Основные дефекты сварочных швов

Дефектами сварных швов и соединений называют различные отклонения от требований чертежа и условий выполнения сварочных работ, ухудшающих качество соединения (его эксплуатационные свойства, герметичность, сплошность и др.). От возникновения брака не застрахован никто, поэтому сварщик должен знать возможные дефекты, причины их возникновения, а также методы устранения, о чем дальше и пойдет речь.

Причины возникновения дефектов сварочных соединений

Сварочный процесс осложняется многими факторами, к которым можно отнести как объективные (свойства соединяемых материалов), так и субъективные (точное соблюдение технологичности процесса, правильность выбора технологии). Оправдать возникновение брака у профессионального сварщика можно только объективными причинами, да и то лишь в какой-то мере.

Основными причинами, которые приводят к образованию дефектов сварочных швов, являются:

• неправильная подготовка свариваемых поверхностей;
• несоответствие или неисправность сварочного инструмента;
• неправильный выбор защитных флюсов или газов и нарушение технологии их использования;
• недостаточная квалификация сварщика;
• несоблюдение в полной мере требуемых режимов сварки (мощность рабочего тока, длина дуги и др.).

Читайте также:

Как правильно варить легированные стали.

В чем особенности сварки алюминия аргоном.

Все сварочные технологии сморите здесь.

Разновидности дефектов сварочных швов

Все дефекты таких соединений можно разделить на 2 основных типа:

1. Внешние, которые можно обнаружить невооруженным глазом. Они могут проявляться в виде прожога, непровара и других признаков.
2. Внутренние, которые проявляются в виде трещин, пор и других нежелательных образований.

Далее будут рассмотрены обе категории более подробно.

Внешние дефекты сварочных соединений

К данным дефектам относятся нарушения геометрических размеров сварных соединений (наплывы, подрезы), а также прожоги, непровары и незаваренные кратеры.

Наплывы (натеки) наиболее часто появляются при горизонтальной сварке вертикальных поверхностей. Это приводит к натеканию расплавленного металла на кромки основного металла, имеющего намного меньшую температуру (рис. 1). Они могут возникать на небольшом участке или же иметь большую протяженность вдоль сварной зоны.

Причинами возникновения наплывов являются:

• длинная дуга;
• большая величина сварного тока;
• неправильное положение электрода.

При кольцевом соединении наплывы могут появляться при большом или недостаточном смещении электрода с зенита. В местах наплывов достаточно часто могут возникать и другие дефекты. Не допустить образование наплывов можно подбором правильного режима сварки и качественной подготовкой свариваемой поверхности (удаление окалины и др.).

Подрез — дефект в виде канавки в основном металле по краям сварочного шва (рис. 2). Данный дефект является самым распространенным при сварке нахлесточных или тавровых соединений, но иногда возникает при создании стыковых соединений. В большинстве случаев он возникает из-за неправильно подобранных параметров сварочного процесса.

При угловой сварке подрезы могут возникать из-за того, что дуга направляется больше на вертикальную поверхность, чем на горизонтальную. Это приводит к тому, что расплавленный металл стекает на нижнюю кромку и его не хватает для полного заполнения ванны. При слишком большой скорости сварки и большом напряжении сварочные швы могут выйти горбатыми. Из-за быстрого затвердевания сварочной ванны также могут образовываться подрезы. Снижение скорости сварки позволяет устранить этот дефект.

На возникновение подрезов влияет и длина дуги. При увеличении величины дуги возрастает и размер шва, что приводит к увеличению количества расплавленного основного металла. Так как при увеличении длины дуги тепловложение остается прежним, его не хватает на весь шов, кромки быстро остывают, в результате чего образуются подрезы. Уменьшение длины дуги не только может избавить от подрезов, но и увеличивает проплавление.

Прожогами называются дефекты сварки, которые проявляются в сквозном проплавлении и вытекании жидкого металла через сквозное отверстие в шве. При этом с другой стороны места соединения может образоваться натек. Прожоги возникают из-за слишком большого значения рабочего тока, большого зазора между кромками металла, недостаточной скорости перемещения электрода, недостаточной толщины подкладки или ее неплотного прилегания к основному металлу. Устранение данного дефекта выполняется снижением рабочего тока и увеличением скорости перемещения электрода. При этом особое внимание следует обратить на качество подгонки кромок детали, чтобы расплавленный металл не выливался из сварной ванны.

Непровары — это локальные несплавления наплавленного металла с основным металлом или слоев шва между собой. К этому дефекту можно отнести и незаполнение сечения шва (рис. 3).

Непровары существенно уменьшают качество состыковки и могут привести к тому, что сварочное соединение со временем разрушится.

Этот дефект возникает из-за недостаточной величины рабочего тока, высокой скорости сварки, плохой подготовки свариваемых поверхностей, присутствия на кромках детали посторонних веществ (шлака, ржавчины и др.) и загрязнений. Не допустить возникновение непроваров можно выбором требуемого значения сварочного тока.

Внутренние дефекты сварочных соединений

К самым распространенным внутренним дефектам относятся горячие, холодные трещины и поры.

Горячие трещины появляются при нагреве металла до температуры более 1200 °С, в результате чего происходит быстрое уменьшение пластических свойств металла (кристаллизация). Горячие трещины возникают на границах зерен кристаллической решетки. Их возникновению способствует наличие большого количества в металле различных примесей. Распространяться такие трещины могут как поперек, так и вдоль шва.

Холодные трещины появляются при температуре металла ниже 130°С. Иногда такие дефекты могут возникать и со временем. Причинами их появления могут быть сварочные напряжения, образующиеся во время фазовых превращений, или растворенный атомарный водород, который не успел выделиться при сварке.

Поры — это полости внутри шва, заполненные газом, который не успел выделиться в процессе сварки. Они могут иметь различную форму и размеры, которые зависят от размеров пузырьков газа. Основными причинами возникновения такого дефекта являются:

• наличие примесей в присадочном или основном металле;
• некачественная обработка свариваемых поверхностей;
• повышенное содержание углерода;
• нарушения защиты сварочной ванны.

Одиночные поры не несут большой опасности, но их цепочка снижает механические характеристики изделия. Участок сварочного шва, на котором обнаружены поры, подлежит переварке с предварительной механической зачисткой.

Способы выявления дефектов сварочных соединений

Дефекты сварных швов можно выявить такими способами:

• внешним осмотром и обмером швов;
• испытанием непроницаемости;
• специальными приборами.

Внешний осмотр проводится только после качественной очистки соединения от шлака, брызг металла и других загрязнений. При этом проверке подлежат правильность размеров и формы швов и отсутствие каких-либо дефектов. Размеры швов можно проверить с помощью специальных шаблонов.

Испытание непроницаемости позволяет выявить поры, сквозные непровары и трещины. Контроль качества сварных швов с использованием специальных приборов позволяет обнаружить внутренние дефекты соединений. Такой контроль может осуществляться следующими способами:

• просвечиванием рентгеновскими лучами или гамма-лучами радиоактивных изотопов;
• намагничиванием, то есть нахождением внутренних дефектов с помощью магнитного поля;
• прозвучиванием, то есть обнаружением дефектов с помощью ультразвуковых колебаний;
• засверливанием с частичным разрушением шва в месте контроля.

Следует отметить, что выполнить ряд сварочных соединений без дефектов практически невозможно. При этом следует обеспечить в шве минимум допустимых дефектов. При осуществлении сварочных работ необходимо помнить, что правильный выбор оборудования и технологии сварки имеет большое влияние на весь процесс сварки.