Назовите причины возникновения дефекта несплавление при сварке металлов

Обновлено: 04.10.2024

Сварные металлоконструкции активно используются в разных сферах жизнедеятельности. Но в процессе сваривания отдельных элементов в цельные конструкции могут возникать дефекты сварных швов и соединений, которые негативно сказываются на прочности и безопасности эксплуатации готовых металлоизделий.

Что такое дефекты сварных соединений

Размерные параметры сварного соединения четко определены государственными стандартами, при этом свой ГОСТ есть у каждого вида сварки. Любые отклонения от установленных нормативно-техническими документами показателей считаются дефектами. Возникают они как при проведении сварочных работ, так и при нарушении требований в процессе подготовки соединяемых элементов и сборке конструкций в единое целое.

Виды дефектов сварочных швов

В силу разных обстоятельств сварочные стыки могут иметь повреждения, влияющие на их прочностные характеристики. Все виды дефектов сварных соединений разделяются на три основные группы:

наружные дефекты. К данной группе относят неравномерность формы стыкового соединения, наплывы, трещины, прожоги металла, подрезы шва, кратеры и другие изъяны, возникающие на поверхности. Обнаружить их можно при визуальном осмотре;
внутренние дефекты. Это может быть некачественное сплавление металла, пористость и трещины, сторонние включения (оксидные, шлаковые и неметаллические) и другие, находящиеся внутри шовного соединения;
сквозные дефекты. Сюда относят трещины, подрезы, прожоги и другие повреждения, которые изнутри проходят на внешнюю поверхность сквозь шовное соединение.

Дефекты любого вида не допускаются в сварных соединениях и подлежат устранению, особенно касается это случаев, когда металлоконструкции выступают составляющими элементами несущих конструкций и должны выдерживать интенсивные нагрузки.

Характеристики и причины основных дефектов сварки

Не в каждом случае качество сварки соответствует установленным требованиям. Классификация дефектов сварных соединений в полном составе изложена в ГОСТ 30242-97. Но среди всех обозначенных в документе изъянов выделяют основные, которые чаще обычного выявляются при контроле и обследовании соединительных стыков.

Трещины

Для сварочных швов наибольшую опасность представляют трещины. Они способны спровоцировать мгновенное разрушение металлических конструкций и привести к трагическим последствиям.

Причинами появления трещин могут быть:

неправильное расположение стыков;
резкое охлаждение места сварки;
неправильный выбор материалов;
кристаллизация металла вследствие чрезмерно высоких температур.

По размеру различают микро- и макротрещины, по типу образования – поперечные, продольные и радиальные.

Вне зависимости от видов и причин возникновения трещины – это недопустимые дефекты сварных соединений металла.

Подрезы

Это образующиеся на наружной поверхности шовного валика продольные углубления. Если на шве есть подрез, то в месте его появления уменьшается сечение шва, а также образуется очаг концентрации напряжения.

Превышенная величина сварочного тока – основная причина появления таких дефектов. Довольно часто наблюдаются подрезы в горизонтальных швах.

Наплывы

Это натекший на поверхность избыток металла, который не имеет должного сплавления с соединяемой поверхностью. Часто наплыв возникает при сварке стыковых или угловых швов в горизонтальном положении. Образуется при недостаточном прогреве основного металла, избытка присадочного материала, наличия окалин на соединяемых кромках.

Прожоги

Такие дефекты являют собой сквозное отверстие, возникшее вследствие вытекания из сварочной ванны расплавленного металла. В данном случае с другой стороны отверстия как правило образуется натек.

Прожог может быть вызван слишком медленным передвижением электрода по линии сваривания, повышенным сварочным током, неплотным прилеганием к основному металлу прокладки или же недостаточной ее толщиной, большим зазором между соединяемыми кромками.

Непровары

Если на сварочном шве обнаружены локальные несплавления между основным и наплавленным металлом, то дефект такого типа называют непровар. Он существенно понижает прочностные свойства шва и соответственно всей конструкции.

Причины непроваров состоят в следующем: чрезмерно высокая скорость сваривания, некачественная подготовка кромок к сварному процессу, наличие ржавчины, окалин и других загрязнений на соединяемых поверхностях.

Кратеры

Образующиеся вследствие обрыва сварочной дуги углубления в соединительном валике называют кратерами. Такие изъяны существенно уменьшают сечение стыка, что негативно сказывается на прочности. Кратер опасен тем, что внутри него могут находиться усадочные рыхлости, приводящие к появлению трещин.

Свищи

Поверхностные дефекты в виде полости. Понижают прочность соединительного стыка и провоцируют образование трещин. Свищи имеют произвольную форму, могут возникать как на внешней поверхности, так и внутри шва.

Пористость

Поры – это заполненные газами полости, образующиеся при повышенном газообразовании внутри металла. Возникают при наличии разнообразных загрязнений на свариваемых поверхностях, при повышенной скорости сварки, а также повышенной вместительности углерода в используемом присадочном материале.

Посторонние включения

Качество шва существенно ухудшают сторонние включения – оксидные, шлаковые, вольфрамовые, флюсовые и другие включения. Главная ошибка, приводящая к их наличию – неправильный режим сварки. Любое из присутствующих включений понижает прочность и надежность соединения и подлежит устранению.

Причины появления дефектов

Каждый из всех встречающихся дефектов возникает вследствие конкретных факторов. При этом выделяют причины образования дефектов сварных соединений общего характера:

использование некачественных расходных материалов для сваривания элементов;
несоблюдение сварочных технологий;
низкое качество металла, из которого создаются конструкции;
некачественное или неисправное оборудование;
неправильный режим сварки;
технологические ошибки, вызванные низкой квалификацией сварщика.

Чтобы металлоконструкции получались качественными и выносливыми, следует строго соблюдать нормы сваривания и доверять работы профессиональным сварщикам.

Методы выявления дефектов

Выявление дефектов сварных соединений осуществляется следующими способами:

визуальный осмотр и обмер стыковочных швов;
испытания стыков на непроницаемость;
определение дефекта сварного соединения специальными приборами;
испытания образцов на прочность в лабораторных условиях.

Осмотр сварочного шва осуществляется только после очистки его от шлака, устранения застывших брызг металла и других типов загрязнений. Проверке подлежат размеры и правильность формы соединений, наличие или отсутствие прожогов, кратеров, трещин, свищей и других погрешностей.

Испытание непроницаемости позволяет выявить дефекты сварных соединений трубопроводов, например, поры, трещины, сквозные непровары. Проверяются конструкции несколькими способами:

обдуванием или заполнением швов воздухом;
поливом струей воды или наполнение отсеков водой под давлением;
смазыванием швов керосином.

Если в ходе проверки обнаружен дефект, то деталь возвращается на дополнительную обработку.

Способы устранения дефектов

Любой сварочный процесс сопровождается образованием дефектов, вне зависимости выполняется он инвертором, полуавтоматом, трансформатором или другим оборудованием. При этом выделяют недопустимые и допустимые дефекты сварных соединений, по сложности которых определяется пригодность или непригодность конструкции к дальнейшей эксплуатации.

Способы устранения дефектов сварных соединений выбираются с учетом типа обнаруженного повреждения:

прожоги исправляют тщательной зачисткой стыка с последующей его заваркой;
для устранения подрезов выполняется наплавка тонкого соединения по всей линии дефекта;
исправление трещины осуществляется методом ее полного рассверливания, вырубкой шва на проблемном участке, очисткой поверхностей и повторным завариванием с соблюдением сварочной технологии и действующих нормативов;
непровары удаляются путем их вырезания и повторного сваривания;
свищи и кратеры вырезаются до достижения основного металла, после чего по-новому завариваются;
наплывы аккуратно срезаются, но при этом обязательно следует проверить срез на предмет наличия непровара;
деформация при сварке устраняется термическим или термомеханическим способом;
все типы дефектов с посторонними включениями устраняют вырезкой и завариванием.

Если в ходе обследования обнаружены технологические дефекты сварных соединений труб, то устранять их следует строго в соответствии нормативных требований одним из методов:

механическим без последующей заварки;
механическим с завариванием места выборки;
вырезкой участка трубы, на котором присутствует дефект;
полным удалением шовного соединения и выполнением нового.

При проверке на прочность и герметичность газораспределительных сетей разрешается исправлять дефекты сварных соединений газопроводов в случае, когда сварочный процесс выполнялся дуговой сваркой и не допускается при сваривании газовой сваркой.

Методы контроля сварных соединений

Тот факт, что влияние дефектов на качество сварной металлоконструкции максимизирует риски разрушения изделий доказывать не нужно. Чтобы в процессе сваривания получать действительно надежные, прочные и выносливые конструкции, после завершения работ должен проводиться контроль качества сварных соединений.

Осуществляется контроль сварочных швов поэтапно:

предварительный. Включает проверку марки металла, качества заготовок, кислорода, присадочной проволоки и других расходных материалов;
контроль в ходе сварочных работ. Подразумевает постоянные проверки режима сварки, исправности оборудования, осмотр швов и измерение их специальными шаблонами. При выявлении отклонений от установленных стандартов сразу же можно провести удаление дефектов сварных соединений;
контроль готовой конструкции. Внешние дефекты можно увидеть при обычном осмотре. При необходимости стыки проверяются на плотность, а также подвергаются другим испытаниям.

Все методы контроля сварных соединений разделяются на две группы – разрушающие и неразрушающие. Как правило для выявления дефектов применяются неразрушающие методы, к которым принадлежат:

внешний осмотр: ;
магнитный контроль;
цветная дефектоскопия;
радиационная дефектоскопия;
капиллярная дефектоскопия;
контроль стыков на проницаемость и другие методы обнаружения дефектов сварных соединений.

Методы разрушающего контроля подразумевают испытания отобранных образцов и применяются в основном при необходимости получить параметры сварного шва и зоны термического влияния. Контроль осуществляется химическим анализом, механическими и металлографическими испытаниями.

Заключение

Чтобы сварочный шов по всем параметрам соответствовал стандартам качества и заданным требованиям, то начиная с подготовки подлежащих соединению элементов и до окончания сварочного процесса необходимо осуществлять контроль. Это позволит предотвратить основные дефекты сварных соединений или же оперативно их устранить.

Деформации и напряжения при сварке

В производстве металлоконструкций самые надежные и долговечные соединения обеспечивает сварочная технология при условии безошибочного проведения работ. Если же хоть незначительно нарушаются технологии процесса, то в создаваемой конструкции формируются деформации и напряжения при сварке. При этом искривляются формы, возникают неточности в размерах изделия, что делает невозможным качественное выполнение функциональных задач.

Что являют собой напряжения и деформации

Появлением напряжений и искажений сопровождается любое силовое воздействие на металлическое изделие. Силу, которая оказывает давление на единицу площади называют напряжением, а нарушение целостности форм и размеров в результате силовой нагрузки называют деформацией.

Напряжение может быть вызвано физическим усилием сжимающего, растягивающего, срезающего или изгибающего характера. Когда сварочные напряжения и деформации превышают допустимые значения, то это влечет за собой разрушению отдельных элементов и всей конструкции.

Почему образуются деформации и напряжения

Деформации при сварке появляются из-за вызванных разными факторами внутренних напряжений. Причины таких нарушений условно разделяют на две большие категории: основные (неизбежные), которые всегда присутствуют при сварочных работах и сопутствующие, которые подлежат устранению.

Причины неизбежные

Группу основных составляют следующие причины возникновения напряжений и деформаций при сварке:
структурные видоизменения, провоцирующие развитие сжимающих и растягивающих напряжений. Довольно часто при охлаждении изделий, выполненных из высокоуглеродистых и легированных стальных сплавов при нарушается зернистая структура металлов и размеры самих деталей.

В результате меняется первоначальный объем металла, что собственно и поднимает внутреннее напряжение;

неравномерный прогрев. В процессе сварки нагревается только задействованный участок металла, при этом он расширяется и оказывает влияние на менее нагретые слои. Образующаяся вследствие прерывистого прогрева высокая концентрация напряжений в сварных соединениях в основном зависит от показателей линейного расширения, степени теплопроводности и температурного режима. Чем выше эти показатели, тем меньшей является теплопроводность металла и соответственно возрастают риски неточностей сварочном шве;
литейная усадка, когда объем металла заметно уменьшается из-за его кристаллизации. Объясняется это тем, что в расплавленном металле под влиянием усадки образуется сварочное напряжение, которое может быть одновременно поперечным и продольным.

Не только внешние силовые воздействия способны спровоцировать напряжение при сварке. Металлическим сплавам характерны также свои собственные напряжения и деформации, которые разделяются на остаточные и временные. Первые возникают вследствие пластичной деформации и даже после охлаждения конструкции они в ней остаются. Когда появляются временные сварочные деформации? Непосредственно в процессе сваривания в прочно зафиксированном изделии.

Сопутствующие причины

Кроме основных существуют также побочные причины возникновения деформаций при сварке. К таковым относят:

отклонение от технологических нормативов, например, использование не подходящих для конкретного случая электродов, нарушение режимов сварки, недостаточная подготовка изделия к сварочному процессу и другие;
несоответствие конструктивных решений: частое пересечение между собой сварных соединений или недостаточное расстояние между ними, неточно подобранный тип шва и т. д.;
отсутствие опыта и соответственных знаний у сварщика.

Что из перечисленного вызывает концентрацию напряжений в сварных соединениях? Любое неправильное действие приводит к технологическим дефектам шва, в частности к появлению трещин, пузырей, непроваров и других браков.

Виды деформаций и напряжений

Различают разные виды напряжений в зависимости от характера их возникновения, периода действия и других факторов. В таблице ниже показано что вызывает концентрацию напряжений в сварных соединениях и какими они бывают.

Характер возникновения	Тип напряжения	Чем вызвано нарушение
В соответствии причины появления	Тепловые	Неравномерный прогрев из-за перепада температур в процессе сварки
В соответствии причины появления	Структурные	Изменения в структуре металла при нагревании его выше предельно допустимой температуры
По времени существования	Временные	Образуются при фазовых видоизменениях, но постепенно исчезают вследствие охлаждения
По времени существования	Остаточные	Даже после ликвидации причин их появления присутствуют в изделии
По охватываемой площади	Действующие в пределах всей конструкции
	Действующие только в зернах структуры материала
	Присутствующие в кристаллической решетке металла
По направленности действия	Продольные	Образуются вдоль линии сварочного шва
По направленности действия	Поперечные	Располагаются перпендикулярно к оси соединения
По виду напряженного состояния	Линейные	Только в одном направлении распространяется действие
	Плоскостные	Образуются в двух разных направлениях
	Объемные	Оказывают одновременно трехстороннее воздействие

Виды деформаций при сварке бывают:

местные и общие. Первые возникают на отдельных участках и изменяют только часть изделия. Вторые проводят к изменению размера всей конструкции и искривлению ее геометрической оси;
временные и конечные. Возникающие в конкретный момент сварочные деформации называют временными, а те, которые после полного охлаждения изделия остаются в нем - остаточными;
упругие и пластичные. Когда после сварки размер и форма конструкции полностью восстанавливаются, деформация упругая, если дефекты остаются - пластичная.

Деформации металла возможны как в плоскости сварной конструкции, так и вне нее.

Тестирование сварных швов и расчет деформаций

С целью определения прочности и надежности шва, и выявления возникших дефектов проводится тестирование сварных соединений. Такой контроль позволяет своевременно обнаружить браки и оперативно их устранить.

Для выявления изъянов используют следующие типы контроля:

разрушающий. Позволяет исследовать физические качества сварного шва, активно применятся на производственных предприятиях;
неразрушающий. Проводится посредством внешнего осмотра, капиллярного метода, магнитной или ультразвуковой дефектоскопии, контролем на проницаемость и другими способами.

При производстве конструкций с применением сварки одним из важных нюансов является точное определение возможных деформаций и напряжений. Их наличие приводит к отклонениям от первоначальных размеров и форм изделий, понижает прочность конструкций и ухудшает эксплуатационные качества.

Расчет сварочных напряжений и деформаций позволяет проанализировать разные варианты проведения сварочных операций и спланировать их последовательность так, чтобы в процессе работ конструкция подвергалась минимальным напряжениям и образованию дефектов.

Способы устранения сварочных напряжений

Дли ликвидации напряжений проводят отжиг или же используют механические методы. Наиболее прогрессивным и действенным считается отжиг. Применяется метод в случаях, когда к геометрической точности всех параметров изделия выдвигаются сверхвысокие требования.

Отжиг может быть общим или местным. В большинстве случаев проводят процедуру при температуре 550-680°С. Весь процесс проводится в три этапа: нагрев, выдержка и остывание.

Из механических способов чаще всего используется прокатка, проковка, техника вибрации и обработка взрывом. Проковка проводится с применением пневмомолота. Для виброобработки используют вызывающие вибрацию устройства, у которых в течение нескольких минут 10-120 Гц составляет резонансная частота.

Способы устранения деформации

Деформация металла при сварке устраняется термомеханической, холодной механической и термической правкой с общим или местным нагревом. При полном отжиге конструкция прочно фиксируется в специальном устройстве, которое на требуемые участки образует давление. После закрепления изделие помещается в печь для нагрева.

Принцип термического способа состоит в том, что в процессе охлаждения металл сжимается. Растянутый участок нагревают с помощью дуги или горелки таким образом, чтобы холодным оставался окружающий сплав. Это препятствует сильному расширению горячего участка. В процессе остывания конструкция выпрямляется. Метод идеально подходит для правки листовых полос, балок и других изделий.

Холодная правка проводится с применением постоянных нагрузок, которые образуют с помощью разнообразных прессов, валков для прокатки длинных конструкций. В сильно растянутых конструкциях для ликвидации деформаций используют термическую правку. Сперва собираются излишки металла, после чего проблемные участки прогреваются.

Какой из методов считается самым лучшим? Однозначного ответа здесь не существует. При выборе технологии следует учитывать тип, размеры и формы металлического изделия, какие особенности вызвали деформации и сварочные напряжения, и деформации, возникшие в плоскости или снаружи. Также внимание стоит обратить на эффективности методики и предстоящих трудозатратах.

Как предотвратить возникновение напряжений и деформации

Чтобы повысить качество конструкций и предотвратить образование браков, следует знать от чего зависит величина деформации свариваемого металла.

Понизить напряжения в процессе сварочных работ и предотвратить деформации можно, если придерживаться следующих правил:

при проектировании сварной конструкции сперва нужно провести расчет сварочных деформаций, что позволит правильно сформировать сечения швов и предусмотреть на отдельных участках изделия необходимые для усадки припуски;
швы нужно выполнять симметрично к профильным осям всего изделия и отдельных его деталей;
очень важно, чтобы в одной точке не было пересечений более чем трех швов;
перед свариванием конструкцию необходимо проверить на соответствие расчетам величин зазоров в стыках и общих размеров;
понизить остаточную деформацию можно, если создать в соединении искусственную деформацию, противоположную по знаку от выполняемой сварки. Для этого применяется общий или местный подогрев конструкции;
при выполнении длинных швов применять обратноступенчатый способ на проход;
использовать теплоотводящие прокладки или охлаждающие смеси, способные уменьшить зону разогрева;
накладывать швы таким образом, чтобы последующее соединение вызывало обратные от предыдущих швов деформации;
подбирать для вязких металлов такие сварочные техники, которые способны понизить конечные деформации.

Нужно понимать, чтобы понизить к минимуму деформации при сварке, причины их возникновения и меры предупреждения непосредственно повязаны между собой. Поэтому вначале нужно провести все расчеты и подготовительные работы, и только после этого приступать к процессу сваривания металлоконструкций.

Методы противодействия сварочным деформациям и напряжениям

Намного проще предотвратить проблему, нежели ее устранять. Касается это также сварочных работ. Чтобы не столкнуться с устранением брака, а также избежать лишних финансовых затрат следует обратить внимание на некоторые меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.

Сопроводительный и предварительный подогрев

Выполнение таких видов подогрева улучшает качественные характеристики шва и прилегающих к нему участков. Также метод способствует уменьшению остаточного напряжения и пластических деформаций. Применяют подогрев для склонных к возникновению кристаллизационных трещин и закалке сталей.

Наложение швов в обратно ступенчатом порядке

Если длина шва превышает 1000 миллиметров, то следует разбить его на отдельные участки протяжностью 100-150 мм каждый и вести их нужно противоположно к направлению сварки. Применение такого способа позволяет достичь равномерного нагревания металла и существенно понизить деформацию, что нельзя отнести к случаю последовательного наложения.

Проковка швов

Как холодный, так и нагретый металл можно проковывать. Металл от силы удара разжимается в разные стороны, понижая таким образом растягивающее напряжение. Если конструкция создана из склонного к появлению закалочных структур металла, то на таких изделиях проковка не выполняется.

Выравнивание деформаций

Сущность способа состоит в подборе порядка выполнения швов. При этом каждое последующий шов должен создавать противодействующую деформацию предыдущему соединению. Очень актуально это при сваривании двусторонних соединений.

Жесткое крепление деталей

В течение всего процесса сварки обрабатываемые детали необходимо жестко и прочно закреплять в кондукторах. Вынимать можно только после полного охлаждения. Следует обратить внимание, что у такого метода есть один недостаток - повышенные риски появления внутренних напряжений.

Термическая обработка

Улучшает механические характеристики шва и расположенных вблизи участков, выравнивает структуру соединения, понижает внутренние напряжения. Термическая обработка состоит из разных операций: отпуск, отжиг (полный или низкотемпературный), нормализация.

Наилучшим способом обработки для сварных изделий считается нормализация, особенно хорошо подходит метод для изделий из низкоуглеродистых сталей.

Интересное видео

Непровар сварного шва

По классификации непровары попадают в группу наружных дефектов и, по определению, могут быть выявлены визуально. И хотя выявление таких дефектов не представляет особого труда, устранение их весьма трудоемко, а значит не дешево. Во избежание подобных явлений необходимо четко знать причины их возникновения и методы устранения.

В практике сварки металлических деталей имеет место несплавление шва. Самый распространенный случай непровара возникает при односторонней сварке встык, если сварочный ток имеет недостаточную величину и листы металла свариваются не на всю толщину. При сварке с двух сторон может случиться, что сварные швы не будут перекрывать друг друга. В тавровых соединениях непровар проявляется как поверхностный дефект, без достаточного проплавления вглубь металла.

Причины непровара

Самой частой причиной непровара считается неправильный режим сварки. Это может быть либо недостаточный сварочный ток, либо повышенная скорость сварки. Понятно, что и в том, и другом случае имеет место недостаток энергии для качественного расплавления кромок. Такие условия, чаще всего, способствуют не полному проплавлению корня шва.

В случаях, когда электрод смещается с центральной линии стыка, возникает недостаточное сплавление кромки шва. Шов доходит до корня, но одна из кромок не касается его. Случаи непровара между слоями имеют место при недостаточно тщательной очистке каждого слоя. Непровару может способствовать неправильная разделка кромок соединяемых деталей: малый зазор, малый угол скоса, большое притупление.

Пористость сварного шва

Не нужно быть глубоким теоретиком, чтобы понять вредное влияние пористости на механическую прочность сварного соединения. Некоторые изделия кроме механической прочности имеют повышенные требования к непроницаемости. Это всевозможные сосуды, технологические ванны, корпуса судов. Для таких изделий особый подход начинается еще при хранении металла на складах. Там всячески стараются избегать случаев загрязнения или коррозии как листов металла, так и сварочной проволоки. Повлиять на возникновение пористости сварного соединения может качество электродов и наличие сварочных шлаков.

Для исключения влияния электродов на пористость шва их рекомендуется прокаливать перед сваркой. Такая процедура снижает количество влаги в обмазке и способствует обугливанию органики. Качественные электроды должны обладать следующими качествами:

· изготовлены в строгом соблюдении рецептуры;

· изготовлены без нарушения требований технической документации по отношению к составляющим компонентам;

· прокалены перед использованием.

Электроды, имеющие покрытие основного вида, прокаливаются при температуре 380 – 420 С 0 . Варить ими рекомендуется через 2 – 3 дня после прокаливания. Выдержка необходима для стабилизации влажности обмазки. Сварка ведется короткой дугой, что обеспечивает достаточную защиту от кислорода воздуха.

Чаще всего пористость провоцируется наличием в металле водорода, оксида углерода и азота. Развитию пористости способствует увеличение растворенного в металле газа, по мере роста температуры расплава. Если количество газа в металле превосходит его количество в равновесном состоянии, то он начнет выделяться в атмосферу. Газовые пузыри из нижних слоев металла не успевают выделиться в атмосферу до затвердевания и остаются в металле шва.

Предупреждение и устранение непровара

Из возможных причин возникновения такого дефекта, как непровар сварного шва, выделяют пять наиболее весомых причин:

· наличие тугоплавких оксидов;

· неправильное положение электрода;

· некачественная разделка кромок;

· несоблюдение поочередности следования технологии сварки.

Для предупреждения таких дефектов необходимо устранить условия, создающие предпосылки для возникновения непровара шва. Рассмотрим их подробнее.

Недостаток тепла

Слабая сеть, допускающая сильные колебания электрического напряжения, может стать причиной плохого провара. В такой сети электрическое напряжение до начала сварки и после, сильно разнится. Напряжение до начала сварки будет выше, и ток, соответствующий этому напряжению, тоже будет выше. Сварщик выбирает этот ток в соответствии с режимом сварки. Но, после начала сварки напряжение в сети падает и уменьшается сварочный ток.

В результате процесс проходит не в соответствии с режимом. В зону сварки доставляется меньшее количество энергии, отчего возникает непровар. Такой же результат может быть получен при правильно подобранном сварочном токе, но повышенной скорости ведения сварки. Случаи разные, а результат один: недостаток подводимой энергии. В первом случае из-за малого тока, во втором случае из-за малого промежутка времени на прогрев.

Тугоплавкие оксиды

Если ошибиться с режимом сварки, можно создать условия, при которых шлаки и оксиды не успеют выйти на поверхность в процессе остывания. В таком случае они остаются внутри металла, создавая неметаллические включения, и по аналогии с газовыми включениями создают недопустимую пористость.

Этим дефектом особенно грешат легированные стали.

Неправильное положение электрода

Большое значение для получения хорошо проваренного шва имеет угол наклона электрода и равномерное ведение его по шву. Кроме этого, элекрод необходимо вести строго по линии шва. В противном случае произойдет уход электрода от оси стыка и неравномерный прогрев свариваемых кромок. Результатом станет непровар одной из кромок.

При сварке угловых швов необходимо также придерживаться рекомендованных углов наклона электрода.

При сварке в симметричную «лодочку» электрод ведут под углом в 45 градусов. Линия электрода как бы становится биссектрисой свариваемого угла. Несимметричная лодочка варится под углами 30 и 60 градусов. Иногда к неправильному углу ведения электрода добавляется увеличенный диаметр электрода или другая полярность, что увеличивает вероятность попадания шлака между кромками.

Некачественная разделка кромок

Под качественной разделкой следует понимать тщательное соблюдение геометрии разделки кромок с последующей зачисткой от ржавчины и грязи. Если плоскости соединения не будут параллельными, то это гарантированно станет причиной непровара. К таким же последствиям приведет перекос или смещение кромок.

Поочередное следование технологии сварки

В процессе сварки иногда приходится менять режимы. Так в большинстве случаев корень шва начинает вариться на одном режиме, а заканчивается процесс на другом режиме. Начало и окончание шва могут требовать некоторых корректировок режима по силе тока или скорости ведения сварки. Часто приходится начинать следующий слой сварного шва на измененном режиме. Во всех подобных случаях необходимо строго придерживаться технологических рекомендаций и вовремя корректировать режимы сварки.

Непровар сварного шва — распространённый дефект сварных соединений

Часто при сварке металлов сварщики сталкиваются с непроваром сварного шва. Это процесс, когда расплавленный металл не до конца проникает внутрь соединения. Дефект в виде несплавления вызывает непрочность сварного участка. Он же — причина развития трещин. Когда присутствует непровар, конструкция становится некачественной, которая впоследствии может подпортить имидж мастера в глазах заказчика.

Описание дефекта

Многие начинающие сварщики задаются вопросом, что называют непроваром. Несплавления и непровары — идентичное явление, образующееся при сваривании в корне или в сечении шва. Заметить его можно при изломе свариваемого изделия или вырезании участков для контроля. Дефект проявляется в виде чёрной полоски между металлическими соединениями.

Наружные трещины и поры на внешней поверхности сварного шва визуально подскажут о наличии изъяна. А рентген, гамма-лучи, ультразвук помогут обнаружить внутренние трещины.

Распространённые причины образования непровара при ручной дуговой сварке:

неправильный метод сварки;
недостаточный профессионализм сварщика;
неполадки сварочного оборудования;
плохо подобранные сварочные материалы.

высокая скорость ведения электрода или горелки в направлении шва;
завышенный диаметр электрода;
низкая сила тока;
образование водородных пор;
неочищенная поверхность кромок;
маленький зазор между кромками;
изъяны большого угла притупления;
маленький угол фасок.

Непровар сварного участка — это опасный дефект, возникающий в виде несплавления деталей.

Виды и причины несплавления

Дефект проявляется в разном виде. Бывает непровар корня сварного шва (первый вид) и кромок (второй вид).

Непровар в сварном соединении первого вида характеризуется несплавлением металлов в корне шва. Нагрузки, особенно ударные, уменьшают сопротивляемость участка деформации. Причины непровара в корне шва:

маленький зазор;
мелкий наконечник горелки;
мягкое пламя;
отсутствие сварочного ушка;
высокая скорость сварки;
ржавая, окисная, грязная поверхность кромок.

Существует такое понятие, как местный непровар кромок. Это попадание расплавленной детали на поверхность нерасплавленной. Между металлами не образуется прочной связи, а шовный валик способен даже отделиться от кромки. Причинами становятся:

плохое расплавление;
нахождение горелки в одной стороне;
мелкий наконечник;
большой промежуток между ядром пламени и поверхностью металла.

В случае, когда жидкий металл натекает на кромки основного непрогретого материала, образуются наплывы. Чаще всего они встречаются во время сварки горизонтальных швов. Их легко увидеть и ощутить на гладкой поверхности.

Наплывы формируются ввиду того, что:

металл сплавляемого предмета недостаточно прогрет;
мастер неправильно ведет пруток;
допускается промах в расчете угла наклона для мундштука от горелки.

Под наплывами обычно скрываются непровары. Есть и другие дефекты, которые могут испортить конструкцию.

Пористость сопряжения

При несваривании сварочного шва возникают различные изъяны. Пористость — один из них. Причиной такого дефекта является возникновение «пор».

Стимулирует появление маленьких газовых пузырей высокая концентрация углерода, водорода и азота. Также значение имеют физические показатели сварочных шлаков. Формируются «поры» в процессе перехода от жидкой фазы к кристаллизации.

Примечательно то, что сам металл кристаллизуется значительно быстрее, чем пузыри газа, поэтому при создании шва может образоваться внутренняя пористость изделия. Если внешняя пористость не всегда ведет к необратимым разрушениям материала конструкции, то внутренняя — требует обязательной реставрации.

Необходимо внимательно подходить к процессу и учитывать все особенности используемых деталей. Это поможет добиться ожидаемых результатов в любимом деле и при организации сварочного бизнеса.

Устранение и предотвращение сварочного дефекта

Устраняя сварочный дефект в виде несплавления, очищают корень в месте изъяна и проводят сварку ещё раз. Во время установок важных конструкций дефектный участок срубают или вырезают, а затем сваривают заново.

Следующие методы помогут предотвратить появление непровара в сварных швах:

Разделка кромок

Метод, когда заранее разделывают кромки под определённым углом. При этом оставляют свободный контакт электрода к корню шва и притупление. В нужном месте очищают грязь, окисел, ржавчину и обезжиривают поверхность. Подготовленные детали ровно помещают в одной плоскости, оставляя между кромками зазор.

Более подробно про подготовку металла под сварку вы можете прочитать тут.

Тепловая подача

Способ, когда скорость проведения сварки устанавливают так, чтобы металл кромок успевал плавиться, поскольку во время быстрого перемещения электрода теплоты хватит лишь для шовного образования. Сваривая неоднократно детали, удаляют шлак после всех проходов, так как он помешает плавлению предшествующего шва.

Поочерёдное следование режимам сварки

Установка среднего или высокого значения тока, которая будет соответствовать толщине и металлу подготовленных деталей. Для избегания непроваров на концах шва и при замене электрода у инверторов регулируют функцию повышения напряжения на недолгое время. Для предотвращения несплавления на старом сварочном устройстве без регулирования параметров дуги выбирают время для того, чтобы выявить минимальные колебания сетевого напряжения.

Правильное положение электрода

При сваривании дугу проводят по оси стыка для одинакового прогревания обеих кромок. Не соблюдая этого, кромка не сплавится со швом. Под углом 5-20 градусов электрод перемещают вперёд. При сварке угловых швов «лодочкой» электрод держат на одинаковом расстоянии от поверхности деталей. Когда заготовки соединяют в несимметричную «лодочку», электрод располагают под углом 30 градусов к одной из плоскостей деталей.

Сваривают детали на высоком токе, имеющим прямую или обратную полярность. Во время сварки током с обратной полярностью используют короткую дугу, из-за чего могут появиться подрезы. А из-за большого диаметра электрода частицы шлака могут попасть в кромочный промежуток.

Тугоплавкие оксиды

Это компоненты, образующиеся при нагреве сплавов и легированной стали. Если неправильно сварить элементы ,то шлак остается внутри шва, образуя дефекты в виде непроваров. Чтобы предотвратить это, нужен кислород для образования оксидов. Пользуясь плавящимся электродом, стоит подобрать устройство с покрытием, которое будет соответствовать виду металла.

Теперь преодоление местного непровара не должно пугать начинающих сварщиков. Главное — не создать причин, способствующих его образованию. В случае, если его избежать не удалось, можно устранить дефект, но лучше попытаться предотвратить возникновение несплавления.

Исправление дефектов сварки

Дефекты в сварном шве могут не просто ухудшить внешний вид соединения, но и снизить его эксплуатационные характеристики. Чтобы обнаружить дефекты можно использовать различные методы контроля качества: от простейшего визуального осмотра шва, до применения рентгена или ультразвукового оборудования.

Но что делать, если швы оказались дефектными после проведения контроля качества? Обязательно ли утилизировать детали с дефектными швами? Вовсе нет. В этой ситуации поможет исправление дефектов сварки. Далее мы подробно расскажем, какие существуют дефекты сварных швов и способы их исправления.

Виды дефектов

Существуют наружные и внутренние дефекты сварных соединений. Исходя из названий несложно понять, что наружные дефекты располагаются на поверхности шва и их можно легко обнаружить невооруженным глазом. А внутренние дефекты не видны, поскольку располагаются внутри соединений и их можно обнаружить только с помощью специальных приборов.

Наружные дефекты

Непровары

Непровары появляются из-за того, что сварщик установил слишком маленькое значение силы сварочного тока на своем сварочном аппарате. Проще говоря, силы сварочного тока не хватило для полноценной проварки металла. Иногда непровары образуются из-за большой скорости сварки или из-за неправильной разделки кромок.

Чтобы предотвратить появление непроваров нужно устанавливать оптимальную силу тока и уменьшить длину сварочной дуги.

Подрезы

Подрез — наиболее часто встречающийся дефект при сварке тавровых соединений и соединений внахлест. Реже встречается при сварке стыкового шва. Зачастую подрез образовывается в том случае, когда установлено неправильное напряжение дуги или вы варите слишком быстро.

Устранение дефектов сварки такого вида требует уменьшения напряжения дуги и равномерной скорости сварки. Также рекомендуем уменьшить длину дуги. Ведь при большой длине дуги шов становится широким, тепловложения просто не хватает на все соединение и образовываются подрезы.

Наплывы

Главная причина наплыва — неправильно настроенный режим сварки. Чтобы предотвратить образование наплывов нужно тщательно очистить кромки и правильно настроить сварочный ток, скорость подачи присадочного материала (если вы варите полуавтоматом), и повысить напряжение в сварочной дуге.

Прожоги

Прожог — это, по сути, просто образование сквозного отверстия в сварном соединении. Прожоги — частая ошибка начинающих сварщиков, поскольку такой дефект возникает либо при медленной скорости сварки, когда в одном месте концентрируется слишком большое количество тепла, либо когда установлено большое значение сварочного тока. Такой дефект существенно снижает прочностные характеристики сварного соединения, так что не допускайте его появления.

Чтобы избежать появления прожогов нужно понизить силу сварочного тока, варить немного быстрее и правильно разделывать кромки. Если вы новичок, то поможет только постоянная практика. Особенно, если нужно сварить алюминий, у которого маленькая температура плавления и при этом высокая теплопроводность.

Кратеры

Кратеры образуются на конце сварного соединения в том случае, если вы резко оборвете дугу. Типичный кратер — это небольшая неглубокая воронка, которая тем не менее существенно влияет на качество шва. Чтобы избежать образования кратера не обрывайте дугу и используйте специальные режимы, которые есть у многих современных сварочных аппаратов. Эти режимы автоматически устанавливают пониженное значение тока при окончании сварки.

Внутренние дефекты

Трещины (горячие и холодные)

Горячие трещины образуются при использовании неправильного присадочного материала. Например, присадочная проволока может быть изготовлена из алюминия и содержать в своем составе мало углерода, а свариваемый металл — это высокоуглеродистая нержавеющая сталь. Как вы понимаете, налицо полная несовместимость свариваемого материала и присадочной проволоки.

Также горячие трещины могут появиться, если вы неправильно заварите образовавшийся кратер. Здесь самое главное — не прекращать сварку резко, иначе образование трещины гарантировано.

Есть еще холодные трещины. Они образуются уже после сварки, когда соединение остыло и затвердело. Также холодные трещины образовываются, когда шов банально не выдерживает механической нагрузки. Мы отнесли трещины к внутренним дефектам, но на самом деле они могут образовываться и на поверхности металла.

Поры — это, пожалуй, самый распространенный дефект. Любой сварщик хотя бы раз в жизни сталкивался с пористостью шва. Основные причины образования пор — недостаточная защита сварочной зоны от кислорода, неправильная или недостаточная очистка металла перед сваркой, присутствие следов коррозии или загрязнений на поверхности металла. Мы отнесли поры к внутренним дефектам, но они могут быть и наружными.

Чтобы избежать образования пор нужно проверить исправность горелки, из которой поступает защитный газ, а также избегать сквозняков в цеху и не работать на улице, если дует сильный ветер.

Способы исправления дефектов

Мы вскользь уже упоминали, какие бывают способы устранения дефектов сварных швов. Но давайте разберемся подробнее.

Начнем с исправления трещин. Если трещины крупные, то их нужно банально заварить. А чтобы во время сварки трещина не увеличилась в размерах нужно сделать сквозные отверстия на расстоянии пол сантиметра от концов трещины. Далее трещину нужно разделать V или X-образно. Разделка проводится с помощью пневматического зубила или газового резака. Можно также использовать воздушно-дуговой резак. Далее разделанную трещину нужно зачистить и заварить.

В некоторых случаях концы трещины можно прогреть газовой горелкой перед заваркой. Так шов и нагретые участки будут иметь примерно одинаковую температуру и на концах бывшей трещины не будет остаточного напряжения. Все эти рекомендации подходят только для сварки наружных трещин.

Если у шва есть внутренние небольшие трещины, непровары или шлаковые включения, пережженные места, то эти участки нужно просто вырубить или выплавить и после заново заварить. Чтобы убрать наплавы или натеки нужно их удалить абразивом.

Иногда во время исправления дефектов сварщик по неопытности может деформировать металл. Для решения этой проблемы существуют механические и термические методы устранения дефектов сварных швов. Для механической правки используют домкрат, пресс, молоты и прочие подобные инструменты. Механическая правка используется редко, поскольку она очень трудоемкая и часто приводит к образованию новых дефектов, вроде трещин и сколов.

А вот термический метод правки используется куда чаще. Технология крайне проста: деформируемую часть металла нагревают с помощью газовых горелок до той температуры, пока металл не станет пластичным. Затем металлу дают остыть. В ходе остывания в нагретых участках возникает обратное напряжение, которое выпрямляет металл.

Также есть ряд очевидных способов предотвратить образование дефектов еще перед сваркой. Чтобы дефекты не образовывались нужно четко соблюдать технологию сварки, иметь достаточную квалификацию для выполнения тех или иных работ, выбирать качественные комплектующие, учитывать физико-химические свойства свариваемого металла и правильно настраивать режим сварки. Если вы выполните эти пункты, то вероятность образования дефектов сводится к нулю.

Вместо заключения

Вот и все, то мы хотели рассказать вам о дефектах и способах их устранения. Исправление дефектов сварки — дело несложное, но требующее знаний и опыта. Мы, конечно, рекомендуем отправлять дефектные детали в брак, но если партия небольшая и важно каждое изделие, то можно прибегнуть и к устранению дефектов.

Существуют различные дефекты и способы их устранения, у каждого способа есть свои достоинства и недостатки. В некоторых случаях дефектов настолько много, что нет смысла исправлять деталь. Если вы новичок, то будьте готовы, что сначала у вас будет много дефектов, поскольку сварка требует опыта и навыков. А вы когда-нибудь исправляли дефекты у сварных швов? Расскажите об этом в комментариях ниже. Желаем удачи в работе!

Читайте также: