Дефекты сварных соединений и причины их образования

Практическая работа

 

Тема: «Изучение внешнего вида основных наружных дефектов дуговой сварки»

 

Цель работы: Формирование практических умений определение дефектов сварных соединений с использованием приборов   для визуально-измерительного контроля и причины их возникновения.

В конце выполнения лабораторной работы студенты будут:

1. Знать основные виды дефектов и причины их возникновения

2. Уметь провести визуально-измерительный контроль фрагмента стыкового сварного соединения, РДС

Оборудование, инструмент, эталоны

При визуальном и измерительном контроле применяют:

- лупа увеличение линзы 3-кратное, в том числе измерительная

- металлическая линейка

- угольник

- штангенциркуль

- щупы

- набор радиусных шаблонов №1 (1-6мм), №3 (7-25мм)

- набор щупов №4 (0,1-1)

- набор сварных образцов с характерными дефектами (РДС, С2)

- универсальный шаблон сварщика УШС-3

- штриховые меры длины (стальные измерительные линейки и рулетки)

 

Теоретические основы

Визуальный контроль – один из наиболее простых и общедоступных видов неразрушающего контроля, обеспечивающий высокую производительность. Визуальный и измерительный контроль применяют в двух вариантах:

1. Внешний осмотр сварных соединений и измерение их геометрических параметров после изготовления партии деталей.

2. Активный внешний осмотр – контроль в процессе сварки с оперативной обратной связью для регулирования технологических режимов.

Визуальный и измерительный контроль выполненных сварных соединений (конструкций и узлов) производят с целью выявления деформаций, поверхностных трещин, подрезов, прожогов, наплывов, кратеров, свищей, пор, раковин и других несплошностей и дефектов формы швов, проверки геометрических параметров сварных швов и допустимости обнаруженных дефектов. Качество сварных соединений считается неудовлетворительным, если выявлены недопустимые дефекты.

Подготовка к визуальному и измерительному контролю. Визуальный и измерительный контроль сварных соединений осуществляют до использования остальных неразрушающих методов контроля (радиационный, ультразвуковой и др.). Перед визуальным контролем поверхность основного металла и сварных соединений очищают от шлака, брызг металла, ржавчины и других загрязнений, которые препятствуют проведению контроля (на контролируемых поверхностях допускается наличие цветов побежалости, когда это оговорено в производственно-технической документации).

Геометрические параметры сварных швов измеряют после визуального контроля или одновременно с ним. Измерение деталей, подготовленных под сварку, производят до их сборки.

При визуальном и измерительном контроле сварных соединений контролируемая зона должна включать в себя поверхность металла шва и примыкающие к нему с обеих сторон участки основного металла шириной не менее:

- 5мм для стыковых соединений, выполненных дуговой и контактной сваркой оплавлением при номинальной толщине свариваемых деталей до 5 мм включительно.

- номинальной толщины деталей (5….20 мм)-для стыковых соединений, полученных дуговой или электроннолучевой сваркой, а также контактной сваркой оплавлением.

- 20 мм для стыковых соединений, выполненных дуговой и контактной сваркой оплавлением при номинальной толщине деталей более 20 мм, а также стыковых и угловых соединений, полученных газовой сваркой, независимо от номинальной толщины деталей, в частности, при ремонте дефектных участков сварных соединений.

- 5 мм для угловых, тавровых, торцевых и нахлесточных сварных соединений (в том числе при сварке труб с трубными досками), выполненных дуговой сваркой, независимо от номинальной толщины деталей.

- 50 мм для сварных соединений, полученных с помощью электрошлаковой сварки, независимо от номинальной толщины деталей.

 

Дефекты сварных соединений и причины их образования

К дефектам сварных соединений относятся различные отклонения от установленных норм и технических требований, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции.

Наиболее часто встречающиеся дефекты сварных соединений можно разделить на следующие основные группы:

1. дефекты формы и размеров сварных швов;

2. дефекты макро- и микроструктуры;

3. деформации и коробление сварных конструкций.

Дефекты формы и размеров сварных швов

Обычно форма и размеры швов устанавливаются стандартами, правилами и нормами, техническими условиями и указывается на рабочих чертежах.

При сварке плавлением наиболее частыми дефектами сварных соединений являются:

- неполномерность шва;

- неравномерная его ширина и высота  

- крупная чешуйчатость, бугристость, наличие седловин.                      

 

При автоматической сварке дефекты возникают вследствие колебания напряжения в сети, проскальзывания проволоки в подающих роликах, неравномерной скорости сварки из-за люфтов в механизме передвижения, неправильного угла наклона электрода, протекания жидкого металла в зазор. При ручной и полуавтоматической сварках дефекты могут быть вызваны

недостаточной квалификацией сварщика, нарушением технологических приемов, плохим качеством электродов и других сварочных материалов.

Для сварки давлением (например, точечной) характерными дефектами является неравномерный шаг точек, глубокие вмятины, смещение осей стыкуемых деталей.

Нарушение формы и размеров шва зачастую свидетельствует о наличии таких дефектов (образцы), как наплывы(натеки), подрезы, прожоги.

Наплывы (натеки) образуются чаще всего при сварке горизонтальными швами вертикальных поверхностей в результате натекания жидкого металла на кромки холодного основного металла. Они могут быть местными, в виде отдельных застывших капель, или же иметь значительную протяженность вдоль шва. Причинами возникновения наплывов является:

- большая величина сварочного тока,

- длинная дуга,

- неправильное положение электрода,

- большой угол наклона изделия при сварке на подъем и спуск.

В кольцевых швах наплывы образуются при недостаточном или излишнем смещении электрода от зенита. В местах наплывов часто выявляются непровары, трещины и другие дефекты.                     

Подрезы представляют собой углубления (канавки), образующиеся в основном металле вдоль края шва при завышенном сварочном токе и длинной дуге, так как в этом случае увеличивается ширина шва и сильнее оплавляются кромки.

При сварке угловыми швами подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону от вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание металла на горизонтальную полку. В результате на вертикальной полке появляются подрезы, а на горизонтальной – наплывы.

При газовой сварке подрезы образуются из-за повышенной мощности сварочной горелки.

Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения.

Прожоги – это проплавление основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий. Они возникают вследствие недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, завышенного сварного тока или мощности горелки при невысоких скоростях сварки. Особенно часто прожоги наблюдаются в процессе сварки тонкого металла и при выполнении первого прохода многослойного шва. Кроме того, прожоги могут иметь место в результате поджатия флюсовой подушки или медной прокладки (автоматическая сварка), а также при увеличении продолжительности сварки, малом усилии сжатия и наличии загрязнений на поверхностях свариваемых деталей или электродах (точечная и шовная контактные сварки).

Незаваренные кратеры образуются в случае резкого обрыва дуги в конце сварки. Они уменьшают сечение шва и могут явиться очагами образования трещин.

 

Дефекты макроструктуры.  К дефектам макроструктуры, выявляемым при увеличении не более чем в 10 раз, относятся газовые поры, шлаковые включения, непровары, трещины.

Газовые поры образуются в сварных швах вследствие быстрого затвердевания газонасыщенного расплавленного металла, при котором выделяющиеся газы не успевают выйти в атмосферу.

Трещина сварного соединения - дефект сварного соединения в виде разрыва сварном шве и (или)прилегающих к нему зонах.

Трещина являются наиболее опасными дефектами сварного шва и могут быть микро или макроскопическими, а в зависимости от условий их образования-горячими или холодными.

Непровар – этот дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва.