Надежность эксплуатации сварных соединений зависит от их соответствия нормативной документации, которая регламентирует конструктивные размеры и форму готовых сварных швов, прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свойства сварных соединений. Все встречающиеся типы дефектов сварных соединений можно подразделить на четыре группы: по расположению, форме, размерам и количеству.
По расположению различают дефекты наружные, внутренние и сквозные. По форме компактные и протяженные, плоские и объемные, острые (с надрезом) и округлые (без надреза). По размерам – мелкие, средние и крупные. По количеству – единичные и групповые (цепочки, скопления).
К наружным дефектам относятся нарушения формы, размеров и внешнего вида швов: неравномерная ширина шва по его длине, неравномерная высота шва, неравномерные катеты угловых швов, подрезы, наплывы, прожоги, не заваренные кратеры, свищи.
Образование внутренних дефектов при сварке связано с металлургическими, термическими и гидродинамическими явлениями, происходящими при формировании сварного шва.
К внутренним дефектам относятся трещины (горячие и холодные), непровары, поры, шлаковые вольфрамовые и окисные включения.
Непровар – это участок сварного соединения, где отсутствует сплавление между свариваемыми деталями, например, в корне шва, между основным и наплавленным металлом (по кромке) или между смежными слоями наплавленного металла. Непровары уменьшают рабочее сечение сварного шва, что может привести к снижению работоспособности сварного соединения. Являясь концентраторами напряжений, непровары могут вызвать появление трещин, уменьшить коррозионную стойкость сварного соединения, привести к коррозионному растрескиванию. Непровар является очень опасным дефектом сварки.
|
|
Непровары
а – в корне одностороннего стыкового шва;
б – по кромке между основным и наплавленным металлом;
в – в корне двустороннего шва;
г – между слоями
Причина не провара:
· Малая величина сварочного тока;
· Большая скорость перемещения электрода;
· Слишком большая длина дуги;
· Малый угол скоса кромок или большая величина притупления;
· Смещение и перекосы свариваемых кромок;
· Малая величина зазора между кромками;
· Несоответственно большой диаметр электрода;
· Затекание шлака в зазоры между свариваемыми кромками;
· Неправильный выбор полярности для данной марки электродов
· Непровар является очень опасным дефектом сварки.
Пористость – газовые пузырьки в металле. Обычно они имеют сферическую или близкую к ней форму. В сварных швах углеродистых сталей поры зачастую имеют трубчатую форму. Первоначально, возникнув в жидком металле шва за счет интенсивного газообразования, не все пузырьки газа успевают подняться на поверхность и выйти в атмосферу. Часть из них остается в металле шва. Размеры таких пор колеблются от микроскопических, до 2…3 мм в диаметре, и за счет диффузии газов могут расти. Кроме одиночных пор, вызванных действием случайных факторов, в сварных швах могут появляться поры, равномерно распределенному по всему сечению шва, расположенные в виде цепочек или отдельных скоплений.
Поры
Причины пористости:
· Наличие газов в металле, которые не успевают полностью выделиться в процессе кристаллизации металла;
|
|
· Взаимодействие закиси железа с углеродом, в результате чего выделяется окись углерода и углекислый газ;
· Наличие влаги в покрытии или во флюсе (при автоматической сварке);
· Наличие ржавчины на свариваемых кромках или проволоке
Трещины – дефекты сварных швов, представляющие собой макроскопические и макроскопические межкристаллические разрушения, образующие полости с очень малым начальным раскрытием. Под действием остаточных и рабочих напряжений трещины могут распространяться с высокими скоростями. Поэтому вызванные ими хрупкие разрушения происходят почти мгновенно и очень опасны.
Продольная горячая трещина
Холодные трещины воколошовной зоне
Причины трещин:
· Усадочные напряжения, превышающие предел прочности металла;
· Жесткое закрепление свариваемых элементов;
· Структурные напряжения, например, образование мартенсита;
· Повышенное содержание углерода, серы и фосфора в металле;
· Сварка при низкой температуре;
· Дефекты шва (поры, шлаковые включения и т.д.), вызывающие местную концентрацию напряжений в металле шва;
· Сосредоточение нескольких швов на небольшом участке изделия, вызывающее повышенные местные напряжения (концентрация напряжений)
Шлаковые включения – это полости в металле сварного шва, заполненные шлаками, не успевающими всплыть на поверхность шва. Шлаковые включения образуются при больших скоростях сварки, при сильном загрязнении кромок и при многослойной сварке в случаях плохой очистки от шлака поверхности швов между слоями. Форма шлаковых включений может быть самой разнообразной, вследствие чего они являются более опасными дефектами, чем округлые поры.
|
|
Шлаковые включения
Причины шлаковых включений:
· Тугоплавкость и повышенная вязкость шлаков электродных покрытий;
· Высокий удельный вес шлака;
· Недостаточное раскисление металла шва;
· Большое поверхностное натяжение шлака;
· Плохая очистка поверхности валиков от шлака при многослойной сварке;
· Затекание шлака в зазоры между свариваемыми кромками и в месте подрезов;
· Неравномерность плавления электродного покрытия.
· Пережог – окисление по границам зерен.
· Причины пережога:
· Замедленное движение источников нагрева;
· Большая сила тока (большой номер наконечника горелки).
Прожог – дефект сварки, заключающийся в вытекании металла сварочной ванны через отверстие в шве с образованием в нем полости.
Прожог
Причины прожога:
· Чрезмерная сила тока;
· Слишком медленное перемещение источника нагрева;
· Малая толщина металла;
· Большой зазор между свариваемыми кромками;
· Малая величина притупления кромок.
Подрез – дефекты сварного соединения, представляющие собой местные уменьшения толщины основного металла в виде канавок, располагающихся вдоль границ сварного шва. Подрезы относятся к наиболее часто встречающимся наружным дефектам, образующимися, как правило, при сварке угловых швов с излишне высоким напряжением дуги и в случае неточного ведения электрода. Одна из кромок проплавляется более глубоко, металл стекает на горизонтально расположенную деталь и его не хватает для заполнения канавки. В стыковых швах подрезы образуются реже. Обычно при повышенном напряжении дуги и большой скорости сварки образуются двусторонние подрезы. Такие же подрезы образуются и в случае увеличения угла разделки при автоматической сварке.
Подрез
Причины подреза:
· Большая сила тока;
· Неправильное положение электрода и направление дуги.