Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Дефекты сварных соединений: виды, способы контроля и устранения

Отклонения от размеров шва и его формы

Размерные показатели сварочного шва определяются государственными стандартами. И у каждого вида сварки есть свой ГОСТ. К примеру, при сварке, где задействован способ плавления, дефекты сварного шва определяет неравномерная наполненность свариваемой канавки, плюс разница ширины и высоты шва на всем его протяжении. Что касается формы, то она неровная, имеются так называемые седла (впадины), бугры, структура его чешуйчатая.

Причины из возникновения при сварке ручной – это низкое качество электродов, низкая квалификация сварщика, нарушение технологии сваривания. Причины при автоматической сварке – это скачки напряжения, угол наклона подачи электрода неправильно выбран, присадочная проволока проскакивает в механизме подачи и так далее.

Если говорить о сварке давлением, то ее дефектами сварных швов выступают вмятины глубокого типа, неравномерное распределение точек вдоль сварочного шва, может произойти смещение заготовок относительно друг друга.

К дефектам нарушения формы относятся прожоги, подрезы, наплывы и незаверенные кратеры.

Наплывы

Обычно такие дефекты сварочных швов образуются, когда производится сварка заготовок, лежащих в горизонтальной плоскости. А сам сварочный процесс производится сверху. Наплыв – это затвердевший жидкий металл в виде бугорков, которые образуются в момент соприкосновения горячего расплавленного металла электрода с холодной поверхностью заготовки. Наплывы могут быть разных размеров: от маленьких капель до больших рядов, протяженных на приличную длину сварочного шва.

Причинами появления наплывов могут выступать большой ток, подающийся на электрод, длинная электрическая дуга, наклон заготовки, неправильно выбранный угол установки электрода. Как результат – трещины в сварочном шве, непровары и прочие изъяны.

Подрезы

Этот дефект представляет собой канавку (углубление) в сварочном шве, которая часто образуется при сварке около металла заготовки. Причинами могут быть большой ток и длинная дуга, которые создают перегрев самого металла, а также сварочного наполнителя. Именно состояние большой температуры становятся причиной оплавления кромки двух заготовок. Если производится сварка угловых соединений, то чаще всего причинами подреза являются неправильно устанавливаемый электрод, особенно, когда произошло смещение в сторону вертикально установленной заготовки. При этом перегрев происходит именно на вертикальной стенке стыка, здесь и образуется подрез. А вот на горизонтальной в это время образуется наплыв, потому что металл начинает стекать вниз.

При газовой сварке подрезы могут возникать только по одной причине – увеличенная мощность горелки. Необходимо отметить, что подрезы – достаточно серьезный дефект сварочного шва. Он приводит к ослаблению заготовки по толщине, а это наипервейшая причина разрушения стыка, а соответственно всей сварной конструкции.

Прожоги

Само название уже говорит за себя. На месте сварки и в свариваемых металлах по кромкам образуются отверстия. Причины:

  • большое расстояние между заготовками;
  • большой ток и мощная горелка при быстрой сварке;
  • неправильная форма кромок, очень заостренная;
  • большая продолжительность процесса на одном месте.

Чаще всего этот вид дефектов получается, когда свариваются между собой тонкие листы металлов, или когда ведется многослойная сварка и наносится первый слой.

Кратеры

Это углубления в сварном шве. Обычно этот дефект образуется при обрыве дуги. Поэтому его опытные сварщики пытаются сразу же оплавить. Это самое простое устранение дефектов сварки. Когда сварка ведется автоматическим способом, то кратер обычно появляется на выходе из шва, то есть, на выходной планке.

Есть подвид кратеров, который называется усадочной раковиной. Она образуется под воздействием усадки металла в шве. Все дело в том, что металл при остывании уменьшается в объеме.

Общее определение понятия

Дефектами сварных соединений называют изъяны, возникающие на поверхности или внутри шва.

Они отличаются формами, размерами, степенями выраженности. Любой недостаток ухудшает рабочие качества готовой металлоконструкции.

Появлению изъянов способствуют следующие причины:

  1. Отсутствие опыта в выполнении работ. Начинающие сварщики нарушают технологию, не подготавливают детали, используют некорректную схему сборки, неправильно выбирают параметры функционирования аппарата.
  2. Применение самодельного или неисправного агрегата, низкое качество металлических элементов и расходных материалов.

Некоторые советы по сварке различных соединений

Можно ли новичку самостоятельно научиться накладывать качественные швы? Да, без сомнений. В некоторых источниках присутствует слово «с легкостью». Легкости лучше не обещать, потому что сварка никогда не была легким и безопасным процессом. Но определить последовательные и выполнимые шаги вполне возможно самостоятельно. Принцип – от простого к сложному. Безусловно, все основные типы сварочных соединений имеют свои секреты и тонкости, которые нужно освоить.

Однопроходные и многопроходные швы.

Главный начальный этап – это грамотная подготовка нужного оборудования.

Вот что нужно подготовить для электрической дуговой сварки:

Сварное оборудование (разные типы);

Электроды с правильно подобранным диаметром (чрезвычайно важно!)
Молоток для зачистки остывшего шва;
Металлическая щетка для той же зачистки сварного участка
Маска, специальный световой фильтр.

Требования к одежде простые: она должна быть плотной, с длинными рукавами и перчатками. Пригодятся выпрямитель с трансформатором (особенно если оборудование старое).

https://www.youtube.com/watch?v=AoRkP_DqEKs

Как обнаружить сварные дефекты?

Обнаружить дефект сварного соединения можно следующими способами:

  • визуальный осмотр осуществляется при помощи увеличительного прибора и позволяет обнаружить даже крохотные дефекты точечной сварки;
  • дефектоскопия сварных швов – метод диагностирования качества сварного шва, основанный на склонности специального материала менять свой цвет в момент, когда он соприкасается с текучим материалом, к примеру, с керосином;
  • магнитный метод – выполнение измерений искажения магнитных волн;
  • УЗК – проверка ультразвуком предполагает использование специальных ультразвуковых дефектоскопов, способных измерить степень отражения звуковых волн;
  • радиационный метод осуществляется путем просвечивания сварного шва рентгеном, получением снимка, описывающего все детали проблемного участка.

Наплывы на внутренней и внешней стороне сварного шва.

Цветная дефектоскопия и ультразвуковой контроль сварных соединений считаются наиболее эффективными методами выявления дефектных сварных соединений, но осуществить их в бытовых условиях практически невозможно.

Роль пластической деформации

Пластическая деформация металла вызывается как внешними, факторами – усилием со стороны электродов, так и внутренними – напряжениями, возникающими при несвободном расширении металла зоны сварки. При точечной, шовной, рельефной и стыковой сварке сопротивлением пластическая деформация металла присутствует на протяжении всего процесса сварки: от формирования холодного контакта до проковки соединения. При сварке оплавлением деформация происходит на этапе предварительного подогрева и осадки.

Основная роль пластической деформации при точечной, шовной и рельефной сварке заключается в формировании электрического контакта, в образовании пластического пояса для удержания расплавленного металла от выплеска и ограничения растекания сварочного тока во внутреннем контакте, в уплотнении металла на стадии охлаждения.

Основная роль пластической деформации при стыковой сварке заключается в удалении оксидов для образования металлических связей в стыке (второй этап цикла сварки) и электрических контактов (преимущественно в течение первого этапа нагрева). Деформация вызывается действием усилия сжатия, создаваемого приводом сварочной машины. Для образования начального электрического контакта достаточно небольшого давления, при котором происходит микропластическая деформация рельефа поверхности торцов. Для удаления оксидов и образования связей требуется относительно большая объемная пластическая деформация деталей. При стыковой сварке в большинстве случаев используется свободная схема объемной деформации, при которой металл течет без какого-либо внешнего ограничения. В процессе стыковой сварки о величине деформации судят по укорочению деталей, вызванному осадкой.

Разновидности и классификация дефектов

Неопытные сварщики сталкиваются с разными видами недостатков, отличающихся характеристиками и причинами появления. Изучение изъянов помогает исключить порчу металлоконструкции при использовании разных технологий.

Классификация включает следующие виды:

  • внешние недостатки (трещины в сварном шве, пустоты, окалины, усадочные раковины);
  • внутренние изъяны (поры, шлаковые включения, несплавления);
  • сквозные (свищи, прожоги, трещины).

Наружные недостатки выявляются визуально, они располагаются на лицевой стороне.

К ним относят такие типы изъянов:

  1. Наплыв, образующийся при стекании расплавленного расходного материала на металлическую основу. Недостатки имеют точечный или сплошной характер.
  2. Подрез — углубление в основании, пролегающее по краю стыка. Глубина достигает 1 мм. Наличие подобного недостатка способствует уменьшению толщины деталей в местах скрепления.
  3. Кратер — впадина, образующаяся при резком угасании дуги. Проблема часто обнаруживается при осмотре коротких соединений. Размер кратера зависит от силы сварного тока. Если не устранить этот недостаток, снижается прочность, появляются трещины.
  4. Прожоги — проплавление соединения или основного металла, способствующее формированию сквозных отверстий. Прожоги возникают при сварке тонких листов, создании первого слоя толстого шва. Даже после устранения недостатка конструкция не приобретает нужных эксплуатационных характеристик.
  5. Трещина — нарушение плоскости металла, вызванное резким охлаждением или чрезмерными нагрузками.

Ко внутреннему типу относятся следующие разновидности изъянов:

  1. Холодные трещины. Обнаруживают после остывания сварного шва, возникают из-за воздействия чрезмерных нагрузок.
  2. Горячие трещины. Появляются на этапе отвердевания соединения. Причиной нередко становится попытка устранения незаваренного кратера. Изъяны имеют продольное или поперечное направление.
  3. Поры. Образуются при использовании разных технологий сварки из-за попадания загрязнений, отказа от защиты свариваемого участка, скрепления не сочетающихся металлов. Дефекты различаются размерами, они хаотично располагаются по всему шву.

Способы устранения дефектов

Зачастую выявленные дефекты сварочных швов не подлежат устранению и ведут к браковке изделия. Разумеется, никто не будет выбрасывать секцию ограды с наплывами, но для ответственных деталей контроль всегда необходим жесткий.

Некоторые дефекты вполне можно устранить:

  • Наплывы удаляют механическим путем с применением абразивного инструмента.
  • Крупные трещины подлежат заварке. Место появления трещины засверливается и зачищается с помощью абразива.
  • Мелкие трещины и непровары ликвидировать сложнее. Обычно требуется полное разрушение выполненного шва, новая тщательная зачистка и повторная сварка.
  • Подрезы устраняют наваркой тонких слоев металла.
  • Перегрев возможно устранить при определенных режимах термической обработки.

После устранения всех недостатков деталь подлежит повторному, еще более тщательному контролю, который позволит удостовериться, что дефекты отсутствуют. В случае повторного обнаружения недостатков допускается произвести дополнительные исправления. Однако повторять такие процедуры можно не более трех раз, иначе высока вероятность резкого снижения механических свойств материала.

Зачастую трудно выполнить сварку совсем без дефектов. Однако постоянная практика и неукоснительное соблюдение технологии позволят свести их количество к минимуму. А знание теоретической базы поможет правильного организовать технологический процесс с целью получения изделий высокого качества.

Параметры режима контактной сварки

В зависимости от роли процессов тепловыделения и теплоотвода различают жесткие и мягкие режимы сварки.

Жесткий режим характеризуется высоким значением сварочного тока и малым временем сварки. Жесткий режим характеризуется высокими скоростями нагрева и охлаждения. Такие режимы применяют при сварке материалов, обладающих высокой теплопроводностью и малым удельным электрическим сопротивлением.

Мягкие режимы характерны значительной длительностью протекания тока относительно малой силы. При этом происходит значительный теплообмен внутри деталей и с электродами.

Цикл контактной точечной и рельефной сварки состоит из предварительного сжатия, нагрева и проковки.

При сварке сопротивлением основными параметрами режима являются сварочный ток, или плотность тока, время протекания тока, начальное усилие сжатия и усилие осадки, укорочение деталей при сварке, установочная длина (начальное расстояние между внутренними краями токоподводов).

Основные параметры режима при сварке оплавлением: скорость оплавления, плотность тока при оплавлении, припуск на оплавление, время оплавления, величина осадки и ее скорость, длительность осадки под током, величина осадки под током, усилие осадки или давление осадки, установочная длина детали. Задают также напряжение холостого хода машины и программу его изменения.

Типовой технологический процесс производства сварных узлов состоит из таких операций:

Влияние выбранных режимов автоматической сварки на глубину проплавления и ширину шва

Влияние силы тока и напряжения сварочной дуги

При увеличении силы тока, тепловая мощность и давление сварочной дуги возрастают.
Это способствует увеличению глубины проплавления, но на ширину сварного шва
оказывает незначительное влияние.

Если увеличить напряжение электрической дуги, то увеличивается степень её подвижности
и увеличивается степень доля тепловой энергии, которая расходуется на расплавление
сварочного флюса. При этом ширина сварного шва становится больше, а на глубину
проплавления влияние оказывается незначительное.

Влияние диаметра электродной проволоки и скорости сварки

Если увеличить диаметр электродной проволоки, но не менять величину сварочного
тока, то глубина проплавления металла уменьшится, а ширина сварного шва увеличится,
вследствие увеличения подвижности сварочной дуги.

Увеличение скорости сварки уменьшит и глубину проплавления, и ширину сварного
шва, т.к. металл при большей скорости сварки не будет успевать плавиться в том
же количестве, в котором он плавился при меньшей скорости.

Влияние рода сварочного тока и его полярности

Род сварочного тока и его полярность существенно влияют на размеры и форму
сварного шва из-за того, что количество теплоты, образующееся на катоде и аноде
сварочной дуги, также сильно меняется. Если выбрать постоянный ток прямой полярности,
то глубина проплавления свариваемого металла уменьшается на 40-50%, а у переменного
тока на 15-20%, по сравнению с постоянным током обратной полярности.

Исходя из этого, если требуется выполнить сварной шов небольшой ширины с глубоким
проплавлением металла (например, при
сварке стыковых швов, или при сварке
угловых швов без разделки), то рекомендуется выбирать для этого постоянный
сварочный ток обратной полярности.

Влияние вылета электродной проволоки

Когда увеличивается вылет электродной проволоки, то увеличиваются также скорость
его подогрева и скорость плавления. Из-за этого, объём сварочной ванны под электрической
дугой увеличивается за счёт электродного металла и это препятствует расплавлению
основного металла. Как следствие, глубина проплавления уменьшается. Подобную
особенность иногда используют при автоматических наплавках для того, чтобы увеличить
производительность наплавки.

В отдельных случаях (чаще всего при автоматической наплавке), электроду задают
движение поперёк сварных кромок с разной амплитудой и частотой. Такой технологический
приём позволяет существенно изменять форму и размеры сварного шва. При автоматической
сварке под флюсом с поперечными движениями электродной проволоки, глубина проплавления
основного металла уменьшается, а ширина сварного шва увеличивается.

Такой способ
сварки применяется для того, чтобы уменьшить вероятность прожога при сварке
стыковых швов с большим зазором между сварными кромками. Такой же цели можно
достигнуть, если производить сварку сдвоенным электродом, при этом электроды
необходимо расположить поперёк направления сварки. Если их расположить вдоль
направления сварки, то это, наоборот, увеличит глубину проплавления.

Влияние угла наклона электрода или сварных кромок

При
расположении электрода углом вперёд (схема а) на рисунке, расплавленный металл
подтекает в зону сварки. Из-за этого глубина проплавления уменьшается, а ширина
сварного шва увеличивается. Если сварка производится при положении электрода
углом назад, расплавленный металл оттесняется от зоны сварки вследствие воздействия
сварочной дуги. В результате глубина проплавления увеличивается, а ширина сварного
шва уменьшается.

Аналогично этому, при сварке на спуск (схема в) на рисунке) глубина расплавления
основного металла уменьшает, а ширина шва увеличивается. При сварке на подъём
(схема г) на рисунке), наоборот, глубина проплавления увеличена, а ширина шва
уменьшена.

Дополнительную информацию о режимах автоматической сварки, в зависимости от
способа сварки (на медной подкладке, на стальной подкладке, на флюсовой подушке,
сварка с подварочным швом), можно узнать на странице «Технология
автоматической сварки под флюсом».

Дополнительные материалы по теме:

Автоматическая
сварки под флюсом, её сущностьПлавленые
и неплавленые флюсы для автоматической сварки

Техника
автоматической сварки под флюсомТехнология
и режимы автоматической сварки в защитных газахСварочная
проволока для автоматической сварки

Виды сварных дефектов, в зависимости от причин их возникновения

При сварке плавлением, возникающие дефекты сварных соединений, в зависимости
от причин их возникновения, можно разделить на два вида. Первый вид дефектов
связан с металлургическими процессами при сварке и с тепловыми явлениями, которые
протекают в результате образования и кристаллизации сварочной ванны и остывания
сварного соединения. К этим дефектам относятся горячие и холодные трещины в
металле и зоне термического влияния, поры в металле, неметаллические включения,
а также несоответствие свойств наплавленного металла и околошовной зоны заданным
параметрам.

Второй вид дефектов включает в себя их виды, причиной которых является нарушение
выбранных режимов сварки, нарушения при подготовке сварных элементов и при их
сборке, неисправности сварочного оборудования, недостаточный профессионализм
сварщика, а также другие нарушения технологии сварки. К дефектам такого типа
относятся несоответствие фактических размеров швов требуемым. Это такие дефекты,
как непровары, подрезы, незаплавленные кратеры, прожоги свариваемого металла.

Способы проверки появления дефектов

Визуально определить место можно только в том случае, если сварщик имеет достаточный опыт работы в данной сфере и знает причины непровара сварного шва.  Появление дефектов возможно в любом месте, и мастеру необходимо своевременно устранить проблему, используя разрешённые методы для сварочной технологии. Наличие дефекта может в дальнейшем вызвать разрушение, снизить сопряжение сварных участков, а также привести к выходу из строя конструкционного элемента.

Основные причины непровара сварного шва возникшей проблемы, выглядят следующими критериями:

  • Сварочный ток имеет малые показатели.
  • Электрод перемещается достаточно интенсивно и с большой скоростью.
  • Очень большая длина размерного ряда дуги.
  • Для кромок имеет место малого угла скоса.
  • В кромках есть явные изъяны большого угла притупления.
  • Свариваемые элементы для кромки или перемещены неправильно, или значительно смещены.
  • Между расположенными кромками имеет место малой величины зазора.
  • В процессе сварки используют электрод с большим диаметром, не предназначенный для проведения этапа сварочных мероприятий.
  • Между свариваемыми кромками происходит затекания шлака.

Таким образом, непровар сварного шва это дефект который представляет особую угрозу и опасность при проведении дальнейших работ с конструкционными изделиями.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации