8 декабря 2020
Группа 203
Предмет :"Контроль качества сварочных соединений"
Тема урока :"Образование дефектов, причины, способы исправления дефектов"
Основные методы устранения дефектов в сварных соединениях
Виды дефектов сварочных швов
В силу разных обстоятельств сварочные стыки могут иметь повреждения, влияющие на их прочностные характеристики. Все виды дефектов сварных соединений разделяются на три основные группы:
- наружные дефекты. К данной группе относят неравномерность формы стыкового соединения, наплывы, трещины, прожоги металла, подрезы шва, кратеры и другие изъяны, возникающие на поверхности. Обнаружить их можно при визуальном осмотре;
- внутренние дефекты. Это может быть некачественное сплавление металла, пористость и трещины, сторонние включения (оксидные, шлаковые и неметаллические) и другие, находящиеся внутри шовного соединения;
- сквозные дефекты. Сюда относят трещины, подрезы, прожоги и другие повреждения, которые изнутри проходят на внешнюю поверхность сквозь шовное соединение.
Дефекты любого вида не допускаются в сварных соединениях и подлежат устранению, особенно касается это случаев, когда металлоконструкции выступают составляющими элементами несущих конструкций и должны выдерживать интенсивные нагрузки.
Внутренние дефекты
Горячие либо холодные трещины
Появлению горячих трещин способствует использование неверного типа присадочного прутка. Металлы детали и электрода должны быть совместимы.
К примеру, нельзя варить алюминиевым прутком нержавеющую сталь. У этих металлов совершенно разные характеристики. Алюминий просто не сможет качественно проварить нержавейку, а потому возникнут трещины.
Второй причиной может стать неправильно проведенная попытка заварить кратер. Если при исправлении этого недочета резко оборвать воздействие, шов может треснуть.
Холодные трещины появляются уже после остывания шва. Если он сделан некачественно, то при затвердевании его полотно может лопнуть. Либо если соединение подвергается механической нагрузке, превышающей уровень его сопротивления.
Этот тип изъянов может проявляться также на поверхности полотна, что частично относит его к внешним дефектам.
Поры
Пористость соединения встречается достаточно часто. Поры внутри тела шва могут образовываться при низкой защите рабочей зоны от кислородного воздействия, игнорировании или неправильном проведении этапа подготовки металла.
Если на кромках стыка осталась ржавчина, какие-либо включения, нарушающие равномерность шва. Подобно трещинам, поры могут быть внутренней или внешней проблемой.
Для избежания появления пористости шва, нужно убедиться, что подача защитного газа настроена правильно и оградить рабочую зону от внешних воздействий, способных нарушить защитный кокон (сквозняки, порывы ветра).
А также правильно провести подготовительный этап.
Характеристики и причины основных дефектов сварки
Не в каждом случае качество сварки соответствует установленным требованиям. Классификация дефектов сварных соединений в полном составе изложена в ГОСТ 30242-97. Но среди всех обозначенных в документе изъянов выделяют основные, которые чаще обычного выявляются при контроле и обследовании соединительных стыков.
Трещины
Для сварочных швов наибольшую опасность представляют трещины. Они способны спровоцировать мгновенное разрушение металлических конструкций и привести к трагическим последствиям.
Причинами появления трещин могут быть:
- неправильное расположение стыков;
- резкое охлаждение места сварки;
- неправильный выбор материалов;
- кристаллизация металла вследствие чрезмерно высоких температур.
По размеру различают микро- и макротрещины, по типу образования – поперечные, продольные и радиальные.
Вне зависимости от видов и причин возникновения трещины – это недопустимые дефекты сварных соединений металла.
Подрезы
Это образующиеся на наружной поверхности шовного валика продольные углубления. Если на шве есть подрез, то в месте его появления уменьшается сечение шва, а также образуется очаг концентрации напряжения.
Превышенная величина сварочного тока – основная причина появления таких дефектов. Довольно часто наблюдаются подрезы в горизонтальных швах.
Наплывы
Это натекший на поверхность избыток металла, который не имеет должного сплавления с соединяемой поверхностью. Часто наплыв возникает при сварке стыковых или угловых швов в горизонтальном положении. Образуется при недостаточном прогреве основного металла, избытка присадочного материала, наличия окалин на соединяемых кромках.
Прожоги
Такие дефекты являют собой сквозное отверстие, возникшее вследствие вытекания из сварочной ванны расплавленного металла. В данном случае с другой стороны отверстия как правило образуется натек.
Прожог может быть вызван слишком медленным передвижением электрода по линии сваривания, повышенным сварочным током, неплотным прилеганием к основному металлу прокладки или же недостаточной ее толщиной, большим зазором между соединяемыми кромками.
Непровары
Если на сварочном шве обнаружены локальные несплавления между основным и наплавленным металлом, то дефект такого типа называют непровар. Он существенно понижает прочностные свойства шва и соответственно всей конструкции.
Причины непроваров состоят в следующем: чрезмерно высокая скорость сваривания, некачественная подготовка кромок к сварному процессу, наличие ржавчины, окалин и других загрязнений на соединяемых поверхностях.
Кратеры
Образующиеся вследствие обрыва сварочной дуги углубления в соединительном валике называют кратерами. Такие изъяны существенно уменьшают сечение стыка, что негативно сказывается на прочности. Кратер опасен тем, что внутри него могут находиться усадочные рыхлости, приводящие к появлению трещин.
Свищи
Поверхностные дефекты в виде полости. Понижают прочность соединительного стыка и провоцируют образование трещин. Свищи имеют произвольную форму, могут возникать как на внешней поверхности, так и внутри шва.
Пористость
Поры – это заполненные газами полости, образующиеся при повышенном газообразовании внутри металла. Возникают при наличии разнообразных загрязнений на свариваемых поверхностях, при повышенной скорости сварки, а также повышенной вместительности углерода в используемом присадочном материале.
Посторонние включения
Качество шва существенно ухудшают сторонние включения – оксидные, шлаковые, вольфрамовые, флюсовые и другие включения. Главная ошибка, приводящая к их наличию – неправильный режим сварки. Любое из присутствующих включений понижает прочность и надежность соединения и подлежит устранению.
Как образуются дефекты?
Попробуем разобраться, что такое подрез сварочного шва и как он влияет на физическую природу строения металла. Сам подрез является конструкционным углублением внутри основного металла, имеющий расположение по краям готового сварного шва. Чаще всего такой дефект возникает по причине появления излишнего показателя силы сварочного тока в рабочем процессе варки или пайки металла. Также причины подреза сварного шва вызваны неконтролируемой длиной электрической дуги. В данном случае длина сварного шва неестественным образом увеличиться, а края готовых кромок сильно оплавятся.
Внешний вид подреза сварного шва
На представленных фото подрез сварного шва можно заметить, если видны смещения электрода к самой видимой и близкой части горизонтальной стенки. При этом сама вертикальная стенка оплавляется максимально быстро, чем горизонтальная. Расплавленный в данном случае металл мгновенно стекается по горизонтальной части. В этом случае возникает допуск подреза сварного шва на вертикальной части, а в горизонтальной плоскости образуются наплывы.
Причины появления дефектов
Каждый из всех встречающихся дефектов возникает вследствие конкретных факторов. При этом выделяют причины образования дефектов сварных соединений общего характера:
- использование некачественных расходных материалов для сваривания элементов;
- несоблюдение сварочных технологий;
- низкое качество металла, из которого создаются конструкции;
- некачественное или неисправное оборудование;
- неправильный режим сварки;
- технологические ошибки, вызванные низкой квалификацией сварщика.
Чтобы металлоконструкции получались качественными и выносливыми, следует строго соблюдать нормы сваривания и доверять работы профессиональным сварщикам.
Восемь советов для уменьшения вероятности образования подрезов в сварном шве
Ниже приведены рекомендации, которые помогут уменьшить вероятность образования подрезов при сварке изделий из труб, листов, швеллеров, уголков и т.д.
Правильное тепловложение
Одной из самых главных причин образования подрезов в сварных швах является большая величина нагрева при выполнении сварки вблизи свободных краев детали в результате чего происходит более глубокое проплавление одной из кромок, что приводит к образованию канавки, которая остается после затвердевания металла сварочной ванны. Это может привести к перегреву и расплавлению близлежащего основного металла или ранее наложенного металла шва. Для предотвращения необходимо следить за тепловложением при этом уменьшая сварочный ток при приближении к более тонким участкам детали или к свободному краю изделия.
Правильный угол электрода
Как известно угол электрода играет очень важную роль для предотвращения образования дефектов при сварке. Если выполнить сварку с неправильным углом, который будет направлять больше тепла к свободным кромкам изделия, вероятность образования подреза увеличивается в несколько раз. В связи с чем необходимо использовать правильный угол, чтобы направлять больше тепла на более толстую часть детали.
Правильная скорость сварки
Сварка с большой скоростью является еще одной причиной образования подрезов на сварных швах. При большой скорости некоторая часть основного метала переходит в расплавленный металл сварного шва и в результате быстрой кристаллизации остаются углубления (канавки) по краям. Поэтому рекомендуется производить сварку в умеренном темпе потому что слишком маленькая скорость сварки не дает удовлетворительных результатов. Таким образом, конкретным условиям сварки соответствует определенный диапазон скорости, в пределах которого возможно получение швов без подрезов.
Правильный выбор газовой защиты
При сварке полуавтоматом неправильный выбор защитных газов также является одной из основных причин подрезов при сварке. Сварщик должен быть уверен, что использует правильную сварочную смесь, которая подходит именно для сварки этого металла. Применение смесей углекислоты с инертными газами обеспечивает качественные результаты при сварке углеродистых сталей.
Правильная техника сварки
Причиной образования подрезов при сварке также является попытка сварщика выполнять сварку с чрезмерными поперечными колебаниями электрода. Рекомендуется выполнять сварку с минимальными поперечными колебаниями – так называемым «ниточным швом». Размер колебаний не должен превышать допустимых значений, потому что это значительно увеличивает вероятность образования подреза в сварном шве. Для предотвращения образования данного дефекта сварного шва необходимо либо уменьшить ширину поперечных колебаний электрода, либо выполнять многослойный шов вместо однослойного.
При ручной дуговой сварке покрытыми электродами рекомендуемый размах поперечных колебаний должен составлять не более 2-3 диаметров электрода.
Правильное пространственное положение при сварке
Сварка в горизонтальном или вертикальном положении в свою очередь увеличивает вероятность образования подреза шва. В данном случае, канавка образуется из-за недостаточного заполнения вдоль зоны сплавления шва. Если есть возможность, сварку необходимо выполнять в нижнем положении.
Использовать многослойную сварку
Это самый лучший вариант для предотвращения образования подрезов при сварке. Техника наложения многослойного шва подразумевает выполнение всех вышесказанных рекомендаций и помогает добиться качественных сварных соединений с гарантированными механическими свойствами.
Использование предварительного подогрева
Предварительный подогрев снижает скорость кристаллизации металла и улучшает смачиваемость за счет меньшей разности температур между сильно нагретым металлом сварочной ванны и слабо нагретым основным металлом.
Методы выявления дефектов
Выявление дефектов сварных соединений осуществляется следующими способами:
- визуальный осмотр и обмер стыковочных швов;
- испытания стыков на непроницаемость;
- определение дефекта сварного соединения специальными приборами;
- испытания образцов на прочность в лабораторных условиях.
Осмотр сварочного шва осуществляется только после очистки его от шлака, устранения застывших брызг металла и других типов загрязнений. Проверке подлежат размеры и правильность формы соединений, наличие или отсутствие прожогов, кратеров, трещин, свищей и других погрешностей.
Испытание непроницаемости позволяет выявить дефекты сварных соединений трубопроводов, например, поры, трещины, сквозные непровары. Проверяются конструкции несколькими способами:
- обдуванием или заполнением швов воздухом;
- поливом струей воды или наполнение отсеков водой под давлением;
- смазыванием швов керосином.
Если в ходе проверки обнаружен дефект, то деталь возвращается на дополнительную обработку.
Причины возникновения
Чаще всего изъяны, называемые подрезами, получаются у неопытных сварщиков при неправильном выборе тока. Также причиной могут стать:
- плохая смачиваемость металла заготовок;
- изменение длины дуги при наложении сварного шва;
- значительные отклонения электрода от оси стыка;
- неудобное для сварки расположение заготовок;
- некачественная подготовка кромок;
- завышение скорости проведения работы;
- неправильный угол наклона электрода.
Способы устранения дефектов
Любой сварочный процесс сопровождается образованием дефектов, вне зависимости выполняется он инвертором, полуавтоматом, трансформатором или другим оборудованием. При этом выделяют недопустимые и допустимые дефекты сварных соединений, по сложности которых определяется пригодность или непригодность конструкции к дальнейшей эксплуатации.
Способы устранения дефектов сварных соединений выбираются с учетом типа обнаруженного повреждения:
- прожоги исправляют тщательной зачисткой стыка с последующей его заваркой;
- для устранения подрезов выполняется наплавка тонкого соединения по всей линии дефекта;
- исправление трещины осуществляется методом ее полного рассверливания, вырубкой шва на проблемном участке, очисткой поверхностей и повторным завариванием с соблюдением сварочной технологии и действующих нормативов;
- непровары удаляются путем их вырезания и повторного сваривания;
- свищи и кратеры вырезаются до достижения основного металла, после чего по-новому завариваются;
- наплывы аккуратно срезаются, но при этом обязательно следует проверить срез на предмет наличия непровара;
- деформация при сварке устраняется термическим или термомеханическим способом;
- все типы дефектов с посторонними включениями устраняют вырезкой и завариванием.
Если в ходе обследования обнаружены технологические дефекты сварных соединений труб, то устранять их следует строго в соответствии нормативных требований одним из методов:
- механическим без последующей заварки;
- механическим с завариванием места выборки;
- вырезкой участка трубы, на котором присутствует дефект;
- полным удалением шовного соединения и выполнением нового.
При проверке на прочность и герметичность газораспределительных сетей разрешается исправлять дефекты сварных соединений газопроводов в случае, когда сварочный процесс выполнялся дуговой сваркой и не допускается при сваривании газовой сваркой.
Методы контроля сварных соединений
Тот факт, что влияние дефектов на качество сварной металлоконструкции максимизирует риски разрушения изделий доказывать не нужно. Чтобы в процессе сваривания получать действительно надежные, прочные и выносливые конструкции, после завершения работ должен проводиться контроль качества сварных соединений.
Осуществляется контроль сварочных швов поэтапно:
- предварительный. Включает проверку марки металла, качества заготовок, кислорода, присадочной проволоки и других расходных материалов;
- контроль в ходе сварочных работ. Подразумевает постоянные проверки режима сварки, исправности оборудования, осмотр швов и измерение их специальными шаблонами. При выявлении отклонений от установленных стандартов сразу же можно провести удаление дефектов сварных соединений;
- контроль готовой конструкции. Внешние дефекты можно увидеть при обычном осмотре. При необходимости стыки проверяются на плотность, а также подвергаются другим испытаниям.
Все методы контроля сварных соединений разделяются на две группы – разрушающие и неразрушающие. Как правило для выявления дефектов применяются неразрушающие методы, к которым принадлежат:
- внешний осмотр:
- ультразвуковая дефектоскопия;
- магнитный контроль;
- цветная дефектоскопия;
- радиационная дефектоскопия;
- капиллярная дефектоскопия;
- контроль стыков на проницаемость и другие методы обнаружения дефектов сварных соединений.
Методы разрушающего контроля подразумевают испытания отобранных образцов и применяются в основном при необходимости получить параметры сварного шва и зоны термического влияния. Контроль осуществляется химическим анализом, механическими и металлографическими испытаниями.
Исправление дефектов шва, выполненного дуговой сваркой
Вне зависимости от типа сварки, дефекты не во всех случаях приводят к выбраковке продукции. Ряд нарушений технологии либо отклонений от нормы может быть исправлен сразу после завершения работы.
Проще и эффективнее всего можно устранить сварочный дефект, вырубив забракованный участок и еще раз его заварив. При этом обязательно нужно учитывать возможные дефекты дуговой сварки стальных изделий и пользоваться известными способами их предупреждения и устранения. На самом деле, чтобы убрать некоторые дефекты либо вовсе избежать их появления, нужно только сменить положение рабочего инструмента с электродом.
Не стоит забывать, что дуговая сварка методом «на подъем» вызывает перераспределение жидкого металла в зоне ванны, а за счет принципа «углом вперед» сокращается глубина проплавления.
Нужно понимать, что на исправление брака расходуются лишние средства. Поэтому рекомендуется организовать сварочный процесс так, чтобы не пришлось сталкиваться с такими работами.
Легче всего избежать дефектов при дуговой сварке, добавив один из компонентов при работе в защитной среде. В результате повышается коэффициент заполняемости шва, предотвращаются возможные подрезы.
Чтобы сделать расплавленный металл, заполняющий корневую часть шва, более жидким, предварительно нагревают место обработки до определенной температуры при помощи специальных добавок, то есть флюсов.
Кроме того, добиться желаемого эффекта позволяет повышение силы тока. Снизить вероятность нарушения режима можно за счет тщательной зачистки сварных кромок и удаления с их поверхности окисных пленок.
Комментариев нет:
Отправить комментарий