточность которой приводят к наложению неравномерных по ширине швов, образованию бугров и седловин вследствие неравномерности приложенных усилий), неправильное манипулирование электродом и нарушение величины зазора кромок. Все это заканчивается ухудшением прочностных характеристик сварного соединения и образованием внутренних дефектов.

2. Подрезы (углубления) в основном металле, появляющиеся по краям сварного шва (рис. 48).

Рис. 48. Подрез сварного шва: а – в стыковом соединении; б – в горизонтальном шве на вертикальной поверхности; в – в угловом шве таврового соединения; 1 – подрез

Их глубина может доходить до нескольких миллиметров. Причины подрезов различны. Например, это могут быть большая сила тока, высокое напряжение, смещение электрода по отношению к оси шва, проблемное пространственное положение, затрудняющее сварку, или низкая квалификация исполнителя работ.

В результате подрезов рабочая толщина металла уменьшается, они становятся очагами концентрации внутренних напряжений, развивающихся при нагрузке, и в процессе эксплуатации изделия или конструкции могут привести к разрушению соединения. Наибольшую опасность представляют подрезы, направленные поперек усилий, которые воздействуют на них в угловых и стыковых швах.

Возникновение подреза зависит от соотношения между скоростью затвердевания (кристаллизации) сварного шва и скоростью заполнения углубления расплавленным металлом. Отсюда следует, что для недопущения или устранения данного дефекта необходимо либо снизить скорость кристаллизации, либо повысить скорость заполнения углубления. Как правило, прибегают к первому варианту, для чего проводят предварительный подогрев свариваемых частей (этот способ работает благодаря улучшению смачиваемости твердого металла жидким за счет имеющейся между ними разности температур) или осуществляют многоэлектродную сварку.

3. Прожоги (рис. 49), т. е. сквозные отверстия в сварном шве, причины появления которых весьма различны.

Рис. 49. Прожог в горизонтальном шве

Повышение погонной энергии сварочной дуги приводит к увеличению объема жидкого металла. Если это произошло в результате повышения силы сварочного тока, то одновременно возрастет и давление дуги. Совокупность описанных процессов может привести к тому, что силы гидростатического давления и давления сварочной дуги превысят силу поверхностного натяжения расплавленного металла, который вытечет, образовав прожог.

Причинами прожога могут стать неравномерная скорость сварки, большой зазор между свариваемыми частями, соединение элементов из тонкого металла (это особенно частая причина прожога, так как ширина сварочной ванны становится такой, что превосходит толщину металла), некачественный первый слой в многослойном шве или выполнение вертикального шва в направлении снизу вверх.

4. Поджоги, которые возникают при возбуждении сварочной дуги в непосредственной близости от разделки кромок. Такие дефекты подлежат обязательному удалению, поскольку они превращаются в центры концентрации внутренних напряжений.

5. Наплывы (рис. 50), ставшие следствием ряд таких причин, как увеличенная сила тока в сочетании с длинной сварочной дугой и большой скоростью сварки, чрезмерный наклон сварного шва, выполнение шва в трудном пространственном положении и вертикального шва снизу вверх, ошибки при манипулировании электродом и неопытность сварщика. Они бывают локальными и значительными по длине.

Рис. 50. Наплывы расплавленного металла: а – в горизонтальном шве; б – в нахлесточном соединении; в – в тавровом соединении; г – в стыковом соединении либо при наплавке валиков

6. Незаваренный кратер. Если при окончании сварки дуга неожиданно обрывается, то на металле появляется углубление – кратер. Его размеры определяются силой сварочного тока. Оставленный незаваренным кратер – это источник концентрации внутренних напряжений, которые снижают прочность соединения. Если сварка осуществляется без выводных планок, то кратер надо заварить и оборвать дугу на заваренном участке шва. Нельзя выводить кратер в зону основного металла, поскольку это чревато образованием подреза.

7. Поры (рис. 51), вышедшие на поверхность.

Рис. 51. Пористость металла шва: а – равномерная; б – очаговая; в – в виде цепочки

Их появление объясняется содержанием газов в расплавленном металле. В этот момент их еще можно удалить из сварочной ванны, но если они появились в момент кристаллизации металла шва, то останутся в виде газовых пор. Причинами возникновения пористости являются использование отсыревших электродов, повышенная скорость сварки, длинная дуга, загрязненные кромки разделки и некачественная защита шва при сварке в среде защитных газов.

Равномерные поры – это результат действия постоянных факторов, таких как загрязненность кромок, влажные электроды и неравномерная толщина их покрытия. Одиночные поры – это последствие случайных факторов, в частности скачков напряжения в сети, локальных дефектов в электродном покрытии, случайного увеличения длины дуги.

Очаги (скопления) пор формируются при нарушении режима сварки, применении электродов с некачественным покрытием или загрязненности кромок.

Меры предотвращения пористости содержатся в уже названных причинах, хотя есть и другие. Например, использование обратной полярности при работе на постоянном токе, снижение температуры расплавленного металла сварочной ванны, устранение неметаллических включений в металле и др.

8. Трещины (рис. 52), которые представляют собой наиболее опасные дефекты швов. Они могут быть продольными или поперечными и возникать как в наплавленном, так и в основном металле.

Рис. 52. Трещины: а – в наплавленном металле шва; б – в зоне термического влияния

Трещины образуются, когда в металле формируются напряжения в результате неравномерного нагревания и охлаждения, когда происходят усадка и изменения величины зерен металла и их расположения; когда сварка ведется при низкой температуре; когда соединяются в жестко зафиксированных изделиях или конструкциях конструкционные и легированные стали и пр. Трещины подлежат обязательному устранению: их вырубают и повторно заваривают.

К группе внутренних дефектов относятся следующие:

1. Трещины. Причины их появления и способы ликвидации такие же, что и при образовании и устранении наружных трещин.

2. Непровары корня шва и кромки (рис. 53). Это серьезный дефект, который выглядит как несплавление электродного металла с основным.

Рис. 53. Непровар: а – корня сварного шва; б – кромки

Помимо того, что в зоне непровара прочность шва резко ухудшается, здесь образуются очаги напряжения, снижающие сопротивляемость шва внешним нагрузкам при эксплуатации изделия или конструкции.

Причины непровара различны, среди них могут быть недостаточный ток, низкая мощность горелки, несоответствующий прогрев металла при ускоренном манипулировании электродом или горелкой, проникновение в шов шлака или пленки окислов, малый угол скоса кромок, некачественная подготовка кромок к сварке.

Как и в предыдущем случае, непровар аккуратно вырубают, после чего снова заваривают дефектный участок, предварительно выяснив причину непровара;

3. Поры, возникающие при поглощении жидким металлом газов, которые не успели полностью выделиться в процессе работы.

Другая причина порообразования – выкрашивание каплевидных включений металла и шлака, поскольку мельчайшие капли металла, покрытые пленкой окислов, попав в сварочную ванну, не сплавляются с металлом шва.

Наличие пор приводит к тому, что шов становится проницаемым и разрушается под воздействием газов и жидкостей. Поры подлежат вырубанию и повторному завариванию, а при газовой сварке – проковке.

4. Шлаковые включения, проникающие в металл при ведении сварки длинной дугой и окислительным пламенем. Как и поры, они негативно отражаются на сечении шва, снижая его прочность. Поделитесь на страничке

Следующая глава >

diy.wikireading.ru

Дефекты сварных соединений. Сварочные работы. Практический справочник

Дефекты сварных соединений

Чтобы не допускать такого развития событий, необходимо точно знать, какими дефектами могут сопровождаться сварочные работы, каковы их причины и способы предупреждения или устранения.

К наружным относятся следующие дефекты:

1. Дефекты формы шва (рис. 94), процесс формирования которых непосредственным образом связан с выбранным режимом сварки (прежде всего с величиной, родом и полярностью тока, напряжением дуги и скоростью сварки) и пространственным положением сварного соединения.

Рис. 94. Дефекты формы шва: а – неравномерная ширина;

б – бугры и седловины

2. Подрезы (углубления) в основном металле, появляющиеся по краям сварного шва (рис. 95).

Их глубина может доходить до нескольких миллиметров. Причины подрезов различны.

Например, это могут быть большая сила тока, высокое напряжение, смещение электрода по отношению к оси шва, проблемное пространственное положение, затрудняющее сварку, или низкая квалификация исполнителя работ.

Рис. 95. Подрез сварного шва: а – в стыковом соединении; б – в горизонтальном шве на вертикальной поверхности; в – в угловом шве таврового соединения; 1 – подрез

Возникновение подреза зависит от соотношения между скоростью затвердевания (кристаллизации) сварного шва и скоростью заполнения углубления расплавленным металлом.

Отсюда следует, что для недопущения или устранения данного дефекта необходимо либо снизить скорость кристаллизации, либо повысить скорость заполнения углубления. Как правило, прибегают к первому варианту, для чего проводят предварительный подогрев свариваемых частей (этот способ работает благодаря улучшению смачиваемости твердого металла жидким за счет имеющейся между ними разности температур) или осуществляют многоэлектродную сварку.

3. Прожоги (рис. 96), т. е. сквозные отверстия в сварном шве, причины появления которых весьма различны.

Рис. 96. Прожог в горизонтальном шве

5. Наплывы (рис. 97), ставшие следствием ряд таких причин, как увеличенная сила тока в сочетании с длинной сварочной дугой и большой скоростью сварки, чрезмерный наклон сварного шва, выполнение шва в трудном пространственном положении и вертикального шва снизу вверх, ошибки при манипулировании электродом и неопытность сварщика. Они бывают локальными и значительными по длине.

Рис. 97. Наплывы расплавленного металла: а – в горизонтальном шве; б – в нахлесточном соединении; в – в тавровом соединении; г – в стыковом соединении либо при наплавке валиков

7. Поры (рис. 98), вышедшие на поверхность.

Рис. 98. Пористость металла шва: а – равномерная; б – очаговая; в – в виде цепочки

Равномерные поры – это результат действия постоянных факторов, таких как загрязненность кромок, влажные электроды и неравномерная толщина их покрытия. Одиночные поры – это последствие случайных факторов, в частности скачков напряжения в сети, локальных дефектов в электрод ном покрытии, случайного увеличения длины дуги.

8. Трещины (рис. 99), которые представляют собой наиболее опасные дефекты швов. Они могут быть продольными или поперечными и возникать как в наплавленном, так и в основном металле.

Трещины образуются, когда в металле формируются напряжения в результате неравномерного нагревания и охлаждения, когда происходят усадка и изменения величины зерен металла и их расположения; когда сварка ведется при низкой температуре; когда соединяются в жестко зафиксированных изделиях или конструкциях конструкционные и легированные стали и проч. Трещины подлежат обязательному устранению: их вырубают и повторно заваривают.

Рис. 99. Трещины: а – в наплавленном металле шва; б – в зоне термического влияния

К группе внутренних дефектов относятся следующие:

2. Непровары корня шва и кромки (рис. 100). Это серьезный дефект, который выглядит как несплавление электродного металла с основным.

Рис. 100. Непровар: а – корня сварного шва; б – кромки

Другая причина порообразования – выкрашивание каплевидных

включений металла и шлака, поскольку мельчайшие капли металла, покрытые пленкой окислов, попав в сварочную ванну, не сплавляются с металлом шва.

Наличие пор приводит к тому, что шов становится проницаемым и разрушается под воздействием газов и жидкостей.

Поры подлежат вырубанию и повторному завариванию, а при газовой сварке – проковке.

4. Шлаковые включения, проникающие в металл при ведении сварки длинной дугой и окислительным пламенем.

Как и поры, они негативно отражаются на сечении шва, снижая его прочность.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

hobby.wikireading.ru

Дефекты сварных соединений — WiKi

Дефе́кты сварны́х соедине́ний — любые отклонения от заданных нормативными документами параметров соединений при сварке, образовавшиеся вследствие нарушения требований к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.

Классификация дефектов изложена в ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения»[2], а также в ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением»[3], которые соответствуют стандарту ISO 6520[4].

Дефекты соединений при сварке разделяются на шесть групп:

Трещины — несплошности, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.
Полости и поры — несплошность произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов.
Твёрдые включения — твёрдые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва.
Несплавления и непровары — отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва.
Нарушение формы шва — отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения.
Прочие дефекты — все дефекты, которые не могут быть включены в перечисленные выше группы.

Трещины

Зоны сварного соединения:Основной металл — светло серыйЗона термического влияния — серыйМеталл сварного шва — тёмно серый

Трещины возникающие в соединениях при сварке могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

В зависимости от ориентации трещины делятся на:

продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва). Преимущественно обуславливаются высокими усадочными напряжениями[5].
поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва). Как правило, образуются в результате продольной усадки металла с низкой пластичностью и, обычно, неглубоки.
радиальные (радиально расходящиеся из одной точки)

Кроме того, отдельно выделяют следующие виды трещин:

размещённые в кратере сварного шва
групповые и раздельные
групповые разветвлённые
микротрещины, обнаруживаемые физическими методами при не менее чем 50-кратном увеличении.

Методами снижения трещинообразования при сварке являются:

прокаливание флюсов перед сваркой;
предварительный подогрев заготовок от 250 до 450 °С;
сваривание в режиме с оптимальными параметрами;
медленное охлаждение металла после сварки;
проведение после сварки мягкого отжига для снятия остаточных напряжений.

Полости и поры

Возникновение этих дефектов преимущественно обуславливается газами, задержанными в расплавленном металле. По расположению они подразделяться на:

равномерно распределённые по сварному шву;
расположенные скоплением;
расположенные цепочкой.

К полостям также относятся свищи — продолговатые трубчатые полости, вызванные выделением газа, и усадочные раковины — полости, которые образуются вследствие усадки при затвердевании. Частным случаем усадочной раковины является кратер — не заваренная усадочная раковина в конце валика сварного шва.

Твёрдые включения

Выделяют следующие виды твёрдых включений:

шлаковые включения — линейные, разобщённые, прочие;
флюсовые включения — линейные, разобщённые, прочие;
оксидные включения;
металлические включения — вольфрамовые, медные, из другого металла.

Несплавления и непровары

Выделяют следующие типы несплавлений или отсутствий соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва[6]:

по боковой поверхности;
между валиками;
в корне сварного шва.

Термином непровар или неполный провар, называют несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения, заполняя зазор между деталями.

Нарушение формы шва

К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:

подрезы — продольные углубления на наружной поверхности валика шва.
усадочные канавки — подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль его границы.
превышения выпуклости стыкового и углового швов
превышение проплава — избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва.
неправильный профиль шва — угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.
наплав — избыток наплавленного металла шва, натёкший на поверхность основного металла.
линейное и угловое смещения свариваемых элементов — смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне (линейное) или расположение кромок элементов под углом (угловое).
натёк — металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натёки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении.
прожог — вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия.
не полностью заполненная разделка кромок
чрезмерная асимметрия углового шва — значительное превышение размеров одного катета над другим.
неравномерная ширина шва
неровная поверхность
вогнутость корня сварного шва — неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

Поперечная усадка
Продольная усадка
Угловое смещение
Угловое смещение
Искажение формы

Прочие дефекты

К прочим, в соответствии с ГОСТ 30242-97, относятся все дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы. Например:

местное повреждение металла из-за случайного зажигания дуги
брызги металла
поверхностные задиры — повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления
утонение металла

Холодные трещины

Остаточные напряжения могут уменьшить прочность основного металла и привести к его разрыву с образованием холодных трещин. Для снижения появления подобных дефектов используют различные технологические приёмы, например, сварка прерывистым швом, многопроходная сварка[7].

К основным причинам склонности к холодным трещинам относят следующее:

естественная склонность структуры металла, например, мартенситной
присутствие в структуре металла водорода (водородное охрупчивание)
значительный (−100 до +100 °С) диапазон рабочих температур
высокая жёсткость конструкции соединений
ошибки в выборе технологии сварки

Горячие трещины

Горячие трещины представляют собой хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовной зоны. Они возникают в твердо-жидком состоянии в процессе кристаллизации и при высоких температурах в твёрдом состоянии. Располагаются по границам зёрен.

Горячие трещины в основном обусловлены действием двух факторов: наличием жидких прослоек между зёрнами металла в процессе кристаллизации и усадочными деформациями. В процессе затвердевания происходит перемещение примесей и шлаков в межзёренные пространства, что снижает деформационную способность шва и околошовной зоны. Неравномерность усадки шва и основного металла при охлаждении вызывает внутренние напряжения и, как следствие, появление микро- и макроскопических трещин.

К снижению образования горячих трещин приводят следующие технологические приёмы:

снижение объёма провоцирующих примесей (сера, фосфор и др.) в металле свариваемых заготовок.
снижение в металле шва элементов, образующих химические соединения с низкой температурой затвердевания (хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан), нарушающих связь между зёрнами.
снижение жёсткости закрепления свариваемых заготовок и конструктивной жёсткости сварного узла, препятствующих деформации элементов при остывании[7][8].

ru-wiki.org

Дефекты сварных соединений | Мир сварки

Дефекты при сварке металлов плавлением образуются вследствие нарушения требований нормативных документов к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.

ГОСТ 30242-97 устанавливает определения и условные обозначения дефектов швов, зон термического влияния и основного металла при сварке металлов плавлением, и классифицирует дефекты на шесть следующих групп:

Наименование, определение и обозначение дефектов приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Наименование, определение и обозначение дефектовНаименование дефекта Определение и/или пояснение дефекта Обозначение дефекта Рисунки сварных швов и соединений с дефектами цифровое МИС

1. Трещины
Трещины	Несплошность, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок	100	Е
Микротрещина	Трещина, имеющая микроскопические размеры, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при пятидесятикратном увеличении	1001
Продольная трещина	Трещина, ориентированная параллельно оси сварного шва. Она может располагаться:	101	Еа
	– в металле сварного шва;	1011
	– на границе сплавления;	1012
	– в зоне термического влияния;	1013
	– в основном металле	1014
Поперечная трещина	Трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Она может располагаться:	102	Eb
	– в металле сварного шва;	1021
	– в зоне термического влияния;	1023
	– в основном металле	1024
Радиальные трещины	Трещины, радиально расходящиеся из одной точки. Они могут быть:	103	E
	– в металле сварного шва;	1031
	– в зоне термического влияния;	1033
	– в основном металле	1034
	Примечание — Трещины этого типа, расходящиеся в разные стороны, известны как звездоподобные трещины.
Трещина в кратере	Трещина в кратере сварного шва, которая может быть:	104		Ec
	– продольной;	1045
	– поперечной;	1046
	– звездообразной	1047
Раздельные трещины	Группа трещин, которые могут располагаться:	105	E
	– в металле сварного шва;	1051
	– в зоне термического влияния;	1053
	– в основном металле	1054
Разветвленные трещины	Группа трещин, возникших из одной трещины. Они могут располагаться:	106	E
	– в металле сварного шва;	1061
	– в зоне термического влияния;	1063
	– в основном металле	1064
2. Поры
Газовая полость	Полость произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов	200	A
Газовая пора	Газовая полость обычно сферической формы	2011	Aa
Равномерно распределенная пористость	Группа газовых пор, распределенных равномерно в металле сварного шва	2012
Скопление пор	Группа газовых полостей (три или более), расположенных кучно с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из полостей	2013
Цепочка пор	Ряд газовых пор, расположенных в линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из пор	2014
Продолговатая полость	Несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва. Длина несплошности не менее чем в два раза превышает высоту	2015	Ab
Свищ	Трубчатая полость в металле сварного шва, вызванная выделением газа. Форма и положение свища определяются режимом затвердевания и источником газа. Обычно свищи группируются в скопления и распределяются елочкой	2016	Ab
Поверхностная пора	Газовая пора, которая нарушает сплошность поверхности сварного шва	2017
Усадочная раковина	Полость, образующаяся вследствие усадки во время затвердевания	202	R
Кратер	Усадочная раковина в конце валика сварного шва, не заваренная до или во время выполнения последующих проходов	2024	K
3. Твердые включения
Твердое включение	Твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва. Включения, имеющие хотя бы один острый угол, называются остроугольными включениями	300
Шлаковое включение	Шлак, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть:	301	Ba
	– линейными;	3011
	– разобщенными;	3012
	– прочими	3013
Флюсовое включение	Флюс, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть:	301	G
	– линейными;	3021
	– разобщенными;	3022
	– прочими	3023
Оксидное включение	Оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания	303	J
Металлическое включение	Частица инородного металла, попавшая в металл сварного шва. Различают частицы из:	304	H
	– вольфрама;	3041
	– меди;	3042
	– другого металла	3043
4. Несплавление и непровар
Несплавление	Отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва. Различают несплавления:	401
	– по боковой стороне;	4011
	– между валиками;	4012
	– в корне сварного шва	4013
Непровар(неполный провар)	Несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения	402	D
5. Нарушение формы шва
Нарушение формы	Отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного значения	500
Подрез непрерывный	Углубление продольное на наружной поверхности валика сварного шва, образовавшееся при сварке	5011	F
Подрез непрерывный		5012	F
Усадочная канавка	Подрез со стороны корня одностороннего сварного шва, вызванный усадкой по границе сплавления (см. также 512)	5013
Превышение выпуклости стыкового шва	Избыток наплавленного металла на лицевой стороне стыкового шва сверх установленного значения	502
Превышение выпуклости углового шва	Избыток наплавленного металла на лицевой стороне углового шва (на всей длине или на участке) сверх установленного значения	503
Превышение проплава	Избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового шва сверх установленного значения	504
Местное превышение проплава	Местный избыточный проплав сверх установленного значения	5041
Неправильный профиль сварного шва	Угол α между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности сварного шва, менее установленного значения	505
Наплав	Избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним	506
Линейное смещение	Смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются параллельно, но не на требуемом уровне	507
Угловое смещение	Смешение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются под углом, отличающимся от требуемого	508
Натек	Металл сварного шва, осевший вследствие действия силы тяжести и не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью. В зависимости от условий это может быть:	509
	– натек при горизонтальном положении сварки;	5091
	– натек в нижнем или потолочном положении сварки;	5092
	– натек в угловом сварном шве	5093
	– натекание в шве нахлесточного соединения	5094
Прожог	Вытекание металла сварочной ванны, в результате которого образуется сквозное отверстие в сварном шве	510
Неполностью заполненная разделка кромок	Продольная непрерывная или прерывистая канавка на поверхности сварного шва из-за недостаточности присадочного металла при сварке	511
Чрезмерная асимметрия углового шва	Чрезмерное превышение размеров одного катета над другим	512
Неравномерная ширина шва	Отклонение ширины от установленного значения вдоль сварного шва	513
Неровная поверхность	Грубая неравномерность формы поверхности усиления шва по длине	514
Вогнутость корня шва	Неглубокая канавка со стороны корня одностороннего сварного шва, образовавшаяся вследствие усадки (см. также 5013)	515
Пористость в корне сварного шва	Наличие пор в корне сварного шва вследствие возникновения пузырьков во время затвердевания металла	516
Возобновление	Местная неровность поверхности в месте возобновления сварки	517
6. Прочие дефекты
Прочие дефекты	Все дефекты, которые не могут быть включены в группы 1-5	600
Случайная дуга	Местное повреждение поверхности основного металла, примыкающего к сварному шву, возникшее в результате случайного горения дуги	601
Брызги металла	Капли наплавленного или присадочного металла, образовавшиеся во время сварки и прилипшие к поверхности затвердевшего металла сварного шва или околошовной зоны основного металла	602
Вольфрамовые брызги	Частицы вольфрама, выброшенные из расплавленной зоны электрода на поверхность основного металла или затвердевшего металла сварного шва	6021
Поверхностные задиры	Повреждение поверхности, вызванное удалением временно приваренного приспособления	603
Утонение металла	Уменьшение толщины металла до значения менее допустимого при механической обработке	606

weldworld.ru

Дефекты сварных соединений

К ним относятся:

усадочные трещины,
поры,
инородные включения,
непровар,
вогнутость,
подрез,
превышение верхней выпуклости шва,
смещение кромок шва,
прожог,
сварочные трещины в шве и в основном материале,
слипание.

Неразъемные соединения материалов часто выполняют сваркой. Все способы сварки разделяют на две группы: сварку плавлением и давлением. В первом случае свариваемые заготовки располагают на некотором расстоянии друг от друга и осуществляют расплавление кромок заготовок, а затем – заполнение разделки присадочным или оплавленным основным металлом. Примерами этого типа сварки выступают такие способы сварки, как газовая, электродуговая, плазменная, лазерная, электродуговая под флюсом, аргонно-дуговая, электрошлаковая. При сварке давлением также возможно расплавление кромок, но сварку осуществляют при сдавливании свариваемых заготовок. Примерами этого типа сварки выступают такие способы сварки, как точечная, роликовая, сварка трением, диффузионная, индукционная, кузнечная, газопрессовая, ультразвуковая.

Каждому виду сварки свойственны свои характерные дефекты. Для сварки плавлением свойственны некоторые дефекты, характерные для литого металла: усадочная раковина, поры (иногда поры располагаются цепочками, группами), включения (шлаковые, флюсовые, оксидные, сульфидные, металлические).

Специфическими дефектами сварки являются: непровар – местное несоединение вследствие неполного расплавления кромок основного металла или поверхности ранее выполненных валиков; вогнутость или превышение проплава корня сварного шва; подрез – углубление в основном металле вдоль линии сплавления; превышение валика усиления шва; смещение кромок сварного шва из-за некачественной сборки; прожог в виде сквозного отверстия, образовавшегося в результате вытекания сварочной ванны.

Особенно опасный дефект – сварочные трещины, возникающие обычно в процессе остывания сварного соединения. Они могут появиться не только в наплавленном металле, но также в основном металле и в зоне термического влияния. Различают трещины продольные и поперечные относительно оси шва, разветвленные (паукообразные), образующие сетку.

Причиной возникновения перечисленных дефектов сварки являются неправильный состав сварочных материалов (электродов, флюсов), неправильная подготовка к сварке (неверная форма разделки, неверно выбранное расстояние между свариваемыми заготовками), нарушение режима сварки или охлаждения свариваемого соединения.

Образование горячих трещин при сварке может быть обусловлено низкой деформационной способностью (пластичностью) и межкристаллитной прочностью металла шва или околошовной зоны при высоких температурах и возникновением растягивающих напряжений в сварном соединении в момент минимальной прочности и пластичности. Холодные трещины образуются при температуре ниже 200 °С, когда металл приобретает высокую прочность. Их появление связано с местным увеличением объема металла при образовании мартенсита и возникновением достаточно больших объемных сварочных напряжений. Образованию и развитию холодных трещин способствуют насыщение металла водородом или кремнием и отсутствие предварительного и сопутствующего подогрева свариваемых изделий и последующего медленного их охлаждения либо отпуска.

Трещины могут возникать также в результате неправильной конструкции сварного изделия, неправильного термического режима сварки, наличия включений, расслоений и других дефектов в основном металле.

В сварке давлением встречаются некоторые дефекты, характерные для сварки плавлением, например поры, шлаковые включения, смещение кромок и др. Специфическим дефектом сварки давлением является слипание. Это хрупкое и непрочное соединение свариваемых заготовок, окисленное в большей или меньшей степени. Оно возникает при недостаточно хорошей очистке свариваемых поверхностей, недостаточном расплавлении металла кромок.

ndt-testing.ru

Классификация дефектов сварных швов и соединений

В процессе образования сварного соединения в металле шва и зоне термического влияния могут возникать дефекты, приводящие к снижению прочности, эксплуатационной надежности, точности, а также ухудшающие внешний вид изделия. Дефекты оказывают большое влияние на прочность сварных соединений и могут явиться причиной преждевременного разрушения сварных конструкций. Особенно опасны трещиноподобные дефекты (трещины, непровары), резко снижающие прочность, особенно при циклических нагрузках.

Дефекты сварных соединений по месту их расположения делятся на внутренние и наружные.

К дефектам, связанным с металлургическими и тепловыми явлениями, происходящими в процессе формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания металла, относятся: горячие и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, поры, шлаковые включения (рис. 36, а).

Рис. 36. Дефекты сварных швов а — связанные с металлургическими явлениями, 1 — трещины; 2 — шлаковые включения; 3 — поры и свищи; б — связанные с нарушением режима сварки; 1 — непровары; 2 — подрезы; 3 — наплава; 4 — прожоги; 5 — незаверенный кратер

К дефектам, связанным с нарушением режимов сварки, неправильной подготовкой и сборкой элементов конструкции под сварку, неисправностью оборудования, небрежностью и низкой квалификацией сварщика, относятся: несоответствие швов расчетным размерам, непровары, подрезы, прожоги, наплывы, незаваренные кратеры и др. (рис. 36, б).

Наружные дефекты могут быть выявлены внешним осмотром.

Для обнаружения внутренних дефектов требуются специальные методы неразрушающего контроля и контроля с разрушением всей или части сварной конструкции.

Непровар — это местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между металлом шва и основным металлом или между отдельными слоями шва при многослойной сварке. Непровар уменьшает сечение шва и вызывает концентрацию напряжений, что может значительно снизить прочность и надежность конструкции. Величина допустимых непроваров регламентируется СНиП III-18-75. Непровары, величина которых превышает допустимую, подлежат исправлению.

Непровар в корне шва вызывается недостаточной силой тока или неоправданно высокой скоростью сварки на данном режиме. Непровар кромки вызывается смещением электрода с оси стыка, а также блужданием дуги. Непровар между слоями шва получается в результате плохой очистки предыдущих слоев или при натекании расплавленного металла под дугу.

Подрезом называется местное уменьшение толщины основного металла у границы шва. Он приводит к концентрации напряжений, если расположен перпендикулярно действующим рабочим нагрузкам. Глубина допустимых подрезов регламентируется СНиП III-18-75.

Наплывом называется натекание металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним.

Прожогом называется полость в шве, образовавшаяся в результате вытекания сварочной ванны. Прожог является недопустимым дефектом и подлежит обязательному исправлению.

Кратером называется незаваренное углубление, образующееся после обрыва дуги в конце шва. В кратере, как правило, образуются усадочные рыхлости и трещины.

Подрезы, натеки, наплывы, прожоги, незаверенные кратеры, трудно удаляемый после сварки шлак и брызги вызываются преимущественно чрезмерной силой тока и напряжения на дуге, неоправданно большим диаметром электрода, неправильными манипуляциями концом электрода, некачественной сборкой под сварку.

www.stroitelstvo-new.ru

Дефекты сварных соединений - Cварочные работы

Дефекты сварных соединений

В процессе образования сварного соединения в металле шва и околошовной зоны могут возникнуть дефекты, которые в зависимости от причин, их вызывающих, делятся на две группы: первая — дефекты, связанные с особенностями технологических и тепловых процессов, протекающих непосредственно при нагреве, кристаллизации и остывании сварного соединения. Вторая— дефекты формирования шва, их происхождение связано с нарушением режима сварки, неправильной подготовкой под сварку, неисправностью сварочной аппаратуры и другими причинами общего характера. По способам обнаружения дефекты делятся на внешние и внутренние- К внешним относятся дефекты, расположенные на поверхности сварного соединения и обнаруживаемые невооруженным глазом или с помощью лупы. Внутренними называются дефекты, не выходящие на поверхность сварного соединения и наблюдаемые с помощью специальной аппаратуры.

Дефекты технологических и тепловых процессов сварки. К дефектам указанной группы относятся кристаллизационные трещины, поры, холодные трещины, неметаллические включения, несплавление.

Кристаллизационными (горячими) трещинами называются микро- или макроскопические, имеющие характер надреза, несплошности, зарождающиеся в интервале температур кристаллизации металла. Трещины могут развиваться при остывании металла в твердом состоянии. По отношению к оси шва трещины делятся на продольные и поперечные. Продольные трещины могут располагаться по оси шва в месте стыка столбчатых кристаллитов или между соседними кристаллитами. Поперечные трещины располагаются между соседними кристаллитами. Кристаллизационные трещины являются одним из основных видов брака при сварке. Наличие трещин в сварном соединении не допускается, так как они могут послужить причиной разрушения изделия.

Несплошности (пустоты) между кристаллитами по оси шва или по его сечению называются порами. Поры могут выходить или не выходить на поверхность сварного шва, они располагаются цепочкой или группами. Поры являются недопустимым дефектом для сварных швов изделий, работающих под давлением или вакуумом, предназначенных для хранения и транспортирования жидких и газообразных продуктов. По сравнению с трещинами поры менее опасны, однако их наличие нежелательно.

В отличие от кристаллизационных (горячих) холодные трещины образуются в сварных соединениях при невысоких температурах (ниже 200 °С)- Особенностью холодных трещин является замедленный характер их развития. Холодные трещины в основном зарождаются по истечении некоторого времени после сварки и затем медленно, на протяжении нескольких часов и даже суток, распространяются по глубине и длине. Холодные трещины — это типичный дефект сварных соединений из средне- и высоколегированных сталей. Холодные трещины в металле шва появляются, главным образом, в том случае, когда по содержанию углерода и легирующих элементов металл шва близок к составу основного металла. Эти трещины имеют такой же вид, как и кристаллизационные. Холодные трещины залегают в металле шва и в околошовной зоне.

Неметаллическими включениями называют посторонние частицы, оставшиеся в металле шва (частный случай — шлаковые включения). Неметаллические включения образуются в результате реакций, протекающих в жидком металле, и попадания частичек покрытия электродов и других материалов, соприкасающихся с жидким металлом. Неметаллические включения нежелательны, так как приводят к снижению ударной вязкости металла шва, прочностных характеристик и деформационной способности.

При дуговой сварке образуется зона несплавления в том случае, если к моменту заполнения углубления, появившегося в основном металле под сварочной дугой, жидкая пленка, покрывающая поверхность, успела закристаллизоваться, а запас теплоты, накопленный в сварочной ванне, недостаточен для повторного расплавления основного металла. Для предупреждения образования зоны несплавления на практике с увеличением скорости сварки необходимо соответственно повышать коэффициент формы шва.

Дефекты формирования шва. Из-за неправильного выбора режима сварки, отклонений параметров режима от заданных, неправильной подготовки изделия под сварку, неисправности аппаратуры в сварном соединении могут возникнуть дефекты — непровары, подрезы, наплывы и прожоги.

Непровар представляет собой отсутствие расплавления основного металла и соединения свариваемых элементов по их толщине. Такой вид непровара называется непроваром в корне шва или по сечению. Бывает непровар по кромкам разделки или между слоями шва, когда нет соединения между металлами основным и шва и между отдельными слоями при многослойной сварке. Непровар в корне шва образуется из-за уменьшения сварочного тока, увеличения напряжения на дуге или скорости сварки, уменьшения скорости сварки (расплавленный металл сварочной ванны затекает вперед ня холодный основной металл и не сплавляется с ним), неточного направления электрода по оси разделки, неправильного возобновления процесса сварки после смены электрода. Непровар по кромке является следствием изменения формы шва из-за уменьшения напряжений или увеличения скорости сварки, что приводит к несовпадению формы шва или слоя с формой разделки. Этот вид непровара вызывается недостаточно точным направлением электрода по отношению к свариваемым кромкам, неправильной последовательностью наложения слоев при многослойной сварке, большой шириной зазора, превышающей ширину шва. При величине непровара, превосходящего допустимые для данного изделия пределы, участок шва удаляется и заваривается вновь.

Подрезом называется местное уменьшение толщины основного металла у границы шва. Наиболее часто подрезы образуются в угловых соединениях и при сварке многослойных швов. Реже — при сварке однослойных стыковых швов. В большинстве случаев подрез появляется при значительно повышенном напряжении на дуге или из-за плохо выполненной сварки. Образование подрезов при сварке стыковых швов без разделки связано с плохим растеканием части металла шва, усиливающим шов. Подрез вызывает уменьшение сечения основного металла и приводит к резкой концентрации напряжений, когда он расположен перпендикулярно к направлению главных напряжений, действующих на сварное соединение. Если глубина подреза превышает 1 — 2 мм (в зависимости от толщины основного металла), то дефектный участок заваривают. При меньшей глубине подрез следует зачистить механическим способом.

Натекание расплавленного металла на поверхность основного металла без сплавления с ним называется наплывом. Наплывы в основном наблюдаются при сварке стыковых и тавровых соединений. Для предотвращения появления наплывов необходимо увеличить напряжение на дуге (увеличение ширины шва) или уменьшить количество наплавляемого металла. Наплыв устраняется удалением лишнего металла механическим способом.

В конце процесса сварки при обрыве дуги образуется углубление, называемое кратером. Кратер ослабляет шов и является источником появления трещин. Если сварка ведется без выводных планок, то кратер следут тщательно заваривать и обрывать дугу уже на заваренном участке шва. Не следует выводить кратер на основной металл, так как это приводит к образованию ьодрезов.

Шлаковые включения представляют собой видимые невооруженным глазом участки шлака, расположенные в металле шва у границы сплавления, между слоями наплавленного металла или в корне шва. Шлаковые включения образуются из частиц шлака расплавленного покрытия электродов, остатков плохо очищенной шлаковой корки. Если наличие шлаковых включений превышает допустимые для данного изделия нормы, то дефектные участки вырубаются и завариваются заново.

Недопустимым дефектом в швах являются прожоги, которые представляют собой пустоты в шве, появившиеся в результате вытекания сварочной ванны. Прожоги образуются при значительно большем сварочном токе, зазоре, чем требуется по технологии, изменении наклона электрода или изделия. Места прожогов должны быть зачищены и заварены заново.

Влияние дефектов на прочность сварных соединений. Влияние дефектов на механические свойства сварных соединений определяется величиной и формой дефектов, частотой их повторения, материалом конструкции, условиями эксплуатации и характером нагрузки. Поэтому наличие дефектов в сварных соединениях еще не означает потерю их работоспособности. Но дефекты могут существенно снижать работоспособность конструкций и при определенных условиях привести к их разрушению. Следовательно, для определения надежности сварных конструкций и установления требований, предъявляемых к качеству сварных соединений, необходимо располагать сведениями о влиянии наиболее вероятных дефектов на прочность соединений. Наибольшую опасность для конструкций представляют внутренние дефекты, так как их надо обнаружить, не разрушая сварного соединения.

В конструкциях, работающих при статических и динамических нагрузках, одни и те же дефекты неодинаково влияют на сварные соединения. При статической нагрузке основное влияние на прочность конструкций, работающих при температурах до —60 °С, оказывает относительная величина дефекта при условии, что материал сварного соединения имеет большой запас пластичности. При более низких температурах прочность характеризуется интенсивностью напряжений в зоне дефекта. При динамических нагрузках прочность сварных соединений определяется их сопротивлением усталостным напряжениям. Подрезы’, поры, шлаковые включения и не-провары снижают долговечность конструкций, являясь причинами образования концентрации напряжений. Трещины любой величины, как правило, не допускаются в сварных соединениях, так как способствуют концентрации внутренних напряжений, легко распространяясь при этом в глубь металла.

Степень влияния подрезов на усталостную прочность зависит от глубины подреза, величины остаточной напряженности и вида сварного соединения. Так, у трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов не допускаются подрезы в местах перехода сварного шва к основному металлу глубиной более 0,1 толщины стенки трубы, но не более 1 мм. На одном стыке допускается подрез общей протяженностью не более 30% длины шва. Сварные стыки трубопроводов, работающих при условном давлении от 10 до 100 МПа (от 100 до 1000кгс/см2) и температуре от —50 до +510°С, бракуют при наличии подрезов в местах перехода от шва к основному металлу длиной более 20% протяженности шва при наружном диаметре до 159 мм и длиной более 100 -мм при наружном диаметре свыше 159 мм. Кроме того, сварные стыки трубопроводов бракуют при подрезах глубиной более 5% при толщине стенки до 10 мм и глубиной более 1 мм при толщине стенки более 10 мм. Суммарное влияние подреза и увеличения растягивающих остаточных напряжений может привести к снижению предела выносливости вдвое.

Поры являются причинами усталостных разрушений в угловых, стыковых и в поперечных швах (по отношению к действующей нагрузке) с высокими растягивающими остаточными напряжениями. Поэтому в сварных швах трубопроводов высокого давления не допускаются одиночная пора, сплошная цепочка или сетка пор (независимо от длины и площади) размером более 5% толщины стенки трубы при ее толщине до 20 мм и свыше 1 мм при большей толщине и наличии двух и более пор на 100 мм сварного шва- В нахлесточных соединениях поры практически не влияют на их выносливость. Отрицательное влияние на прочность сварки соединений оказывают также шлаковые включения.

Непровар оказывает большое влияние на ударную прочность металла сварных швов. По данным Института электросварки им. Е. О. Патона, непровар в 10% толщины сварного соединения может наполовину снизить усталостную прочность, а непровар в 40—50% снижает пределы выносливости стали в 2,5 раза-

Эксплуатация сварных конструкций показывает, что сварочные напряжения и деформации в основном не снижают несущей способности конструкций. Но в некоторых случаях изменение размеров и формы сварной конструкции снижает ее работоспособность, портит внешний вид и даже может привести к разрушению. Так, искривление продольной оси элементов конструкций, работающих на сжатие, местное выпучивание, грибовид-ность полок колонн и балок могут привести к потере устойчивости и разрушению всей конструкции.

Существует общая закономерность снижения прочности сварных конструкций под действием ударной нагрузки при наличии подрезов, пор, шлаковых включений и непроваров. Виды, количество и размеры допускаемых внутренних дефектов зависят от назначения конструкции.

У трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов сварные швы бракуют, если обнаружены трещины любых размеров и направлений, свищи, сетки или цепочки пор, шлаковые или другие инородные включения, непровар в корне шва, межваликовые несплавления. Кроме того, бракуют сварные, швы, имеющие неЬровар при одностороннем шве без подкладного кольца глубиной более 10% толщины стенки трубы (если она не превышает 20 мм) и глубиной более 2 мм при толщине стенки свыше 20 мм, а также бракуют швы, имеющие одиночные поры, включения вольфрама размером свыше 10% толщины стенки (если толщина не превышает 20 мм) и размером более 2 мм (если толщина стенки свыше 20 мм) в количестве более трех на каждые 100 мм шва.

Примерно такими же являются браковочные признаки для трубопроводов высокого давления.

В сварных соединениях стальных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений допускаются непровары по сечению швов в соединениях, Доступных сварке с двух сторон глубиной до 5% толщины металла, но не более 2 мм при длине непровара не более 50 мм и общей длине участков непровара не более 200 мм на 1 м шва. Кроме того, возможны непровары в соединениях, доступных сварке с одной стороны (без подкладок), глубиной до 15% толщины металла, если она не превышает 20 мм. Допускается суммарная величина непровара, шлаковых включений и пор, расположенных отдельно нли цепочкой, не превышающая в рассматриваемом сечении при двухсторонней сварке 10% толщины свариваемого металла, но не более 2 мм, и при односторонней сварке без подкладок 15%, но не свыше 3 мм.

—-

Работоспособность сварных соединений и сварных конструкций в целом во многом определяется качеством сварных швов. Вопросы надежности работы сварных конструкций в настоящее время приобретают все большее значение из-за их эксплуатации при высоких -и низких температурах, в агрессивных средах, при больших рабочих напряжениях. При обработке материалов, в том числе и при сварке, практически всегда образуются различные дефекты. Вид дефектов и механизм их появления зависят от особенностей технологического процесса. При сварке плавлением образование дефектов определяется характером взаимодействия жидкого и твердого металлов, а также металлов с газами и шлаком. Жидкий металл растворяет определенное количество газов из воздуха и газообразных продуктов разложения электродного покрытия. Основными газами, влияющими на свойства металла и чаще всего присутствующими в металле, являются кислород, водород и азот. Водород физически растворяется в расплавленном металле, а кислород и азот с большим количеством металлов вступают в химическое взаимодействие. В процессе охлаждения вследствие снижения растворимости газов в металле происходит их выделение.

В сварных соединениях встречается несколько групп дефектов. В зависимости от места нахождения и вида дефекты делятся на наружные и внутренние. К наружным дефектам относятся дефекты формы шва (неравномерные ширина и высота шва, бугры, седловины, разная высота катетов) и подрезы, прожоги, поджоги, наплывы, незаверенный кратер и вышедшие на поверхность газовые поры, трещины. К внутренним дефектам относятся трещины, непровары, поры, шлаковые включения, слипания.

Процесс формирования шва и образования дефектов формы шва прежде всего связан с режимом сварки и пространственным положением сварного соединения. Основными элементами режима, влияющими на процесс формирования шва, являются величина, род и полярность тока, напряжение дуги и скорость сварки.

Подрезы (рис. 83) представляют собой углубления в основном металле, идущие по краям сварного шва. Глубина подреза может достигать нескольких миллиметров. Причиной образования подрезов может быть большая сила тока и повышенное напряжение, смещение электрода относительно оси шва, неудобное пространственное положение шва при сварке, небрежность или недостаточная квалификация сварщика. Незаполнение углубления металлом и появление подреза определяются соотношением скорости кристаллизации металла шва и заполнения углубления жидким металлом. Поэтому устранить подрезы можно, уменьшив скорость кристаллизации или увеличив скорость заполнения углубления металлом. Обычно снижают скорость кристаллизации за счет уменьшения скорости сварки, предварительного подогрева деталей или применения многоэлектродной сварки, однако влияние предварительного подогрева, очевидно, связано не только со снижением скорости кристаллизации металла, но и с улучшением смачиваемости твердого металла расплавленным металлом вследствие меньшей разности температур между ними. Уменьшая рабочую толщину металла, подрезы являются местными концентраторами напряжений от рабочих нагрузок и могут привести к разрушению сварных швов в процессе эксплуатации конструкций. Причем более опасными являются подрезы, расположенные поперек действующих на них усилий в угловых и стыковых швах. При сварке на больших токах и высоких скоростях иногда отмечается отсутствие зоны сплавления между основным и наплавленным металлами. При сравнении этого дефекта с подрезами выясняется, что несплавления являются подрезами очень большой величины, а следовательно, и механизм их образования должен быть аналогичен механизму образования подрезов.

Рис. 83. Подрезыа — в стыковом соединении; б —в горизонтальном шве. расположенном на вертикальной плоскости; в— в угловом шве таврового соединения

Влияние подрезов на усталостную прочность зависит от глубины подреза, величины остаточных напряжений и вида сварного соединения. Так, у трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов не допускаются подрезы в местах перехода сварного шва к основному металлу глубиной более 0,1 толщины стенки грубы, но не более 1 мм. На одном стыке допускается подрез общей протяженностью не более 30 % длины шва. Сварные стыки трубопроводов, работающих при условном давлении от 10 до 100 МПа и температуре от —50 до 510 °С, бракуют при наличии подрезов в местах перехода от шва к основному металлу длиной более 20 % протяженности шва при наружном диаметре до 159 мм и длиной более 100 мм при наружном диаметре свыше 159 мм. Кроме того, сварные стыки трубопроводов бракуют при подрезах глубиной более 5 % при толщине стенки до 10 мм и глубиной более 1 мм при толщине стенки более 10 мм. Суммарное влияние подреза и увеличения растягивающих остаточных напряжений может привести к снижению предела выносливости вдвое.

Рис. 84. Прожоги

При повышении погонной энергии сварочной дуги увеличивается объем расплавленного металла. Если увеличение погонной энергии произошло за счет повышения силы сварочного тока, заметно возрастет и давление дуги. Поэтому при повышении погонной энергии возможно, что силы давления дуги и гидростатического давления станут больше сил поверхностного натяжения, что приведет к вытеканию металла и образованию прожогов (рис. 84). Причинами прожогов являются также неравномерная скорость сварки, увеличенный зазор. Прожоги появляются при сварке металла небольшой толщины, первого слоя в многослойных швах и при сварке вертикальных швов снизу вверх. Особенно часто прожоги возникают при сварке металла небольшой толщины, когда ширина сварочной ванны достигает значительных размеров и иногда превышает толщину металла. При сварке на весу можно избежать прожогов за счет уменьшения давления дуги и объема сварочной ванны, используя для этого импульсно-дуговую сварку. Существуют дефекты, называемые поджогами металла. Они возникают в процессе возбуждения дуги рядом с разделкой кромок. Этот дефект обязательно надо удалять, так как он является источником концентрации напряжений.

В конце сварки при внезапном обрыве дуги образуется углубление, называемое кратером. Размеры кратера зависят от силы сварочного тока. Если сварку ведут без выводных планок, кратер следует тщательно заваривать и обрывать дугу на уже заваренном участке шва. Незаделанные кратеры оказывают неблагоприятное влияние на прочность сварного соединения, так как являются концентраторами напряжений. Не следует выводить кратер на основной металл, так как это приводит к образованию подрезов. При наличии в металле шва кратера в случае приложения вибрационной нагрузки снижение прочности сварных соединений из малоуглеродистой стали достигает 25%, а из низколегированной — 50%.

Чрезмерная сила тока при длинной дуге и большой скорости сварки, увеличенный наклон сварного шва, неправильное манипулирование электродом, неудобное пространственное положение шва, выполнение вертикальных швов снизу вверх и недостаточный опыт сварщика могут привести к наплывам (рис. 85) расплавленного металла на нерасплавленный основной металл. Наплывы могут быть местными или иметь значительную длину.

Рис. 85. Наплывы в шваха — горизонтальном; б — нахлесточного соединения; в — таврового соединения; г — стыковом или при наплавке валиков

Рис. 86. Дефекты формы шваа — неравномерная ширина шва при ручной сварке; б — то же, при автоматической сварке: в — неравномерное усиление — бугры и седловины

Неравномерная ширина швов, неравномерность усиления по длине шва, местные бугры и седловины (рис. 86) образуются из-за недостаточной квалификации сварщика, неправильных движений электрода, зависящих от зрительно-двигательной координации сварщика, а также в результате отклонений от заданных размеров зазора кромок при сборке. Рассмотренные дефекты формы шва снижают прочность сварных соединений и косвенно указывают на возможность возникновения внутренних дефектов.

Образование пор (рис. 87) в металле сварных швов во многом определяется содержанием газов в металле, поэтому изучение вопросов распределения газов между металлом и газовой средой позволяет проектировать научно обоснованные технологические процессы и разрабатывать мероприятия по снижению пористости сварных швов. Металл сварочной ванны всегда содержит некоторое количество газа, которое попадает в него в процессе изготовления конструкции, вследствие нарушения защиты сварки или может образоваться в металле сварочной ванны в результате химической реакции. Интенсивность взаимодействия газов с металлами зависит от их химического сходства, температуры, давления, величины контактной поверхности. При сварке имеются условия, способствующие усилению взаимодействия газов с металлами — высокая температура, значительная контактная поверхность металл — газ при сравнительно небольшом объеме металла, интенсивное перемешивание металла, наличие электрических и магнитных полей. Поэтому содержание газов в металле шва бывает выше, чем в основном металле.

Рис. 87. Пористость в наплавленном металле шваа — равномерная; б — п виде скоплений; в — в виде цепочки

При некоторых условиях может произойти перенасыщение расплавленного металла газами, т. е. металл сварочной ванны будет находиться в нестабильном состоянии. Переход в стабильное состояние произойдет только в том случае, если находящийся в металле газ выделится из него в атмосферу или образует в нем газообразные пузыри. В сварочной ванне всегда имеются поверхности раздела между различными фазами — расплавленного металла со шлаком, неметаллическими включениями и твердым металлом. Однако известно, что наличие межфазных границ способствует образованию новой фазы. Пузырьки газа, появившиеся в сварочной ванне, вследствие разности плотностей металла и газа будут стремиться выйти на поверхность. Процесс удаления газового пузырька из сварочной ванны можно разделить на два этапа — перемещение пузырька к границе металл —газ или металл—-шлак и переход газового пузырька через межфазную границу. На поднимающийся пузырек помимо сил поверхностного натяжения, которые стремятся придать ему сферическую форму, действуют также силы трения и давление жидкости, стремящиеся деформировать пузырек. В итоге форма пузырька будет определяться соотношением действующих на него сил, величина которых, очевидно, зависит от размера всплывающего пузырька. Газовые пузырьки могут быть удалены из металла, пока он находится в расплавленном состоянии. Однако если они образуются в период кристаллизации металла сварочной ванны, то такие пузырьки останутся в металле в виде пор. Опасность возникновения пор увеличивается и вследствие скачкообразного уменьшения растворимости водорода и азота в металле при его затвердевании.

Читать далее:Сварочные флюсыСварочные электродыОбщие сведения о сварке арматурыПротивопожарные мероприятия при сваркеБезопасность труда при сварке технологических трубопроводовБезопасность труда при сварке строительных металлических и железобетонных конструкцийЗащита от поражения электрическим током при сваркеТехника безопасности и производственная санитария при сваркеУправление качеством сваркиСтатистический метод контроля

stroy-server.ru

Дефекты сварных соединений. Дефекты сварных соединений

Дефекты сварных соединений. Сварочные работы. Практический справочник

Дефекты сварных соединений. Сварочные работы. Практический справочник

Дефекты сварных соединений — WiKi

Трещины

Полости и поры

Твёрдые включения

Несплавления и непровары

Нарушение формы шва

Прочие дефекты

Холодные трещины

Горячие трещины

Дефекты сварных соединений | Мир сварки

Дефекты сварных соединений

Классификация дефектов сварных швов и соединений

Дефекты сварных соединений - Cварочные работы

Дефекты сварных соединений

Товар добавлен к сравнению

Товар добавлен в корзину

Вы заказали товар.

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время.