Тема: Дефекты сварных шов

 Причины возникновения дефектов и способы их исправления

Сварные швы по прочности почти не уступают основному металлу. Однако по целому ряду причин в сварных швах встречаются дефекты, ухудшающие механические свойства, герметичность и портящие внешний вид сварных швов и соединений.

Дефекты сварных швов можно разделить на следующие группы: наружные, внутренние и дефекты подготовки и сборки изделий под сварку.

Первой причиной снижения качества сварных швов и конструкций в целом являются дефекты подготовки и сборки изделий под сварку.

Характерные дефекты заготовок и сборки изделий под сварку плавлением: а) неправильный угол скоса кромок в стыковых швах с У-, Х- и К-образной разделкой кромок; б) непостоянство угла скоса кромок в стыковых и угловых швах по длине свариваемых элементов; в) слишком большое или малое притупление по длине соединяемых кромок; г) слишком большой зазор между кромками для данной толщины металла; д) непостоянство зазора между кромками по длине соединяемых элементов; е) несовпадение стыкуемых плоскостей кромок (смещение кромок).

Причинами появления указанных дефектов могут быть неисправности станков, на которых обрабатывали заготовки и приспособления для сборки; низкая квалификация резчика; недоброкачественность материала, ошибки в чертежах и низкая квалификация сборщиков.

Наружные дефекты

К ним относятся неравномерность размеров и формы сварного шва, подрезы, незаплавленные кратеры, трещины, поры, наплывы, прожоги.

Неравномерность размеров и формы сварного шва Уменьшение основных размеров шва по сравнению с нормальными или запроектированными может вызвать разрушение сварного соединения, увеличение расхода сварочной проволоки и веса конструкций. Характерными дефектами являются: ослабление стыкового соединения, чрезмерное усиление шва, неравномерность высоты и ширины шва по его длине.

Причины указанных дефектов следующие: неравномерное передвижение электрода, неправильная подгонка кромок, несоблюдение режима сварки, низкая квалификация сварщика. Устраняют дефекты дополнительным наложением швов или вырубкой с последующей заваркой.

Подрезы представляют собой углубление (канавки) в основном металле, идущие по краям шва. Подрезы получаются при сварке от неправильного угла наклона горелки. Они уменьшают рабочую толщину металла, вызывают концентрацию напряжений и могут быть причиной разрушения швов. Подрезы устраняют заваркой с предварительной расчисткой завариваемого места.

Незаплавленные кратеры. Они образуются при обрыве дуги, остаются на шве в виде углублений. Кратер уменьшает рабочее сечение шва и является очагом концентрации усадочных и температурных напряжений из-за вогнутой поверхности, малого объема расплавленного металла, повышенной скорости охлаждения, обилия пор и раковинных включений. Вследствие этого в кратерах чаще, чем в других местах, возникают трещины, разрушающие сварное соединение. Устраняют дефекты тщательным заплавлением кратеров швов.

Трещины - наиболее опасный вид брака, ведущий к разрушению сварного соединения. Они бывают продольные и поперечные. Продольные трещины в большинстве случаев располагаются около шва, в зоне термического влияния.

Причины образования трещин - закалка и изменение структуры основного металла в зоне термического влияния. Чем выше в свариваемом изделии содержание углерода и легирующих элементов, тем больше возможность образования трещин. Приводят к ним и неравномерный нагрев и охлаждение, усадка металла шва, неправильный выбор способа сварки, сварка при низкой температуре, разница химического и электродного

составов основного металла, повышенное содержание фосфора и серы в стали; наличие дефектов сварки (поры, шлаковые включения, непровары, подрезы); сосредоточение нескольких швов на небольшом участке сварного соединения (конструктивный недостаток).

Меры борьбы с трещинообразованием: а) применение сварочной проволоки, дающей пластичный металл шва; б) сборка в приспособлениях; в) обратноступенчатый метод сварки (при сварке многослойных швов применять метод сварки «горкой» или «каскадный»); г) применение прерывистых швов вместо сплошных; д) предварительный подогрев до 200-300 °С; е) низкотемпературный отжиг.

При исправлении трещин концы их засверливают, дефект вырубают, разделывают как кромки стыкового шва и заваривают.

Поры образуются вследствие перенасыщения ванны расплавленного металла газами, которые при охлаждении металла шва не успевают выделиться в шлак и атмосферу. Причины появления пор: загрязненность свариваемых кромок, ржавчина, влага на свариваемых кромках, влажность обмазки электродов и флюса, большая длина дуги, неправильная регулировка пламени и чрезмерное остывание сварочной ванны в результате неправильной техники сварки, загрязненная присадочная проволока. Поры нарушают плотность и прочность швов. В шве поры могут располагаться группами, равномерно по всей длине или в виде цепочки. Устраняют поры вырубкой с последующей заваркой.

Наплывы или натеки образуются в результате стекания расплавленного электродного металла на основной металл. Наплывы могут быть местными или по всей длине шва.

Причиной их образования являются нарушения в режиме сварки большая скорость сварки шва. В местах наплывов часто бывает непровар. Наплывы удаляют механическим путем или газовым резаком. Места среза по необходимости проваривают вновь.

Прожоги образуются при сварке металла небольшой толщины и при заварке первого слоя в многослойных швах. Причины: недостаточная скорость перемещения горелки, большой зазор, малая величина притупления, тонкий основной металл. Места прожогов вырубают и заваривают вновь.

Внутренние дефекты

К ним относятся непровары, внутренние трещины, поры, шлаковые включения, перегрев, прожог.

Непровар - недостаточное сплавление или отсутствие сплавления кромок основного металла с металлом шва или между швами. Уменьшая рабочее сечение шва и вызывая концентрацию напряжений в нем, непровар является очень опасным дефектом. Причинами непровара могут быть: а) неправильная разделка кромок (малый угол скоса и большое притупление кромок, недостаточный или совсем отсутствует зазор между свариваемыми кромками); б) значительная загрязненность кромок окислами; в) недостаточная мощность горелки; г) смещение и перекосы свариваемых элементов; д) затекание шлака в зазоры между свариваемыми кромками; е) неполное удаление шлака с отдельных валиков при наложении многослойной сварки; ж) низкая квалификация сварщика и др.

Непровар устраняется вырубкой и последующей заваркой шва. Причины возникновения внутренних трещин и пор в металле шва такие же, как и при наружных дефектах.

Трещины - наиболее опасный вид брака, ведущий к разрушению сварного соединения. Они бывают продольные и поперечные. Продольные трещины в большинстве случаев располагаются около шва, в зоне термического влияния.

Причины образования трещин - закалка и изменение структуры основного металла в зоне термического влияния. Чем выше в свариваемом изделии содержание углерода и легирующих элементов, тем больше возможность образования трещин. Приводят к ним и неравномерный нагрев и охлаждение, усадка металла шва, неправильный выбор способа сварки, сварка при низкой температуре, разница химического и электродного металла;

Меры борьбы с трещинообразованием: а) применение электродов, дающих пластичный металл шва; б) сборка в приспособлениях; в) обратноступенчатый метод сварки (при сварке многослойных швов применять метод сварки «горкой» или «каскадный»); г) применение прерывистых швов вместо сплошных; д) предварительный подогрев до 200-300 °С; е) низкотемпературный отжиг.

При исправлении трещин концы их засверливают, дефект вырубают, разделывают как кромки стыкового шва и заваривают.

Поры образуются вследствие перенасыщения ванны расплавленного металла газами, которые при охлаждении металла шва не успевают выделиться в шлак и атмосферу. Причины появления пор: загрязненность свариваемых кромок, ржавчина, влага на свариваемых кромках, неправильная регулировка пламени и чрезмерное остывание сварочной ванны в результате неправильной техники сварки, загрязненная присадочная проволока. Поры нарушают плотность и прочность швов. В шве поры могут располагаться группами, равномерно по всей длине или в виде цепочки. Устраняют поры вырубкой с последующей заваркой.

Наплывы или натеки образуются в результате стекания расплавленного электродного металла на основной металл. Наплывы могут быть местными или по всей длине шва.

Причиной их образования являются нарушения в режиме сварки, большая скорость сварки шва. В местах наплывов часто бывает непровар. Наплывы удаляют механическим путем или газовым резаком. Места среза по необходимости проваривают вновь.

Прожоги образуются при сварке металла небольшой толщины и при заварке первого слоя в многослойных швах. Причины: большой зазор, малая величина притупления, тонкий основной металл. Места прожогов вырубают и заваривают вновь.

Внутренние дефекты

К ним относятся непровары, внутренние трещины, поры, шлаковые включения, перегрев, прожог.

Непровар - недостаточное сплавление или отсутствие сплавления кромок основного металла с металлом шва или между швами. Уменьшая рабочее сечение шва и вызывая концентрацию напряжений в нем, непровар является очень опасным дефектом. Причинами непровара могут быть: а) неправильная разделка кромок (малый угол скоса и большое притупление кромок, недостаточный или совсем отсутствует зазор между свариваемыми кромками); б) значительная загрязненность кромок окислами; в) недостаточная мощность горелки; г) смещение и перекосы свариваемых элементов; д) малая величина зазора для данной разделки шва; е) затекание шлака в зазоры между свариваемыми кромками; ж) неполное удаление шлака с отдельных валиков при наложении многослойной сварки; з) низкая квалификация сварщика и др.

Непровар устраняется вырубкой и последующей заваркой шва. Причины возникновения внутренних трещин и пор в металле шва такие же, как и при наружных дефектах.

Шлаковые включения - полости в металле шва, заполненные неметаллическими веществами. Шлаковые включения уменьшают рабочее сечение шва и приводят к ослаблению сварного соединения. Обычно шлаковые включения наблюдаются в местах непровара. Причина появления шлаковых включений - кратковременность остывания малого объема расплавленного металла, что затрудняет полное выделение шлака на поверхность сварочной ванны; тугоплавкость; затекание шлака в зазоры; частицы которого механически засоряют металл шва; неправильная техника ведения сварки; окалина и ржавчина на свариваемых кромках.

Перегрев -образование хрупкой крупнокристаллической структуры в зоне термического влияния шва или наплавленного металла, которая вызывает снижение механических свойств и пластичности сварного соединения. Перегрев металла происходит при его длительном нагреве на малой скорости сварки и относительно большой мощности газовой горелки, а также применения горючего с низкой температурой пламени, что замедляет процесс сварки. Последствия перегрева можно исправить только соответствующей термообработкой (отжиг или нормализация) сварного соединения или изделия в целом.

Пережог характеризуется окисленной поверхностью шва. Шов при этом приобретает серый оттенок, рыхлое строение и пониженные механические свойства. Пережженные участки шва следует полностью вырубать до здорового металла и вновь заварить.