Факторы, определяющие вероятность образования дефектов сварных конструкций

Классификация сварочных дефектов по их влиянию на качество и надежность эксплуатации сварных конструкций

Виды дефектов сварных конструкций

По времени появления в технологическом процессе производства сварных конструкций, времени, месту и причине образования дефекты условно можно разделить на следующие виды:

1.Дефекты деталей сварного изделия, которыми могут быть дефекты, образовавшиеся при их изготовлении, и дефекты, образовавшиеся в металлопрокате, применяемом для изготовления деталей.

2. Дефекты сборки под сварку.

3. Сварочные дефекты (дефекты сварных соединений).

Сварочные дефекты, в зависимости от их характера и расположения, подразделяют на внутренние, наружные и сквозные. Данные дефекты могут быть единичными (отдельными), в виде скоплений или цепочек. К сварочным дефектам следует отнести также дефекты структуры и чрезмерные остаточные напряжения в металле шва и зоны термического влияния.

К сквозным дефектам относят обычно прожоги и свищи. К наружным сварочным дефектам относятся прожоги, свищи, кратеры, наплывы подрезы, непровары в корне шва, дефекты геометрии (формы и размеров) сварных швов, трещины и поры, выходящие на поверхность шва или околошовной зоны. Причиной появления дефектов данного вида являются, как правило, низкая квалификация сварщиков, образование дефектов при разделке кромок, плохая подготовка их поверхности пол сварку, наличие дефектов сборки, неправильно подобранные или неправильно установленные на сварочном оборудовании параметры режимов сварки, некачественные сварочные материалы или не соответствующая требованиям подготовка их к сварке. Наружные дефекты могут быть обнаружены методами визуально-измерительного контроля (ВИК).

Дефекты, расположенные внутри сварных швов, обнаруживают при контроле сварных соединений специальными методами. К внутренним сварочным дефектам относятся непровары и несплавления в середине швов, трещины, поры, шлаковые включения, вольфрамовые и окисные включения.

По причинам и природе образования различают трещины горячие и холодные. В зависимости от формы трещины могут быть продольными, поперечными и разветвленными. Трещины могут образовываться в металле сварного шва и в околошовной зоне.

Образование указанных выше дефектов в сварных конструкциях, если не принимать мер по их предупреждению и устранению, не только ухудшает их качество и товарный вид, затрудняющие их сбыт. В ряде случаев они могут стать причиной признания изготовленных деталей и дорогостоящих сварных конструкций негодными. Особенно опасны дефекты сварных соединений, которые при недостаточно тщательном контроле качества становятся причиной их разрушения в процессе эксплуатации, приводящим к тяжелым техногенным катастрофам и гибели людей.

Опасность присутствия в эксплуатируемых сварных конструкциях сварочных дефектов характеризуется следующими факторами:

1 – уменьшением площади сечения шва, противостоящего действующим на сварное изделие нагрузкам;

2 – образованием в металле, окружающем дефекты, концентраторов напряжений, увеличивающих напряжения от внешних нагрузок до значений, превышающих предел текучести и даже предел прочности металла шва;

3 – потерей герметичности сварных соединений сосудов, резервуаров и трубопроводов, что особенно опасно при их заполнении взрывоопасными и легковоспламеняющимися веществами и продуктами с отравляющими свойствами.

По результатам отечественных и зарубежных исследований установлено, что дефекты в виде пор и включений при их небольших размерах и относительно небольшой суммарной площади в сечении шва практически мало влияют на статическую прочность неразъемных соединений. Однако это относится только к пластичным металлическим материалам и малонагруженным соединениям.

Если швы имеют концентраторы в виде резкого изменения их размеров и формы, либо имеет место несовпадение (смещение) кромок, то поры и включения с суммарной площадью более 5% сечения шва, особенно при наличии остаточных напряжений, могут существенно повысить опасность усталостных разрушений конструкций при знакопеременных и вибрационных нагрузках.

Особенно опасны при таких нагрузках дефекты в виде подрезов, трещин, несплавлений и непроваров. Последние виды дефектов, а также сквозные поры и свищи часто становятся причиной разрушения сварных изделий при эксплуатации, нарушения герметичности сварных сосудов, аппаратов и трубопроводов, работающих под давлением. Поскольку опасность образования дефектов зависит от их вида и размеров, в нормативных документах, регламентирующих правила изготовления сварных конструкций,

сварочные дефекты условно делят на две группы:

1 – дефекты, которые в сварных соединениях не допускаются при любом их размере. К ним всегда относят трещины. И холодные, и горячие. При изготовлении сварных изделий особо ответственных и дорогостоящих в эту группу включают также подрезы, непровары и несплавления.

2 – виды дефектов, которые в сварных соединениях допускаются, если они не превышают установленные нормативными документами максимальные размеры, зависящие:

- от категории сварных соединений;

- толщины металла сварного соединения;

- длины данного сварного соединения, подлежащего контролю.

В этих же нормативных документах для изделий и сооружений ответственного назначения указываются рекомендуемые методы обнаружения дефектов и методы испытания готовой продукции. Дополнительные требования к качеству продукции (но не менее жесткие, чем в НД) могут быть указаны в конструкторской документации.

Факторами, влияющими на возможность образованиядефектов сварных изделий,могут быть конструктивные, организационные и производственно-технологические факторы.

Конструктивные факторы представляют собой недостатки и ошибки в конструкторской документации. Например: выбор материала, обладающего недостаточно хорошей свариваемостью по сравнению с другими материалами, рекомендуемыми нормативными документами для данных условий эксплуатации; назначение неоптимальных значений допускаемых отклонений от номинальных размеров; ошибки в прочностных расчетах.

Производственно-технологическими факторами, приводящими к образованию дефектов, могут быть: выбор нерациональных способов и неоптимальных параметров режима сварки: выбор некачественных сварочных материалов; выбор неэффективных методов контроля качества; несоблюдение технологии выполнения сборочно-сварочных и других видов работ.

Недостатками организации производства сварных конструкций, приводящими к образованию дефектов в них, могут быть: допуск к выполнению сборочно-сварочных и других ответственных технологических операций недостаточно квалифицированных сварщиков и рабочих других профессий; отсутствие должного входного контроля качества сварочных материалов, металлопроката и полуфабрикатов; отсутствие обратной оперативной связи от контроля к технологии (отсутствие анализа причин образования наиболее часто образующихся видов дефектов и разработка методов предупреждения из образования в изготавливаемых сварных изделиях, их деталях и сварных соединениях).

Поэтому управление качеством должно предусматривать контроль всех факторов, от которых зависит качество продукции.