Внутренние дефекты сварных швов


Внутренние дефекты сварных соединений, часть 1 - МашПром-Эксперт (Санкт-Петербург)

Высокое качество сварных соединений металлоконструкций – это показатель правильности выбранной технологии сварки металлоконструкций, пригодности сварочных материалов и основного металла, квалификации сварщиков, качества организации рабочего места сварщика, а так же технического состояния оборудования и оснастки.

Работы, необходимые для устранения дефектов сварных соединений металлоконструкций оказывают значительное влияние на стоимость выпускаемой продукции, поэтому дешевле организовать мероприятия по снижению вероятности образования дефектов в сварных соединениях.

В предыдущей статье мы говорили о дефектах сварных соединений металлоконструкций относящихся к наружным, сейчас - о внутренних. К внутренним дефектам сварных соединений металлоконструкций относят горячие и холодные трещины, поры, шлаковые включения и внутренние непровары.

Горячие трещины сварного шва.

Горячие трещины сварного шва – это межкристаллитные разрушения возникающие в твердожидком состоянии при завершении процесса кристаллизации при сварке металлоконструкций. Потенциальную склонность к образованию горячих трещин имеют все конструкционные сплавы при любых видах сварки плавлением.

Чистые металлы без примесей кристаллизуются и плавятся при одной и той же температуре. С присутствием легирующего элемента или примеси это будут уже две разных температуры. В интервале температур (интервале кристаллизации) расплав находится в двухфазном состоянии, в нем присутствуют и жидкие и твердые частицы.

Кроме того при переходе металла из жидкого состояния в твердое резко сокращается его объем, происходит усадка. Усадка шва при сварке металлоконструкций, как правило, происходит в стесненных условиях и возникают растягивающие напряжения и деформации.

Выделим три главных причины зарождения кристаллизационных трещин:

  • величина интервала кристаллизации сплава, которая зависти от его химического состава;
  • величина минимальной пластичности сплава в интервале кристаллизации, которая зависит от его химического состава, размеров кристаллитов и направления их роста;
  • темпа нарастания упругопластических деформаций в процессе кристаллизации и последующего охлаждения сварного соединения и зависти от скорости охлаждения.

Варьируя эти факторы, можно найти оптимальные конструктивные и технологические решения, стойкие против горячих трещин при сварке металлоконструкций.

Интервал кристаллизации сплава

Все химические элементы, входящие в состав металла шва, делим на три группы. Первая - вредные примеси, увеличивающие интервал кристаллизации и снижающие стойкость металла шва против кристаллизационных трещин (сера, фосфор) при сварке металлоконструкций.

Вторая - элементы, влияние которых может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от их концентрации и сочетания. Третья группа - элементы, присутствие которых не влияет на образование горячих трещин при сварке металлоконструкций.

Для уменьшения вероятности образования горячих трещин при сварке металлоконструкций требуется использование материалов (электродов, проволоки, флюса) с минимальным содержанием вредных веществ. Так же для снижения концентрации вредных примесей связывают их в тугоплавкие прочные соединения, например с марганцем.

Так же на вероятность возникновения горячих трещин при сварке металлоконструкций оказывает влияние формы сварочной ванны. Кристаллиты в сварочном шве растут противоположном теплоотводу направлении. Если шов слишком узкий, а провар глубокий, кристаллиты растут навстречу друг другу. Трещины могут возникать в зоне срастания кристаллитов.

С другой стороны, при наплавке, когда укладываются широкие швы с малой глубиной проплавления кристаллиты растут снизу вверх, вытесняя легкоплавкие составляющие на поверхность шва, где и возможно возникновение горячих трещин.

Анализ зависимости критического содержания углерода в стали, выше которого при сварке металлоконструкций в сварочном шве возникают горячие трещины, от формы шва показывает, что наиболее благоприятная его форма - чашеобразный шов.

Темп деформации при кристализации.

Как уже говорилось на темп деформации при сварке металлоконструкций оказывает влияние главным образом скорость охлаждения металла шва.

Согласно проведенным исследованиям скорость охлаждения, при сварке листов встык за один проход, в свою очередь, зависит от коэффициента теплопроводности, теплоемкости, удельного веса свариваемого металла, толщина свариваемых листов и температуры.

Важным параметром здесь является температура сопутствующего подогрева, которую следует увеличивать для уменьшение скорости охлаждения. Предварительный или сопутствующий подогрев деталей сварного соединения при сварке металлоконструкций является эффективной мерой, обеспечения уменьшения темпа деформации кристаллизующегося металла.

Требуемая для исключения образования горячих трещин температура подогрева, зависит от химического состава металла шва. Чем больше углерода содержится в металле шва, тем выше температура подогрева. На практике свариваемые детали металлоконструкций можно подогреть в печах или в газовом пламени.

Кроме изменения температурного режима, величину растягивающих напряжений и темп деформации металла в интервале кристаллизации можно уменьшить за счет рационализации конструкций узлов и элементов металлоконструкций подлежащих сварке. Это уменьшение количества и сосредоточенности швов, оптимальной разделки кромок, устранения излишней жесткости сварных узлов.

Размер первичных кристаллов шва.

Размер первичных кристаллов шва так же оказывает влияние на темп деформации. Деформация металла шва при высоких температурах в процессе его кристаллизации и последующего остывания осуществляется, в основном, путем скольжения и поворота кристаллитов друг относительно друга.

Следовательно, чем меньше размеры кристалликов в шве, тем больше плоскостей скольжения, тем более пластичен металл, тем больше значение величины минимальной пластичности сплава в интервале кристаллизации.

Кроме того, измельчение кристаллитов в шве в процессе кристаллизации способствует уменьшению степени химической неоднородности шва, то есть уменьшению концентрации вредных примесей на границе кристаллитов. Поэтому швы с мелкозернистой структурой обладают более высокой стойкостью против кристаллизационных трещин.

Обзор дефектов и контроль качества сварных соединений

Дефекты и контроль качества сварных соединений

Общие сведения и организация контроля

По ГОСТ 15467-79 качество продукции есть совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетво­рять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Качество сварных изделий зависит от соответствия материала тех­ническим условиям, состояния оборудования и оснастки, правиль­ности и уровня отработки технологической документации, соблюдения технологической дисциплины, а также квалификации работающих. Обеспечить высокие технические и эксплуатацион­ные свойства изделий можно только при условии точного выпол­нения технологических процессов и их стабильности. Особую роль здесь играют различные способы объективного контроля как про­изводственных процессов, так и готовых изделий. При правильной организации технологического процесса контроль должен быть его неотъемлемой частью. Обнаружение дефектов служит сигналом не только к отбраковке продукции, но и оперативной корректировке технологии.

Сварные конструкции контролируют на всех этапах их изготов­ления. Кроме того, систематически проверяют приспособления и оборудование. При предварительном контроле подвергаются про­верке основные и вспомогательные материалы, устанавливается их соответствие чертежу и техническим условиям.

После заготовительных работ детали подвергают чаще всего наружному осмотру, т.е. проверяют внешний вид детали, качество поверхности, наличие заусенцев, трещин, забоин и т.п., а также измеряют универсальными и специальными инструментами, шаб­лонами, с помощью контрольных приспособлений. Особенно тща­тельно контролируют участки, подвергающиеся сварке. Профиль кромок, подготовленных под сварку плавлением, проверяют спе­циальными шаблонами, а качество подготовки поверхности - с помощью оптических приборов или специальными микрометрами.

Во время сборки и прихватки проверяют расположение деталей друг относительно друга, величину зазоров, расположение и размер прихваток, отсутствие трещин, прожогов и других дефектов в местах прихваток и т.д. Качество сборки и прихватки определяют главным образом наружным осмотром и обмером.

Наиболее ответственным моментом является текущий контроль выполнения сварки. Организация контроля сварочных работ может производиться в двух направлениях: контролируют сами процессы сварки либо полученные изделия.

Контроль процессов позволяет предотвратить появление систе­матических дефектов и особенно эффективен при автоматизиро­ванной сварке (автоматическая и механизированная дуговая, электрошлаковая и др.). Существуют следующие способы контроля сварочных процессов.

Контроль по образцам технологических проб. В этом случае периодически изготовляют образцы соединений из материала той же марки и толщины, что и свариваемое изделие, и подвергают их всесторонней проверке: внешнему осмотру, испытаниям на проч­ность соединений, просвечиванию рентгеновскими лучами, метал­лографическому исследованию и т.д. К недостаткам такого способа контроля следует отнести некоторое различие между образцом и изделием, а также возможность изменения сварочных условий с момента изготовления одного образца до момента изготовления следующего.

Контроль с использованием обобщающих параметров, имеющих прямую связь с качеством сварки, например использование дила­тометрического эффекта в условиях точечной контактной сварки. Однако в большинстве случаев сварки плавлением трудно или не всегда удается выявить наличие обобщающего параметра, позволя­ющего достаточно надежно контролировать качество соединений.

Контроль параметров режима сварки. Так как в большинстве случаев определенных обобщающих параметров для процессов сварки плавлением нет, то на практике контролируют параметры, непосредственно определяющие режим сварки. При дуговой сварке такими параметрами в первую очередь являются сила тока, дуговое напряжение, скорость сварки, скорость подачи проволоки и др. Недостаток такого подхода заключается в необходимости контро­лирования многих параметров, каждый из которых в отдельности не может характеризовать непосредственно уровень качества полу­чаемых соединений.

Контроль изделий производят пооперационно или после окон­чания изготовления. Последним способом обычно контролируют несложные изделия. Качество выполнения сварки на изделии оце­нивают по наличию наружных или внутренних дефектов. Развитие физики открыло большие возможности для создания высокоэффек­тивных методов дефектоскопии с высокой разрешающей способ­ностью, позволяющих проверять без разрушения качество сварных соединений в ответственных конструкциях.

В зависимости от того, нарушается или не нарушается це­лостность сварного соединения при контроле, различают неразрушающие и разрушающие методы контроля.

Дефекты сварных соединений и причины их возникновения

В процессе образования сварных соединений в металле шва и зоне термического влияния могут возникать различные отклонения от установленных норм и технических требований, приводящие к ухудшению работоспособности сварных конструкций, снижению их эксплуатационной надежности, ухудшению внешнего вида из­делия. Такие отклонения называют дефектами. Дефекты сварных соединений различают по причинам возникновения и месту их расположения (наружные и внутренние). В зависимости от причин возникновения их можно разделить на две группы. К первой   группе относятся дефекты, связанные с металлургическими и тепловыми явлениями, происходящими в процессе образования, формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания сварного соединения (горячие и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, поры, шлаковые включения, неблагоприятные изменения свойств металла шва и зоны термического влияния).

Ко второй группе дефектов, которые называют дефектами фор­мирования швов, относят дефекты, происхождение которых связано в основном с нарушением режима сварки, неправильной подготов­кой и сборкой элементов конструкции под сварку, неисправностью оборудования, недостаточной квалификацией сварщика и другими нарушениями технологического процесса. К дефектам этой группы относятся несоответствия швов расчетным размерам, непровары, подрезы, прожоги, наплывы, незаваренные кратеры и др. Виды дефектов приведены на рис. 1. Дефектами формы и размеров сварных швов являются их неполномерность, неравномерные ши­рина и высота, бугристость, седловины, перетяжки и т.п.

Рисунок 1 - Виды дефектов сварных швов:

а - ослабление шва. б - неравномерность ширины, в - наплыв, г - подрез, с - непровар, с - трещины и поры, ж - внутренние трещины и поры, з - внутренний непровар, и - шлаковые включения

Эти дефекты снижают прочность и ухудшают внешний вид шва. При­чины их возникновения при механизированных способах сварки - колебания напряжения в сети, проскальзывание проволоки в пода­ющих роликах, неравномерная скорость сварки из-за люфтов в механизме перемещения сварочного автомата, неправильный угол наклона электрода, протекание жидкого металла в зазоры, их неравномерность по длине стыка и т.п. Дефекты формы и размеров швов косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов в шве.

Наплывы образуются в результате натекания жидкого металла на поверхность холодного основного металла без сплавления с ним. Они могут быть местными - в виде отдельных застывших капель, а также иметь значительную протяженность вдоль шва. Чаще всего наплывы образуются при выполнении горизонтальных сварных швов на вертикальной плоскости. Причины образования наплы­вов - большой сварочный ток, слишком длинная дуга, неправиль­ный наклон электрода, большой угол наклона изделия при сварке на спуск. При выполнении кольцевых швов наплывы образуют­ся при недостаточном или излишнем смещении электрода с зенита. В местах наплывов часто могут выявляться непровары, трещины и др.

Подрезы представляют собой продолговатые углубления (канав­ки), образовавшиеся в основном металле вдоль края шва. Они возникают в результате большого сварочного тока и длинной дуги. Основной причиной подрезов при выполнении угловых швов яв­ляется смещение электрода в сторону вертикальной стенки. Это вызывает значительный разогрев металла вертикальной стенки и его стекание при оплавлении на горизонтальную стенку. Подрезы приводят к ослаблению сечения сварного соединения и концент­рации в нем напряжений, что может явиться причиной разрушения.

Прожоги - это сквозные отверстия в шве, образованные в результате вытекания части металла ванны. Причинами их образо­вания могут быть большой зазор между свариваемыми кромками, недостаточное притупление кромок, чрезмерный сварочный ток, недостаточная скорость сварки. Наиболее часто прожоги образуют­ся при сварке тонкого металла и выполнении первого прохода многослойного шва. Прожоги могут также образовываться в резуль­тате недостаточно плотного поджатая сварочной подкладки или флюсовой подушки.

Непроваром называют местное несплавление кромок основного металла или несплавление между собой отдельных валиков при многослойной сварке. Непровары уменьшают сечение шва и вызы­вают концентрацию напряжений в соединении, что может резко снизить прочность конструкции. Причины образования непроваров - плохая зачистка металла от окалины, ржавчины и загрязне­ний, малый зазор при сборке, большое притупление, малый угол скоса кромок, недостаточный сварочный ток, большая скорость сварки, смещение электрода от центра стыка. Непровары выше допустимой величины подлежат удалению и последующей заварке.

Трещины, также как и непровары, являются наиболее опасными дефектами сварных швов. Они могут возникать как в самом шве, так и в околошовной зоне и располагаться вдоль или поперек шва. По своим размерам трещины могут быть макро- и микроскопиче­скими. На образование трещин влияет повышенное содержание углерода, а также примеси серы и фосфора.

Шлаковые включения, представляющие собой вкрапления шла­ка в шве, образуются в результате плохой зачистки кромок деталей и поверхности сварочной проволоки от оксидов и загрязнений. Они возникают при сварке длинной дугой, недостаточном сварочном токе и чрезмерно большой скорости сварки, а при многослойной сварке — недостаточной зачистке шлаков с предыдущих слоев. Шлаковые включения ослабляют сечение шва и его прочность.

Газовые поры появляются в сварных швах при недостаточной полноте удаления газов при кристаллизации металла шва. Причины пор — повышенное содержание углерода при сварке сталей, загряз­нения на кромках, использование влажных флюсов, защитных газов, высокая скорость сварки, неправильный выбор присадочной проволоки. Поры могут располагаться в шве отдельными группами, в виде цепочек или единичных пустот. Иногда они выходят на поверхность шва в виде воронкообразных углублений, образуя так называемые свищи. Поры также ослабляют сечение шва и его прочность, сквозные поры приводят к нарушению герметичности соединений.

Микроструктура шва и зоны термического влияния в значитель­ной степени определяет свойства сварных соединений и характе­ризует их качество.

К дефектам микроструктуры относят следующие: повышенное содержание оксидов и различных неметаллических включений, микропоры и   микротрещины, крупнозернистость, перегрев, пе­режог металла и др. Перегрев характеризуется чрезмерным укрупнением зерна и огрублением структуры металла. Более опасен пережог - наличие в структуре металла зерен с окисленными границами. Такой металл имеет повышенную хрупкость и не поддаетсяисправлению. Причиной пережога является плохая защита сварочной ванны при сварке, а также сварка на чрезмерно большой силе тока.

Методы неразрушающего контроля сварных соединений

К неразрушающим методам контроля качества сварных сое­динений относят внешний осмотр, контроль на непроницаемость (или герметичность) конструкций, контроль для обнаружения де­фектов, выходящих на поверхность, контроль скрытых и внутренних дефектов.

Внешний осмотр и обмеры сварных швов - наиболее простые и широко распространенные способы контроля их качества. Они являются первыми контрольными операциями по приемке готового сварного узла или изделия. Этим видам контроля подвергают все сварные швы независимо от того, как они будут испытаны в дальнейшем.

Внешним осмотром сварных швов выявляют наружные дефек­ты: непровары, наплывы, подрезы, наружные трещины и поры, смещение свариваемых кромок деталей и т.п. Визуальный осмотр производят как невооруженным глазом, так и с применением лупы с увеличением до 10 раз.

Обмеры сварных швов позволяют судить о качестве сварного соединения: недостаточное сечение шва уменьшает его прочность, слишком большое — увеличивает внутренние напряжения и дефор­мации. Размеры сечения готового шва проверяют по его параметрам в зависимости от типа соединения. У стыкового шва проверяют его ширину, высоту, размер выпуклости со стороны корня шва, в угловом - измеряют катет. Замеренные параметры должны соот­ветствовать ТУ или ГОСТам. Размеры сварных швов контролируют обычно измерительными инструментами или специальными шаб­лонами.

Внешний осмотр и обмеры сварных швов не дают возможности окончательно судить о качестве сварки. Они устанавливают только внешние дефекты шва и позволяют определить их сомнительные участки, которые могут быть проверены более точными способами.

Контроль непроницаемости сварных швов и соединений. Сварные швы и соединения ряда изделий и сооружений должны отвечать требованиям непроницаемости (герметичности) для различных жидкостей и газов. Учитывая это, во многих сварных конструкциях (емкости, трубопроводы, химическая аппаратура и" т.д.) сварные швы подвергают контролю на непроницаемость. Этот вид контроля производится после окончания монтажа или изготовления конст­рукции. Дефекты, выявленные внешним осмотром, устраняются до начала испытаний. Непроницаемость сварных швов контролируют следующими методами: капиллярным (керосином), химическим (аммиаком), пузырьковым (воздушным или гидравлическим давле­нием), вакуумированием или газоэлектрическими течеискателями.

Контроль керосином основан на физическом явлении капиллярности, которое заключается в способности керосина подниматься по капиллярным ходам - сквозным порам и трещинам. В процессе испытания сварные швы покрываются водным раство­ром мела с той стороны, которая более доступна для осмотра и выявления дефектов. После высушивания окрашенной поверхности с обратной стороны шов обильно смачивают керосином. Неплот­ности швов выявляют по наличию на меловом покрытии следов проникшего керосина. Появление отдельных пятен указывает на поры и свищи, полос - сквозных трещин и непроваров в шве. Благодаря высокой проникающей способности керосина обнару­живаются дефекты с поперечным размером 0,1 мм и менее.

Контроль аммиаком основан на изменении окраски некоторых индикаторов (раствор фенолфталеина, азотнокислой ртути) под воздействием щелочей. В качестве контролирующего реагента применяется газ аммиак. При испытании на одну сторону шва укладывают бумажную ленту, смоченную 5%-ным раствором индикатора, а с другой стороны шов обрабатывают смесью аммиака с воздухом. Аммиак, проникая через неплотности сварного шва, окрашивает индикатор в местах залегания дефектов.

Контроль воздушным давлением (сжатым воз­духом или другими газами) подвергают сосуды и трубопроводы, работающие под давлением, а также резервуары, цистерны и т.п. Это испытание проводят с целью проверки общей герметичности сварного изделия. Малогабаритные изделия полностью погружают в ванну с водой, после чего в него подают сжатый воздух под давлением, на 10 - 20% превышающим рабочее. Крупногабаритные конструкции после подачи внутреннего давления по сварным швам покрывают пенным индикатором (обычно раствор мыла). О нали­чии неплотностей в швах судят по появлению пузырьков воздуха. При испытании сжатым воздухом (газами) следует соблюдать пра­вила безопасности.

Контроль гидравлическим давлением при­меняют при проверке прочности и плотности различных сосудов, котлов, паро-, водо- и газопроводов и других сварных конструкций, работающих под избыточным давлением. Перед испытанием свар­ное изделие полностью герметизируют водонепроницаемыми за­глушками. Сварные швы с наружной поверхности тщательно просушивают обдувом воздухом. Затем изделие заполняют водой под избыточным давлением, в 1,5 - 2 раза превышающим рабочее, и выдерживают в течение заданного времени. Дефектные места определяют по проявлению течи, капель или увлажнению поверх­ности швов.

Вакуумному контролю подвергают сварные швы, которые невозможно испытать керосином, воздухом или водой и доступ к которым возможен только с одной стороны. Его широко применяют при проверке сварных швов днищ резерву­аров, газгольдеров и других листовых конструкций. Сущ­ность метода заключается в создании вакуума на одной стороне контролируемого участка сварного шва и реги­страции на этой же стороне шва проникновения воздуха через имеющиеся неплотно­сти. Контроль ведется с по­мощью переносной вакуум-камеры, которую устанавли­вают на наиболее доступную сторону сварного соедине­ния , предварительно смо­ченную мыльным раствором (рис. 2).

Рисунок 2 - Вакуумный контроль шва: 1 – вакуумметр, 2 - резиновое уплотнение, 3 - мыльный раствор, 4 - камера.

В зависимости от формы контролируемого изделия и типа соединения могут приме­няться плоские, угловые и сферические вакуум-камеры. Для созда­ния вакуума в них применяют специальные вакуум-насосы.

Люминесцентный контроль и контроль методом красок, называемый также капиллярной дефек­тоскопией, проводят с помощью специальных жидкостей, которые наносят на контролируемую поверхность изделия. Эти жидкости, обладающие большой смачивающей способностью, проникают в мельчайшие поверхностные дефекты - трещины, поры, непровары. Люминесцентный контроль основан на свойстве некоторых веществ светиться под действием ультрафиолетового облучения. Перед контролем поверхности шва и околошовной зоны очищают от шлака и загрязнений, на них наносят слой проникающей жид­кости, которая затем удаляется, а изделие просушивается. Для обнаружения дефектов поверхность облучают ультрафиолетовым излучением - в местах дефектов следы жидкости обнаруживаются по свечению.

Контроль методом красок заключается в том, что на очищенную поверхность сварного соединения наносится смачи­вающая жидкость, которая под действием капиллярных сил прони­кает в полость дефектов. После ее удаления на поверхность шва наносится белая краска. Выступающие следы жидкости обозначают места расположения дефектов.

Контроль газоэлектрическими течеискателям и применяют для испытания ответственных сварных конструкций, так как такие течеискатели достаточно сложны и дорогостоящи. В качестве газа-индикатора в них используется гелий. Обладая высокой проникающей способностью, он способен про­ходить через мельчайшие несплошности в металле и регистрируется течеискателем. В процессе контроля сварной шов обдувают или внутренний объем изделия заполняют смесью газа-индикатора с воздухом. Проникающий через неплотности газ улавливается щу­пом и анализируется в течеискателе.

Для обнаружения скрытых внутренних дефектов применяют следующие методы контроля.

Магнитные методы контроля основаны на об­наружении полей магнитного рассеяния, образующихся в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий. Изделие намагничивают, замыкая им сердечник электромагнита или поме­щая внутрь соленоида. Требуемый магнитный поток можно создать и пропусканием тока по виткам (3 - 6 витков) сварочного провода, наматываемого на контролируемую деталь. В зависимости от спо­соба обнаружения потоков рассеяния различают следующие методы магнитного контроля: метод магнитного порошка, индукционный и магнитографический. При методе магнитного порошка на повер­хность намагниченного соединения наносят магнитный порошок (окалина, железные опилки) в сухом виде (сухой способ) или суспензию магнитного порошка в жидкости (керосин, мыльный раствор, вода - мокрый способ). Над местом расположения дефек­та создадутся скопления порошка в виде правильно ориентирован­ного магнитного спектра. Для облегчения подвижности порошка изделие слегка обстукивают. С помощью магнитного порошка выявляют трещины, невидимые невооруженным глазом, внутрен­ние трещины на глубине не более 15 мм, расслоение металла, а также крупные поры, раковины и шлаковые включения на глубине не более 3 - 5 мм. При индукционном методе маг­нитный поток в изделии наводят электромагнитом переменного то­ка. Дефекты обнаруживают с по­мощью искателя, в катушке кото­рого под воздействием поля рассе­яния индуцируется ЭДС, вызы­вающая оптический или звуковой сигнал на индикаторе. При магнитографическом мето­де (рис. 3) поле рассеяния фик­сируется на эластичной магнитной ленте, плотно прижатой к поверх­ности соединения. Запись воспроизводится на магнитографическом дефектоскопе. В результате срав­нения контролируемого соединения с эталоном делается вывод о качестве соединения.

Рисунок 3 - Магнитная запись дефек­тов на ленту: 1 - подвижный электромагнит, 2 - де­фект шва, 3 - магнитная лента.

Радиационные методы контроля являются на­дежным и широко распространенными методами контроля, осно­ванными на способности рентгеновского и гамма-излучения про­никать через металл. Выявление дефектов при радиационных ме­тодах основано на разном поглощении рентгеновского или гамма-излучения участками металла с дефектами и без них. Сварные соединения просвечивают специальными аппаратами. С одной стороны шва на некотором расстоянии от него помещают источник излучения, с противоположной стороны плотно прижимают кассету с чувствительной фотопленкой (рис. 4). При просвечивании лучи проходят через сварное соединение и облучают пленку. В местах, где имеются поры, шлаковые включения, непровары, крупные трещины, на пленке образуются темные пятна. Вид и размеры дефектов определяют сравнением пленки с эталонными снимками. Источниками рентгеновского излучения служат специальные аппа­раты (РУП-150-1, РУП-120-5-1 и др.).


Рисунок 4 - Схема радиационного просвечивания швов: а - рентгеновское, б - гамма-излучением:   1 - источник излу­чения, 2 - изделие, 3 - чувствительная пленка

Рентгенопросвечиванием целесообразно выявлять дефекты в деталях толщиной до 60 мм. Наряду с рентгенографированием (экспозицией на пленку) приме­няют и рентгеноскопию, т.е. получение сигнала о дефектах при просвечивании металла на экран с флуоресцирующим покрытием. Имеющиеся дефекты в этом случае рассматривают на экране. Такой способ можно сочетать с телеви­зионными устройствами и конт­роль вести на расстоянии.

При просвечивании сварных соединений гамма-излучением источником излучения служат ра­диоактивные изотопы: кобальт-60, тулий-170, иридий-192 и др. Ам­пула с радиоактивным изотопом помещается в свинцовый контей­нер. Технология выполнения просвечивания подобна рентгеновско­му просвечиванию. Гамма-излучение отличается от рентгеновского большей жесткостью и меньшей длиной волны, поэтому оно может проникать в металл на большую глубину. Оно позволяет просвечи­вать металл толщиной до 300 мм. Недостатками просвечивания гамма-излучением по сравнению с рентгеновским являются мень­шая чувствительность при просвечивании тонкого металла (менее 50 мм), невозможность регулирования интенсивности излучения, большая опасность гамма-излучения при неосторожном обращении с гамма-аппаратами.

Ультразвуковой контроль основан на способно­сти ультразвуковых волн проникать в металл на большую глубину и отражаться от находящихся в нем дефектных участков. В процессе контроля пучок ультразвуковых колебаний от вибрирующей пла­стинки-щупа (пьезокристалла) вводится в контролируемый шов. При встрече с дефектным участком ультразвуковая волна отража­ется от него и улавливается другой пластинкой-щупом, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрический сигнал (рис. 5).

Рисунок 5 - Ультразвуковой контроль швов: 1 - генератор УЗК, 2 - щуп, 3 - усилитель, 4 - экран.

Эти колебания после их усиления подаются на экран электронно-лучевой трубки дефектоскопа, которые свидетельству­ют о наличии дефектов. По характеру импульсов судят о протяжен­ности дефектов и глубине их залегания. Ультразвуковой контроль можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятия усиления и предварительной обработки поверхности шва.

Ультразвуковой контроль имеет следующие преимущества: высокая чувствительность (1 - 2%), позволяющая обнаруживать, измерять и определять местонахождение дефектов площадью 1 - 2 мм2; большая проникающая способность ультразвуковых волн, позволяющая контролировать детали большой толщины; возможность контроля сварных соединений с односторонним под­ходом; высокая производительность и отсутствие громоздкого обо­рудования. Существенным недостатком ультразвукового контроля является сложность установления вида дефекта. Этот метод приме­няют и как основной вид контроля, и как предварительный с последующим просвечиванием сварных соединений рентгеновским или гамма-излучением.

Методы контроля с разрушением сварных соединений

К этим методам контроля качества сварных соединений отно­сятся механические испытания, металлографические исследования, специальные испытания с целью получения характеристик сварных соединений. Эти испытания проводят на сварных образцах, выре­заемых из изделия или из специально сваренных контрольных соединений - технологических проб, выполненных в соответствии с требованиями и технологией на сварку изделия в условиях, соответствующих сварке изделия.

Целью испытаний является: оценка прочности и надежности сварных соединений и конструкций; оценка качества основного и присадочного металла; оценка правильности выбранной техноло­гии; оценка квалификации сварщиков.

Свойства сварного соединения сопоставляют со свойствами основного металла. Результаты считаются неудовлетворительными, если они не соответствуют заданному уровню.

Механические испытания проводятся по ГОСТ 6996-66, предус­матривающему следующие виды испытаний сварных соединений и металла шва: испытание сварного соединения в целом и металла разных его участков (наплавленного металла, зоны термического влияния, основного металла) на статическое растяжение, статисти­ческий изгиб, ударный изгиб, стойкость против старения, измере­ние твердости.

Контрольные образцы для механических испытаний выполняют определенных размеров и формы.

Испытаниями на статическое .растяжение определяют проч­ность сварных соединений. Испытаниями на статический изгиб определяют пластичность соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и попереч­ными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом. Испытаниями на ударный изгиб, а также разрыв опре­деляют ударную вязкость сварного соединения. По результатам определения твердости судят о структурных изменениях и степени подкалки металла при охлаждении после сварки.

Основной задачей металлографических исследований являются установление структуры металла и качества сварного соединения, выявление наличия и характера дефектов. Металлографические исследования включают в себя макро- и микроструктурный методы анализа металлов.

При макроструктурном методе изучают макрошли­фы и изломы металла невооруженным глазом или с помощью лупы. Макроисследование позволяет определить характер и расположение видимых дефектов в разных зонах сварных соединений.

При микроструктурном анализе исследуется струк­тура металла при увеличении в 50 - 2000 раз с помощью оптических микроскопов. Микроисследование позволяет установить качество металла, в том числе обнаружить пережог металла, наличие оксидов, засоренность металла шва неметаллическими включениями, вели­чину зерен металла, изменение состава его, микроскопические трещины, поры и некоторые другие дефекты структуры. Методикаизготовления шлифов для металлографических исследований за­ключается в вырезке образцов из сварных соединений, шлифовке, полировке и травлении поверхности металла специальными травителями. Металлографические исследования дополняются измере­нием твердости и при необходимости химическим анализом металла сварных соединений. Специальные испытания проводят с целью получения характеристик сварных соединений, учитывающих усло­вия эксплуатации сварных конструкций: определение коррозион­ной стойкости для конструкций, работающих в различных агрес­сивных средах; усталостной прочности при циклических нагружениях; ползучести при эксплуатации в условиях повышенных температур и др.

Применяют также и методы контроля с разрушением изделия. В ходе таких испытаний устанавливают способность конструкций выдерживать заданные расчетные нагрузки и определяют разруша­ющие нагружения, т.е. фактический запас прочности. При испыта­ниях изделий с разрушением схема нагружения их должна соответ­ствовать условиям работы изделия при эксплуатации. Число изде­лий, подвергающихся испытаниям с разрушением, устанавливается техническими условиями и зависит от степени их ответственности, системы организации производства и технологической отработан­ности конструкции.

Другие статьи:

Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения


Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения

Категория:

Сварка металлов



Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения

Классификация дефектов. Все дефекты подразделяются на наружные, внутренние и сквозные.

К наружным дефектам относятся занижение размеров и превышение усиления сварных швов, смещение шва от оси, подрезы (рис. 1), наплывы, усадочные раковины, незаплавленные кратеры, наружная пористость, трещины, выходящие на поверхность шва или околошовной зоны. К наружным дефектам относятся также неравномерность ширины и катета шва и крупная чешуйча-тость валика.

Рис. 1. Подрезы зоны сплавления: а — стыкового, б — угловоге, в — нахлеетвчноге

К внутренним дефектам относятся газовые поры, шлаковые и металлические включения, непровары (рис. 2), трещины в металле шва и в зоне термического влияния.

Сквозные дефекты предтавляют собой свищи, прожоги и сквозные трещины.

Рис. 2. Непровары: а — корня шва, б — зоны сплавления, в — частичный и сплошной

Причин дефектов сварных швов много, основные из них — низкое качество сварочных материалов, неправильная сборка, неисправность оборудования, отклонения от технологии и низкая квалификация сварщиков. При автоматической сварке дефектов возникает, как правило, меньше, чем при ручной.

Происхождение и сущность основных дефектов сварки. Для обеспечения работы изделия стыковые швы должны иметь небольшое усиление высотой 1—2 мм. Излишнее усиление шва (более 3—4 мм) в изделии, работающем на динамическую нагрузку, приводит к концентрации напряжений и снижению работоспособности сварного соединения. Особенно опасна концентрация напряжения для легированных сталей при работе конструкций при отрицательной температуре.

Крупная чешуйчатость шва, неравномерная ширина его и наличие наплывов наблюдаются при сварке на монтаже в неудобных условиях работы.

Подрезы представляют очень серьезную опасность, так как являются концентраторами напряжений в самом слабом месте сварного соединения, где часто бывает перегретый металл. Кроме того, подрезы уменьшают рабочее сечение шва. В ответственных конструкциях даже незначительные подрезы недопустимы. Подрезы исправляются наплавкой тонкого шва.

Непровары в корне сварного соединения и между слоями многослойного шва являются концентраторами напряжений, уменьшают сплошность металла сварного соединения .и работоспособность конструкций. К этому особенно чувствительны легированные стали.

Наружная и внутренняя пористость шва образует местную концентрацию напряжений, уменьшает физическую сплошность металла и может привести к преждевременному разрушению конструкции под нагрузкой. Причиной образования пор являются газы, которые образуются в процессе плавления и остывания металла шва и не успевают выйти в шлак.

Неметаллические (шлаковые) включения снижают ударную вязкость и прочность сварного соединения. Они получаются в результате плохой зачистки кромок от окалины и ржавчины и предыдущих слоев при многослойной сварке. Наименьшее количество неметаллических включений имеет место при сварке в защитных газах. Небольшие округлые включения не опасны. При сварке вольфрамовым электродом могут образоваться вольфрамовые включения. Этот дефект по степени опасности соответствует шлаковым включениям.

Трещины (продольные и поперечные, по шву и околошовные) создают несплошность материала для силового потока и вследствие этого местную концентрацию напряжений с резким падением динамической и вибрационной прочности конструкции. В зависимости от состава и свойств сварных швов и основного металла образовавшаяся в зоне сварки трещина может распространиться на значительную длину. Трещины считают самым опасным дефектом сварки.

Влияние дефектов на снижение прочности сварных соединений.

Влияние дефекта на работоспособность сварного соединения следует рассматривать с точки зрения формы, длины и расположения его по отношению к направлению действующей силы. Более опасными являются дефекты вытянутой формы (трещины, непровары), менее опасными — дефекты округлой формы (одиночные газовые поры, шлаковые включения). Дефекты, направленные параллельно силовому потоку, менее опасны для конструкций, работающих на статическую нагрузку. Непровар величиной в 25% от толщины металла при понижении температуры до —45 °С вызывает уменьшение временного сопротивления на растяжение сварного соединения в 2 раза, пластичности — более чем в 2—4 раза. Особенно сильно уменьшается прочность сварных соединений под влиянием физической несплошности. Например, непровар стыкового шва из низкоуглеродистой стали допускается только до 5% от толщины металла, а при сварке легированных сталей — еще меньше. Одиночные поры в количестве не более 5—6 на 1 см2 сечения шва допустимы в сварных соединениях из низкоуглеродистой стали.


Реклама:

Читать далее:
Классификация видов контроля качества сварных швов и сварных изделии

Статьи по теме:

Методическая разработка урока по теме "Внешние и внутренние дефекты сварных соединений"

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Иркутской области «Черемховский техникум промышленной индустрии и сервиса»

ПМ.01 Дефектация сварных швов и контроль качества сварных соединений

МДК 04.01 Дефекты и способы испытания сварных швов

Тема 1.2. Дефекты сварных соединений

Тема урока: Внешние и внутренние дефекты сварных соединений

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

Черемхово, 2017

Фамилия и имя студента:_______________________________________

Задание № 1:

Установите соответствие: 1 – промышленная продукция; 2 – сварные конструкции; 3 – надежность сварного соединения; 4 – входной контроль; 5 – текущий контроль; 6 - заключительный контроль.

Ответы:

А) Свойство сварных участков выдерживать в течение длительного времени комплексное нагружение, которое обычно воздействует на соответствующую деталь или сварную конструкцию.

Б) Контроль включает внешний осмотр изделия и определение его размеров, а также испытания (неразрушающие для всех изделий и разрушающие для определенного объема выборки).

В) Конечный результат деятельности промышленных предприятий.

Г) Контроль подготовки свариваемых деталей, их сборки под сварку, непосредственно процесса сварки и полученных сварных соединений.

Д) Контроль основных и сварочных материалов и полуфабрикатов, предназначенных для использования при изготовлении изделий, а также предварительный контроль сварочного оборудования и квалификации сварщиков.

Е) Крупногабаритные сварные изделия (каркасно-листовые, оболочковые, рамные, балочные), составляющие основу механизмов, сооружений или машин.

Форма ответа:

_______________________________________________________________

Оценку данного задания можно будет выполнить в конце урока с помощью преподавателя.

Задание № 2:

Изучите новый материал. По мере изучения материала, заполните таблицу на стр. 6 (коротко, самое главное, касающееся ММА сварки)

Дефекты сварных швов 

В процессе образования сварных соединений в металле шва и зоне термического влияния могут возникать различные отклонения от установленных норм и технических требований, приводящие к ухудшению работоспособности сварных конструкций, снижению их эксплуатационной надежности, ухудшению внешнего вида изделия. Такие отклонения называют дефектами. Все дефекты сварных швов могут быть разделены на три основные группы: дефекты формы и размеров; наружные и внутренние макроскопические дефекты; дефекты микроструктуры. 

Дефекты формы и размеров 

Наиболее частыми дефектами формы и размеров сварных швов являются их неполномерность, неравномерные ширина и высота, бугристость. Эти дефекты снижают прочность и ухудшают внешний вид шва. Причины их возникновения при ручных способах сварки - колебания напряжения в сети, неправильный угол наклона электрода, протекание жидкого металла в зазоры, их неравномерность по длине стыка. Дефекты формы и размеров швов косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов в шве.

Наружные и внутренние макроскопические дефекты 

К наружным и внутренним макроскопическим дефектам относят: наплывы; брызги металла; подрезы; прожоги; непровары; трещины; шлаковые включения; свищи; поры.

Причины появления и методы контроля наружных дефектов 

Наружные (внешние) дефекты – это подрезы, прожоги, наплывы, а также трещины, выходящие на поверхность металла. В большинстве случаев наружные дефекты можно определить при внешнем осмотре. 

Подрезы

Подрезы представляют собой продолговатые углубления (канавки), образовавшиеся в основном металле вдоль края шва. Подрезы приводят к ослаблению сечения сварного соединения и концентрации в нем напряжений, что может явиться причиной разрушения. 

Основными причинами появления подрезов являются: применение чрезмерно большой силы тока; сварка длинной дугой; повышенная мощность горелки. 

Основным методом контроля является внешний осмотр. 

Методы устранения: 

чтобы устранить подрезы, необходимо зачистить и заварить дефектный участок.

Прожоги

Прожоги – это сквозные отверстия в шве, образованные в результате вытекания части металла ванны. Наиболее часто прожоги образуются при сварке тонкого металла и выполнении первого прохода многослойного шва. 

Основными причинами появления прожогов являются: большая сила сварочного тока; неравномерная скорость сварки; большой зазор; малое притупление кромок.

Основным методом контроля является внешний осмотр. 

Методы устранения:

чтобы устранить прожоги, необходимо зачистить и заварить

дефектный участок. 

Наплывы
Наплывы образуются в результате натекания жидкого металла на поверхность холодного основного металла без сплавления с ним. Они могут быть местными – в виде отдельных застывших капель, а также иметь значительную протяженность вдоль шва. Чаще всего наплывы образуются при выполнении горизонтальных сварных швов на вертикальной плоскости. В местах наплывов часто могут выявляться непровары, трещины и др. 

Основными причинами появления наплывов являются: большая сила сварочного тока; сварка длинной дугой; неправильный наклон электрода; большой угол наклона изделия при сварке на спуск.

Основным методом контроля является внешний осмотр. 

Методы устранения: 

чтобы устранить наплывы, необходимо вырубить или вырезать дефектный участок и заново заварить шов.

Наружные трещины

Трещины – это частичное местное разрушение сварного соединения. Они могут возникать как в самом шве, так и в околошовной зоне и располагаться вдоль или поперек шва. Трещины, как наиболее опасные дефекты на любых сварных конструкциях, не допускаются. 

Основными причинами появления наружной трещины являются: напряжения, возникающие в металле, вследствие неравномерного нагрева, охлаждения, усадки; повышенное содержание вредных примесей. 

Основными методами контроля являются: внешний контроль; люминесцентный контроль.

Методы устранения: 

чтобы устранить наружные трещины, необходимо вырубить или вырезать дефектный участок и заново заварить шов.

 Поры

Поры – это газовые пустоты в металле шва. Газовые поры образуются в результате перенасыщения жидкого металла газами, которые не успевают выйти на поверхность во время его быстрой кристаллизации и остаются в нем в виде пузырьков. Поры могут располагаться в шве отдельными группами, в виде цепочек или единичных пустот. Иногда они выходят на поверхность шва в виде воронкообразных углублений, образуя так называемые свищи.

Поры также ослабляют сечение шва и его прочность, сквозные поры приводят к нарушению герметичности соединений. 

Основными причинами появления свищей и пор являются: несоответствующий химический состав металла электрода или присадочного прутка; влажное покрытие; окалина и ржавчина на кромках свариваемого металла. 

Основными методами контроля являются: магнитографический контроль; просвечивание рентгеновскими или гамма-лучами.

Методы устранения:

чтобы устранить поры или свищи, необходимо вырубить дефектный участок и заново заварить шов. 

Шлаковые включения

Шлаковые включения в металле шва – это небольшие объемы, заполненные неметаллическими веществами (шлаками, оксидами). Шлаковые включения ослабляют сечение шва и его прочность. 

Основными причинами появления шлаковых включений являются: неудовлетворительная очистка кромки; низкая квалификация сварщика; сварка длинной дугой; сварка окислительным пламенем. 

Основными методами контроля являются: магнитографический контроль; просвечивание рентгеновскими или гамма-лучами. 

Методы устранения: 

чтобы устранить шлаковые включения, необходимо вырубить дефектный участок и заново заварить шов. 

Непровары

Непроваром называют местное несплавление кромок основного металла или несплавление между собой отдельных валиков при многослойной сварке. Непровары уменьшают сечение шва и вызывают концентрацию напряжений в соединении, что может резко снизить прочность конструкции. 

Основными причинами появления непроваров являются: сварка длинной дугой; недостаточная сила сварочного тока; большая скорость перемещения электрода или горелки; большой диаметр электрода; плохая очистка от ржавчины, масла, окалины.

Основными методами контроля являются:  внешний осмотр; магнитографический контроль; ультразвуковой контроль; просвечивание рентгеновскими или гамма-лучами.

Методы устранения: 

чтобы устранить непровары, необходимо вырубить дефектный участок и заново заварить шов. 

Внутренние трещины

Трещины – это частичное местное разрушение сварного соединения. Они могут возникать как в самом шве, так и в околошовной зоне и располагаться вдоль или поперек шва. Трещины, как наиболее опасные дефекты на любых сварных конструкциях, не допускаются.

Основными причинами появления внутренних трещин являются: напряжения, возникающие в металле, вследствие неравномерного нагрева, охлаждения, усадки; повышенное содержание вредных примесей.

Основными методами контроля являются: рентгеновское и гамма-просвечивание; ультразвуковая дефектоскопия; металлографические методы исследования.

Методы устранения: чтобы устранить внутренние трещины, необходимо вырубить дефектный участок и заново заварить шов.

Подрезы

Прожоги

Наплывы

Наружные трещины

Поры

Непровары

Шлаковые включения

Внутренние трещины

Задание № 3:

Выполните задания в тестовой форме:

1 Установите соответствие: 1 – свищ; 2 – поры; 3 – наплывы; 4 – подрезы; 5 – прожоги; 6 – непровары; 7 – шлаковые включения; 8 – трещины; 9 – дефекты форм и размеров.

Ответы:

Форма ответа:

2 Выберите правильный ответ:

Дефект в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом:

А) наплыв

Б) подрез

В) непровар

Г) пора

3 Выберите правильный ответ:

Дефект в виде воронкообразного углубления:

А) свищ

Б) пора

В) прожог

Г) шлаковые включения

4 Выберите правильный ответ:

Дефект в виде полости или впадины, образовавшийся при усадке металла шва в условиях отсутствия питания жидким металлом:

А) перегрев металла

Б) пора

В) непровар

Г) усадочная раковина

5 Выберите правильный ответ:

Дефект в виде вкраплений шлака в сварочный шов:

А) непровар

Б) перегрев металла

В) шлаковые включения

Г) брызги металла

6 Выберите правильный ответ:

Дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва:

А) усадочная раковина

Б) непровар

В) наплыв

Г) подрез

_______________________________________________________________________

Задание № 4: Практическая работа.

Определите дефекты сварных соединений по предложенным фотографиям, предложите способы исправления данных дефектов.

_________________________________________________________________

Оценку данного задания можно будет выполнить в конце урока с помощью преподавателя.

Задание № 5 (для тех, у кого осталось время):

Разгадайте кроссворд.

При правильном разгадывании кроссворда, внизу появится слово «Молодец». В этом случае поставьте себе оценку 5(отлично)

_____________________________________________________________________________

По горизонтали: 2 – Сквозное отверстие в шве, образованное в результате вытекания части металла ванны; 4 – Частичное местное разрушение сварного соединения; 6 – Местное несплавление кромок основного металла или несплавление между собой отдельных валиков при многослойной сварке.

По вертикали: 1 – Продолговатое углубление (канавка), образовавшаяся в основном металле вдоль края шва; 3 – Образуется в результате натекания жидкого металла на поверхность холодного основного металла без сплавления с ним; 5 – Газовые пустоты в металле шва.

Проверьте правильность выполнения заданий с помощью предложенных ниже ответов.

Ответы:

Задание № 1:

1 – В

2 – Е

3 – А

4 – Г

5 – Д

6 – Б

Оцените свои ответы, руководствуясь следующими критериями:

правильных ответов 6 – 5 (отлично)

4-5 – 4 (хорошо)

3 – 3 (удовл)

0-2 – 2 (неудовл)

Задание № 3:

1: 1 – Д; 2 – Ж; 3 – А; 4 – И; 5 – Б; 6 – З; 7 – В; 8 – Г; 9 – Е

2 – Б

3 – А

4 – Г

5 – В

6 – Б

Оцените свои ответы, руководствуясь следующими критериями:

правильных ответов 13-14 – 5 (отлично)

9-12 – 4 (хорошо)

6-8 – 3 (удовл)

0-5 – 2 (неудовл)

Основные дефекты сварных швов и методы контроля качества сварки

Все дефекты сварных швов можно разделить на внешние и внутренние. К внешним дефектам относятся завышение размеров швов, наплывы, подрезы, кратеры, прожоги; к внутренним — непровары, газовые поры, шлаковые включения, трещины (рис. 5.9).


Рис. 5.9. Дефекты сварных швов.

Завышение размеров швов вызывает увеличение сварочных деформаций конструкций, излишний расход сварочных материалов, увеличение массы конструкции, а также времени выполнения сварки. Снижение размеров швов уменьшает прочность соединения.

Наплывами называют излишне наплавленный металл около кромок шва, натекший во время сварки на непрогретый основной металл и не сплавившийся с ним. Наплывы образуются из-за неправильного режима сварки и смещения конца электрода к одной из кромок, особенно часто при вертикальной сварке. Наплывы часто сопровождаются непроварами или подрезами основного металла.

Подрезами называют выемки в основном металле вдоль края шва, выплавляемые в процессе сварки. Подрезы появляются из-за неправильного отложения наплавленного металла при сварке на повышенном режиме или при пространственном положении шва, отличном от нижнего. Подрезы ослабляют сечение основного металла и вызывают резкую местную концентрацию напряжений, т. е. появление больших напряжений на отдельных небольших участках.

В зоне сварочной дуги поверхность жидкой ванны получается вогнутой, поэтому при обрыве дуги в шве остается углубление — кратер. Кратеры снижают прочность шва, так как уменьшают его сечение.

Прожоги обычно образуются на тонком металле в виде сквозных отверстий в шве или основном металле. Причины их возникновения — излишняя сила тока и малая скорость сварки.

Непровары — это местное отсутствие сплавления между наплавленным и основным металлом или между смежными валиками при многослойной сварке. Непровары уменьшают рабочее сечение шва и являются очагами концентрации напряжений. Причины непроваров: неправильный режим сварки и подготовка кромок, наличие загрязнений в шве.

Газовые поры образуются в наплавленном металле вследствие выделения газов, растворенных в жидком металле. При охлаждении растворимость газов в металле уменьшается и часть их стремится удалиться в атмосферу. Встречая сопротивление кристаллизующегося металла, газы не могут полностью выйти наружу и остаются в нем, образуя внутренние поры, раковины или выходящие на поверхность свищи. Газовые поры нарушают сплошность и однородность металла. Пористость шва появляется вследствие загрязнения свариваемых кромок ржавчиной, маслом, краской; влажности кромок, электродов или флюсов; неправильного состава электродной обмазки или флюса и т. п.

Шлаковые включения в металле шва нарушают его сплошность и однородность, снижая этим прочность соединения. Шлаковые включения образуются вследствие применения несоответствующих марок электродов, а также при неправильном режиме сварки и плохой обработке корня шва (при двусторонней сварке).

Трещины возникают как в шве, так и в основном металле. Они могут быть сквозными, внутренними и поверхностными. Трещины уменьшают прочность соединения и могут нарушить его непроницаемость. Причины образования трещин разнообразны: неправильный режим сварки, неправильное (жесткое) закрепление свариваемых деталей и т. п.

Большинство выявленных дефектов сварных швов устраняют путем удаления дефектных участков шва и последующей повторной заварки.

При изготовлении корпусных конструкций, а также при формировании корпуса судна на построечном месте сварные швы принимают на основе результатов контроля: квалификации сварщиков, качества свариваемых и сварочных материалов, сварочного оборудования, инструмента, оснастки; качества сборки под сварку и технологии выполнения сварных швов; качества сварных швов.

При контроле качества сборки под сварку проверяют: соответствие собранных деталей требованиям чертежа, правильность их сборки и расположения в конструкции; правильность разделки кромок деталей под сварку, зазор между стыкуемыми деталями; положение кромки одной детали относительно кромки другой; угол между деталями; чистоту поверхности свариваемых кромок и плоскостей; правильность расположения, размеры и количество сборочных прихваток, гребенок и других временных сборочных приспособлений.

Контроль технологии выполнения сварных швов предусматривает проверку соблюдения последовательности и правильности выполнения швов, предусмотренных схемой сварки; соответствие применяемых режимов сварки и марок сварочных материалов указанным в технологических процессах на сварку, соответствие качества и состояния сварочных материалов техническим условиям на эти материалы.

Непосредственно качество сварных швов проверяют: внешним осмотром и измерением, рентгено- и гаммаграфированием, ультразвуком, вскрытием швов, испытанием на непроницаемость. Метод контроля качества сварных швов выбирают в зависимости от назначения конструкции, наличия на заводе соответствующей аппаратуры и т. п.

Внешнему осмотру подвергают все швы независимо от их категории на всей протяженности с двух сторон. Перед осмотром сварной шов и прилегающая к нему поверхность металла должны быть очищены от шлака, брызг и других загрязнений. При внешнем осмотре можно обнаружить подрезы, наплывы, смещения шва, прожоги, кратеры, трещины и поры на поверхности шва. В некоторых случаях при осмотре сварных швов ответственных конструкций применяют лупы.

При контроле сварных швов измерением устанавливают соответствие размеров швов требованиям чертежа или другой проектной документации. При этом измеряют ширину, высоту усиления шва, катеты шва и др. Измерения проводят не реже чем через 1 м шва, но не менее одного измерения на каждом отдельном шве.

Контроль швов рентгено- или гаммаграфированием проводят в целях выявления внутренних дефектов: трещин, непроваров, газовых и шлаковых включений. Рентгено- и гаммаграфирование швов осуществляют в выборочном порядке. При этом в зависимости от категории швов должно быть просвечено 2— 20 % протяженности швов. Метод контроля (рентгено- или гаммаграфирование) выбирают исходя из технических возможностей и целесообразности их применения. При этом во всех случаях, когда это возможно, следует применять рентгенографирование.

Рентгенографирование основано на свойствах рентгеновских лучей проходить сквозь металл и воздействовать на фотопластинку или пленку, помещенную в кассете с противоположной стороны просвечиваемого соединения. Интенсивность рентгеновских лучей при прохождении через металл уменьшается и зависит от толщины материала, его плотности и ряда других факторов. Так как сварной шов толще основного металла, интенсивность лучей, прошедших через шов, меньше интенсивности лучей, прошедших через основной металл. Шов получается на пленке в виде светлой полосы на фоне темного изображения основного металла. Трещины, поры, шлаковые включения и непровары сварного шва в меньшей степени задерживают рентгеновские лучи и на светлом фоне выделяются в виде темных полос, пятен и точек.

Гаммаграфирование основано на том, что при радиоактивном распаде некоторых элементов одновременно с излучением альфа- и бета-частиц имеет место излучение гамма-лучей. Последние по своей природе близки к рентгеновским. Гамма-лучи, так же как и рентгеновские, способны проходить через металлы и воздействовать на фотопластинку. При прохождении через различные среды гамма-лучи поглощаются в различной степени и по-разному воздействуют на фотопластинку. Для гаммаграфирования сварных швов судовых корпусных конструкций применяют в основном переносные контейнеры различной конструкции.

В последние годы взамен рентгено- и гаммаграфирования все чаще применяют ультразвуковой метод контроля качества сварных швов. Этот метод основан на свойстве ультразвуковых волн отражаться от границ двух сред, обладающих различными акустическими свойствами. Большинство ультразвуковых дефектоскопов состоит из следующих основных частей: щупа — излучателя ультразвуковых колебаний,- в котором обычно используются пьезокристаллы, превращающие электрическую энергию в механические колебания; генератора кратковременных высокочастотных электрических импульсов и приемника — усилителя электрических сигналов, возникающих в щупе при попадании на него отраженных от дефектов ультразвуковых колебаний. При контроле качества сварного шва ультразвуковым методом щуп-излучатель перемещают вдоль шва. Для обеспечения надежной передачи ультразвуковых колебаний от щупа к изделию и обратно необходимо наносить на изделие специальную контактирующую жидкость с малым поглощением ультразвуковых колебаний (например, трансформаторное масло и т. п.).

Контроль сварных швов вскрытием применяют для установления характера, размеров и глубины залегания дефектов, выявленных другими методами, если подобная расшифровка необходима и не может быть сделана без вскрытия шва. Вскрытие шва может производиться вырубкой, газовой или воздушно-дуговой строжкой, сверлением и другими способами.

Дефекты сварных соединений



Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!


Дефектами сварных соединений называют отклонения от установленных норм и требований, приводящие к снижению прочности, эксплуатационной надежности и точности, а также к ухудшению внешнего вида изделия. В зависимости от характера залегания дефекты в сварных соединениях разделяют на внешние, внутренние, сквозные и др.

Трещины являются наиболее опасными дефектами, резко снижающими статическую и циклическую прочность изделий, Трешины, образовавшиеся в процессе сварки, называют горячими, а после охлаждения металла — холодными.

Рис. 20.1. Типы сварочных дефектов — несплошностей

При изготовлении сварных конструкций шов связывает отдельные детали. От качества выполнения сварных швов зависит прочность и выносливость конструкции в эксплуатации.

Дефекты в сварных швах снижают прочность сварной конструкции и могут привести в процессе эксплуатации к авариям. Дефекты в сварных швах обычно являются следствием: плохой подготовки и сборки под сварку; несоответствия качества электродов и основного металла требованиям технических условий; невыполнения установленных технологических процессов; низкой квалификации сварщика.

Дефекты в сварных конструкциях разделяются на наружные пороки, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре невооруженным глазом или при помощи лупы 4—5-кратного увеличения, и внутренние пороки, которые могут быть обнаружены только при специальных методах контроля.

Основным видом дефектов сварных соединений является несоответствие шва требуемым геометрическим размерам, заданным чертежом. Данный вид дефекта чаще всего встречается при выполнении угловых швов; в стыковых соединениях размеры шва определяются толщиной свариваемых листов и потому такой дефект наблюдается реже.

Кратером называют углубление, образующееся после обрыва дуги в конце шва. При усталостном нагружении кратер может быть источником образования и развития трещин.

Прожогом называют полость в шве, образовавшуюся в результате вытекания сварочной ванны.

Наплывы или натеки чаще всего встречаются в угловых швах. Это — результат отложения наплавленного металла на непрогретый основной металл и отсутствие сплавления с ним. Наплывы могут образоваться в результате неправильно установленного режима сварки. Натеки могут быть по всей длине шва и местные.

Натеки не требуют исправления в том случае, когда выдержан калибр шва.

Подрезом называют местное уменьшение толщины основного металла у границы шва. Этот дефект приводит к уменьшению сечения изделия в околошовной зоне и резкой концентрации напряжений при одноосном или сложном нагруженном состоянии. Подрезы - узкие продольные углубления: вдоль края шва, которые чаще всего встречаются при угловых, швах в тавровых соединениях и располагаются на вертикальной плоскости.

Подрезы являются результатом неправильного ведения процесса сварки. Они ослабляют сечение основного металла. При положении шва «в лодочку» подрезы не наблюдаются. Подрезы могут быть на отдельных участках и по всей длине. Пребольшой глубине подрезы подлежат исправлению путем наложения узкого валика.

Непроваром называют местное или общее отсутствие сплавления между наплавленным и основным металлом. Непровар - несплавление либо между основным и наплавленным металлом, либо между отдельными валиками. Непровары могут быть наружными и внутренними. Они ослабляют прочность сварного соединения. Непровары получаются по самым разнообразным причинам: неправильная разделка кромок, некачественная сборка, несоблюдение режимов сварки, неудовлетворительная зачистка свариваемых кромок и др. Сплошные непровары подлежат исправлению, отдельные мелкие непровары могут быть допущены без переварки. 

Пористостью металла называют газовые полости, образовавшиеся в расплаве вследствие перенасыщения газами. Пористость шва может быть наружной и внутренней. Отдельные мелкие наружные поры исправлять не следует.

Трещины в основном и наплавленном металле подлежат обязательному исправлению.

Э.С. Каракозов, Р.И. Мустафаев "Справочник молодого электросварщика". -М. 1992
"Электрическая дуговая сварка меди", А.И. Мальмстрем. Машгиз, 1954

См. также:

Дефекты сварных швов

Подробности
Подробности
Опубликовано 27.05.2012 13:14
Просмотров: 12799

Различают внешние и внутренние дефекты сварных швов.

Внешние дефекты сварных швов. К внешним дефектам сварных швов относятся следующие: перекос и смещение кромок, неравномерное сечение шва по ширине и толщине, подрезы кромок основного металла, прожоги, не провары, незаверенные углубления швов, наружные трещины в шве, основном металле и др.

Неравномерное сечение шва по ширине и толщине может быть следствием плохой сборки, небрежной или неумелой работы сварщика. Этот дефект придает шву плохой внешний вид и снижает его прочность. Швы с недостаточным усилением подвергаются дополнительной наплавке.

Наружные трещины могут возникать как в наплавленном, так и в основном металле. В основном металле они обычно располагаются рядом со швом в зоне термического влияния. Трещины могут быть продольные и поперечные. Причинами появления трещин являются собственные напряжения, которые возникают в металле из-за неравномерного его нагрева и охлаждения, изменения структуры металла под влиянием нагрева при сварке и пр. Трещины легче возникают в местах ослабления металла какими-либо дефектами, поэтому они часто имеют начало у картеров, подрезов и не проваров. Наиболее возможно появление трещин при сварке легированных сталей, чувствительных к закалке. Трещины являются недопустимым дефектом шва. Участки с трещинами должны вырубаться и завариваться вновь.

Подрезами называются выемки в основном «металле вдоль края шва, выплавляемого в процессе сварки. Они ослабляют сечение основного металла. Причинами возникновения этого дефекта являются сварка горелкой слишком большой мощности или неудобное пространственное положение шва. Подрезы должны устраняться последующей подваркой.

Незаплавленные углубления — кратеры (неровная поверхность шва) являются следствием недостаточной квалификации сварщика. Швы с большим количеством этих дефектов обладают пониженной прочностью. Их нужно вырубать и производить заварку вновь.

Не проваром вершины шва называется не сплавление наплавленного металла с основным в вершине шва. Причины не провара вершины шва следующие: недостаточная мощность горелки, большая скорость сварки, недостаточный угол скоса кромок, не позволяющий хорошо нагреть пламенем горелки вершину шва, плохая зачистка кромок под сварку. В месте не провара прочность шва резко снижается. Кроме того, в местах не провара возникают напряжения, которые еще больше снижают прочность шва. Не провар должен удаляться вырубкой дефектного места и заваркой его вновь.

Наплывы образуются при слишком быстром плавлении проволоки и натекан и жидкого металла на недостаточно нагретую поверхность основного металла около кромок шва. Под наплывами часто обнаруживаются не провары. Поэтому имеющиеся наплывы необходимо срубить и в случае обнаружения не провара устранить его.

Внутренние дефекты сварных швов. К таким дефектам относятся не провар кромок основного металла, не сплавление валиков при многослойной сварке, наличие в шве загрязнений (шлаков), внутренних газовых пор, внутренних трещин в швеи в основном металле, перегрев и пережог металла.

Газовые поры образуются в наплавленном металле вследствие поглощения им газов (водорода, азота, окиси углерода, паров воды), которые не успевают выделиться из жидкого металла до его затвердения и остаются в затвердевшем металле шва в виде пузырьков. Причиной пористости может быть .плохая зачистка кромок шва от масла, ржавчины, краски, окалины, которые при сгорании дают газы и водяной пар, растворяющиеся в сварочной ванне. Видимые поры достигают 1,5—2 мм в диаметре. Могут быть поры микроскопические, видимые лишь при большом увеличении. Присутствие пор делает шов проницаемым для газов и жидкостей и ослабляет сечение шва.

При газовой сварке уплотнение шва достигается его проковкой при определенной температуре. Если по условиям работы данного изделия шов должен быть плотным, то пористые участки шва вырубаются и завариваются вновь.

Шлаковые включения и окислы попадают в металл при сварке плохо очищенных деталей или при сварке окислительным пламенем. Шлаковые включения ослабляют шов; при большом количестве их дефектный участок вырубается и заваривается вновь.

Не провар по кромкам — не сплавление наплавленного металла с основным «металлом по кромкам. Он может быть также между смежными слоями шва или между смежными валиками. Не провар легко различим невооруженным глазом на изломе шва, где он выступает в виде темных участков на общем фоне светлого кристаллического излома. Причиной этого дефекта является недостаточная мощность горелки, слишком большая скорость перемещения ее или неравномерный прогрев кромок разделки. Не провар должен удаляться вырубкой дефектного места и заваркой вновь.

Внутренние трещины появляются по тем же причинам, что и описанные ранее наружные трещины. Наличие их в шве недопустимо. Участки шва с трещинами должны быть вырублены и заварены вновь.

Перегрев металла характеризуется увеличением размеров зерен металла, если последний нагрет выше определенной температуры, и повышенной хрупкостью. Перегрев получается в результате сварки горелкой чрезмерно большой тепловой мощности или при задержке горелки на одном месте, его можно исправить последующей термической обработкой.

Пережог металла получается при сварке окислительным пламенем и характеризуется также увеличением размеров зерен, как и при перегреве, но при пережоге поверхность зерен покрывается пленкой окислов, нарушающей их взаимное сцепление. Поэтому пережженный металл очень хрупок. Исправлению он не поддается. Шов с пережженным металлом должен быть вырублен и заварен вновь.


Читайте также

Добавить комментарий

Проектно-конструкторские конструкции. Дефекты сварных соединений 9000 1

Недостатки сварных соединений 9000 4


Дефекты сварных соединений можно разделить на дефекты, уменьшающие эффективное сечение сварных швов и надрезы, вызывающие концентрацию напряжений и влияющие на результаты расчетов на усталость и механику разрушения.

Рышард Ястржебски, Илона Павлик

Внешние дефекты сварных швов и удаление надрезов оказывают большее влияние на усталость, чем внутренние дефекты /2/.Кроме того, дефектность соединений можно прогнозировать уже на этапе разработки проекта уже на чертежной доске (отсутствие доступа к сварным швам, неверные: выбор способа сварки, выбор сварочных материалов, требования к испытаниям технологии, выбор стандарт, по которому будут проводиться технологические испытания /1/; на например, паз с фаской К или 1/2 В можно сварить без налипания только в пристеночном положении). Поскольку недостатки свойственны различным способам сварки, необходимо знать, какой способ сварки выбрать для применения и вида нагрузки.Конструктор также должен быть знаком с методами неразрушающего контроля, так как не все методы хорошо выявляют дефекты, а в некоторых случаях контроль невозможен (например, рентгенографический контроль угловых швов).
Оценка дефектов сварных швов на основе визуального осмотра
Дефекты сварных соединений делятся на две группы: внешние и внутренние.

  • К внешним дефектам относятся: подрез торца, подрез гребня (провар), утечка металла шва, неровный торец, кратер, чрезмерный перелив, непровар, несоосность листа, трещина, пузыри.
  • К внутренним дефектам относятся: вздутия, включения, зашлакованность, прилипание, непровары двухсторонних швов, трещины, перегрев, окисление.

Для каждого класса точности сварных швов стандарты определяют недопустимые размеры отдельных дефектов и их максимальную степень тяжести, т. е. сумму размеров отдельных дефектов в нормальном сечении.


Течь

С точки зрения усталости наиболее опасны наружные и наружные дефекты.Трещины и несплавления недопустимы.
Не допускается наличие внутренних дефектов для металлических включений, например нерасплавленной сварочной проволоки (MAG) или вольфрама, а также перетертых шлаков (острая насечка).
В случаях, когда длина шва составляет 100 мм и более, дефекты сварки должны рассматриваться как короткие дефекты, если на участке 100 мм, включая наибольшее количество дефектов, их общая длина не превышает 25 мм.

полный текст статьи доступен в выпуске 12 (51) декабрь 2011 г.

.

Классификация дефектов сварки и дефектов сварки

Выполнить правильный сварной шов не так просто. Поэтому после прохождения курса сварщика еще нужны годы практики для достижения совершенства. Однако даже в этом случае сварочное оборудование иногда выходит из строя и возникают несовершенства и дефекты сварки. В то время как несоответствующий сварной шов иногда может быть одобрен, дефектный сварной шов немедленно дисквалифицируется и считается потенциально опасным.Подробные меры включены в польский стандарт N-EN ISO 9000: 2001 под названием «Системы менеджмента качества. Основы и терминология».

Разница между несоответствием и дефектом сварки

Так в чем же разница между несоответствием и дефектом? Первый представляет собой несовершенство сустава, которое отличается от идеального качества сустава с точки зрения структуры и формы. Несовместимость сварки может создать риск снижения эксплуатационных свойств конструкции. С другой стороны, дефект равносилен невыполнению требования, т. е. невыполнению потребности или ожидания, которые были установлены, обычно предполагаются или являются обязательными в связи с предполагаемым или специализированным использованием.

Скрытые и вредные дефекты суставов

Несоответствия классифицируются по месту их расположения на внешние и внутренние. Внутренние – это скрытые, которые выходят из сварного шва или располагаются внутри него. К ним относятся: вздутия, шлаковые включения, прилипание, непровар двухсторонних швов, трещины, перегрев, окисление. Вредные недостатки - это внешние дефекты. Мы можем легко заметить их при внешнем осмотре. Наиболее распространенными внешними дефектами, часто возникающими при сварке, являются: непровар или переплав, чрезмерный сварной шов или вогнутость, подрез кромки, кратеры и трещины.

Если принять во внимание размеры дефектов сварки, мы разделим их на макроскопические и микроскопические дефекты сварки. К первым относятся те, которые можно увидеть невооруженным глазом либо при увеличении в 25 раз, либо с помощью неразрушающего контроля. С другой стороны, обнаружение микроскопических дефектов требует использования методов высокого разрешения. В этом случае обычно используются металлографические тесты.

Каковы наиболее распространенные неисправности и несовместимости?

Несоответствия, возникающие в результате неправильной сварки или неподходящих условий обработки, являются обычным явлением.Следует отметить: несовместимость формы и поверхности, несовместимость переплава, слипания, а также твердых неметаллических или металлических включений. К несовместимостям металлургического происхождения относятся: трещины и микротрещины, газовые пустоты, каверны усадки, расслоения по химическому составу, а также неблагоприятные структурные изменения в ЗТВ.

Существуют также несоответствия, возникающие в результате ошибок проектирования, таких как: чрезмерная концентрация напряжений (например, в результате скопления сварных швов в высоконагруженных узлах конструкции) или неправильный тип соединения (например,угловые швы вместо стыкового шва в тавровом соединении).

.

Качество сварки: несовершенства и дефекты сварки

В этой статье я хотел бы представить сварку с точки зрения качества. Для начала упомяну, от чего зависит качество сварного шва и на основании чего определяется, годен шов или нет.

В случае консультации по заданной теме, пожалуйста, свяжитесь со мной, подробности на странице Сотрудничество .

Начнем с основ.

В сварном шве можно обнаружить следующее:
- дефекты сварки
- дефекты сварки

В чем отличия? Следующие определения, взятые из литературы, помогут вам ответить на этот вопрос.

Несовместимость сварки определяется как несовершенство соединения, которое отличается от идеального качества соединения
с точки зрения структуры и формы. Несовместимость со сваркой может или может быть угрозой снижения эксплуатационных свойств конструкции. Несовместимость сварки может быть разрешена, если размер несоответствия не превышает предельного размера согласно применимому стандарту или правилу.

Дефект – это невыполнение требования, то есть невыполнение потребности или ожидания, которое было установлено, принято или является обязательным для предполагаемого или специального использования.

Короче говоря, в сварном шве могут быть допущены несоответствия, а дефекты сварки полностью дисквалифицируют сварной шов!

Итак, давайте сосредоточимся на несоответствиях. Существуют различные подразделения несоответствий, наиболее важные из них:

Разделение по местонахождению:

• наружные (открытые) несоответствия сварки, выступающие или расположенные стыки
• внутренние (скрытые) дефекты сварки, выходящие или находящиеся внутри сварного шва


Классификация по размеру дефектов сварки:

• макроскопические дефекты сварки - т. разрушающий контроль
• микроскопические дефекты сварки – для их обнаружения требуются методы высокого разрешения, обычно используются металлографические испытания.

Мы уже знаем, как классифицировать несоответствия по их расположению или размеру, но мы еще не знаем, откуда берутся несоответствия.

С точки зрения причин дефекты сварки можно разделить на три группы:

1- дефекты сварки, возникающие в результате неправильного протекания процесса сварки или неадекватных технологических условий:
• неровности формы и поверхности
• дефекты
• прилипание
• включения твердые неметаллические или металлические

2- несовместимости металлургического происхождения:
• трещины и микротрещины
• газовые пустоты
• полости усадки
• расслоение химического состава
• неблагоприятные структурные изменения в SWC

3- дефекты сварки в результате ошибок проектирования:

• чрезмерная концентрация напряжений, т.е.в результате скопления сварных швов в высоконагруженных узлах конструкции

• неправильный тип соединения, например угловой шов вместо стыкового шва в тавровом соединении.

В то время как последний пункт не должен вызывать затруднений при визуализации несоответствия, первые два могут быть трудны для интерпретации. Поэтому я подготовил иллюстрацию, которая должна немного приблизить вас к тому, как выглядят отдельные дефекты сварки.


1- отсутствие сплавления корня
2- отсутствие сплавления
3 - выступ, образовавшийся в результате непроплавления кромки металла
4- негерметичность металла шва со стороны корня
5 - подрыв основного металла в виде надрезов
6 - кратеры на поверхности сварного шва
7 - газовые пузыри
8 - поры в виде капиллярных пустот
9 - включения, шлаковые карманы
10 - царапины, микротрещины внутри сварного шва
11 - поперечные и продольные трещины в сварном шве и металлах

MSc англ.Артур Мыдларз

.

Качество сварочных работ и экономические проблемы производства

Резюме

В статье рассматривается влияние дефектов сварки на качество конструкции и взаимосвязь между низким качеством и необходимостью улучшения сварных соединений (на различных стадиях производства) и прямыми и косвенными потерями экономического характера, зачастую превышающими величину выполненная конструкция.

"Настоящее качество, будет ли оно как-то"

Магистр наукЯцек Саперски

Генферллойд

Магистр наук Михал Винча 9000 5

Ривал-RHC Гданьск

Качество сварочных работ и экономические проблемы производства

Введение

Профессор М. Мысливец на одном из собраний Береговых сварщиков задал простой, но каверзный вопрос: "Что производит ваш завод?" Ответы: металлоконструкции, магистральные трубопроводы, котлы и резервуары, корпуса кораблей и т. д. его не удовлетворили. Когда были даны все возможные построения, он констатировал: «Каждый завод, кроме реальных объектов, дает и весьма реальные убытки».

В любой отрасли производства существуют два основных вида потерь:

  • неизбежные потери, непреднамеренные людьми;
  • 90 033 убытков в результате ненадлежащей деятельности человека.

К первой группе потерь относятся: отходы производства (возникающие даже в случае максимального использования материала), холостой ход машин, простои на техническое обслуживание и ремонт, случайные аварии и т.п. Размер этих потерь может быть изменен только на минимальная степень.Вторая группа потерь возникает в основном из-за неумелости или невнимательности людей, при этом возможности их уменьшения очень велики. Немалую роль в этом случае играет качество выполненных сварочных работ. В статье делается попытка объяснить взаимосвязь (измеримую и неизмеримую) между возникновением дефектов сварки и экономикой производства.
Проблема экономики ремонтно-сварочных работ в профессиональной прессе обсуждается спорадически, она не подвергалась и не является предметом более широкого и всестороннего анализа.


Ремонтно-сварочные работы, происходящие при изготовлении новых конструкций, по своему характеру можно разделить на две основные группы, относящиеся к:

  • для устранения сварочных дефектов, возникших и выявленных в сварном шве и в зоне шва во время и после выполнения сварных соединений,

  • дополнительные операции после сварки, направленные на доведение конструкции до требуемых проектом/договором рабочих допусков и соответствующего эстетического вида (рихтовка, удаление брызг и ямок).

Ремонтно-сварочные работы, связанные с восстановлением эксплуатационных характеристик изношенных деталей машин и аппаратов (регенерация) и послеаварийный ремонт, в силу их специфики в данной работе не рассматриваются.

Несовместимости в сварных соединениях.

Общеизвестно, что практически невозможно получить сварное соединение со свойствами, идентичными основному материалу.Именно об этом сказал профессор Яцек Сенкара (1), заявив, что «соединения, выполненные сваркой, считаются самой слабой частью конструкции в разговорном понимании этого слова».

и далее: «Большинство процессов склеивания протекают с участием жидкой фазы, поэтому мы имеем дело с неблагоприятной структурой литой фазы шва и химическим составом, обычно отличающимся от основного материала. Это отличие может быть связано с преднамеренный выбор дополнительного материала, но он может быть незначительным (например,пониженное содержание углерода при сварке стали или потеря компонента с высоким давлением паров) или резкое (февраль, сварка связующих с другим составом). В случае сварки и сварки плавлением мы расплавляем склеиваемый материал локально, разрушая его структуру в результате текущей технологической истории (плавка, пластическая обработка, отжиг, термическая обработка и т. д.). Мы обычно работаем с мобильным источником тепла с высокой концентрацией энергии, поэтому процесс идет динамично, с большим отклонением от состояния термодинамического равновесия, в градиенте температуры.В результате получается соединение с разным химическим составом и разнообразной структурой шва и околошовной зоны, часто с макро- и микродефектами, не свободное от геометрических деформаций и остаточных напряжений. (...)
В свете вышеизложенного недаром задачей сварки является получение изделий и построение клеевых конструкций с наименьшим снижением свойств соединений по отношению к исходным материалам, а это редукция трактуется как нечто естественное и неизбежное.Так что банально говоря, идея состоит в том, чтобы соединить, но в то же время как можно меньше ломать."


Эта довольно длинная цитата должна четко дать вам понять важность вопроса, так как каждое дополнительно введенное количество тепла и дополнительного материала при ремонтных работах отрицательно сказывается на качестве уже выполненного соединения.
Структурная слабость в сварных соединениях — это только «верхушка айсберга». Более опасными последствиями (для конструкции и пользователя) являются дефекты сварки, возникшие во время и после сварки (напр.отсроченные трещины).
На практике для определения причин и характера дефектов сварки используются различные виды классификаций. (2)

В целом причины несоответствий можно разделить на три основные группы:

  • неправильно принятая технология производства,
  • неправильно получен базовый и дополнительный материал,
  • несоответствующие проектные решения.

Эти факторы могут проявляться по отдельности или действовать коллективно, усиливая негативные эффекты.По влиянию дефектов на эксплуатационные свойства сварной конструкции различают:

  • пространственные расхождения, не врезающиеся, а уменьшающие поперечное сечение сустава,
  • плоские дефекты (трещины, прилипание, несплавление и т. д.), создающие острые зазубрины, которые могут стать причиной образования трещин.

К наиболее опасным плоским несовершенствам относятся трещины различного характера и происхождения (в том числе хрупкие).Хрупкие трещины характеризуются образованием без предварительной пластической деформации (без предупреждения о возможном разрушении), с катастрофическим течением при очень больших скоростях (ок. 1800 м/сек.). Практически очень сложно сделать идеальный сварной шов - без дефектов. Поэтому разработан ряд стандартов и регламентов, определяющих пределы допустимого (и недопустимого) несоответствия в зависимости от эксплуатационного назначения сооружения. Очевидно, что критерии допустимости дефектов будут различаться в зависимости от их характера и размеров, а также нагрузок, которым будет подвергаться конструкция.


В Вестнике института сварки № 2/2008 описана технология изготовления смотровой площадки над Гранд-Каньоном. Это самое высокое сооружение такого типа в мире (1219 м от дна каньона), которое, как неосторожно заявили авторы, дает возможность свободного падения в течение 15 секунд. Подковообразная площадка коробчатой ​​конструкции, массой более 450 тонн, выступает за очертания горы примерно на 20м, рассчитана на нагрузку около 32000т, скорость ветра 145 км/ч и тектонические толчки силой восемь по шкале Рихтера в эпицентре в 80 км от платформ.Степень дефектности сварных швов, определенная с помощью ультразвукового контроля, не превышала 2 %, и это состояние считалось приемлемым. Тем не менее, допустимая вычислительная нагрузка (32 000 т — эквивалент 71 полностью загруженного Боинга 747) снижена до 120 человек, которые могут одновременно находиться на платформе.

Проблема хрупких разрушений особенно остро встала в США во время Второй мировой войны при строительстве цельносварных корпусов кораблей.Хрупкие трещины в частично сварных кораблях уже встречались в 1920-х и 1930-х годах, но это не было серьезной проблемой, потому что заклепочные соединения были барьером, препятствующим распространению трещин, которые обычно ограничивались одним листом (3). Только изменение технологии постройки корпуса с клепаного на полностью сварной вызвало большое количество трещин в конструкции, а то и гибель целых кораблей. Из примерно 5000 торговых судов, построенных в Соединенных Штатах Америки во время Второй мировой войны, к 1946 году более 1000 серьезно разорвались.В период с 1942 по 1952 год более 200 кораблей получили серьезные переломы (более 7 м), а девять танкеров Т2 и семь кораблей «Либерти» раскололись на две половины. Большинство трещин на кораблях «Либерти» начинались в углах люков и вырезах в верхней части седловатости. На танкерах Т2 трещины, наоборот, начинались в основном с дефектов стыковых сварных швов днищевой обшивки. Еще в 1950-е годы во многих корпусах применялись клепаные страховочные ремни (закругленный ремень, т.е.соединение днища с бортами и седловатостью, т. е. соединением бортов с палубой). Во время Великой Отечественной войны этой проблеме не уделялось особого внимания, и только в послевоенный период были тщательно исследованы причины выхода из строя. Выяснилось, что, независимо от применения основных материалов (сталей) низкой свариваемости, практически все трещины начинались с дефектов сварки, что, в свою очередь, являлось следствием низкой квалификации сварщиков и применяемых дополнительных материалов. В работе (4) представлены результаты рентгенологических исследований сварных соединений железнодорожных мостов, построенных в послевоенное время.Для характеристики подхода к проблемам несоответствия в эксплуатируемых сварных железнодорожных мостах приведем дословно выводы из исследования (4):

  • Проведенные рентгенографические исследования позволили выявить дефекты сварных соединений главных балок 155 железнодорожных мостов. Установлено, что 26,0 % участков сварных швов имеют серьезные внутренние дефекты, что позволяет отнести их к классу дефектности R4 и R5, что недопустимо по стандарту для мостовых конструкций.Трещины в сварных швах класса Р5 обнаружены на 437 рентгенограммах. Особенно большое количество стыков со значительными внутренними дефектами выявлено в несущих конструкциях мостов, изготовленных до 1960 г. Почти 43 % проверенных участков сварки в этой группе мостов отнесены к классам дефектности Р4 и Р5.

  • Дефектные участки сварных швов R4 и R5 следует вырезать и заварить заново. Такой ремонт стыков, осуществляемый в узком зазоре элементов, входящих в жесткую систему, является технологически сложной процедурой.Поэтому только в единичных случаях рекомендовалось укреплять контакты с трещинами. Остальные суставы периодически просвечивали и отслеживали их поведение при эксплуатационной нагрузке. Пока рентгенологические исследования сварных швов с мелкими продольными, поперечными и радиальными трещинами не показали их роста. Однако на основании этих испытаний невозможно определить поведение этих сварных швов в будущем.

  • Представленные результаты рентгенологических исследований подтвердили тот факт, что только классификация дефекта и класс сварного шва не могут быть единственным показателем качества сварного соединения и основанием для его дисквалификации.Дефект в стыке конструкции допустим, если он не увеличивается в процессе эксплуатации или если его увеличение незначительно и не исчерпывает нагрузочную способность и жесткость системы.

Металлографические и прочностные испытания основного материала показали крупнозернистую структуру стали с тенденцией к старению и низкую ударную вязкость при отрицательных температурах (ок. 10 Дж/см²).
Приведенные выше 3 примера показывают разные подходы к вопросам качества, классификации отказов и риска эксплуатации: высокозащитный (смотровая площадка), минимизирующий риск (корабли) и на пределе высокого вынужденного риска (мосты).Все рассматриваемые конструкции подвергаются большим переменным нагрузкам неравномерного характера.
Разработка новых, все более совершенных в сварочном отношении, основных и дополнительных материалов, новых сварочных машин и устройств, регулирующих и контролирующих воздействие дуги, а также повышение квалификации сварщиков позволили значительно сократить количество дефекты сварки.
В настоящее время основным и главным фактором, влияющим на качество или, наоборот, на возникновение брака, являются люди на всех уровнях производства, где сварщик является лишь его последним звеном.Независимо от причин несоответствия, после их выявления необходимо определить последствия оставления их в структуре. Характер и размер дефекта, а также условия эксплуатации конструкции являются решающими критериями.

Правила устранения дефектов сварки

Описанные правила устранения дефектов сварки разработаны на основании положений Норвежского классификационного общества - Det Norske Veritas (DNV) и практики строительства крупных ответственных океанских сооружений (буровых вышек).


Сооружения, описанные в морском стандарте DNV-OS-C101, делятся на 3 категории:

  1. Особые (особые) - где дефекты могут иметь серьезные последствия и вызывать напряжения, вызывающие хрупкое разрушение.
  2. Первичный — где неисправности могут иметь серьезные последствия.
  3. Вторичный - при котором неисправности не имеют существенных последствий.

Отдельным категориям конструкций присвоены категории контроля для сварочных работ (DNV-OS-C401), категории I, II и III соответственно проверок для специальных, основных и вспомогательных конструкций.Как несложно догадаться, чем выше категория контроля - а значит, и ответственнее конструкция, тем шире область применения ДНТ-испытаний и тем жестче критерии приемки дефектов/несоответствий сварки.
В этой статье в основном обсуждаются последствия дефектов в крупногабаритных конструкциях, относящихся к первичной категории в соответствии с приведенным выше разделением.


Объем неразрушающих испытаний таких конструкций (DNV-OS-C401) следующий:

  • стыковые соединения: VT - 100%, MT - 20%, RT - 10%
  • Тройники, заподлицо: VT - 100%, MT - 20%, UT - 20%

Весь спектр тестов - это, конечно, общие рекомендации.
Теперь давайте проанализируем, что происходит, когда в конструкции обнаруживается дефект, не соответствующий критериям приемлемости. Как известно, для получения соединений, удовлетворяющих этим критериям, необходимо устранить дефект.
Так как же на практике выглядит ремонт дефектов сварки?
Дефектные стыки должны быть вырезаны, зачищены, и сварка должна быть выполнена заново с привлечением сварщика с самой высокой квалификацией из числа имеющихся в нашем распоряжении. Отметим, что выполнение многослойного шва 300 мм и 1000 мм занимает примерно одинаковое время, что обусловлено необходимостью соблюдения температурного режима.После завершения сварочных работ и очистки места ремонта сварной шов подвергается неразрушающему контролю. Как правило, количественный объем испытаний НК и RT (или UT) затем расширяется. Если испытания прошли успешно, процесс ремонта завершен, если нет, то соединения необходимо ремонтировать во второй и последний раз. Если после второго ремонта стык все еще неприемлем, материал подлежит замене.
Все мы, конечно, знакомы с процессом устранения дефектов сварки, но не всегда осознаем последствия этого процесса.


ЗАТРАТЫ


Первым следствием являются затраты - прямые затраты на ремонт дефектов сварки. Для оценки затрат на устранение дефектов сварки использовалась относительная единица: стоимость выполнения сварного шва сравнимой длины без дефектов для типовой конструкции из ранее упомянутой группы. Для простоты принято, что стоимость часа, включая затраты на персонал, энергию, расход материалов и т. д., одинакова для всех операций. Относительные затраты основаны на судостроительной практике.


Отдельные компоненты затрат:

При разрезании дефектного соединения убедитесь, что длина дефекта (непровара, зашлакованности) не превышает длину рентгенограммы, и разрезайте до тех пор, пока не убедитесь, что у вас хороший сварной шов. Наиболее эффективным процессом является дуговая строжка. Однако эта техника имеет свои ограничения. Это неточно. Глубину дефекта нельзя оценить на основании рентгенограммы, поэтому, если мы хотим найти дефект в материале, мы не всегда можем использовать этот метод.В некоторых компаниях использование воздушно-дуговой строжки запрещено или ограничено только вне актового зала. Затем остается выдалбливать ацетиленовой горелкой или шлифовать. Даже если сварной шов можно разрезать угольным электродом, остается удалить науглероженный слой болгаркой и подкорректировать форму разделки сварного шва. Этот принцип применим и к строжке с помощью кислородно-ацетиленовой горелки. Стоимость разделки сварного шва можно оценить в 0,3 1 от стоимости выполнения правильного соединения.

  • Затраты на повторную сварку.90 205

Ремонт обычно выполняется лучшими сварщиками, имеющимися у подрядчика (с самой высокой почасовой оплатой). Так как в основном ремонтируется короткий участок, то для сохранения температурного режима сварщик больше выжидает, чем сваривает (разве что у него больше исправлений на данном участке, а на это не всегда можно рассчитывать). Его производительность в два-три раза ниже, чем при обычных сварочных работах, и такое же соотношение затрат на выполнение правильного сварного шва и повторную сварку при ремонте.Кроме того, производительность может снизиться из-за того, что конструкция стала более сложной, доступ ко многим узлам затруднен, а некоторые соединения, выполненные на этапе предварительной сборки, теперь приходится сваривать в положительных положениях.

  • Затраты на повторные испытания неразрушающего контроля. 90 205

Испытания VT и MT будут проводиться в одинаковом объеме, но в случае ремонта целесообразно проверять сварной шов после выполнения каждого слоя и готовиться к следующему слою (это, конечно, зависит от нашей уверенности в надежности сварщик).Ассортимент RT будет расширяться. Проверяется отремонтированный шов и, как правило, участок до и после дефекта. Кроме того, если количество несоответствий на данной конструкции велико (более 10% рентгенограмм), мы можем ожидать расширения объема RT-тестирования на всю конструкцию.
С учетом приведенных составляющих затрат предполагается, что стоимость ремонта стыка в четыре-пять раз превышает стоимость выполнения сварного шва без дефектов в процессе производства.
Относя это к себестоимости изготовления конструкции, можно оценить влияние дефектов сварки (и их устранения) на трудозатраты.Доля сварочных работ в указанных конструкциях составляет около 20-30% трудоемкости. Это означает, что каждый 1 % ремонтируемых стыков увеличивает трудоемкость строительства на 1 - 1,5 %.

а) возникающие в связи с необходимостью устройства защиты от ветра, дождя и поддержания соответствующей температуры, когда ремонтные работы проводятся после выноса конструкции из зала.
(b) расходы на рихтовку тонкостенных конструкций. Каждый ремонт сопряжен с дополнительным подводом тепла, т. е. напряжениями и потенциальными деформациями.

Дополнительные расходы сложно оценить, они зависят от конкретных условий, мы просто хотим дать понять, что их нужно учитывать.


ВРЕМЯ


Последствие второе - время - ремонт задерживает выполнение конструкции, график работ откладывается, в крайнем случае превышен договорный срок сдачи изделия. Мы будем использовать примеры, чтобы проиллюстрировать проблему. На одной из ремонтных площадок на пришвартованном корабле заменили мелкие стальные элементы, связанные с функциональностью судна.Эти элементы соединялись с обшивкой корпуса ниже ватерлинии. Никому не было дела до того, что это сталь Hardox толщиной 50 мм. Работа была сделана быстро. Они были завершены до того, как корабль планировалось отстыковать. При погружении судна выяснилось, что сварной шов лопнул. Трещины были настолько большими, что вода заливала корпус. Корабль пришлось вернуть в док. Прямые затраты на устранение повреждений были невелики по сравнению с временными последствиями. Указанный блок был доставлен с опозданием.График стыковки был сдвинут, поэтому последующие единицы задерживались. Дефект сварного соединения вызвал целую цепь событий, выходящих далеко за рамки нашего рассмотрения. Особенно остро стояла проблема строительства корпусов кораблей для перевозки химикатов на Щецинской верфи, цистерны которых изготавливались из дуплексной стали. Верфь приступила к производству без должной подготовки персонала (сварщиков, слесарей), что вылилось в многочисленные несоответствия в стыках (в основном трещины), в поиске квалифицированных субподрядчиков и, как следствие, в задержке спуска первого судна на 8 месяцев.Возник "эффект домино" - затягивались сроки спуска и сдачи последующих кораблей (стапель перекрыт) со всеми вытекающими последствиями (договорные неустойки, потеря авторитета и т.п.) и трагическим концом. Часто время транспортировки конструкции от подрядчика к получателю заранее определено и неизменно (особенно перевозка крупногабаритных конструкций, требующих заблаговременного заказа кранов, барж и т. д.), конструкция отгружается, а неисправности - в том числе дефекты сварки - устраняются на месте у получателя.Это значительно увеличивает стоимость ремонта.
Как говорится в старой поговорке: время - деньги, все последствия, связанные со временем, с задержками, имеют финансовые последствия. Их трудно уложить в простой алгоритм, поэтому они даны только описательно. Однако забыть о них нельзя.


РЕПУТАЦИЯ


Третье последствие - потеря репутации. Особенно остро это ощущается, когда строительный рынок сужается, обостряется конкуренция между производителями и трудно получить заказы.Репутация или мнение о качестве работ, т.е. качестве изготовленных сварных конструкций, является важным аргументом на рынке, а качество сварочных работ имеет значительную долю в уровне выполнения конструкции. Несколько раз я видел конструкции, изготовленные компаниями с сертифицированной системой менеджмента качества по ISO 9001, с квалифицированными технологиями сварки по ISO 15614, для которых это были только маркетинговые документы. Полученные сертификаты не отразились на подготовке, проведении и конечном качестве сварочных работ.Мнение о таком подрядчике - положительное после просмотра документации - существенно изменилось после визуального осмотра конструкции.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Ж. Сенкара «Обязательно ли соединение должно быть самым слабым местом в конструкции?» Вестник Института сварки 5/2003
  2. Коллективный труд "Порадник Инженера - Сварка" Том 1 ЗНТ - 2003
  3. К. Кудни, Н. Пухачевски «Стали и алюминиевые сплавы, используемые для корпусов кораблей» Marpress 1996
  4. B Wichtowski "Сварные стыковые соединения эксплуатируемых железнодорожных мостов в свете диагностических испытаний" X Научно-техническая конференция по сварке - Мендзыздрое 2005
  5. Морской стандарт DNV-OS-C101, октябрь 2008 г.
  6. Морской стандарт DNV-OS-C401, апрель 2004 г.
  7. С.Лазаревич, В. Сибильский "Золушка на скате" Gazeta Wyborcza 20-21.04.2002

.

Неразрушающий контроль – Услуги по металлообработке

НЕРАЗРУШАЮЩИЕ ИСПЫТАНИЯ СВАРОЧНЫХ ПРИБОРОВ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ

Сварка как особый процесс требует постоянного и тщательного контроля. Визуально можно оценить только внешние характеристики соединителей и изделия. Для того, чтобы исследовать недоступную глазу внутреннюю часть суставов, мы используем неразрушающие методы. Мы предлагаем ультразвуковой контроль сварных швов и неразрушающий магнитопорошковый контроль, выполняемый собственным сертифицированным персоналом.

Неразрушающий контроль строительных материалов

Наше предложение включает проведение неразрушающего контроля строительных материалов, сварных швов и металлургических изделий. Они используются для оценки состояния и долговечности данной конструкции или материала без необходимости их повреждения. Испытываемый материал сохраняет свои эксплуатационные и прочностные свойства.

Магнитопорошковый неразрушающий контроль

Среди прочего, проводятся неразрушающие магнитопорошковые испытания.в в автомобильной, авиационной, литейной, энергетической или машиностроительной промышленности. Испытания проводят в местах, где материал подвергается процессам изменения формы. Однако их можно выполнять только на ферромагнитных элементах, что является определенным ограничением. Магнитопорошковый контроль использует явление дисперсии магнитного поля, что позволяет обнаруживать несплошности. Перед началом испытания поверхность должна быть должным образом подготовлена ​​– размагничена и очищена.Важно, чтобы на нем не было жира и масел. Следующий этап теста — нанесение контрастного фона, обычно белого цвета. На следующем этапе поверхность намагничивают и наносят препарат, содержащий магнитный порошок. В местах появления несплошностей скапливается порошок, хорошо заметный на контрастном фоне при дневном свете. При использовании люминесцентных препаратов нет необходимости наносить контрастный фон и наблюдения ведутся в УФ-свете. После завершения испытания поверхность снова размагничивают и очищают.

Неразрушающий контроль сварных швов

Неразрушающий контроль сварных швов применяется в различных отраслях промышленности, в том числе в строительстве, машиностроении и энергетике. В своих исследованиях мы используем современное оборудование, обеспечивающее точные результаты. Ультразвуковые тесты, которые мы проводим, идеально подходят, в частности, для: при контроле элементов металлоконструкций. Основной целью ультразвукового контроля сварных швов является обеспечение отличного качества сварных соединений, чтобы они соответствовали требованиям в соответствии с техническими условиями.Неразрушающий контроль сварных швов проводится на этапе производства и на этапе эксплуатации. Это позволит обнаружить внутренние дефекты и определить их размеры и расположение. Перед проведением ультразвукового контроля сварных швов очистить поверхность от остатков ржавчины и сварочных брызг и нанести препарат, облегчающий прохождение ультразвука от головки к материалу. Ультразвуковая акустическая волна распространяется в объекте контроля и отражается при встрече с несплошностью.Размер и положение несплошностей можно прочитать на экране дефектоскопа. Приглашаем вас в фотогалерею с примерами неразрушающего контроля строительных материалов и сварных швов. Мы также рекомендуем вам воспользоваться другими нашими услугами, такими как сварка и дробеструйная обработка стальных конструкций или обработка с ЧПУ.

.

Типичные дефекты сварки и необходимость контроля сварочного оборудования 2022

Выбирая и покупая оборудование для зачистки сварных швов, мы заботимся о качестве конечного продукта. Однако прежде чем использовать оборудование для сварки, нужно убедиться в том, что сварка качественная и изделие готово к такой процедуре, как обработка сварных швов.

Дефекты шва могут быть внутренними или поверхностными. Первые выявляются химическим и инструментальным контролем, вторые обычно можно определить при внешнем осмотре.

Поверхностные дефекты:

  • Чрезмерная вогнутость шва вследствие большого угла наклона лезвия, высокой скорости приготовления или чрезмерного тока. В некоторых случаях этот дефект можно исправить обработкой сварных швов.
  • Рельефы — это пустые места в разделке под сварку, которые также являются результатом слишком высокой скорости сварки или чрезмерного тока.
  • Комки - слишком большие наполнительные канавки. Его причины обычно заключаются в слишком низкой скорости сварки, неправильном движении электрода, неравномерном движении по линии шва.Например, провалы образуются, когда свариваемая проволока скользит в механизме подачи. Удаление сварных швов может частично устранить этот недостаток.
  • Кратеры расплавленного металла, которые образуются, когда дуговой газ слишком сильно прижимается к расплавленной заготовке.

Внутренние дефекты:

  • Газовые поры. Представляют собой полые образования различных размеров. Самые маленькие имеют диаметр менее 3 миллиметров. Они появляются из-за плохой зачистки кромок свариваемых деталей или проволоки.В результате поверхности остаются загрязненными, что создает пустоты. Есть и другие факторы, которые могут вызвать их появление: недостаточное высыхание струи или электрода, слишком большая длина дуги, неправильная ее полярность. Кроме того, причиной может быть чрезмерное содержание углерода в основном металле и присадочном металле. Образовавшиеся поры могут появляться на поверхности или распределяться внутри шва группами или поодиночке.
  • Трещины.Это зазоры, которые трудно различить и которые могут достигать нескольких миллиметров. Они образуются в металле шва или в основной части изделия в результате несовместимости сварочных материалов и режима сварки с типом металла или конструктивными особенностями изделия.
  • Не приготовлено. Участки, где сварка закладных и основных металлов не происходила. Обычно они появляются в результате неправильной сборки и подготовки кромки. Также это может быть вызвано загрязнением или неправильно выбранным режимом сварки: например, может прерваться сила тока, длина дуги, напряжение дуги или скорость сварки.
  • Включения. Это шлаковые частицы в составе шва, которые появляются из-за недостаточной очистки кромок. Если перед сваркой на нем осталась ржавчина или окалина, если гвозди или другие слои (если речь идет о многослойных швах) были плохо зачищены, то включения испортят изделие, и даже очистка сварных швов не устранит их полностью .

В целом утверждение о том, что очистка сварных швов может использоваться как инструмент для исправления дефектов сварки, не совсем верно.Для исправления этих недостатков существует специальная технология, которую следует разрабатывать для конкретной конструкции или с учетом общей технологии ремонта и исправления сварных швов.

В идеале такая технология должна быть задокументирована в виде отдельного документа, особенно при ремонте конструкции некоторой сложности или когда удаление сварного шва может привести к еще большему количеству дефектов.

Для ремонта шва должны применяться определенные материалы и сварочное оборудование, в частности те же материалы, которые применялись в процессе сварки, за исключением случаев, когда качество дефекта обусловлено их качеством или несовместимостью со свариваемыми металлами.Если причиной дефектов стали сварочные материалы, то для исправления ситуации используйте составы, с помощью которых можно добиться требуемого качества швов.

При устранении дефекта методом механического снятия и подгонки. Для этого можно, например, использовать металлический фрезер. Кроме того, дефектные детали можно оплавить с помощью воздушно-дуговой сварки и механически обработать зачищенную поверхность.

Процесс исправления дефектов на разных лапах и отрезах обычно идентичен.Так, если речь идет о поверхностных дефектах (наплывах, кратерах, подрезах), то в ход идет сначала механический инструмент для удаления. Это может быть тот же резак по металлу или специализированный инструмент для зачистки сварных швов.

При необходимости устранения внутренних дефектов (включений, непроваров, трещин) необходимо применять огневой или механический способ. Если толщина металла более 2 сантиметров, место сварки необходимо предварительно прогреть. В обоих случаях повторная сварка выполняется после удаления дефектной детали.

Удаление сварного шва, на котором образовались трещины, производится только механическим способом (металлорез или специальное оборудование), затем концы трещин засверливаются. На трубопроводах исправление дефектов может производиться только при номинальном диаметре менее 100 мм и длине трещины до 20 мм, а диаметром более 100 мм - при длине трещины менее 50 мм.

Исправление соединения остаточным сварочным напряжением проводят термической обработкой конструкции в целом или методом местного отжига.Последний можно использовать только в том случае, если он не приводит к ухудшению прочности конструкции. Трещины в сварном шве обычно появляются в местах наибольшей жесткости, поэтому при сварке необходимо принимать меры, предотвращающие повторное образование трещин. Этого можно достичь за счет снижения жесткости соединения и использования режима сварки с минимально допустимой для материала энергией дуги.

В процессе допускается двойная сварка.Она может быть выполнена от корня шва или с лицевой стороны, на односторонних швах и участках двусторонних швов.

После ремонта сварного шва необходимо повторить контроль качества всеми методами, предписанными для материала.

Также в рамках осмотра следует обратить внимание на состояние и соответствующий подбор оборудования для сварки и последующей обработки швов. Подбор оборудования следует осуществлять в зависимости от способа сварки, который устанавливается технологической документацией на изделия.Помимо основного оборудования, на площадке должны быть дополнительные защитные устройства и вспомогательное оборудование. Также необходимо следить за состоянием источников питания и кабельной связи.

Если изделие было правильно сварено и заготовка прошла необходимые проверки, сварка. Для этого мы предлагаем лучшее технологическое решение на рынке, аналогов которому пока нет в России.

Простое в использовании, функциональное и надежное оборудование представлено двумя моделями:

GTB-2100LS - Устройство массой 12 кг, работающее от двигателя Metabo, используется для обработки стали, нержавеющей стали и других материалов.

ГТБ-1500КС – небольшой аппарат весом всего 3 килограмма, используется для обработки швов высотой до 0,5 см. С его помощью можно вручную удалять сварные швы из медных и алюминиевых сплавов.

Предлагаемые нами решения помогут вам оптимизировать процесс очистки сварных швов, обрабатывать их с максимальной скоростью и получать достойное качество, которое не даст ни одно из известных сегодня устройств для обработки швов.

.

Дефекты сварных швов: классификация и меры по устранению 9000 1

Сварка является одним из важнейших производственных процессов. Он используется для соединения стальных деталей в различные конструкции. Как и в других производственных процессах, иногда имеет место брак. Имеются в виду дефекты в соединении, которые могут резко снизить качество готового изделия, а то и полностью исключить его работу.

Классификация

Кстати, как их можно разделить? Все дефекты сварки делятся на три большие группы:
  • Наружные
  • Внутренние.
  • Поперечный.

Внешние дефекты сварных швов часто являются наиболее многочисленной категорией. К ним относятся: чрезмерно малые размеры, а также смещение линии шва, различные наплывы, «срезы», усадочные покрытия и кратеры, не вовлеченные в процесс сварки, пористость или трещины. К этой разновидности относится и неравномерная ширина шва. Считается, что внешние дефекты сварных швов относятся к наименее опасной категории.

Соответственно внутренние: поры, многочисленные шлаковые включения, непроваренные места и трещины в толще свариваемого металла.Что касается дефектов, то это свищи, проходящие на всю толщину трещины, а также перегоревшие.

Основные причины дефектов сварки

  • Практически всегда возникают при попытке использовать крайне дешевые и некачественные материалы.
  • То же самое можно сказать и о некачественном сварочном оборудовании. Кроме того, частота дефектов часто увеличивается после некачественного ремонта устройств, которыми пользуются специалисты.
  • Конечно, такое часто бывает при нарушении технологии работы.
  • Серьезные дефекты сварки часто возникают у неопытных, низкоквалифицированных специалистов.
Несложно понять, что это наилучшее качество продукции, получаемой при использовании полностью автоматизированного оборудования. Не забывайте об удобстве рабочего места. Так, большое отслоение шва и нарушение его ширины очень часто встречаются в тех случаях, когда сварщик (даже опытный) работает в неудобном положении.

На самом деле неслучайно в требованиях к производству сварочных работ есть элементы, конкретно определяющие полноценное оснащение рабочего места, что обеспечивает его высокую эргономичность.

Важное примечание

Об этом знают даже начинающие сварщики, для обеспечения максимальной прочности шов должен иметь небольшое усиление порядка 1-2 мм. В то же время те же сварщики часто допускают серьезную ошибку при изготовлении арматуры высотой 3-4 мм. Как правило, в простых случаях в этом нет ничего плохого, но не в изделиях, которые постоянно находятся в состоянии динамической нагрузки. Все это приводит к концентрации стресса и резкому увеличению вероятности неудачи.

Подрезы

Как мы уже говорили, дефекты сварных швов и соединений чрезвычайно опасны. Нетрудно представить, что будет, если они будут в детали, предназначенной для сборки, например, в несущей конструкции железнодорожного моста. Особенно они опасны в случае сварных деталей из легированной стали, которые будут эксплуатироваться в условиях постоянных перепадов температур.

Подрезы наиболее опасны, поскольку являются естественным «аккумулятором» напряжений, которые концентрируются в самом слабом месте шва.Кроме того, они значительно уменьшают его рабочее сечение, что также крайне негативно сказывается на прочности всего соединения.

Обычно эти внешние дефекты сварного шва возникают в большинстве случаев не исправляются. Это связано с тем, что по металлу (чаще всего) все равно будет незаметный брак, который может привести к весьма существенным последствиям.

Как присутствуют поднутрения?

Основной причиной также является установка высокой силы тока. В сочетании с длинной дугой этот фактор дает практически абсолютную вероятность их возникновения.Кроме того, в некоторых случаях подрезы возникают при слишком быстром перемещении источника тепла по металлической поверхности.

Если конструкция хоть как-то важна, то даже малейшие дефекты сварных швов и соединений такого типа совершенно недопустимы. Исправьте их аккуратной сваркой тонкого шва. Если есть возможность, деталь все же лучше заменить полностью (учтите, что последнее примечание касается всех дефектов).

Необработанные металлические секции

Если такое пятно находится непосредственно в толще, это очень опасно.Во-первых, найти такой дефект можно только с помощью дефектоскопа. Во-вторых, они снова накапливают в металле места естественных напряжений. В сочетании с нарушением сварной конструкции все это приводит к риску преждевременного выхода детали из строя. Особенно часто такие внутренние дефекты сварных швов возникают у легированной стали и плохом сварочном оборудовании.

Пористость (независимо от расположения) быстро снижает прочностные свойства до недопустимых значений, приводит к «расслоению» металла, то есть к нарушению его естественной структуры.Даже детали с низкой пористостью в несколько раз больше подвержены повреждениям под нагрузкой даже в начале эксплуатации. Поры появляются из-за газов, которые просто не успевают покинуть слой расплавленного металла.

Как и все виды сварочных дефектов, они очень часто возникают при использовании электродов-сырцов низкого качества. Часто пористость возникает из-за посторонних примесей в защитных газах. Как и в предыдущем случае, этот вид дефекта может наблюдаться и при чрезмерно высоких скоростях сварки, когда нарушается целостность газозащитного «тазика».

Шлаковые включения

Шлаковые включения почти не портят однородность структуры металла. Классическая причина образования – небрежная очистка поверхности шва от остатков ржавчины и окалины. Вероятность их возникновения стремится к нулю в условиях сварки в защитном газовом слое. Редкие округлые включения не представляют угрозы, продукты с ними могут проходить без рецепта.

Учтите, что если при сварке используется вольфрамовый электрод, то в деталях могут быть обнаружены частицы этого металла.Степень их опасности - как и в предыдущем случае (т.е. допустимы дефекты сварных швов).

Трещины

Они бывают поперечными и продольными, идущими по шву и металлу вдоль или вблизи. Они чрезвычайно опасны, поскольку в ряде случаев снижают механическую и вибрационную прочность изделия практически до нуля. В зависимости от свойств свариваемого материала трещина может как сохранять исходное положение, так и распространяться по всей длине заготовки за очень короткое время.

Недаром это самые опасные дефекты.Швы ГОСТ в большинстве случаев требуют немедленной выбраковки таких деталей, независимо от их назначения (кроме совсем незначащих изделий).

Неровные швы

Так называемое грубое несоответствие геометрическим параметрам отношений, необходимых при характеристике юридических документов. Проще говоря, если сварка «змеиная», косая и т.п., речь идет о подобном типе дефекта.

Чаще всего они появляются у неопытных сварщиков, а также при значительных скачках мощности, некачественном оборудовании и банальной спешке.Этот недостаток опасен тем, что часто сочетается с недоваркой, что гораздо опаснее. Если отклонение от средней линии соединения незначительно и не снижает прочности изделия, деталь может быть допущена к применению.

При этом всегда нужно помнить одну простую вещь: чем меньше угол перехода от основного металла к наплавляемому слою, тем хуже становится механическая прочность свариваемого изделия. Конечно, при изготовлении некоторых бытовых конструкций (например, каркаса теплицы) в условиях недостаточного натяжения выполнить без неровных швов просто нереально.Однако в данном случае они не представляют особой угрозы.

Основные методы устранения, исправления дефектов

Сразу скажем следующее: в большинстве случаев обсуждать способы устранения дефектов сварных швов не имеет смысла, так как при более или менее жестком контроле качества вся продукция с теми или иными дефектами просто отбраковывается. Но иногда действительно случается, что дефект не очень серьезный и поэтому может быть устранен. Как это сделать

Для стальных конструкций срезают нарушенную поверхность (плазменно-дуговая сварка), место неудачного стыка тщательно зачищают, после чего пробуют снова.При наличии незначительных внешних дефектов стыков (неровности швов, неглубокие вмятины) их можно просто зашкурить. Конечно, не стоит увлекаться и снимать слишком много металла.

Важное замечание

Если речь идет о изделиях из легированной стали, которые должны пройти обязательную термическую обработку, исправление дефектов сварных швов должно производиться (!) после отпуска в интервале температур от 450 до 650°С.

Исправление прочее разновидности

Самый простой способ исправить свес и механический неровный шов.В этом случае перекресток просто очищается (о чем мы уже писали). О регулировке подреза мы уже упоминали, но еще раз отметим, что при таких дефектах деталь желательно сразу выбросить, так как ее эксплуатация может быть опасной!

Если прогары случаются (что неправильно) часто) то устранить дефекты сварных швов достаточно просто: сначала поверхность как следует зачищают, а потом снова проваривают. То же самое верно и для кратеров.

Основные условия «косметического ремонта»

При ремонте дефектов необходимо соблюдать определенные технологические условия.Во-первых, необходимо соблюдать простое правило: длина дефектного участка должна соответствовать его ширине, а 10-20 мм нужно оставить «на всякий случай».

Важно! Ширина шва после повторной сварки не должна превышать двукратного его размера перед началом работ. Не поленитесь перед исправлением недостатков хорошо подготовить поверхность. Во-первых, это предотвратит попадание кусочков шлака в металл. Кроме того, эта простая мера поможет ускорить работу и повысить качество ее результатов.

Очень важно подготовить участок образца. Если вы используете болгарку («болгарку»), то лучше брать диск с наименьшим диаметром. Боковые поверхности образца должны быть выполнены максимально ровными, без заусенцев и других выступающих частей, которые при сварке могут превратиться в тот самый шлак.

Если речь идет о соединениях алюминия, титана, а также сплавах этих металлов, стоит подойти к делу еще более ответственно. Во-первых, при устранении дефектов в этом случае допускается использование только (!) механических методов, применение дуговой сварки недопустимо.Поврежденный участок лучше вырезать, зачистить и заново заварить шов.

Средство устранения дефектов

Соединения с исправленной перезагрузкой должны снова пройти процедуру OTC. Если дефект сохранился в той или иной степени, можно попытаться исправить его еще раз. Важный! Количество исправлений зависит от марки стали и свойств самого изделия, но в обычных условиях можно повторять работу не более двух-трех раз, иначе произойдет резкое снижение прочностных свойств деталей. .

Итак, мы рассмотрели основные виды дефектов сварных швов.

.

Смотрите также