Тема 21. Дефекты сварки плавлением

При сварке различных металлических конструкций качество выполненных на них сварных соединений имеет особо важное значение.

Наряду с механическими свойствами и коррозионной стойкостью сварных соединений к числу важнейших факторов, определяющих работоспособность сварных конструкций, относится отсутствие дефектов в сварном шве, зоне сплавления и зоне термического влияния.

Дефекты сварных соединений при сварке плавлением подразделяются на:

- дефекты подготовки и сборки;

- дефекты формы шва;

- дефекты строения металла сварных соединений (наружные и внутренние).

Дефекты подготовки и сборки чаще всего обусловлены:

- нарушениями геометрии скоса кромок шва;

- непостоянством зазора между кромками по длине стыкуемых элементов;

- несовпадением плоскостей стыкуемых деталей.

Дефекты формы шва (подрезы, наплывы, прожоги, усадочные канавки и др.) прежде всего обусловлены:

- неравномерной шириной швов, образующихся при нарушении техники движения электродом;

- неравномерностью зазора кромок при сборке, неравномерностью выпуклостей по длине шва, местных утолщений и впадин (прежде всего они зависят от неудовлетворительного качества электродов при ручной сварке и нестабильности работы механизма автомата при автоматической сварке).

Для студентов сварочных специальностей необходимо четко знать характерные виды дефектов (наружные и внутренние), причины их образования и способы предупреждения и устранения; влияние различных дефектов на свойства сварного соединения.

Приведенные иллюстрации (схемы и фотографии) дефектов позволяют быстро и надежно визуально идентифицировать вид дефекта, установить причины появления и оперативно принять меры по его устранению.

Дефекты сварки плавлением классифицируют по месту расположения на поверхностные, внутренние и сквозные.

К поверхностным дефектам относят:

‑ непровары в корне шва;

- подрезы; наплывы;

- кратеры; занижение (ослабление) лицевой поверхности шва;

- вогнутость корня шва;

- смещение сваренных кромок;

- резкий переход от шва к основному металлу (неправильное сопряжение сварного шва);

- брызги металла; поверхностное окисление; поверхностные трещины.

К внутренним дефектам относят:

- поры; включения;

- оксидные плёнки;

- внутренние трещины;

- непровары по кромке с основным металлом и между отдельными слоями;

- свищи.

К сквозным дефектам относят трещины и прожоги.

Помимо дефектов – несплошностей к дефектам сварки плавлением относят: искажение формы соединения, связанное с деформацией, и несоответствие геометрических размеров сварного шва или точек, регламентированным значениям, установленным НТД (нормативно-технической документацией).

В ГОСТ 30242-97 приведены классификация, обозначения и краткое описание дефектов сварных соединений, даны трехзначное цифровое обозначение дефектов и четырехзначное обозначение их разновидностей, буквенное обозначение дефектов, наименование дефектов на русском, английском и французском языках, поясняющий текст, рисунки, дополняющие определения.

При выборе методов и средств контроля соединений, выполненных сваркой, необходимо иметь четкое представление о характере дефектов и причинах их появления. Наиболее характерные дефекты, возникающие при сварке плавлением, указаны в табл. 21.1.

Таблица 21.1. Дефекты, возникающие при сварке плавлением

Дефекты	Определение дефекта (ГОСТ 2601-84)	Причины образования дефектов	Особенности дефекта и способы исправления и исключения его образования
Непровары: - в корне шва; - между отдельными слоями; - по кромке с основным металлом (ОМ).	Дефект в виде местного несплавления вследствие неполного расплавления свариваемых кромок или поверхностей ранее выполненных валиков.	- малая погонная энергия; - неудовлетворительная подготовка поверхностей; - неправильная форма разделки; - большая величина притупления; - малые зазоры; - смещение электрода; - некачественная зачистка шва после выполнения прохода.	Наиболее характерны при сварке алюминиевых сплавах и под слоем флюса. Является концентраторами напряжений. Трудно выявляются в кольцевых швах трубопроводов. Исправление-удаление корневой части шва с последующей подваркой за один или несколько проходов.
Прожоги: - одиночные; - протяженные; - дискретные	Дефект в виде сквозного отверстия, образовавшийся в результате вытекания сварочной ванны	- большая погонная энергия; - увеличенный зазор; малая величина притупления; - большое смещение кромок; - коробление кромок и отставание их от подкладки при сварке	Недопустимый дефект. Может быть устранен путем механической выборки (фрезами) и последующей заварки в вертикальном положении.

Продолжение таблицы 21.1.

Кратеры	Дефекты в виде воронкообразного углубления, образовавшегося в результате внезапного прекращения сварки или быстрого отключения сварочного тока	- на сварочном оборудовании отсутствует или выключена функция «заварки кратера». Низкая квалификация сварщика, нарушение техники сварки.	Ослабление сечения. Сопровождается усадкой и трещинами усадочного происхождения. Концентратор напряжения. Исправление – удаление дефектного участка и заварка. При автоматической сварке используют технологические планки для вывода кратера или плавное отключение тока
Наплывы на сварном соединении	Дефект в виде натекания жидкого металла на поверхность основного или ранее выполненного валика без сплавления с ним.	- большой ток; - большая скорость сварки; - длинная дуга (повышенное напряжение); - смещение электрода; - большая скорость подачи присадочной проволоки; - наклон электрода (неправильное ведение).	Возникает с лицевой стороны соединения или с обратной стороны из-за некачественного поджатия к подкладке и, как правило, при сварке в горизонтальном и вертикальном положении, а также на спуск и на подъём. Концентратор напряжения. Исправляется механической обработкой.
Подрезы зоны сплавления: - односторон- ний; - двухсторон-ний	Дефекты в виде протяженного углубления вдоль линии сплавления основного металла и шва.	- большой ток; - большая скорость; - длинная дуга; - наклон электрода (неправильное ведение). - Низкая квалификация сварщика, нарушение техники сварки.	Как правило, возникает при сварке концентрированными источниками в режиме глубокого проплавления, а также при сварке угловых швов. Концентратор напряжения. Ослабление сечения. Исправление –механическая зачистка и подварка «ниточным» швом по всей длине подреза.

Продолжение таблицы 21.1.

Неплавное сопряжение сварного шва с ОМ	Дефект в виде резкого перехода поверхности сварного шва к основному металлу.	- несоблюдение техники сварки; - большая скорость подачи присадочной проволоки.	Концентратор напряжения. Возникает при чрезмерной высоте усиления наружного шва. Исправление – обработка механическим способом.
Брызги металла	Дефект в виде затвердевших капель жидкого электродного металла на поверхности сварного соединения.	- несоблюдение техники и режимов сварки; - длинная дуга; - непрокаленные или некачественные электроды.	Возникает при сварке толстопокрытыми электродами, при МП сварке в СО2, и электроннолучевой сварке с глубоким проплавлением. Исправление – механическая зачистка.
Вогнутость корня шва	Дефект в виде углубления на обратной поверхности сварного одностороннего шва.	- неправильная подготовка и сборка кромок под сварку; -несоблюдение техники сварки.	Возникают при сварке стыковых и угловых шва в потолочном положении. Ослабление сечения шва. Исправление – подварка со стороны ослабления шва.
Занижение шва	Дефект в виде провисания сварного шва.	- большой зазор; - большой угол разделки кромок; - несоблюдение техники сварки.	Возникает при большой погонной энергии сварки; Исправление – подварка на более мягких режимах.
Смещение сваренных кромок	Дефект в виде несовпадения сваренных кромок по высоте из-за некачественной сборки сварного соединения.	- нарушение технологии сборки; - не проведен пооперационный контроль.	Возникает, как правило, при сварке стыковых соединений. Концентратор напряжения. Исправление – подварка с обеспечением плавного перехода к основному металлу.

Продолжение таблицы 21.1.

Свищ сварного шва	Дефект в виде несквозного углубления в сварном шве.	- некачественный основной металл; - нарушение защиты сварочной ванны.	Сопровождает поры и трещины, выходящие на поверхность. Наиболее часто возникают при МП сварке в СО. Исправление – разделка с последующей подваркой.
Поверхностное окисление сварного соединения	Дефект в виде окисной пленки с различными цветами побежалости на поверхности сварного соединения.	- малый расход защитного газа; - наличие примесей в защитном газе; - загрязнение поверхности сопла; - неправильно подобранный диаметр сопла и расстояние его от поверхности металла; - отсутствие дополнительных защитных козырьков.	Возникает при сварке высоколегированных сталей и активных металлов. Исправление – механическая зачистка и химическая обработка поверхности сварного соединения.
Трещины: - поверхност-ные; - внутренние; - сквозные; - продольные; - поперечные; - разветвлён-ные.	Дефект в виде разрыва в объёме сварного шва или по линии сплавления с основным металлом. Могут выходить в околошовную зону.	- жесткая конструкция изделия; - сварка в жестко закрепленных приспособлениях; - большой время между сваркой и термообработкой; - большая скорость охлаждения; - ошибка в проектировании сварного шва (близко расположенные концентраторы); - нарушение технологии (температура подогрева, порядок наложения швов); - нарушение защиты; - некачественный основной металл (ОМ).	Наиболее опасный и недопустимый дефект. Исправление – предварительная засверловка концов трещины. Выборка трещины на всю глубину с обеспечением необходимой подготовки кромок (разделки) с последующей подваркой за один или несколько проходов. После исправления необходимо проведение неразрушающего контроля отремонтированного участка.

Окончание таблицы 21.1.

Поры сварного шва: -одиночные; -рассеянные; -скопления; -цепочка.	Дефект сварного шва в виде полости округлой или продолговатой формы заполненной газом.	- влажный флюс; - отсыревшие электроды; - некачественная подготовка свариваемых кромок и поверхности сварочной проволоки; - увеличенный диаметр электрода; - длинная дуга; - увеличенная скорость сварки; - некачественная защита; - некачественный основной металл.	Как правило, возникает при сварке алюминиевых и титановых сплавов, в глубоких стыковых швах, при затруднении дегазации. Ослабление сечения. Снижение герметичности. Исправление – единичные допустимые поры оставляют, во всех остальных случаях дефектный участок выбирается до качественного ОМ с последующей подваркой за один или несколько проходов.
Включения: - шлаковые; - оксидные; - нитридные; - вольфрамо-вые.	Дефекты в виде неметаллических частиц или инородного металла в металле шва.	- некачественная подготовка поверхности; - некачественный основной металл; - нарушение технологии сварки; - нарушение защиты.	Имеют сферическую или продолговатую форму, а также располагаются в виде прослоек. Концентраторы напряжения. Исправление – удаление с последующей подваркой.

В соответствии с указанным стандартом дефекты подразделяются на шесть групп, в основном по их форме и месту расположения в сварном соединении (табл. 21.2):

1. трещины;

2. поры;

3. твердые включения;

4. несплавления и непровары;

5. нарушения формы шва;

6. прочие дефекты.

Таблица 21.2. Виды дефектов (в соответствии с ГОСТ 30242-97)

Наименование дефекта	Определение и/или пояснение дефекта
Группа 1. Трещины
Трещины	Несплошность, вызванная местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

Продолжение таблицы 21.2.

Микротрещина	Трещина, имеющая микроскопические размеры, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при 50-кратном увеличении.
Продольная трещина	Трещина, ориентированная параллельно оси сварного шва. Она может располагаться в металле сварного шва, на границе сплавления, в зоне термического влияния, в основном металле.
Поперечная трещина	Трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Она может располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.
Радиальные трещины	Трещины, радиально расходящиеся из одной точки. Они могут быть в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.
Трещина в кратере	Трещина в кратере сварного шва, которая может быть продольной, поперечной, звездообразной.
Раздельные трещины	Группа трещин, которые могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.
Разветвленные трещины	Группа трещин, возникших из одной трещины. Они могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.
Группа 2. Поры
Газовая полость	Полость произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов.
Газовая пора	Газовая полость обычно бывает сферической формы
Равномерно распределенная пористость	Группа газовых пор, распределенных равномерно в металле сварного шва. Следует отличать от цепочки пор.
Скопление пор	Группа газовых полостей (более двух), расположенных кучно с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из полостей.
Цепочка пор	Ряд газовых пор, расположенных в линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из пор.
Продолговатая полость	Несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва. Длина несплошности не менее чем в два раза превышает ее высоту
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
Поверхностная пора	Газовая пора, которая нарушает сплошность поверхности сварного шва.
Усадочная раковина	Полость, образующаяся вследствие усадки во время затвердевания.
Кратер	Усадочная раковина в конце валика сварного шва, не заваренная до или во время выполнения последующих проходов.

Продолжение таблицы 21.2.

Группа 3. Твердые включения
Твердое включение	Твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва.
Шлаковое включение	Шлак, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть линейными или разобщенными.
Флюсовое включение	Флюс, попавший в металл сварного шва. В зависимости от условий образования такие включения могут быть линейными, разобщенными или прочими.
Оксидное включение	Оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания.
Металлическое включение	Частица инородного металла, попавшая в металл сварного шва. Различают частицы вольфрама, меди или другого металла.
Группа 4. Несплавления и непровары
Несплавление	Отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва.
Непровар (неполный провар)	Несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения (непровар в корне шва).
Группа 5. Нарушение формы шва
Нарушение формы	Отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии соединения от установленного НТД значения.
Подрез непрерывный	Продольное протяженное углубление на наружной поверхности валика сварного шва по его краям, образовавшееся при сварке.
Усадочная канавка	Подрез со стороны корня одностороннего сварного шва, вызванный усадкой по границе сплавления.
Превышение выпуклости стыкового шва	Избыток наплавленного металла на лицевой стороне стыкового шва сверх установленного значения. Является концентратором напряжений.
Превышение выпуклости углового шва	Избыток наплавленного металла на лицевой стороне углового шва (на всей длине или на участке) сверх установленного значения.
Превышение проплава	Избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового шва сверх установленного значения.
Местное превышение	Местный избыточный проплав сверх установленного значения.
Неправильный профиль сварного шва	Отклонение размеров шва от заданных НТД значений.
Наплыв	Избыток наплавленного металла сварного шва, натекший на поверхность основного металла, но не сплавленный с ним.
Линейное смещение	Смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются параллельно, но не на требуемом уровне.

Окончание таблицы 21.2.

Угловое смещение	Смещение между двумя свариваемыми элементами, при котором их поверхности располагаются под углом, отличающимся от заданного.
Натек	Металл сварного шва, осевший вследствие действия силы тяжести и не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью.
Прожог	Вытекание металла сварочной ванны, в результате которого образуется сквозное отверстие в сварном шве.
Неполностью заполненная разделка кромок	Продольная непрерывная или прерывистая канавка на поверхности сварного шва из-за недостаточного заполнения присадочным материалом необходимой площади поперечного сечения.
Чрезмерная асимметрия углового шва	Превышение размера одного катета над другим.
Неравномерная ширина шва	ОтклонениеНеравномерная ширина шва на различных его участках, которая отличается от заданных НТД значений. от
Неровная поверхность	Грубая неравномерность формы поверхности усиления шва по длине.
Вогнутость корня шва	Неглубокая канавка со стороны корня одностороннего сварного шва, образовавшаяся вследствие усадки металла сварочной ванны при ее кристаллизации.
Пористость в корне сварного шва	Наличие пор в корне сварного шва вследствие возникновения пузырьков во время затвердевания металла.
Возобновление	Местная неровность поверхности в месте возобновления сварки.
Группа 6. Прочие дефекты
Прочие дефекты	Все дефекты, которые не могут быть включены в группы 1-5.
Случайная дуга (поджог)	Местное повреждение поверхности основного металла, примыкающего к сварному шву, возникшее в результате случайного зажигания или горения дуги.
Брызги металла	Капли наплавленного или присадочного металла, образовавшиеся во время сварки и прилипшие к поверхности металла.
Поверхностные задиры (вырывы)	Повреждение поверхности, вызванное удалением временно приваренного приспособления (технологические планки, струбцины и т. д.).
Утонение металла	Уменьшение толщины металла до значения менее допустимого при механической обработке или воздействии коррозионной среды.

Трещины. Виды трещин

Трещины относятся к наиболее опасным дефектам и по всем нормативно техническим документам в сварных соединениях они считаются недопустимым дефектом.

Трещина это несплошность в сварном соединении в виде щелевого разрыва шва или прилегающих к нему зон.

Трещины в соответствии с ГОСТ 30242-97 подразделяются по ориентации к шву на:

- продольные, ориентированные параллельно оси сварного шва и располагающиеся в металле сварного шва, на границе сплавления, в зоне термического влияния и в основном металле (рис. 21.1 и21.2);

- поперечные, ориентированные поперек оси сварного шва и располагающиеся в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле;

- радиальные - радиально расходящиеся из одной точки и располагающиеся в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

По температуре образования трещины бывают следующих видов:

- горячие, возникающие в интервале температур кристаллизации жидкого металла;

- холодные, возникающие при температурах ниже интервала кристаллизации металла;

- трещины повторного нагрева.

Рис. 21.1. Продольные и поперечные трещины в металле шва

Рис. 21.2. Расположение трещин по сечению шва при электрошлаковой сварке:

а – по оси шва; б – между ветвями столбчатых кристаллов

Рис. 21.3. Трещины в изломе шва: а – выходящие на поверхность шва; б – не выходящие на поверхность шва

Рис. 21.4. Расположение трещин по сечению шва (дуговая сварка): а – трещины, не выходящие на поверхность шва; б – трещины, выходящие на поверхность шва

Дата добавления: 2013-12-12