Любое производство сталкивается с определенными недостатками, и сварочное - не исключение. К основным причинам дефектов относятся применение некачественных инструментов и материалов, а также нарушение технологии сварочных работ. Эти недостатки уменьшают прочность изделия и сокращают срок его службы, а в некоторых случаях они могут стать причиной разрушения одного или нескольких швов либо всей конструкции.
В этой статье мы проанализируем ключевые дефекты сварных соединений, выясним факторы, приводящие к их появлению, а также обсудим способы выявления и устранения подобных недостатков.
В процессе сварки можно выделить несколько типов дефектов: связанные с подготовительными этапами и сборкой изделий перед сваркой, формой шва, внешними и внутренними изъянами металла шва и прилегающей области.
Существуют допустимые дефекты (для которых установлены определенные параметры и количество), а также недопустимые (требующие обязательного устранения). Напомним, что для каждого вида сварного соединения есть свой Государственный стандарт.
Основные типы дефектов сварных швов
Трещины
Трещины - это разрывы в металле сварного шва и прилегающих к нему зонах соединения и основного металла, возникающие из-за внутренних напряжений или механических воздействий. Дефект относится к наиболее опасным и недопустимым.
Трещина может быть продольной, поперечной, разветвлённой, радиальной или кратерной.
Причины:
- Высокие внутренние напряжения;
- Резкие перепады температур;
- Механические повреждения;
- Жесткая конструкция изделия;
- Нарушение технологии;
- Нарушение защиты;
- Некачественный основной металл.
Методы устранения:
- Применять предварительный подогрев для снижения напряжений;
- Контролировать температуру окружающей среды;
- Избегать механических повреждений.
Продольная трещина сварного соединения проходит вдоль оси сварного шва.
Поперечная трещина возникает поперек оси сварного шва. Может быть в самом шве, зоне термического влияния либо сплавления.
Разветвленная трещина имеет ответвления в различных направлениях или представляет из себя группу соединенных трещин, отходящих от одной общей трещины.
Радиальная трещина, это несколько трещин разного направления, исходящих из одной точки.
Кратерная трещина образуется в кратере валика сварного шва. Может быть как продольной, так и поперечной либо разветвленной.
Включение
Представляет собой полость в металле, заполненную газом, шлаком или инородным металлом.
Шлаковые включения - это частицы шлака, оставшиеся внутри сварного шва после его затвердевания.
Причины шлаковых включений:
- Неполное удаление шлака с предыдущего прохода;
- Неудовлетворительное качество электродной обмазки;
- Несоблюдение технологии сварки.
Методы устранения:
- Полностью удалять шлак после каждого прохода;
- Использовать качественный флюс или электродную обмазку;
- Соблюдать технологию сварки.
Поры
Поры - это полости внутри сварного шва.
Причины:
- Наличие влаги или загрязнений на поверхности свариваемого материала;
- Использование некачественного присадочного материала;
- Некачественная подготовка свариваемых кромок;
- Длинная дуга;
- Некачественный основной металл;
- Недостаточное количество защитного газа.
Методы устранения:
- Очистить поверхность перед сваркой;
- Использовать качественные материалы;
- Обеспечить достаточное количество защитного газа.
Единичные поры оставляют без исправлений, в остальных случаях способом исправления является подварка.
Отслоение
Это нарушение сплошности сплавления наплавленного металла с основным металлом.
Кратер
Полость либо впадина, образовавшаяся при усадке расплавленного металла при затвердевании. Обычно возникает в местах обрыва дуги или окончания сварки.
Свищ
Дефект в виде воронкообразного или трубчатого углубления в сварном шве. Чаще всего свищи группируются и распределяются «елочкой», возникают при сварке в углекислом газе.
Причины:
- Высокая вязкость металла шва;
- Образование большого количества газов;
- Неравномерный нагрев.
Способ исправления - подварка с разделкой.
Усадочная раковина
Несплошность в металле из-за усадки во время затвердевания металла сварного шва. Имеет поверхность, характерную для свободной кристаллизации металла.
Подрезы
Это углубления вдоль кромок сварного шва, которые образуются из-за неравномерного распределения тепла во время сварки.
Причины подрезов:
- Высокая скорость сварки;
- Избыточная сила тока;
- Неправильное положение электрода относительно сварочной ванны.
Методы устранения:
- Снизить скорость сварки;
- Уменьшить силу тока;
- Следить за правильным положением электрода.
Непровар (неполное проплавление)
Дефект возникает, когда металл не полностью расплавляется вдоль стыка свариваемых деталей. Это приводит к образованию пустот между слоями, что снижает прочность шва.
Причины:
- Недостаточная мощность источника;
- Высокая скорость сварки;
- Неправильный угол наклона электрода;
- Загрязнение поверхности свариваемого материала.
Методы устранения:
- Увеличить мощность источника;
- Скорректировать скорость сварки;
- Обеспечить правильный угол наклона электрода;
- Очистить поверхность перед сваркой.
Несплавление
Отсутствие взаимной литой зоны между основным металлом сварного шва и свариваемым металлом или между отдельными валиками сварного шва.
Причины:
- Плохая зачистка кромок;
- Большая длина дуги;
- Недостаточная сила сварочного тока;
- Высокая скорость сварки.
Наплыв
Дефект в виде металла, натекшего в процессе сварки на поверхность сваренных деталей. Возникает с лицевой или обратной стороны соединения, как правило, при сварке в горизонтальном и вертикальном положении, а также на спуск и подъем.
Причины:
- Большая сила сварочного тока;
- Неправильный наклон электрода;
- Большая длина дуги.
Способ исправления - зашлифовка.
Прожог сварного шва
Сквозное отверстие в сварном шве, образовавшееся из-за вытекания жидкого металла сварочной ванны в процессе работ. Прожоги бывают одиночными, протяженными, дискретными. Обычно изделие с таким дефектом бракуется, но при возможности – выполняется подварка.
Причины:
- Большая сила тока при малой скорости варки;
- Большой зазор между кромками;
- Под свариваемый шов плохо поджата флюсовая подушка или медная подкладка.
Деформации
Деформации - это изменения формы сваренной детали, вызванные тепловым воздействием сварки.
Причины деформаций:
- Неравномерный нагрев металла;
- Большая толщина свариваемых материалов;
- Отсутствие предварительного подогрева.
Методы устранения:
- Равномерно распределять тепло по всей длине шва;
- Использовать более тонкие материалы;
- Применять предварительный подогрев.
Методы обнаружения дефектов сварных швов
Для выявления дефектов сварных швов используются различные методы контроля качества:
- Визуальный контроль
- Контроль непроницаемости (герметичности) сварных швов
- Рентгенографический контроль
- Ультразвуковой контроль
- Магнитопорошковый контроль
- Капиллярный контроль
Это самый простой и доступный метод, позволяющий обнаружить видимые дефекты, такие как трещины, поры, подрезы и деформации.
Гидравлические (а также пневматические и вакуумные) испытания под давлением, позволяют выявить подтекания, капли и отпотевания швов.
Рентгенография позволяет выявить скрытые дефекты, такие как поры, шлаковые включения и непровары.
Ультразвук используется для обнаружения внутренних дефектов, таких как трещины, поры и шлаковые включения.
Данный метод применяется для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов, таких как трещины и поры.
Капиллярные методы позволяют обнаруживать мелкие поверхностные дефекты, используя специальные красители.
Дефекты сварных швов являются серьезной проблемой: она может привести к снижению прочности и долговечности конструкций. Для предотвращения появления дефектов необходимо строго соблюдать технологические требования и использовать качественные материалы. Регулярный контроль качества сварочных работ поможет своевременно выявлять и устранять дефекты, обеспечивая надежность и безопасность эксплуатации сваренных изделий.