Дефекты сварных швов выявляемые внешним осмотром

Внешний осмотр

Внешний осмотр и обмеры сварных швов и соединений являются первыми контрольными операциями по приемке готового сырья узла либо изделия. Им подвергают все сварные швы независимо от того, как они будут испытаны в предстоящем.

Наружным осмотром выявляют такие внешние недостатки, как непровары, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, трещинкы, поверхностные поры, смещение свариваемых деталей.

Перед осмотром сварной шов и прилегающую к нему поверхность основного металла на ширине более 20 мм по обе стороны шва очищают от шлака, застывших брызг металла, окалины и других загрязнений. Швы осматривают невооруженным глазом либо применяя лупу с повышением до 10 раз по всей их протяженности и (в случае доступности) непременно с 2-ух сторон. При недостающем освещении употребляют карманные фонари либо переносные электронные лампочки. Отлично выполненный сварной шов имеет плавный переход к основному металлу, без наплывов и подрезов, также равномерную ширину и высоту на всей длине.

По внешнему облику шва можно установить причину возникновения тех либо других изъянов. Так, при малом токе шов выходит очень высочайший, с округленными краями и неглубоким проваром; завышенный ток ведет к неровностям краев шва и возникновению подрезов. При сварке длинной дугой происходит насыщенное разбрызгивание металла и шов неодинаков по ширине. Неравномерные чешуичатость, ширина и высота шва указывают на нарушения режима сварки и нередкие обрывы дуги. В этих случаях вероятны непровары и поры.

В особенности кропотливо осматривают незаваренные кратеры, потому что в их более нередко образуются трещинкы и поры. При обнаружении трещинок их границы выявляют шлифовкой дефектного места наждачкой и травлением 20%-ным раствором азотной кислоты, а в отдельных случаях засверливанием либо подрубкой зубилом. Маленькие трещинкы обнаруживают при нагревании сварного соединения до вишнево-красного цвета, когда они ярко выделяются на светлом фоне нагретого металла.

Осматривая швы на сталях, склонных к закалке, нужно уделять свое внимание на нрав рассредотачивания нагара по поверхности деталей. Железная пыль и частички окалины под действием магнитных полей, возникающих при прохождении сварочного тока, накапливаются над трещинкой в виде продолговатого бугорка. Эти места следует осматривать в особенности кропотливо. Трещинка в шлаке нередко показывает на наличие трещинкы в шве.

Внешний осмотр сварных швов на легированных сталях с целью выявления трещинок делают два раза: сразу после сварки и спустя 15—30 дней. Это разъясняется тем, что структурные конфигурации в легированных сталях происходят медлительно, и трещинкы могут показаться после того, как изделие уже осмотрено.

Обнаруженные трещинкы разделывают до основного металла, после этого их заваривают и проводят повторный контроль шва.

Результаты наружного осмотра позволяют предположительно судить о местах расположения внутренних изъянов и их нраве. Так, к примеру, подрез на одной из сторон шва и наплыв на другой указывают на вероятный непровар по его кромке; грубая чешуйчатость с закатами шва и ноздреватость свидетельствуют о завышенной пористости шва и загрязненности его неметаллическими включениями; непостоянная ширина шва нередко является следствием неравномерной ширины зазора меж свариваемыми кромками. В местах же с малым либо очень огромным зазором могут быть непровары, о наличии которых судят по перекосам, смещению кромок, большой высоте шва и маленьким кратерам.

В неких случаях при наружном осмотре используют образцы, по которым оценивают качество сварных швов изделия.

Обмеры сварных швов

Качество сварного соединения в значимой мере характеризуется размерами сварных швов. Недостающее сечение шва уменьшает его крепкость, завышенное — наращивает внутренние напряжения и деформации в нем.

Для проверки размеров сечения у стыковых швов замеряют их ширину, высоту усиления и размер оборотной подварки; в угловых швах, соединениях внахлестку и втавр,— катет шва. Значения этих величин, также допускаемые отличия инсталлируются техническими критериями либо ГОСТами.

Размеры сварного шва держут под контролем измерительным инвентарем с точностью измерения ± 0,1 мм либо особыми шаблонами, имеющими вырезы под определенный шов, размер которого указан (выбит) на шаблоне.

Не считая того, есть предельные шаблоны с большими (проходными) и меньшими (непроходными) контрольными вырезами. Количество таких шаблонов должно соответствовать номенклатуре сварных швов и типов сварных соединений.

Комфортно использовать универсальные шаблоны, применимые как для обмера швов, так и для проверки корректности подготовки кромок под сварку.

Ширину стыкового шва держут под контролем штангенциркулем, а шаг прерывающегося шва — обыкновенной железной линейкой либо раскладным метром.

Степень коробления изделия в процессе сварки и после нее определяют при помощи линеек, индикаторов, прогибомеров и тензометров.

Неотклонимому контролю подлежит уровень поверхности сваренных деталей. Для этой цели употребляют устройство, состоящий из штанги, рамки, стопорного винта, ножки и основания. При совпадении нулевых штрихов линейки и нониуса базисная поверхность основания и поверхность ножки находятся в одной плоскости. Устройство устанавливают основанием на одну из свариваемых деталей и ножкой — на вторую. Смещение поверхностей деталей по высоте отсчитывают на линейке от места совпадения штрихов ее шкалы и нониуса. Устройство прост в изготовлении и эксплуатации. Его внедрение уменьшает продолжительность замеров и увеличивает точность измерения.

Вопрос о том, в какой степени допустимы те либо другие недостатки выявляемые наружным осмотром и обмерами сварных швов, оговаривается в технических критериях на изготовка изделий.

Дефекты группы 3. Твердые включения

Подобные включения ослабляют сечение шва, понижают его крепкость и становятся зонами кон­центрации напряжений.

Места швов с жесткими включениями вырубают до здорового металла либо убирают строжкой и потом заваривают.

Неполное заполнение разделки кромок

Неполное наполнение разделки кромок (511). продольная непрерывная либо прерывающаяся канавка на поверхности сварного шва из-за дефицитности присадочного металла при сварке

Неполное наполнение разделки кромок появляется при некорректно избранных режимов сварки (силы сварочного тока, скорости сварки), также при неверном выборе разделки кромок. Убрать данный дефект можно после зачистки и заварки дефектного места.

Дефекты группы 4. Несплавления и непровар

Скопление пор

Скопление пор (2013). группа газовых полостей (три либо более), расположенных кучно с расстоянием меж ними наименее 3-х наибольших размеров большей из полостей

Макроскопические трещины

Макроскопические трещинкы либо просто трещинкы (100; Е). видны невооруженным глазом либо через лупу маленького (2. 4х. кратного) роста при зрительном контроле

Оксидное включение

Оксидное включение (303; J). оксид металла, попавший в металл сварного шва во время затвердевания.

Оксидные включения получаются в итоге образования труднорастворимых тугоплавких пленок. Чаше всего они появляются вследствие значимых поверхностных загрязнений либо при нарушениях защиты сварочной ванны. Также окисные включения, могут появляться в металле шва из-за слабенькой их растворимости и очень резвого остывания.

Являясь прослойкой в массиве шва, оксидные включения резко понижают крепкость сварного соединения и могут привести к. его разрушению под приложенной в процессе использования нагрузкой.

Дефекты сварных соединений

Превышение проплава

Превышение проплава (504). излишек наплавленного металла на оборотной стороне стыкового шва сверх установленного значения

Местное превышение проплава (5041). местный лишний проплав сверх установленного значения

Превышение проплава в большинстве случаев появляется из-за нехороший подготовки сварочных кромок (неодинаковый зазор в стыке, разной толщины металла по длине шва) и хим неоднородности свариваемого металла.

учимся оценивать качество сварочных швов на примерах

Дефекты сварных швов

Недостатки сварных швов понижают крепкость сварных конструкций и при неблагоприятных критериях могут привести к разрушению отдельных швов либо всей конструкции. Количество изъянов, их размер и нрав регламентируется нормативно-технической документацией, м нормы оценки свойства сварных соединений.

Недостатки принято разделять на внешние, выявляемые наружным осмотром сварных соединений, и внутренние, которые можно найти средством особых физических способов контроля.

Недостатки также делятся на допускаемые. тогда техническими критериями и другой документацией инсталлируются нормы по величине и количеству, и не допускаемые, подлежащие неотклонимому исправлению. Нормативы дефектности сварных соединений инсталлируются зависимо от критерий работы сварной конструкции и разрабатываются раздельно для этой конструкции либо группы конструкций. Так, раздельно разработаны и действуют нормы дефектности для сварных соединений.

Главные недостатки в сварных соединениях

Допуск к небезопасным работам по заварке изъянов сварных швов в закрытых сосудах обязателен на всех предприятиях Рф, включая и Челябинск. Допуск на особо небезопасные работы в Челябинске оформляется на стандартных бланках согласно нормативных документов. Исправление изъянов может осуществляться методом местной подварки за ранее удаленного дефектного металла или удалением всего шва с следующей его сваркой. К примеру, из трубных конструкций создают нарезку участка трубы с забракованным сварным швом, а на его место вваривают вставку, изготовленную из трубы такого же поперечника и марки стали. Такие недостатки, как лишние усиления швов, бугристость, наплывы исправляют методом удаления излишнего металла механическим методом.

Более трудозатратной операцией является исправление изъянов, расположенных в корне шва сварных стыковых труб, непроваров и недопустимых утяжек. Для их исправления приходится удалять металл шва на всю толщину стены. Подварку ремонтируемого участка шва делают аргонодуговой сваркой для аустенитных сталей и электродуговой сваркой для углеродистых сталей. В последнем случае лучше использовать электроды ЦУ-5, обеспечивающие наплавленный металл высочайшей сплошности. Подваривать подборки на углеродистых сталях аргонодуговым методом не рекомендуется, потому что нереально избавиться от пористости.

Более сложным является ремонт сварных швов с трещинкой. Порядок технологических операций тут последующий: точно определяют границы трещинкы и засверливают их сверлом поперечником 3-4 мм; на сто процентов убирают дефектный металл (форма подборки во всех случаях должна быть чашеобразной); проводят травление участка шва для определения полноты удаления трещинкы; делают подварку шва. Для подкаливающих сталей перед сваркой делается подготовительный обогрев исправляемого сварного соединения.

Недостатки сварных соединений ТЭС и АЭС

ДЕФЕКТЫ СВАРОЧНЫХ ШВОВ И ПРИЧИНЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ

Все отличия от технологических характеристик, выз­ванные небрежностью в работе, нарушением режимов и наружными причинами, нередко не зависящими от сварщи­ка, могут привести к появлению изъянов в свароч­ном шве и околощовной зоне, попадающей в область тер­мического воздействия. К недостаткам приводит и наруше­ние технологических приемов как. самого процесса сварки, так и некачественная подготовка, неисправность оборудования, отклонения от норм качества сварочных материалов, влияние погодных условий, низкая квали­фикация сваршика. Возникновение дефектов часто связа­но с металлургическими и тепловыми явлениями, воз­никающими в процессе образования сварочной ванны и ее кристаллизации (горячие и холодные трещины, поры, шлаковые включения и т. д.). Эти дефекты снижают проч­ность и надежность сварного соединения, его герметич­ность и коррозионную стойкость. Все это может оказать значительное влияние на эксплуатационные возможнос­ти всей конструкции и даже вызвать ее разрушение. Де­фекты могут быть наружные и внутренние.

К наружным дефектам относят нарушение размеров и формы шва, подрезы и другие отклонения, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре сварного соединения.

Нарушение формы и размеров сварочного шва чаще все­го вызваны колебаниями напряжения в электрической сети, небрежностью в работе или низкой квалификацией сварщика, проявляющейся в неправильном выборе ре­жимов, неточном направлении электрода и методике его перемещения. Дефекты проявляются в неодинаковой ши­рине сварочного шва по его длине, в неравномерности катета угловых швов, чрезмерной выпуклости и резких переходах от основного металла к наплавленному. Откло­нения от размеров и формы сварного соединения, про­являющиеся в угловых швах, связаны с неправильной подготовкой кромок, неравномерной скоростью сварки,

А — подрез; Б — наплыв; В— прожог; Г— незаверенный кратер; Л — свищ

а также с несвоевременным контрольным обмером шва. При автоматической и полуавтоматической сварке эти дефекты чаде всего связаны с колебаниями напряжения, проскальзыванием проволоки в подающих роликах, на­рушениями режимов сварки.

Непровар — местное отсутствие сплавления между сва­риваемыми элементами, между основным и наплавлен­ным металлом или отдельными слоями шва при много­слойной сварке. Причинами непровара являются некаче­ственная подготовка свариваемых кромок (окалина, ржавчина, малый зазор, излишнее притупление и т. д.), большая скорость сварки, смещение электрода с оси сты­ка, недостаточная сила тока. В результате непровара сни­жается сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения. При вибрационных нагрузках даже мелкие непровары могут снижать прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 70%. Поэтому если непровар превышает до­пустимую величину, участок шва подлежит удалению с последующей переваркой.

Подрез — дефект, наиболее часто встречающийся при сварке. Он выражен в виде углубления по косильной лески сплавле­ния сварного шва с основным металлом. В результате под­реза происходит местное уменьшение толщины основно­го металла, что приводит к снижению прочности. Осо­бенно опасен подрез в случаях, когда он расположен перпендикулярно действующим рабочим напряжениям. Подрез возникает обычно при повышенном напряжении дуги с завышенной скоростью сварки, когда одна из кро­мок проплавляется глубже, жидкий металл стекает на горизонтальную плоскость и его не хватает для заполне­ния канавки. При сварке угловых швов подрезы возника­ют в основном из-за смещения электрода в сторону вер­тикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание металла на горизонтальную полку. В стыковых швах подрезы образуются при сварке на боль­ших токах и при неправильном положении присадочного материала. К подрезу могут привести увеличенные углы разделки кромок. Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы полежит

переварке с предварительной зачисткой. Подрезы неболь­шой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок можно считать допустимыми. В кон­струкциях, работающих на выносливость, подрезы недо­пустимы.

Наплыв проявляется в виде натекания металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним. Наплывы резко изменяют очертания швов и тем самым снижают выносливость конструкции. Причиной этого де­фекта может стать пониженное напряжение дуги, нали­чие окалины на свариваемых кромках, медленная свар­ка, когда появляются излишки расплавленного присадоч­ного металла. Чаще всего наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При сварке кольцевых поворотных стыков наплывы могут воз­никать при неправильном расположении электрода отно­сительно оси шва. Наплывы большой протяженности не­допустимы.

Прожог — сквозное проплавление обычно возникает из-за большого тока при малой скорости сварки. Прояв­ляется он в виде сквозного отверстия в сварочном шве. которое возникает в результате утечки сварочной ванны. При многослойной сварке прожог возникает в процессе выполнения первого прохода шва. Причинами прожога могут стать завышенный зазор между свариваемыми кромками, недостаточная толщина подкладки или не­плотное ее прилегание к основному металлу, что создает предпосылку для утечки сварочной ванны. Прожог может образоваться при внезапной остановке подачи защитного газа. При сварке поворотных кольцевых стыков прожоги вызываются неправильным расположением электрода от­носительно зенита. Дефект обнаруживается визуально и переваривается после предварительной зачистки.

Ожоги вызываются попаданием жидкого металла на участки, которые находятся вне сварочного шва.

Незаваренный кратер— дефект сварного шва, кото­рый образуется в виде углублений в местах резкого от­рыва дуги в конце сварки. В углублениях кратера могут появляться усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины. Кратеры обычно появляются в результате не­правильных действий сварщика. При автоматической | сварке кратер может появляться в местах выводных пла. | нок, где обрывается сварочный шов. Кратеры часто яапя. | ются причиной начала развития трещин и поэтому недо­пустимы. Их зачищают и заваривают.

Поверхностное окисление — окалина или пленка окси­дов на поверхности сварного соединения. Поверхностное окисление зависит от плохой защиты сварочной ванны, качества подготовки свариваемых кромок, неправильной регулировки подачи защитного газа, его составом, боль-1 шим вылетом электрода.

Свищ — воронкообразное углубление в сварочном 1 шве, развивающееся из раковины или большой поры. Причиной развития свища чаще всего является некаче. | ственная подготовка поверхности и присадочной прово­локи под сварку. Дефект обнаруживается визуально и под. | лежит переварке.

Наиболее распространенные виды дефектов в сварных швах

Надежность эксплуатации сварных соединений зависит от их соответствия нормативно-технической документации, которая

регламентирует конструктивные размеры и форму готовых сварных швов, прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свойства сварных соединений. Сварные соединения, выполненные в

производственных условиях, могут иметь отступления от заданных размеров, формы и свойств. В процессе эксплуатации изделий эти отступления могут привести к разрушению сварных швов и даже всей конструкции. Каждое такое несоответствие требованиям, установленным нормативной документацией, называется «дефектом». Задача контроля сварки заключается в выявлении причин возникновения дефектов и разработке мероприятий, направленных на устранение этих причин. Наиболее часто встречающиеся типы дефектов сварных соединений можно условно разделить на четыре группы: по их расположению. наружные, внутренние и сквозные; по форме. компактные и протяженные, плоские и объемные, острые и округлые; по размерам. мелкие, средние и крупные; по количеству. единичные и групповые. К наружным дефектам относятся нарушения формы, размеров и внешнего вида швов: неравномерная ширина шва по длине, неравномерная высота шва, неравномерные катеты угловых швов, подрезы, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, свищи. Подрезы. это дефекты сварного соединения, представляющие собой местные уменьшения толщины основного металла в виде продольных канавок. Подрезы относятся к наиболее часто встречающимся дефектам, чаще всего они образуются при сварке угловых швов в случае смещения электрода или при несколько завышенном напряжении дуги. Одна из кромок проплавляется глубже, жидкий металл стекает на горизонтально расположенную деталь и его не хватает для заполнения канавки. Обычно при повышенном напряжении дуги и завышенной скорости сварки на стыковых соединениях образуются двусторонние подрезы. Такие же дефекты могут образовываться в случае увеличения угла разделки при механизированной и автоматической сварке. Односторонние подрезы всегда образуются при сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости. Подрезы выявляют внешним осмотром, и если их глубина и протяженность превышают допустимые нормы, то эти дефекты зачищают и заваривают. Наплывы. дефекты сварного соединения, получающиеся, когда жидкий металл шва натекает (наплывает) на основной металл, но с ним не сплавляется. Чаще всего наплывы образуются при заниженном напряжении дуги, наличии на свариваемых кромках толстого слоя окалины, излишнего количества присадочного металла, который в расплавленном состоянии не умещается в разделке кромок или в зазоре. При сварке кольцевых поворотных стыковых швов появление наплывов вызывается неправильным расположением электрода относительно оси шва. Наплывы не имеют большой ширины, но вдоль шва в некоторых случаях располагаются по всей длине. Прожоги. дефекты, которые заключаются в том, что жидкий металл сварочной ванны вытекает через сквозное отверстие в шве с образованием ярко выраженного углубления или отверстия. Первопричиной появления прожогов является завышенный сварочный ток или внезапная остановка сварочного автомата. Кроме этого следует учитывать и другие причины: неоправданно увеличенный зазор между кромками, недостаточная толщина подкладки или неплотное прилегание ее к основному металлу вдоль кромок. При сварке поворотных кольцевых швов появлению прожогов способствует смещение электрода в сторону вращения изделия, что вызывает отекание жидкого металла из-под конца электрода и более активное прожигающее воздействие дуги. Дефектные места должны быть зачищены и заварены. Кратеры. это дефекты сварных швов. В местах неправильного обрыва дуги образуется углубление, в котором могут быть усадочные рыхлости, приводящие к образованию трещин. Поэтому эти дефекты чаще всего вырубают, зачищают и заваривают. При механизированных и автоматизированных процессах сварки применяют выводные планки, на которых начинают

или заканчивают швы. После сварки эти выводные планки вместе с кратерами удаляются. При правильной настройке автомата кратеры завариваются автоматически за счет плавного снижения сварочного тока. Свищи. дефекты, которые образуются из канальных пор в виде полостей, выходящих на поверхность. Все основные виды наружных дефектов показаны на рис. 113. Образование внутренних дефектов при сварке связано с металлургическими, термическими и

гидродинамическими явлениями, происходящими при формировании сварного шва. К внутренним дефектам относятся трещины (горячие и холодные), непровары, поры, шлаковые включения, вольфрамовые и оксидные.

Трещины. это дефекты сварных швов, представляющие собой макроскопические и микроскопические межкристаллические разрушения, образующие полости с очень малым начальным раскрытием. Под действием остаточных или последующих рабочих напряжений трещины могут распространяться с большой скоростью (соизмеримой со скоростью звука). Разрушения происходят почти мгновенно и представляют собой большую опасность целостности всей конструкции. Различают холодные и горячие трещины в зависимости от температуры, при которой происходит их возникновение. Горячие трещины представляют собой разрушения кристаллизующегося металла, происходящие в жидких прослойках вокруг зерен под действием растягивающих напряжений. Эти напряжения появляются вследствиенесвободной усадки металла шва и примыкающих к нему неравномерно нагретых участков основного металла. Образование горячих трещин связано с совокупным действием двух факторов. Во-первых, по мере кристаллизации сокращается количество жидкой фазы, что приводит к уменьшению деформационной способности сплава. Во-вторых, в температурном интервале хрупкости пластические свойства сплавов наиболее низкие. Кристаллизационные (горячие) трещины образуются, если пластическая деформация за время пребывания металла в температурном интервале хрупкости превзойдет запас пластичности его в этом интервале температур. Именно поэтому характерным для горячих трещин является межкристаллитный вид разрушения, развивающегося по границам зерен при наличии между ними жидкой прослойки или за счет межзеренного проскальзывания, происходящего при повышенных температурах после окончания процесса кристаллизации. Горячие трещины возникают как в металле шва (чаще), так и в зоне термического влияния. Они бывают продольными, поперечными, продольными с поперечными ответвлениями, могут выходить на поверхность шва или оставаться скрытыми. Вероятность образования горячих трещин зависит от химического состава металла шва, скорости нарастания и величины растягивающих деформаций и напряжений, формы сварочной ванны и шва, размера первичных кристаллов. Вероятность появления трещин увеличивается с повышением содержания в металле шва углерода, кремния, никеля и особенно вредных примесей серы и фосфора. Заметно снижают возможность образования горячих трещин в сварном шве марганец, хром и отчасти кислород. Для снижения величины и скорости нарастания растягивающих напряжений, в процессе сварки применяют порошкообразный присадочный металл в виде крупки (ППМ). Снижение жесткости закрепления узлов в процессе сварки и применение предварительного подогрева также частично снижают напряжения. Холодные трещины образуются в большинстве случаев в зоне термического влияния, реже в металле шва сварных соединений средне­легированных и высоколегированных сталей. Появление холодных

трещин объясняется действием многих причин. Одна из них. влияние высоких внутренних напряжений, возникающих в связи с объемным эффектом при структурных превращениях, происходящих в условиях снижения пластичности металла. Поэтому холодные трещины наблюдаются как при температурах 120 °С и ниже, так и при комнатной температуре через несколько минут после окончания сварки, а иногда и через несколько часов. Высокие внутренние напряжения могут также развиваться вследствие присутствия водорода в металле и на поверхностях внутренних дефектов, накопления его в

микронесплошностях. На рис. 114 приведены наиболее характерные трещины. Непровары. это участки сварного соединения, где отсутствует сплавление между свариваемыми деталями, например, в корне шва, между основным и наплавленным металлом (по кромке) или между смежными слоями наплавленного металла. Поверхности непроваров обычно покрыты тонкими оксидными пленками и другими загрязнениями. Чаще всего непровары заполняются расплавленным шлаком. Непровары уменьшают рабочее сечение сварного шва, что приводит к снижению работоспособности сварного соединения и узла в целом. Они являются концентраторами напряжений и могут вызвать появление трещин, уменьшить коррозионную стойкость сварного шва и привести к коррозионному растрескиванию.

Вольфрамовые включения появляются в металле шва при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом, например, при сварке

алюминиевых сплавов, в которых вольфрам не растворим. Частички вольфрама попадаются в шве вследствие нарушений режима сварки, они погружаются в расплавленную ванну из-за большей плотности. На рентгеновских снимках вольфрамовые включения выглядят светлыми пятнами неправильной формы и располагаются изолированно или группами. Окисные включения могут возникать в металле сварных швов, если они труднорастворимы (например, AI2O3) и металл шва очень быстро охлаждается. Оксидные включения располагаются в виде раздробленных пленок и образуют несплошности металла шва. Резко снижаются механические свойства шва, даже больше, чем при порах и шлаковых включениях, так как плотность оксидных пленок выше, чем у алюминия; они проникают внутрь шва через расплавленную ванну.

Дефекты структуры

К ним относят непровар металлов, образующих сварной шов, и неполное их сплавление после сварки. В результате исходный и присадочный металлы не соединяются должным образом.

Несплавление характеризуется наличием разрывов между участками сварного шва, которые наблюдаются по боковым или торцевым зонам, в последнем случае корень шва ослабляется, а чувствительность соединения к знакопеременным нагрузкам возрастает. Разновидностью несплавления является перекрытие, которое наблюдается на верхней или нижней кромке сварного шва. При непроваре химический состав металла в зоне сварного шва является неоднородным, и не соответствует требуемой макроструктуре и механическим свойствам готового соединения. Глубина сварного шва недостаточна, что легко выявляется внешним осмотром.

Пористость

Наличие пор указывает на пустоты, имеющиеся в металле сварного шва. Они ослабляют механическую прочность соединения. Пористость может быть единичной или групповой, когда наблюдается несколько соседствующих пустот, ориентированных по оси перемещения электрода.

Внутри сварного шва встречаются следующие разновидности пор:

• Поверхностные, вызванные следами от газовых пузырей; такие поры имеют в плане форму, приближающуюся к окружности;
• Рукавовидные (вытянутые), которые образованы перекрытием смежных газовых пузырей;
• Цепочечные, которые образованы неперекрытыми газовыми пузырями;
• Усадочные раковины, возникающие непосредственно на кромках шва в процессе затвердевания расплава.

Разновидностью пор являются свищи. Свищ представляет собой полость (или группу полостей) в форме трубы, которая была образована в процессе выделения сварочных газов из толщи металла. В отличие от лучевидных трещин имеют овалоподобное сечение.

Поры могут быть внешними и внутренними. Последние выявляются только методами инструментального контроля.

Описание видов дефектов сварных швов

Приводится согласно принятым обозначениям Международного института сварки и требований ИСО 6520-82.

Включения

Представляют собой частицы, химический состав, свойства и структура которых отличается от соответствующих показателей основного металла. Различают такие виды включений:

• Твёрдые, различной формы; они могут иметь один или несколько острых углов;
• Шлаковые — групповые или одиночные;
• Флюсовые;
• Оксидные;
• Металлические (чаще всего это частицы металла электрода – вольфрама или меди).

В свою очередь, включения шлака подразделяются на строчечные и линзовые; в последнем случае одна из поверхностей будет выпуклой.

Поверхностные включения легко идентифицируются в результате внешнего осмотра. Опасность таких дефектов заключается в ослаблении прочностных свойств сварного соединения.

Разбрызгивание

После соединения на поверхности металла часто остаются частицы грата – затвердевшего расплава, капли которого были выброшены наружу. Поскольку разбрызгивание увеличивает температуру отдельных элементов заготовки, то с ростом числа брызг растут и размеры искажений. Разбрызгивание металла не только ухудшает внешний вид сварной конструкции, но также повреждает оснастку, а иногда выводит из строя сварочные кабели.

Причины возникновения сварочных дефектов

Причины возникновения сгруппированы в зависимости от вида дефекта (см. таблицу):

Наименование дефектаВозможные причины

Несплавление и непровар	Недостаточная ширина сварочной канавки, слишком большой зазор между свариваемыми изделиями, диаметр электрода больше рекомендуемого для заданных размеров шва, повышенная (или слишком низкая) скорость перемещения электрода, недостаточная сила тока дуги при высоком напряжении, чрезмерная поверхность корня шва, нарушение полярности при сварке постоянным током, размещение электрода под неверным углом
Трещины	Горячие трещины вызваны высокой теплопроводностью свариваемых металлов, а холодные – остаточной деформацией стальных заготовок (при сварке других металлов холодные трещины обычно не наблюдаются). Трещинообразование характерно для плохо очищенных заготовок, отклонениями от технологии, неверно подобранными геометрическими размерами свариваемых изделий
Подрез	Избыточная сила дуги (при многопроходной сварке), увеличенные размеры электрода и малая скорость его перемещения на кромках, избыточные показатели тока и напряжения дуги, неверный угол наклона электрода
Различные включения	Плохая очистка металла после предыдущего прохода, неправильно выбранный угол наклона электрода, слишком большая (или, наоборот – недостаточная) сила сварочного тока, несоответствие температур плавления флюса и металла шва
Пористость	применение для сварки плохо очищенных заготовок, использование электродов с повышенным м водорода, повышенная скорость перемещения электрода, несоответствие фактических вольтамперных характеристик дуги заданным значениям
Коробление	Применение завышенных значений сварочного тока и напряжения (особенно для тонкостенных изделий), увеличенная скорость перемещения электрода, использование многопроходной сварки электродами малого диаметра, недостаточный зажим деталей, подвергаемых сварке
Разбрызгивание	Предварительная обработка поверхности специальными составами, уменьшение силы тока при одновременном увеличении напряжения, использование электродов повышенной влажности, применение только рекомендованных марок флюсов

В особо ответственных случаях выполняют пробную сварку с отработкой режимов процесса.

Как выявить дефекты в сварном шве

Внешние дефекты обнаруживаются визуально, а внутренние – методами разрушающего и неразрушающего контроля. К первым относят испытания на изгиб (которые проводят после полного снятия грата) и определение ударной прочности стыка, причём место удара принимают на расстоянии 15…20 мм от сварного стыка. Часто используют также измерение твёрдости на расстоянии 3…5 мм от стыка; она не должна быть выше 285 НВ.

Из методов неразрушающего контроля чаще используют ультразвуковую дефектоскопию.

Какие виды дефектов считаются допустимыми

Объяснение допустимости отклонений свойств и размеров сварной конструкции указывается в технических требованиях на её изготовление. Рекомендуется контролировать дефектные места только в том случае, когда из-за наличия неоднородностей или несплошностей применение конструкции может быть ограничено.