Поры в сварном шве причины. Дефекты сварных швов: виды, способы выявления и устранения

Все отклонения от технологических параметров, вызванные небрежностью в работе, нарушением режимов и внешними причинами, часто не зависящими от сварщика, могут привести к возникновению дефектов в сварочном шве и околшовной зоне, попадающей в область термического воздействия. К дефектам 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 сварщика.

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 сварочных швов могут быть наружными и внутренними.

Наружные дефекты сварочных швов

К наружным дефектам сварных швов (рис.1) относят нарушение размеров и формы шва, подрезы и другие отклонения, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре сварного соединения.

Нарушение формы и размеров сварного 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 также с несвоевременным контрольным обмером шва. При автоматической и полуавтоматической сварке эти дефекты чаще 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 линии 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 констукции. 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 сварного 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 планок, где обрывается сварочный шов. Кратеры часто являются 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, большим вылетом электрода.

Свищ - воронкообразное углубление в сварочном шве, развивающееся из раковины или большой поры. Причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку. Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.

Внутренние дефекты сварочных швов

Трещины бывают холодные и горячие (рис. 2). Трещины могут быть как наружными, так и внутренними. Это самые опасные дефекты сварного соединения, часто приводящие к его разрушению. Проявляются они в виде разрыва в сварном шве или в прилегающих к нему зонах. Сначала трещины образуются с очень малым раскрытием, но под действием напряжений их распространение может быть соизмеримо со скоростью звука, в результате чего происходит разрушение конструкции. Причинами образования трещин являются большие напряжения, возникающие при сварке. Чаще всего трещины проявляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате быстрого охлаждения сварочной ванны. Вероятность появления трещин увеличивается при жестком закреплении свариваемых деталей.

Горячие трещины - появляются в процессе кристаллизации металла при температурах 1100 -1300°С вследствие резкого снижения пластических свойств и развития растягивающих деформаций. Появляются горячие трещины на границах зерен кристаллической решетки. Появлению горячих трещин способствует повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода, никеля, серы и фосфора. Горячие трещины могут возникать как в массиве шва, так и в зоне термического влияния. Распространяться горячие трещины могут как вдоль, так и поперек шва. Они могут быть внутренними или выходить на поверхность.

Холодные трещины - возникают при температурах ниже 120°С, то есть сразу после остывания сварочного шва. Кроме того, холодные трещины могут возникнуть и через длительный промежуток времени. Причиной появления холодных трещин являются сварочные напряжения, возникающие во время фазовых превращений, приводящих к снижению прочностных свойств металла. Причиной появления холодных трещин может стать растворенный атомарный водород, не успевший выделиться во время сварки. Причинами попадания водорода могут служить непросушенные швы или сварочные материалы, нарушения защиты сварочной ванны.

Поры - представляют собой полости внутри шва, заполненные не успевшим выделиться газом (в первую очередь водородом). Они могут быть округлой или вытянутой формы, а их размеры зависят от размеров пузырьков образовавшихся газов. Поры могут быть одиночными или развиваться целой цепочкой вдоль сварочного шва. Основными причинами появления пор являются: присутствие вредных примесей в основном или присадочном металлах, ржавчина или другие загрязнения, не удаленные со свариваемых кромок перед сваркой. Повышенное содержание углерода также способствует появлению пор. Поры могут появляться при нарушениях защиты сварочной ванны, повышенной скорости сварки. Основной причиной появления пор при сварке плавящимся электродом является отсыревшее покрытие. Одиночные поры не опасны, но их цепочка влияет на прочность сварного соединения. Участок сварочного шва, в котором присутствуют поры, подлежит переварке предварительной механической зачисткой.

Шлаковые включения - это дефекты сварного шва, выраженные в наличии полостей, заполненных не успевшим всплыть шлаком. Образование шлаковых включений происходит при некачественной подготовке свариваемых кромок и присадочного материала, завышенной скорости сварки или плохой защите ванны. При сварке в защитных газах шлаковые включения встречаются редко. Шлаковые включения могут иметь размер до нескольких десятков миллиметров и поэтому являются очень опасными. Участок шва, на котором шлаковые включения превышают допустимые нормы, подлежит вырубке переварке.

Вольфрамовые включения - возникают при нарушении защиты сварочной ванны при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. Кроме этого вольфрамовые включения возникают при коротких замыканиях или завышенной плотности тока. Особенно часто встречаются вольфрамовые включения при сварке алюминия и его сплавов, в которых вольфрам нерастворим.

Оксидные включения - образуются в результате образования труднорастворимых тугоплавких пленок. Чаще всего они возникают вследствие значительных поверхностных загрязнений или при нарушениях защиты сварочной ванны. Являясь прослойкой в массиве шва, оксидные включения резко снижают прочность сварного соединения могут привести к его разрушению под приложенной в процессе эксплуатации нагрузкой.

В процессе осуществления любой деятельности или производства изделия существует вероятность появления дефектов. Они могут появляться по причине нарушения технологии работы на любом этапе. Одни из самых распространенных дефектов — это горячие трещины при сварке. Нормативными актами установлены стандарты наличия тех или иных дефектов в готовом изделии. Для сварочного процесса также существует ГОСТы, устанавливающие нормативы работы, в том числе и сварочные дефекты. Они подразделяются на несколько групп:

горячие и холодные трещины при сварке
Подрезы
Непровар кромки, корня
Наплывы
Полости (газовые полости, свищи)
Твердые включения
Несплавления
Нарушения формы соединения
Брызги металла
Случайная дуга

Любой сварочный процесс должен осуществляться строго по правилам и нормативам. Любой дефект является последствием нарушения этих правил. Бывают трещины большого размера, которые видно невооруженным глазом. А бывают микротрещины, которые заметны только при пятидесятикратном увеличении. Несмотря на их маленький размер, они также опасны, как и большие.

Трещины подразделяются на горячие и холодные в зависимости от температуры сварки. Если варился при температуре более тысячи градусов,то они будут называться горячими. Если температура варки была ниже – холодными.

И холодные, и горячие трещины являются неустранимыми дефектами. При их наличии изделие будет считаться браком и не подлежит эксплуатации.

Горячие и холодные трещины при сварке могут также подразделяться по другим основаниям. Они могут быть поперечными, продольными, радиальными и так далее.

Горячие представляют собой межкристаллические разрушения, которые возникают в самом либо возле него, в так называемой зоне термического влияния. Имеют вид несплошности или надреза. Они появляются при кристаллизации металла либо после остывания соединения. Они имеют темный цвет и извилистую форму.

Холодные представляют собой локальные разрушения и образуются при остывании металла, если сварка осуществлялась при температуре до 200 градусов. Холодная трещина появляется возле сварного шва и имеет на изломе светлый оттенок. Такие дефекты возникают при стальных изделий большой толщины.

Горячие трещины, которые появляются около шва, в свою очередь, подразделяются на четыре вида:

Ликвиационные
Появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения
Кристаллизационные
Появляющиеся по иным причинам

Первый вид дефектов появляется очень часто при работе с конструкционной сталью. В ее составе находится много разных включений, чаще это сульфиды. При плавлении некоторые из них растворяются в области термического влияния и превращаются в пленку. Она находится на границе зерен и снижает когезионную прочность изделия, по причине чего появляются горячие трещины. Появление этих дефектов при работе с низколегированной сталью вызвано присутствием легирующих элементов, таких как титан и ниобий. Ликвиационные дефекты довольно длинные, без ответвлений, более раскрытые.

Дефекты, появляющиеся вследствие низкого относительного удлинения, возникают только при сварке аустенитных сталей.

Кристаллизационные дефекты представляют собой короткие микротрещины. Наиболее характерны для гбц.

Меры по предотвращению возникновения холодных трещин

и флюсы должны быть прокалены.
Все детали, использующиеся в сварочном процессе, должны быть предварительно нагреты до 250-450 градусов.
Нужно безоговорочно соблюдать все требования, правила и нормативы конкретного вида сварки, подбирать максимально оптимальную температуру нагрева.
Необходимо применять тот вид сварочного шва, который необходим в конкретном случае.
Остывание изделия должно происходить медленно и равномерно.
После окончания работ, в целях снятия напряжения в элементах проводят смягчающий отжиг.

Причины возникновения дефектов в виде горячих трещин бывают внешние и внутренние. К внешним причинам относится сегрегация элементов и окислов. Эти элементы не входят в состав свариваемого металла, а появляются вследствие использования вспомогательных примесей. Внутренние причины возникновения характеризуются влиянием присадочных материалов.

Сегрегирующие элементы не обязательно должны быть расплавлены, чтобы стать причиной появления горячей трещины. Они могут вызвать образование тонкой пленки, которая будет способствовать уменьшению прочности по границе зерен.

Как уменьшить вероятность появления горячих трещин?

Осуществлять контроль за металлургическими процессами, когда металл расплавлен.
Обеспечить оптимальный процесс раскисления металла.
При работе с серой нужно иметь ввиду, что она может стать причиной появления сульфидных пленок. Поэтому ей лучше взаимодействовать с марганцем.
Чтобы сера не оказывала негативного воздействия на появляющиеся дефекты, сварщик должен быть очень внимательным при кристаллизации сварного шва. Сера должна проходить слева от перитектической точки. В этой ситуации выделяется дельта-феррит, который лучше ее растворяет.

Причины образования горячих трещин

Наличие жидких прослоек.
Деформации, возникающие при укорочении детали.
Жесткая фиксация деталей при работе. Это препятствует возможности переместить элемент для правильного остывания. В результате появляются напряжения.
Варка с участием таких металлов, как вольфрам, титан, молибден и ванадий, может вызвать нарушение химических связей.
Присутствие «вредных» примесей в массе свариваемого металла: фосфора, серы.

Самая высокая вероятность возникновения деформаций в виде трещин присутствует, когда металл находится в жидком состоянии. Именно в этот момент примеси в массе металла мигрируют и происходит загрязнение пространства между зернами. Во время остывания также существует риск появления напряжений: в случае, когда усадка шва произведена неравномерно. Это является основанием появления поперечных горячих трещин.

Любая трещина – это результат невнимательности, несоблюдения технологии сварочного процесса, недостаточной осведомленности относительно состава материалов, подлежащих сварке.

Способы предотвращения их появления

Чтобы в процессе работы либо после остывания не появлялись ни горячие, ни холодные трещины, нужно предпринимать определенные действия:

Обеспечить не жесткую фиксацию элементов при работе.
Выбрать правильный размер шва в зависимости от толщины стенки трубы. В случае, если область соединения имеет слишком маленький размер по отношению к толщине изделия, то вероятность появления трещин очень высока.
Выбрать нужный для конкретного вида материала, учитывая все нюансы и особенности.
Варить строго в соответствии с установленными нормативами, в том числе и соблюдая угол наклона наконечника.
Все детали перед сваркой должны быть надлежащим образом .
Выбрать электроды, соответствующие типу и температуре сварки, не приобретать дешевые электроды.
Не допускать перегрев, используя силу сварного тока выше рекомендуемого для конкретного вида сварки.

Таким образом, чтобы избежать появления дефектов в виде напряжений и трещин нужно:

Принимать во внимание все особенности работы с конкретным металлом.
Увеличить ширину соединения при значительной толщине изделия.
Не допускать появление узких валиков.
Выполнять сплошные .

Заварка трещин

Помимо нормативов для сварочного процесса существуют также нормативы устранения дефектов. Они установлены в ГОСТах 5264 и 1153.
Трещины перед «заваркой» должны быть подготовлены. Подготовка включает в себя осмотр и определение их окончаний. Это происходит при нагреве газовой горелкой до температуры 100-150 градусов.
Окончания трещины нужно высверливать. При работе со сверлом центр отверстия должен совпадать с окончанием трещины, либо отступать от него примерно на 3-5 мм.
При невозможности высверлить трещину, она .
Перед процессом заварки трещин, которые не выходят за кромки трубы, лучше немного подогреть горелкой области, расположенные за концами трещин.
Заварка трещины размером более 300 мм происходит .

Таким образом, существует определенный перечень причин образования горячих трещин при сварке. Чтобы избежать их появления, нужно знать все особенности материала, с которым вам предстоит работать. Варка металла с момента подготовки и до момента остывания уже готового изделия должна производится строго в соответствии с нормативами, установленными ГОСТами. Не все дефекты подлежат исправлению, поэтому лучше заранее быть осведомленным обо всех правилах и нюансах работы с тем или иным материалом.

Сварка - один из наиболее важных производственных процессов. С ее помощью выполняется соединение стальных деталей в самых разнообразных конструкциях. Как и в случае прочих производственных процессов, иногда встречается брак. Под ним подразумеваются дефекты сварного шва, которые могут резко снизить качество готового изделия, а то и вовсе сделать его эксплуатацию смертельно опасной.

Классификация

Кстати, а как их можно разделить? Все дефекты сварного шва делятся на три большие группы:

Наружные.
Внутренние.
Сквозные.

Наружные дефекты сварного шва зачастую являются наиболее многочисленной категорией. В нее входят: излишне малые размеры, а также смещение линии шва, различные наплывы, «надрезы», раковины усадки и не заделанные в процессе сварки кратеры, пористость или трещины. Неравномерная ширина шва также относится к этой разновидности. Считается, что внешние дефекты относятся к наименее опасной категории.

Соответственно, к внутренним относятся: поры, многочисленные включения шлака, не полностью проваренные места, а также трещины в толще сваренного металла. Что касается сквозных дефектов, то это свищи, проходящие через всю толщину детали трещины, а также пережог.

Основные причины возникновения сварочных дефектов

Практически всегда они появляются в случае, когда стараются использовать исключительно дешевые и низкосортные материалы.
То же самое можно сказать в отношении низкокачественного сварочного оборудования. Кроме того, частота возникновения дефектов нередко возрастает после некачественного ремонта используемых специалистами приборов.
Разумеется, подобное сплошь и рядом происходит при нарушениях технологии работы.
Серьезные дефекты сварного шва нередко встречаются у неопытных специалистов с низкой квалификацией.

Несложно понять, что наиболее качественные изделия получаются в случае использование полностью автоматизированного оборудования. Не стоит забывать и об удобстве рабочего пространства. Так, крупная чешуйчатость шва и нарушения его ширины очень часто встречаются в тех случаях, когда сварщик (пусть даже опытный) работает в неудобном положении.

Собственно, не случайно в требованиях к выполнению имеются пункты, которые особо оговаривают полноценное оснащение рабочего места, предусматривающее его качественную эргономику.

Немаловажное замечание

Даже начинающим сварщикам прекрасно известно, что для обеспечения максимальной прочности шов должен иметь небольшое усиление высотой порядка 1-2 мм. В то же время те же сварщики нередко допускают грубую ошибку, когда делают усиление высотой 3-4 мм. В принципе, в простых случаях ничего страшного в этом нет, но не тогда, когда дело касается изделий, постоянно находящихся в состоянии динамической нагрузки. Все это приводит к концентрации напряжений и резкому повышению вероятности поломки.

Подрезы

Как мы уже и говорили, дефекты сварных швов и соединений крайне опасны. Нетрудно представить себе, что произойдет в случае, если они будут иметься в детали, предназначенной для установки, к примеру, в опорную конструкцию железнодорожного моста. Особенно они опасны в случае сварки деталей из которые будут эксплуатироваться в условиях постоянных перепадов температур.

Наиболее опасными являются подрезы, так как они являются естественным «аккумулятором» напряжений, которые будут концентрироваться в наиболее слабом месте шва. Кроме того, они значительно уменьшают его рабочее сечение, что также крайне отрицательно сказывается на прочности всего соединения.

Как правило, эти наружные дефекты сварных швов в большинстве случаев не исправляются. Связано это с тем, что металл (чаще всего) все равно будет иметь малозаметный брак, который может привести к весьма существенным последствиям.

Как возникают подрезы?

Основной причиной является выставление слишком большой силы тока. В сочетании с длинной дугой этот фактор дает практически стопроцентную вероятность их появления. Кроме того, в некоторых случаях подрезы возникают при излишне быстром перемещении источника нагрева над поверхностью металла.

Если конструкция хоть сколь-нибудь важная, даже мельчайшие дефекты сварных швов и соединений этого типа совершенно недопустимы. Исправляют их при помощи аккуратной наварки тонкого шва. В случае наличия таковой возможности деталь все же лучше полностью заменить (заметим, что последнее замечание относится ко всем дефектам).

Участки непроваренного металла

Если таковой участок располагается прямо в толще шва, это крайне опасно. Во-первых, отыскать такой дефект можно только при помощи дефектоскопа. Во-вторых, они опять-таки являются аккумулирующими местами естественных напряжений в металле. В сочетании с нарушением сварной структуры все это приводит к риску преждевременной поломки детали. Особенно часто такие внутренние дефекты сварных швов возникают в случае использования легированной стали и плохого сварочного оборудования.

Пористость (вне зависимости от ее локализации) резко снижает прочностные характеристики до недопустимых величин, приводит к «расслоению» металла, то есть к нарушению его естественной структуры. Детали даже с незначительной пористостью в несколько раз чаще разрушаются под нагрузкой даже в начале эксплуатации. Возникают поры по вине газов, которые попросту не успевают выйти из слоя расплавленного металла.

Как и все виды дефектов сварных швов, они чрезвычайно часто возникают в случае использования некачественных сырых электродов. Нередко бывает так, что пористость возникает по причине каких-то посторонних примесей в защитных газах. Как и в прошлом случае, этот тип дефектов также может наблюдаться при излишне высокой скорости сварки, когда банально нарушается целостность газовой защитной «ванны».

Включения шлака

Включения шлака в значительной степени портят однородность металлической структуры. Классическая причина образования - небрежная зачистка поверхности шва от остатков ржавчины и окалины. Вероятность их возникновения стремится к нулю при условии сварки в слое защитных газов. Редкие включения округлой формы опасности не представляют, изделия с ними могут пройти ОТК.

Заметим, что если при сварке использовался то в деталях могут быть обнаружены частицы этого металла. Степень их опасности - как и в предыдущем случае (т. е. это допустимые дефекты сварных швов).

Трещины

Бывают поперечными и продольными, идущими как по самому шву, так и по металлу вдоль или около него. Они крайне опасны тем, что в некоторых случаях снижают механическую и вибрационную прочность изделия практически до нуля. В зависимости от свойств свариваемого материала, трещина может как сохранять свою изначальную локализацию, так и распространиться на всю длину обрабатываемой детали за очень короткое время.

Неудивительно, что это наиболее опасные дефекты сварных швов. ГОСТ в большинстве случаев требует немедленной отбраковки таких деталей вне зависимости от ее предназначения (за исключением совсем уж маловажных изделий).

Неравномерность швов

Так называется грубое несоответствие геометрических параметров соединений требуемым в нормативных документах характеристикам. Проще говоря, если сварка идет «змейкой», наискосок и т. п., речь как раз идет о подобном типе дефектов.

Чаще всего они появляются при работе неопытных сварщиков, а также при значительных скачках напряжения, некачественном оборудовании и банальной спешке. Опасен тем, что зачастую комбинируется с недоваром, который уже куда опаснее. Если отклонение от осевой линии соединения незначительно и не вызывает снижения прочности изделия, деталь может быть допущена к эксплуатации.

В этом случае всегда следует помнить одну простую вещь: чем меньше угол перехода от основного металла к слою наплавления, тем хуже становится механическая прочность свариваемого изделия. Конечно же, при изготовлении каких-то бытовых конструкций (каркас теплицы, к примеру) в условиях недостаточного напряжения обойтись без неравномерности швов просто нереально. Впрочем, в таком случае они и не представляют особой опасности.

Основные способы устранения, исправления дефектов

Сразу скажем следующее: в большинстве случаев способы устранения дефектов сварных швов обсуждать не имеет смысла, так как в условиях более-менее строгого ОТК все изделия с какими-то изъянами попросту бракуются. Но порой действительно бывает так, что дефект не слишком серьезный, а потому его можно устранить. Как это делать?

В случае со стальными конструкциями испорченную поверхность срезают тщательно зачищают место неудачного соединения, а затем повторяют попытку. Если имеются незначительные внешние дефекты сварных швов (неравномерность соединения, неглубокие оспины), то их можно попросту зашлифовать. Конечно же, при этом не стоит увлекаться и снимать слишком большой слой металла.

Важное замечание

Если речь идет об изделиях из легированной стали, которые должны пройти обязательную термическую обработку, то исправление дефектов сварных швов должно производиться только (!) после отпуска в температурном диапазоне от 450 до 650 °С.

Исправление прочих разновидностей

Проще всего исправлять наплывы и механическую неравномерность шва. В таком случае место соединения просто зачищают (о чем мы уже писали). Об исправлениях подрезов мы уже говорили выше, но еще раз заметим - с такими дефектами деталь более целесообразно сразу выбраковать, так как ее эксплуатация может быть опасна!

Если имеется прожог (что встречается не так часто), то устранение дефектов сварных швов провести довольно просто: сперва поверхность как следует зачищается, а затем ее повторно проваривают. Приблизительно так же поступают и с кратерами.

Основные условия «косметического ремонта»

При устранении дефектов нужно соблюдать определенные технологические условия. Во-первых, нужно следовать простому правилу: длина дефектного участка должна соответствовать его ширине, плюс 10-20 мм стоит оставить «на всякий случай».

Важно! Ширина сварочного шва после его повторной проварки не должна превышать двукратного его размера до начала работ. Не ленитесь перед исправлением огрехов хорошо подготовить поверхность. Во-первых, это предотвратит попадание в металл кусочков шлака. Кроме того, данная нехитрая мера поможет ускорить работу и повысить качество ее результатов.

Очень важно подготовить выборку под вновь заделываемый участок. Если вы используете УШМ («болгарку»), то лучше взять диск самого маленького диаметра. Боковые грани выборки нужно делать как можно более ровными, без заусениц и прочих выступающих частей, которые в процессе сварки могут превратиться во все тот же шлак.

Если речь идет о соединениях алюминия, титана, а также сплавах этих металлов, то к делу стоит подойти еще более ответственно. Во-первых, при устранении дефектов в этом случае допускается использовать только (!) механические методы, применение же дуговой сварки недопустимо. Предпочтительнее всего вырубать испорченный участок, зачищать и заново заваривать шов.

Замечание по исправленным дефектам

Места с исправленными - повторно заваренными соединениями, должны вновь пройти процедуру ОТК. Если дефект в той или иной степени сохранился, его можно попробовать устранить опять. Важно! Количество исправлений зависит от марки стали и характеристик самого изделия, но в нормальных условиях переделывать работу можно не более двух-трех раз, так как в противном случае наблюдается резкое снижение прочностных качеств детали.

Вот мы и обсудили основные виды дефектов сварных швов.

Во время сваривания металлических деталей периодически возникают ситуации, когда шов может получиться не таким, как это должно быть по инструкции. Существуют различные виды отклонений и брака, которые могут сделать соединение непригодным для эксплуатации. Иногда возникают дефекты сварных швов и соединений, после которых детали не допускаются в работу, так как эти проблемные места снижают технические характеристики изделия. Они не смогут выдерживать запланированные нагрузки. Чтобы все не закончилось трагедией, перед использованием полученные швы проходят специальную проверку.

Существуют допустимые дефекты сварных соединений, величина и род которых не смогут повлиять на характеристики достаточно сильно, но есть и те, которые категорически недопустимы. Чтобы шов был максимально качественным, его состав должен полностью совпадать с составом основного металла. Чем больше будет различий, тем меньше станет крепость соединения. Во время образования сварочной ванны и формирования валика шва внутрь расплавленного металла могут попадать различные посторонние предметы и элементы, которые нарушат целостность структуры. Если в наплавленном металле появляются из-за этого пустоты, вкрапления посторонних веществ, поры и прочие вещи, то такие дефекты сварных швов становятся серьезной причиной, чтобы не допустить их к использованию. Для определения наружных и скрытых дефектов используются разнообразные методы, для которых может потребоваться особое оборудование. показывают все недостатки созданных деталей. Дефекты сварных швов проверяются по ГОСТ 30242-97.

Дефекты сварных соединений и причины образования

Чаще всего встречаются такие виды дефектов как неравномерность валика, неполномерность шва, раковины и крупная чешуйчатость. При использовании автоматической сварки причинами возникновения брака может стать:

проскальзывание проволоки в держателе;
скачки в параметрах электросети;
люфты механизма подачи;
сдвиг угла наклона электрода;
затекание в зазор расплавленного металла.

При работе вручную нередко возникают проблемы связанные с человеческим фактором. Рассматривая дефекты сварных швов и причины их образования стоит отметить следующие:

Во время точечной сварки, которая проводится под давлением, часто возникает неравномерность шага точек, смещение осей стыкуемых деталей и вмятины от силового воздействия.

Если нарушены размеры и форма шва, то это чаще всего проявляется в наплывах, прожогах и подрезах. Наплыв получается во время натекания наплавочного материала на холодный основной. Это возникает из-за неправильных параметров электричества. Подрез может образоваться при слишком большой высоте дуги и высоком значении тока. Это же может случиться из-за смещения электрода к вертикальной стенке. Прожоги образуются из-за недостаточного притупления кромок и завышенных параметров тока. Иногда это случается при слишком медленном продвижении сварочной ванны во время сварки тонких листов.

Кратеры получаются при резком обрыве дуги. При резком прекращении воздействия окончание шва не успевает нормально сформироваться и получается урезанная площадь сечения.

Газовые поры случаются благодаря быстрому затвердеванию расплавленного металла, который был насыщен газом. При прогреве они просто выходят в атмосферу, оставляя однородный валик шва. Причиной может быть попадания краски, масла и прочих посторонних вещей. При газовой сварке это может быть присутствие примесей или влажные заготовки.

Включения шлака возникают при попадании грязи в сварочную ванну, а также при плохой очистке кромок. Они чаще возникают во время многослойной сварки. При недостаточно мощности температурного источника вероятность возникновения брака возрастает.

Главная причина возникновения непровара – это плохой уровень очистки поверхности, наличие ржавчины. Еще возникают проблемы с выставлением нужного уровня зазора. При мало величине тока детали также могут не провариваться на всю глубину.

Создание трещин зависит от того, при какой температуре они возникли. Горячие возникают во время кристаллизации при температуре более 1000 градусов Цельсия. Во время затвердевания при наличии полужидких образований. В это время начинают действовать усадочные и растягивающие напряжения. Трещины возникают при высоком содержании углерода в наплавочном материале.

Образование холодных трещин возникает при температуре до 300 градусов Цельсия. Во время распада твердого раствора возникают сильные напряжения. В пустотах скапливается водород под большим давлением, что приводит к разрушению близлежащих участков металла.

Классификация сварных дефектов

Исходя из принятых ГОСТов, выделяют следующие виды дефектов сварных швов:

нарушение формы;
непровары и несплавления;
Твердые включения;
Полости;
Трещины;
Прочие дефекты.

Каждый из этих видов делится на несколько подвидов.

Радиальные, которые радиально расходятся из одной условной точки;
Поперечные, ориентация которых проходит поперек оси шва;
Продольные, ориентация которых проходит параллельна оси шва;
Разветвленные групповые;
Раздельные групповые;
Расположенные в картере;
Микротрещины, которые не видны невооруженным глазом.

Газовая полость – обладает произвольную форму без углов. Есть следующие разновидности:

С цепочным расположением;
С расположением в виде скопления;
С равномерным распределением;
Продолговатые полости;
Кратеры;
Усадочные раковины.

Твердые включения — инородные предметы любого типа материала, которые оказались внутри шва.

Остроугольные – в которых имеется хотя бы один острый угол;
Оксидные включения – элементы содержащие кислород, к примеру, ржавчина;
Флюсовые включения – предметы, которые попали в шов в результате применения флюса;
Шлаковые включения – попадания сварочную ванну неочищенных кусков шлака;
Металлические – попадания в расплавленный металл частичек тугоплавких элементов, таких как вольфрам, медь и прочее.

Несплавление:

В корне соединения;
Между валиками;
На боковой поверхности.

Непровар:

На одном или нескольких небольших участках шва;
По всей длине соединения.

Нарушение формы:

Наплав;
Подрез;
Прожог;
Усадочная канавка;
Натек;
Неровная поверхность;
Слишком высокая выпуклость швов;
Превышенное проплавление;
Вогнутая структура корня;
Неравномерное распределение ширины валика;
Большая асимметрия соединения;
Незаполненные разделанные кромки;
Смещение элементов, угловое или линейное;
Несоответствующий профиль шва.

Подрезы – углубления продольного типа. Образующиеся на поверхности деталей. Они появляются со стороны корня.

Вогнутость корня – небольшая канавка, образованная со стороны корня шва.

Превышение проплава – слишком большое количество наплавленного металла на обратной стороне соединения.

Чрезмерная асимметрия – когда один катет сварного шва значительно превышает другой.

Линейное смещение – смещение элементов по уровню расположения.

Угловое смещение – смещение углового положения деталей.

Наплав – избыточное количество металла на поверхности основного.

Натек – часть металла, которая не имеет сплавления с основным, но находится на его поверхности.

Прожог – сквозное отверстие на том месте, где должен быть образован валик шва.

Существуют также дефекты, которые не включены в ГОСТ, но все равно являются тем, что мешает достижению высокого качества соединения. Сюда входит:

Металлические брызги;
Местные повреждения, которые случаются при зажигании дуги не в том месте;
Задир поверхности;
Утонение металла.

Методы контроля

Для определения, какие именно дефекты присутствуют, а также какие размеры они имеют, чтобы узнать, входят ли они в допустимый диапазон, используют . Существуют следующие методы:

Визуальный – простая процедура осмотра, во время которой могут применяться увеличительные приборы. Он применяется практически постоянно, вне зависимости от последующих способов контроля.
Цветная дефектоскопия – проверяет наличие микротрещин. Принцип действия основан на проникающих свойствах жидкости для этого применяются сверхтекучие материалы, такие как керосин. На обратной стороне помещается материал, меняющий цвет при контакте с керосином.
Магнитный метод – основан на принципе распределения электромагнитных волн. Во время прохождения через неравномерную поверхность волны искажаются.
Ультразвуковой метод – один из самых распространенных. Для него применяются переносные . Метод основан на отражении звуковых волн от поверхности.
Радиационный метод – здесь применяется просвечивание рентгеновскими и гамма лучами. В итоге можно получить снимок дефекта, где будут видны все его детали.

К внутренним дефектам сварных соединений относят поры, шлаковые включения, непровары, несплавления и трещины.

Поры – дефекты сварных швов в виде полости округлой формы, заполненной газом (рис. 8), Пористость в сварных швах появляется в результате того, что газы, растворенные в жидком металле, не успевают выйти в атмосферу до затвердения поверхности шва. Поры делают шов неплотным и уменьшают его механическую прочность. Причинами образования пор являются: загрязненность кромок свариваемого металла; использование отсыревших электродов, влажного флюса; нeдостаточная защита шва при сварке в углекислом газе; увеличенная скорости сварки, сварка с завышенной длины дуги; несоответствие полярности тока. При сварке в углекислом газе, a в некоторых случаях и при сварке под флюсом на больших токах, oбрaзуются сквозные поры - так называемые свищи.

Рис. 8. Характер пористости в наплавленном металле шва:
a - равномерная пористость; б - скoплeния пор; в - цепочки пор.
Размеры внутренних пор как правило имеют размеры от 0,1 дo 2... 3 мм в диаметре, a иногда и больше. Поры, выходящие на поверхность сварного шва, могут быть и больше.
Равномерная пористость (см. рис. 8, а) обычно возникает при постоянно действующих факторах: загрязненности основного металла по свариваемым поверхностям (ржавчина, масло и т.п.), непостоянной толщине покрытия электродов и т.д.
Скопление пор (см. рис. 8, б) наблюдается при местных загрязнениях, a также при нарушении сплошности покрытия электрода, сварке в начале шва, обрыве дуги или случайных изменениях ее длины.
Цепочки пор (см. рис. 8, в) образуются в условиях, когда газообразные продукты приникают в металл по оси шва на всем его протяжении (при сварке по ржавчине, подсосе воздуха через зазор между кромками, пoдварке корня шва некачественными электродами).
Одиночные поры возникают за счет действия случайных факторов (колебания напряжения в сети и т.д.). Наиболее вероятно возникновение пор при сварке алюминиевых и титановых сплавов, в меньшей степени - при сварке сталей.

Свищ - дефект в виде трубчатой полости в металле сварного шва образовавшийся из-за выделений газа в процессе сварки (рис. 9). Форма и положение свища зависят от режима затвердевания и вида газа. Обычно свищи скапливаются и распределяются «елочкой»
Свищи возникают, как правило, при сварке угловых швов в различных пространственных положениях, отличных от нижнего. Причиной образования свищей является тот факт, что подъемная сила не может выдавить пору наружу, сквозь металл сварного шва.
Свищи относятся к недопустимым дефектам, являясь при этом концентраторами напряжений в сварном шве.
Так как дефект находится внутри сварного шва внешние признаки его наличия отсутствуют. Свищи могут быть выявлены такими как ультразвуковой контроль , рентгенографический контроль и другими.

Рис. 9. Свищи в металле шва:
a - в угловом сварном шве; б – в стыковом сварном шве;
в, г – типичное расположение свищей в сварных соединениях.

Шлаковые включения в металле сварного шва (рис. 10) - это небольшие объемы, заполненные неметаллическими веществами (шлаками, оксидами). Вероятность образования шлаковых включений в значительной мере определяется маркой сварочных электродов. При сварке электродами c тонким покрытием вероятность образования шлаковых включений очень велика. При сварке высококачественными электродами, дающими много шлака, расплавленный металл дольше находится в жидком состоянии, и неметаллические включения успевают всплыть на его поверхность, в результате чего засорение шва шлаковыми включениями незначительно.

Шлаковые включения можно разделить на макроскопические и микроскопические. Макроскопические имеют сферическую и продолговатую формы в виде вытянутых «хвостов».

Эти включения образуются в шве из-за плохой очистки свариваемых кромок от окалины и других загрязнений и чаще всего вследствие внутренних подрезов и плохой зачистки от шлака поверхности первых слоев многослойных швов перед заваркой последующих (рис. 10).

Рис. 10. Шлаковые включения пo кромке в мнoгослойном шве.

Шлаковые включения в сварном шве возникают из-за плохой зачистки свариваемого металла, некачественных электродов и неправильного выбора режимов сварки. Шлаковые включения снижают работоспособность шва, поэтому дефектное место вырубают и заваривают вновь.

Шлаковые включения (начиная с определенного размера, определяемого в зависимости от технических условий) относятся к недопустимым дефектам, являясь при этом концентраторами напряжений в сварном шве и ослабляя его рабочее сечение, и снижая эксплуатационную надежность изделия.

Находящиеся в сварном шве шлаковые включения могут не иметьвнешних признаков их наличия. Обнаружить шлаковые включения можно методами неразрушающего контроля такими как ультразвуковой контроль , рентгенографический контроль и другими.

Непровары - это дефекты в виде местного несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления поверхностей или кромок ранее выполненных валиков сварного шва (рис. 11).

Рис. 11. Непровары: a - по кромке c основным металлом; б - в корне шва; в - между отдельными слоями; г - между валиками.

Непровары (рис. 11, а) в виде несплавления основного металла с наплавленным представляют собой тонкую прослойку оксидов, а в некоторых случаях - грубую шлаковую прослойку между основным и наплавленным металлом.

Причинами образования непроваров являются:

плохая зачистка кромок свариваемых деталей от окалины, ржавчины, краски, шлака, масла и других загрязнений;
блуждание или отклонение дуги под влиянием магнитных полей (магнитное дутьё), особенно при сварке на постоянном токе;
электроды из легкоплавких материалов (при выполнении сварных швов такими электродами жидкий металл натекает на неоплавлeнные свариваемые кромки);
чрезмерная скорость сварки, при которой свариваемые кромки не успевают расплавиться;
значительное смещение электрода в сторону одной из свариваемых кромок, при этом расплавленный металл натекает нa вторую нерасплавленную кромку, прикрывая непровар;
неудовлетворительное качество основного металла, сварочной проволоки, флюсов, электродов и т.д.;
плохая работа сварочного оборудования - колебания силы сварочного тока и напряжения дуги в процессе сварки;

Причинами образования непроваров в корне шва (cм. риc. 11, б) кроме указанных выше могут быть: недостаточный угол скоса кромок; большая величина иx притупления; меленький зазор между кромками свариваемых деталей; большое сечение электрода или присадочной проволоки, укладываемой в разделку шва, что значительно затрудняет расплавление основного металла.

Непровары между отдельными слоями (cм. рис. 11, в, г) возникают по следующим причинам: из-за не полностью удаленного шлака, образовавшегося при наложении предыдущего валика, что возможно из-за трудности его удаления или небрежности сварщика; недостаточной тепловой мощности (малый ток, излишне длинная или короткая дуга).

Непровары относятся к недопустимым дефектам и при этом снижают эксплуатационную надежность изделия.

Находящиеся в сварном шве непровары не имеютвнешних признаков их наличия. Обнаружить непровары можно методами неразрушающего контроля такими как ультразвуковой контроль , рентгенографический контроль и другими.

Трещины - частичное местное разрушение сварного соединения в виде разрыва (риc. 12).

Рис. 12. Трещины в сварных соединениях и швах: a - в наплавленном металле; б - в зоне сплавления и зоне термического влияния.

Трещины подразделяются на горячие трещины и холодные трещины

Горячие трещины образуются в результате силового воздействия сварочных напряжений по границам кристаллов, омываемых легкоплавкими эвтектиками.

Холодные трещины образуются в результате разрыва хрупких кристаллов в зоне термического влияния под действием сварочных напряжений.

Процесс возникновения трещин:

Горячие трещины возникают в результате растягивающих напряжений, появляющихся во время охлаждения сварного соединения. Трещины в околошовной зоне или в основном металле относятся к холодным трещинам и имеют закалочное, водородное или смешанное происхождение.

Образованию трещин способствуют следующие фaктоpы:

высокие сварочные напряжения, возникающие при кристаллизации;
повышенная жесткость свариваемой конструкции;
нарушение режимов сварки (сварка без подогрева) и термообработки отдельных марок сталей;
неправильная форма шва из-за несоблюдения режима сварки;
повышенное содержание углерода в основном металле;
резкое охлаждение конструкции.
выполнение сварочных работ при низкой температуре;
чрезмерное нагромождение швов для усиления конструкции (применение накладок и т.п.), в результате чего возрастают сварочные напряжения, способствующие образованию трещин в сварном соединении;
наличие в сварных соединениях других дефектов, являющихся концентраторами напряжений, под действием которых начинают развиваться трещины;
трещины в основном металле образуются под действием термического цикла сварки.

Cущeственным фактором, влияющим нa образование горячих трещин (ГТ), является засоренность основного и присадочного металла примесями серы и фосфора.

Холодные трещины (ХТ) образуются при наличии составляющих мартенситного и бейнитного типов, концентрации диффузного водорода в зоне зарождения трещин и растягивающих напряжений I рода.

Трещины относятся к наиболее опасным дефектам и по всем действующим нормативно-техническим документам (НТД) недопустимы, так как при действии рабочих нагрузок являются концентратором напряжения и очагом разрушения конструкции.

Металлические включения . В практике наиболее распространены вольфрамовые включения при сварке алюминиевых сплавов. Они обычно возникают при аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом. При этом могут наблюдаться мгновенная нестабильность дуги и появление одновременно с вольфрамовыми включениями оксидных включений. Вольфрамовые включения могут располагаться внутри шва и на поверхности соединений в виде брызг. При попадании вольфрама в жидкую ванну он обычно погружается на дно ванны. Вольфрам в алюминий нерастворим и обладает большой плотностью. Рентгеновские снимки дают характерные ясные изображения вольфрамовых включений. Вольфрамовые включения, как правило, образуются в местах обрыва дуги, при этом вольфрам скапливается в вершине кратеров, где часто образуются трещины.

Находящиеся в сварном шве вольфрамовые включения как правило не имеютвнешних признаков их наличия. Обнаружить вольфрамовые включения можно методами неразрушающего контроля . Наиболее предпочтительным способом для выявления вольфрамовых включений следует считать