Брак при сварке нержавейки

Обновлено: 18.05.2024

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184 - ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0 - 2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным учреждением «Научно - учебный центр «Сварка и контроль» при МГТУ им. Н.Э. Баумана (ФГУ «НУЦСК» при МГТУ им. Н.Э. Баумана), Национальным агентством контроля и сварки (НАКС), ЗАО «Полимергаз», ООО «ТЭП» на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 «Сварка и родственные процессы»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2011 г. № 1036 - ст
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту Немецкого союза по сварке и смежным технологиям ДВС 2202 - 1:1989 «Дефекты в соединениях термопластов: характеристики, описания, оценка» (DVS 2202 - 1:1989 «Imperfections in thermoplastic welding joints: features, descriptions, evaluation») путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования ДВС 2202 - 1:1989 для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.5)
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Содержание

1 Область применения
2 Требования к сварным соединениям
3 Испытания и оценка
4 Приемка
Приложение А (справочное) Допустимая ширина шва при сварке встык нагретым инструментом для труб из полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП)
Библиография. 3

Введение

Настоящий стандарт разработан в рамках создания современной отечественной нормативной базы в области сварки термопластов, гармонизированной с международными региональными стандартами и стандартами технически передовых стран. Его введение будет способствовать повышению конкурентоспособности отечественной продукции.
Основными отличиями (техническими отклонениями) настоящего стандарта от стандарта Немецкого союза по сварке и смежным технологиям ДВС 2202 - 1:1989 являются следующие:
- установление единых наиболее высоких требований к сварным соединениям вместо их классификации по трем группам в зависимости от уровня предъявляемых требований, поскольку при этом возможно неоправданное снижение качества соединений из - за отсутствия четких критериев их классификации;
- ограничение области применения стандарта для свариваемых заготовок с толщиной стенки до 15 мм и труб с номинальным диаметром до 160 мм.

ГОСТ Р 54792 - 2011
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДЕФЕКТЫ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ТЕРМОПЛАСТОВ
Описание и оценка
Imperfections in thermoplastic welding joints. Description and evaluation
Дата введения - 2013 - 01 - 01

1 Область применения

Настоящий стандарт описывает дефекты в сварных соединениях термопластов и классифицирует в зависимости от их характеристик. Стандарт распространяется на сварные соединения заготовок с толщиной стенки не более 15 мм и труб с номинальным диаметром не более 160 мм.
Описание дефектов основано на терминологии немецкого национального стандарта ДИН 32502 [1].
Классификация позволяет определять, находятся дефекты в допустимых пределах или их наличие недопустимо с точки зрения обеспечения качества сварного соединения.
1.1 Сварочные процессы
В настоящем стандарте описаны дефекты для следующих сварочных процессов:

Типичные сварочные дефекты и виды брака

Сварочное соединение металлов позволяет получать конструкции высокой прочности со структурно объединенной зоной неразъемного контакта. Процесс, связанный с локальным плавлением, имеет свои особенности, поэтому [сварка] выполняется по технологии, не допускающей отклонений от режима. Любое нарушение по длительности, температуре, чистоте металла приводит к возникновению дефектов.

Причины возникновения, описания и методы устранения сварочных дефектов описаны в специальной литературе и регламентированы в ГОСТ 30242-97. Классификация брака предусматривает разделение на три группы — наружные (поверхностные), внутренние (структурные) и сквозные, проходящие через всю толщину шва или части соединяемых фрагментов.

По мере углубления все виды брака при сварке разделяют на основные группы по внешним признакам и характерным особенностям:

полости, пузыри и поры в металле;

наличие твердых посторонних включений в металл;

несплавление металла в области контакта;

кратеры, неровности, рубцы и прочие неклассифицированные отступления от стандартов.

Любая неоднородность в шве и прилегающих к нему участках металла вызывает перераспределение сил, при котором прочность соединения и стойкость шва значительно снижаются. В ответственных конструкциях и нагруженных деталях это приводит к полной утрате свойств.

Наружные сварные дефекты и брак шва

Основные виды дефектов сварного соединения (шва) имеют общую особенность происхождения — они связаны с человеческим фактором. Причина их возникновения кроется в нарушении температурного режима, использовании неисправной техники, неправильном обращении с металлом, небрежности при подготовке к сварке. Часто к возникновению дефекта приводит неверный выбор сварочной технологии.

Трещины после сварки

Различают их по возникновению в зависимости температурных изменения и направления — холодные и горячие, продольные, поперечные и радиальные по направлению. В зависимости от сварочной технологии, трещина может иметь разную глубину. Горячие возникают при нагреве металла до 1100 — 1300 С. Их появление связано с неравномерным распределением температуры и вызванным им натяжением металла. Холодные появляются при остывании металла примерно при 120 С. Еще одна причина — присутствие посторонних веществ, атомов водорода в исходной стали. Возможно появление трещин при электрической и [газовой (ацетиленовой) сварке].

Сварочный подрез

Брак появляется при неравномерном прогреве заготовок, когда часть расплавленного металла оттекает на другую сторону. Внешне подрез выглядит как канавка между основным телом детали и сварочным наплывом. При неравномерной проплавке шва подрез появляется быстро, что приводит к снижению прочности соединения. Металл в зоне подреза имеет измененную пластичность. Устраняют сварочный подрез зачисткой шва и переваркой. Проблема типична при использовании дуговой и [аргоннодуговой сварки] с недостаточным контролем за напряжением дуги.

Сварочный наплыв

Дефект связан с излишне медленной сваркой и недостаточным контролем температуры. При слабом прогреве металла часть расплавленной массы натекает на одну сторону, не создавая с ней достаточно сцепления. Наплыв может быть плохо заметным при осмотре, но в большинстве случаев это место, где не произошло соединения расплавленных масс, несплавление металла. Шов может развалиться при минимальных нагрузках. При выявлении наплыва его удаляют механически, шов переваривают.

Сварочный кратер

Дефект может возникнуть при резком обрыве дуги или прекращении подачи [плазменной струи]. Небольшое углубление в конце шва как правило связано с другим дефектом — внутренним непроваром на локальном участке. При усадке и остывании металла в зоне кратера могут появиться трещины напряжения, что делает шов полностью непригодным. Кратер зачищают до полного выравнивания, участок переваривают. Часто он располагается на концах коротких швов, когда сварщик с недостаточной квалификацией резко обрывает дугу.

Внутренний сварочный брак — свищ, непровар шва, поры

Дефекты сварочного соединения внутреннего расположения — это свищи, непровары и поры. Для их выявления может быть недостаточно внешних признаков. Особенно опасно при изготовлении нагруженных конструкций перерождения пор в свищи. Этот вид брака может сочетаться с непроваром, когда специалист имеет дело с деталями большого сечения или отклонением электрода от оси шва. Непровар обычно дает эффект значительного снижения прочности.

Поры и свищи вдоль шва образуются при подадании в зону нагрева частиц шлака и возникновении газовых пузырей. По линии свищей в дальнейшем пойдет трещина. Последствия непровара зависят от глубины дефекта.

Устраняют брак зачисткой, перевариванием. В зоне непровара следует тщательно обработать кромки и контактные поверхности.

Сквозной прожог при сварке

Поры и свищи, прошедшие через всю толщину металла относят к сквозным дефектам. Не менее серьезен по последствиям сварочный прожог металла, возникающий при превышении температуры, передержке дуги, неправильной оценке толщины стали. Причиной прожога может быть значительное окисление металла.

Основные способы устранения сварочных дефектов и брака.

Основные способы устранения сварочного брака и дефектов соединений хорошо известны и указаны в ГОСТах и ТУ.

Метод заварки пригоден для больших трещин, которые предварительно высверливают по концам и зачищают.

Внутренние дефекты в виде трещин и непровара, в том числе и обнаруженные посторонние частицы удаляют вырубкой и перевариванием.

Для устранения подреза допускается наваривание тонких слоев металла или наплавка.

Наплывы срубают, счищают, срезают в зависимости от твердости и размеров. Несплавления в зоне наплыва переваривают полностью или послойно.

Появление внешних признаков сварочного дефекта говорит о том, что структура металла в месте контакта нарушена. Не устраняя дефект, вы получаете реальный брак в детали и непрочную конструкцию, которая не будет служить долго.

Дефекты сварных швов

Дефекты сварных швов – нередкое явление, приводящее к снижению качественных характеристик изделия вплоть до полного несоответствия заявленным нормам. Допустить ошибки могут как опытные, так и начинающие сварщики, поэтому необходимо понимать природу возникновения отклонений.

Не все дефекты можно считать фатальными: часть легко исправляется, некоторые вообще могут не требовать доработки. В нашей статье мы расскажем, что считается дефектом сварного шва, каким он бывает, а также поговорим про способы выявления и устранения разных видов изъянов.

Причины появления дефектов швов после сварки

Сварными дефектами называются такие поверхностные или внутренние изъяны, которые возникли в результате соединения деталей при помощи сварочного оборудования.

По степени выраженности они различаются по форме, размерам, и практически всегда негативно отражаются на сроке эксплуатации металлоконструкции, поэтому при выполнении сварочных работ следует избегать их возникновения.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Наиболее частыми причинами дефектов сварных швов могут быть следующие:

Низкое качество соединения может быть причиной невысокого уровня опыта сварщика: при нарушении технологии лучевой, аргоновой, электродуговой сварки, пренебрежении к подготовительной операции техпроцесса, термической обработки узлов, а также в случаях, когда выбирается неверная схема соединения заготовок или применяются неправильные технологические режимы сварочного лазерного оборудования и т. п.
Плохое качество сварного соединения может стать следствием использования неисправного или кустарно изготовленного оборудования при электродуговой или ручной сварке, применения дешевых расходных материалов или металла низкого качества.

Виды дефектов сварных швов

С полным перечнем возможных скрытых и наружных дефектов сварных швов можно ознакомиться в ГОСТ 30242-97. Видимые наружные изъяны обычно становятся причиной глубинных нарушений структуры сплава. Они могут возникнуть при любой технологии сварки и подразделяются на сквозные, внутренние (скрытые) и наружные (видимые). Рассмотрим их более подробно.

Наружные дефекты сварных швов.

Легко обнаруживаются при помощи визуального осмотра, и в большинстве случаев устраняются в процессе выполнения работы.

Главной причиной появления трещин является нарушение температурного режима. Холодные дефекты формируются из-за недостаточно разогретой поверхности (до +200 °С). Горячие же возникают при использовании температуры свыше +1100 °С. Трещины приводят к снижению пластичности металла, что ведет к разрушению под действием нагрузки.

Наиболее часто встречающимся дефектом сварных швов являются подрезы: между деталью и наплавленной частью можно обнаружить углубления. Причинами их появления могут быть:

использование электрической дуги со слишком высоким напряжением, что приводит к истончению сварных заготовок;
если одна деталь проваривается сильнее другой, то происходит смещение ванны расплава от середины зазора.

Подрезы оказывают отрицательное влияние на прочность соединения, поэтому такой дефект необходимо устранить методом повторного нанесения сварного шва.

Появление прожогов чаще всего можно обнаружить при сваривании тонкостенных заготовок или при неуверенном управлении электродом. Только опытный сварщик-специалист может избежать появления изъянов такого рода. Еще одной причиной может стать использование слишком высокого тока.

Свищи – раковины большого размера, внешним видом напоминающие воронку. Их сразу можно увидеть, так как сильно ухудшается внешний вид сварного соединения. Устраняются методом повторного нанесения шва.

Металлическая структура кратера характеризуется усадкой и рыхлостью. От свищей чаще всего расходятся по поверхности трещины. Появляются в зоне непровара в случаях отрыва электродуги от поверхности детали или ее отключении.

Еще одним наружным дефектом сварных швов является наплыв, по сути, представляющий собой вылившийся лишний металл: происходит наполнение сварной ванны наплавкой без образования прочного диффузного слоя, что снижает надежность сварного соединения. Из-за недостаточного напряжения электродуга не успевает проплавить соединяемые поверхности заготовок. Еще одной причиной может быть плохая зачистка кромочных поверхностей, в результате остаточная окалина не может расплавиться.

Внутренние дефекты сварных швов.

Считаются самыми коварными, так как визуально их не определить, а структура металла нарушена. Не допускается использование сборных конструкций с любой формой скрытых дефектов в трубопроводах, деталях, работающих на излом, и в сосудах, предназначенных для эксплуатации с высоким давлением.

Растрескивания или отпотины могут быть двух видов:

горячие – поперечные или продольные трещины, образующиеся в металле на границе формирующегося зерна;
холодные – появляющиеся после остывания диффузного слоя и наплавки из-за остаточных напряжений в зоне разогревания.

На этапе зарождения кристаллической решетки в легированных сплавах горячие трещины могут возникнуть:

при нарушении технологии сварочного процесса (выбран не тот вид электродов или неправильно выставлены параметры рабочего тока);
когда падающая расплавленная капля становится причиной замыкания и внезапного отключения сварочного оборудования.

Характер таких трещин можно легко определить. Горячие отпотины возникают сразу же, они характерны для области термовлияния, массива шва, при перегревании или же, наоборот, при более низких точках плавления. Формирование холодных происходит не сразу, а по мере фазовых превращений расплавленной массы в кристаллическую решетку. Существуют следующие вероятные причины их появления:

используется недостаточная экранизация расплава защитной атмосферой;
повышенная влажность воздуха в пределах рабочего места;
при недостаточном разогревании молекулы водорода не успевают отделиться.

Поры классифицируются по месту расположения и их размеру. Причины возникновения:

газовые пузыри – могут возникнуть из-за попадания в сварочную ванну инородных тел, вольфрамовых частиц от неплавящегося электрода, влаги, чешуйчатости ржавчины, шлаковых включений и окислов;
недостаточная защита расплавленной ванны (обмазка выделяет немного шлака, тонкий флюсовый слой флюса сдувает защитное газовое облако);
нарушение технологического процесса (неправильно выставлен сварочный ток, нарушение температурного режима при предварительном прогревании заготовок, некачественная подготовка электродов).

При нарушении технологии сварки шлак остается в порах. При недостаточном экранировании инертным газом происходит попадание вольфрама в ванну. Плохая зачистка свариваемых кромок является причиной появления оксидных пленок.

Непровар – такой вид дефекта сварных швов чаще всего характерен для новичков из-за недостаточного заполнения стыка между заготовками, неравномерности толщины диффузного слоя. Преимущественно возникает при многослойной проварке глубоких кромок в тех случаях, когда не выполняется удаление окалины и промежуточная проковка.

Есть и ряд других возможных причин:

некачественная подготовка кромочных поверхностей перед сваркой;
установка заготовок с маленьким зазором;
повышенный режим скорости при сваривании приводит к тому, что наплавка не успевает заполнить пустоты;
удержание электрода под неправильным углом, поэтому расплав формируется не над стыком, а рядом с ним;
рабочий ток установлен неправильно (для процесса расплавления электрода недостаточно ампеража).

Пережоги, которые также называют перегревами, появляются при несоблюдении технологии сварки: при завышенном токе и низкой скорости. Такие режимы приводят к нарушению структурной решетки: в соединении происходит формирование слишком крупного зерна, что приводит к хрупкости металла по причине критического уровня ударной вязкости. Такой дефект нельзя устранить при помощи термообработки, оказывающей влияние на микроструктуру, в таких случаях требуется глубокая зачистка, а после этого заделка области пережога.

Сквозной вид дефектов сварных швов.

Просветы обнаруживаются при визуальном осмотре или методом проверки изделия на герметичность. Основной причиной появления дефектов сквозного характера являются прожоги. Чаще всего происходят при обработке деталей с тонкими стенками, электродом насквозь прожигается металл рядом с наплавленным швом. Причина кроется в нарушении технологического процесса:

между свариваемыми заготовками устанавливается завышенный зазор;
сварка проводится на повышенном токе;
перемещение электрода производится на низкой скорости;
прерывается подача защитного газа.

При появлении сквозного отверстия отсутствует формирование ванны расплава – расплавленный металл протекает сквозь него.

Методы выявления дефектов сварных швов

На этапе предварительного контроля основного и сварочных материалов определяют соответствие сертификатных данных заводов-поставщиков тем требованиям, которые должны предъявляться к материалам согласно их назначению для выполнения ответственных сварных конструкций и узлов. Перед сборкой и сваркой деталей их габаритные размеры и формы проверяют на соответствие чертежам, а также контролируют качество подготовки кромочных свариваемых поверхностей.

При изготовлении конструкций с повышенными требованиями на прочность и качество соединения производят сваривание контрольных образцов. Вырезанные из них пробные экземпляры отправляются на механические испытания, которые не только дадут оценку качества материалов (как основного, так и сварочных), но и покажут уровень квалификации сварщика, допущенного к работе с данной конструкцией.

Текущий контроль предусматривает проверку исправности работы сварочного оборудования и точности установки сварщиками требуемых режимов сварки. Для обнаружения внешних дефектов сварных швов производят визуальный осмотр и замеры геометрических параметров. Все обнаруженные погрешности устраняются непосредственно при изготовлении изделия.

В зависимости от уровня ответственности и назначения конструкции все готовые сварные изделия должны пройти следующие этапы приемочного контроля:

визуальный осмотр для обнаружения наружных дефектов сварных швов;
замер геометрических параметров соединений;
магнитный контроль;
испытания на плотность;
просвечивание гамма- или рентгеновским излучением, ультразвуковое воздействие с целью выявления внутренних дефектов.

Испытание на плотность должны проходить такие изделия, как резервуары для хранения жидкостей, трубопроводы и емкости, эксплуатируемые при повышенном давлении, методом наполнения воздухом или жидкостью с использованием керосина или других определителей утечек.

Существуют следующие способы обнаружения дефектов сварных швов:

Визуальный осмотр. Используется увеличительный прибор, благодаря чему можно увидеть довольно маленькие изъяны точечной сварки.
Дефектоскопия. Является методом диагностики качества сварного соединения, в основе которого лежит способность специальных реагентов изменять свой цвет при взаимодействии с материалом повышенной текучести, например, с керосином.
Магнитный способ обнаружения дефектов сварных швов. Основан на определении искажений магнитных волн.
Метод УЗК. Проверка соединений при помощи ультразвука проводится на специальных ультразвуковых дефектоскопах, измеряющих уровень отражения звуковых колебаний.
Радиационный метод. В основе такого способа заложено просвечивание сварного шва при помощи рентгеновского излучения с последующим получением фотоснимка, который полностью описывает все дефекты проблемного соединения.

Методика ультразвукового контроля и цветная дефектоскопия являются самыми эффективными способами обнаружения дефектов сварных швов, но их применяемость в бытовых условиях практически невозможна.

Оценка критичности дефектов шва

Кроме информации о видах дефектов сварных швов и причинах их появления, следует знать о том, какое они оказывают влияние на всю конструкцию при дальнейшей ее эксплуатации. Наибольшая часть всей классификации изъянов состоит из сведений, отражающих уровень их критичности. Это слово подразумевает, насколько безопасна эксплуатация конструкции с таким видом дефекта, допускается ли предварительное исправление изъяна или пускать в эксплуатацию категорически нельзя.

Многое будет зависеть от тех условий, в которых планируется использование конструкции. К примеру, один и тот же вид дефекта не окажет существенного влияния на все изделие при его эксплуатации в помещении, но приведет к серьезному разрушению при применении на улице, где неблагоприятное воздействие будут оказывать погодные условия. По этой причине ответ на вопрос о том, можно ли допускать подрезы на сварных соединениях, будет не совсем корректным. Следует всегда учитывать место и условия эксплуатации конструкции с таким дефектом сварного шва.

По степени важности все виды дефектов сварных швов подразделяются на:

малозначительные;
значительные;
критические.

Такое разделение в данном случае будет влиять на определение метода контроля. Для выявления дефектов, попадающих в категорию малозначительных, использовать дорогостоящее оборудование экономически нецелесообразно. А материальные затраты на обнаружение критических окупятся довольно быстро. Большое значение имеет и уровень квалификации контролера. Недавно начавшим работать в этой сфере целесообразно доверять выявление только малозначительных изъянов.

Устранение дефектов сварных швов

Выбор метода устранения дефектов сварных швов производится с учетом характера выявленного повреждения:

любые дефекты, включающие в себя посторонние примеси, устраняются методом вырезки и заваривания;
для устранения сварочных деформаций применяют термический или термомеханический способы;
наплывы необходимо срезать аккуратно, обязательно проверив при этом срез на отсутствие непроваров;
глубина вырезки свищей и кратеров производится до основного металла, после этого их надо заново переварить;
непровары следует удалять методом повторного сваривания, предварительно их вырезав;
исправление трещин производится следующими действиями: сначала их необходимо полностью рассверлить, затем вырубить шов проблемного участка, после этого зачистить поверхности и заварить их повторно, соблюдая технологию сварки и действующие технические требования;
подрезы устраняются с помощью наплавки тонкого слоя вдоль линии дефекта;
при исправлении прожогов стык тщательно зачищают, затем обваривают.

Если при обследовании обнаруживаются технологические дефекты сварных швов труб, то их устранение производится в строгом в соответствии с нормативными требованиями с помощью одного из следующих способов:

полного удаления шва и выполнения нового;
выреза участка трубы с дефектом;
механического с завариванием зоны выборки;
механическим воздействием без последующей заварки.

Во время проверки на герметичность и прочность газораспределительных сетей допускается устранять дефекты сварных швов газопроводов только с помощью дуговой сварки, а не газовой.

Итак, любые дефекты сварочных швов могут возникнуть только при несоблюдении технологического процесса сварки, отражаются на прочности сварного соединения и общей функциональности металлоконструкции. Именно поэтому уважающий себя мастер должен знать обо всех основных изъянах такого рода и причинах их появления ‒ порах, наплывах, прогарах и т. п. Обладая такими знаниями, мастер сможет максимально эффективно определить способ их устранения при использовании аргона, электрической дуги, лазера, точечной сварки и т. п.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Дефекты сварочных швов и соединений

Проблема. Начинающие специалисты нередко допускают дефекты сварочных швов и соединений. Порой они оказываются настолько серьезными, что фактически «запарывается» вся деталь, а значит, нужно начинать заново.

Решение. Но можно ли этого избежать? Если заглянуть в ГОСТ, то там есть целая классификация дефектов сварочных швов и соединений. А вот о том, как их избежать, мы расскажем в этой статье.

Причины появления дефектов сварочных швов и соединений

Отдельными ГОСТами регламентируются все размеры различных видов сварки, для каждого из них разработаны свои стандарты. Дефектом принято считать любое несоответствие между показателями, указанными в нормативных документах, и фактическими параметрами.

Образование различных изъянов может быть обусловлено нарушением требуемых условий на разных этапах работы: от подготовки деталей и самого процесса сварки до сборки, в ходе которой сварные элементы объединяются в единую конструкцию.

К возникновению тех или иных дефектов могут вести как объективные, так и субъективные причины. Для различных марок и видов металлов характерна различная свариваемость, зависящая от целого ряда факторов: химического состава, технологических особенностей обработки и т. д. Проведение сварочных работ с заготовками из плохо свариваемых сплавов подразумевает высокую вероятность возникновения различных дефектов.

Целостность сварных швов и зон прогрева может страдать из-за:

плохой подготовки элементов: остатков окалины, ржавчины, жира, старой краски, окислов и других загрязнений;
применения несоответствующих расходных материалов: электродов и наплавочной проволоки;
неисправности оборудования;
неправильных настроек ампеража, напряжения, подачи и других важных параметров;
изменения линейных размеров и геометрии деталей в ходе сваривания;
несоблюдения правильного зазора между стержнем и поверхностью элементов и неверной длины дуги.

3 группы дефектов сварочных швов и соединений

Как уже говорилось, возникновение брака при сварке может быть следствием множества разных обстоятельств. Изъяны сварных соединений принято разделять на три вида:

Наружные – они без труда обнаруживаются в ходе осмотра соединений, могут иметь вид наплывов, прожогов, кратеров и разного рода нарушений равномерности соединений стыков.
Внутренние изъяны могут представлять собой несплавление деталей, поры, растрескивание, наличие инородных включений, таких как окислы, шлак, разного рода загрязнения, попавшие внутрь шовных соединений и т. д.
Сквозные дефекты сварочных швов и соединений. Речь о трещинах, подрезах, прожогах и других нарушениях целостности, проходящих через металл сварных швов.

Для сварных соединений неприемлемы изъяны любого рода, поэтому они должны быть устранены либо изделие целиком отправляется в брак. В частности, это относится к элементам ответственных конструкций, несущих высокую нагрузку.

Классификация основных видов дефектов

Очевидно, что все сварные соединения не могут быть идеальными, поэтому для них действуют нормы ГОСТ 30242 от 1997 года, позволяющие классифицировать дефекты. Документ перечисляет множество различных видов брака с разделением на группы и подгруппы:

Трещины

Одним из наиболее часто встречающихся и опасных явлений следует считать появление трещин, которые могут не только ухудшать эксплуатационные характеристики сварной металлоконструкции, но и провоцировать ее быстрое разрушение.

Трещины возникают из-за:

неправильного взаиморасположения элементов;
нарушения режима охлаждения;
неверного подбора металла;
температурной кристаллизации сплава.

В зависимости от размера трещины делят на макро- и микротрещины. По ориентированности такие повреждения бывают поперечными, продольными и радиальными. В любом случае дефекты сварочных швов и соединений недопустимы.

Подрезы

Подрезами называют углубления, возникающие рядом со сварным швом и идущие вдоль него. Наличие подобных дефектов приводит к уменьшению сечения шва и образованию участков с повышенным внутренним напряжением.

Причиной возникновения подреза нередко становится слишком большой ампераж. Чаще всего такие изъяны проявляются при формировании горизонтальных швов.

Наплывы

Образующиеся из-за недостаточного прогрева или неудаленной окалины на кромках соединяемых деталей, а также при избытке присадочного материала наплывы не имеют должного сплавления с поверхностным металлом и чаще всего образуются на горизонтальных сварных швах.

Прожоги

Отверстия, проходящие сквозь соединяемый металл, возникают как следствие вытекания жидкого металла через стенки сварочной ванны. При возникновении прожога на обратной стороне сварного шва часто формируются натеки.

Среди причин возникновения таких дефектов специалисты называют слишком большой зазор между элементами, недостаточную толщину прокладываемого материала или его неплотное прилегание к кромкам соединяемых деталей, слишком большую силу сварочного тока и недостаточно быстрое продвижение стержня относительно поверхности изделия.

Непровары

Такие дефекты способны существенно ухудшить качество и прочность соединения, что ведет к снижению надежности сварных конструкций. Проявляются они в виде локальных участков, не сплавленных между собой кромок соединяемых частей изделия.

Помимо некачественной подготовки деталей к свариванию (ржавые участки, окалина, масло и остатки ЛКМ), в качестве причины возникновения таких изъянов можно указать слишком быстрое передвижение электрода относительно поверхности металла.

Кратеры

Эти усадочные раковины в конце валика сварных швов, не заваренные при последующих проходах, образуются, когда происходит обрыв сварочной дуги. Кратеры могут серьезно снизить прочность сварного соединения за счет значительного уменьшения сечения шва. Участки усадочной рыхлости, которые часто располагаются в кратерах, могут провоцировать растрескивание металла.

Свищи

Это полостные изъяны сварных соединений, имеющие самые разные формы и расположение относительно толщи валика шва. Они также отрицательно сказываются на прочности соединения и приводят к возникновению трещин.

Пористость

Порами сварщики называют полые образования, возникающие при внутреннем газообразовании в металле соединяемых деталей. Порообразование провоцируют такие факторы, как избыточная углеродистость присадочного материала, плохая очистка поверхностей и слишком высокая скорость перемещения электрода в ходе сварки.

Посторонние включения

Наличие в металле примесей и включений окислов, шлака, флюса и т. д. отрицательно сказывается на качестве и надежности сварных соединений. Одна из главных причин формирования упомянутых дефектов кроется в неправильно выбранных настройках оборудования и режиме сварки. Как и все другие, такие изъяны необходимо выявлять и устранять.

Контроль качества сварных соединений и швов

Отрицательное воздействие дефектов на характеристики сварных соединений и надежность элементов конструкций является очевидным для всех фактом. Для обеспечения должного качества изделий и конструкций необходимо обеспечивать тщательный контроль на разных стадиях производственного процесса. Это может быть:

Предварительный контроль, состоящий из проверки марок и качества стали, расходников, газов, присадочного материала и т. д.
Периодические проверки настроек и стабильности работы сварочного аппарата, осмотр шва и выверка его параметров при помощи шаблонов.
Контроль готовой конструкции, который начинают с осмотра, предоставляющего возможность убедиться в отсутствии внешних изъянов. Далее соединения могут быть подвергнуты различным испытаниям и аппаратному обследованию.

Также принято различать две большие группы методов контроля, которые могут быть разрушающими и неразрушающими. Чаще всего прибегают ко второй, в которую входят:

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

При разрушающем контроле образцы отбирают для проведения соответствующих испытаний, которые позволяют определить характеристики швов и металла в зоне прогрева. Для данного вида проверки разработано множество химических, механических и металлографических методов исследования.

Способы устранения дефектов сварочных швов и соединений

Допустимыми могут считаться лишь небольшие дефекты, а также те, что не оказывают серьезного влияния на надежность швов. Большая часть изъянов подлежит устранению, так как, помимо ухудшения эксплуатационных качеств изделий и металлических конструкций, они могут привести к аварийным ситуациям, подвергающим опасности жизни людей.

Существует ряд различных методов устранения дефектов сварных соединений, выбор которых определяется в зависимости от характера недостатков:

Выявляемые при визуальном осмотре участки пористости вырубаются с последующей повторной проваркой швов.
Природа свищей схожа с глубокими порами, но их отличают формирующиеся воронки разной глубины. Дефекты, которые не удается устранить путем повторного проваривания, вырубаются с последующей зачисткой, когда сечение валика дает такую возможность.
Возникновение подрезов обычно связано с наплавленным сверх нормы присадочным материалом. Такие изъяны зачищают, при необходимости производя повторную наплавку.
Непровары обычно обусловлены недостаточным разогревом металла в сварочной ванне. Для исправления такого недостатка чаще всего достаточно удалить металл с помощью УШМ или вырубить его с последующей проваркой.
Наплывы или подтеки нужно зашкурить, предварительно избавившись от излишков металла. Подготовленные кромки следует проварить повторно.
Включения шлака необходимо удалить соответствующим механическим методом, а затем повторно проварить зазор, доводя сечение валика шва до нормы.

Отклонения валика от допустимых геометрических размеров исправляют:

в большую сторону – срубая излишки и зачищая металл;
в сторону уменьшения – подваривая шов.

Помимо навыков мастера, проводящего сварку, на качество швов может влиять скачущее напряжение, которое нужно вовремя корректировать. Поры образуются при окислении расплавленного металла в ванне, диффузии атомарного водорода или азота. Независимо от причин образования тех или иных изъянов при их обнаружении требуется избавиться от дефектов, произведя повторную сварку или зачистив проблемное место.

Наличие непроваров, прожогов, наплывов и прочих дефектов не только портит изделие внешне, но и снижает его надежность и сопротивляемость различным механическим нагрузкам, как статического, так и динамического характера.

Виды дефектов сварных швов и причины их образования

Начинающие сварщики, самостоятельно ремонтирующие металлоконструкции и детали, нередко допускают дефекты сварки, снижающие прочность швов. Они растрескиваются, пропускают воду, разрушаются под нагрузкой. Существуют способы выявления и устранения дефектов сварных швов и соединений, снижающих прочность смонтированных конструкций, заваренных деталей.

В обзоре представлены все виды последствий нарушения технологии, способы восстановления поврежденных участков.

Причины образования дефектов

Изъяны при сварке возникают по объективным и субъективным причинам. Каждый вид металлопроката характеризуется свариваемостью. Этот показатель зависит от компонентного состава сплава, способа производства проката. Для плохо свариваемых деталей в технологические карты сразу закладывается большой процент брака.

Основные виды дефектов сварных соединений:

нарушение целостности металла;
деформация конструкций или деталей из-за возникновения внутренних напряжений;
нарушение формы сварного шовного валика;
несоблюдение геометрических параметров наплавочного валика;
структурные изменения металла (размера зерна в области фазового перехода сварного соединения).

Внешние дефекты не так опасны, как внутренние, невидимые. Они выявляются неразрушающими методами контроля. Самостоятельно делать ответственные сварные швы рискованно. Лучше обратиться к профессионалам.

Основные причины нарушения целостности сварных шовных валиков и зоны термовлияния:

некачественная обработка стыков: плохо зачищенная окалина, ржавчина, остатки оксидной пленки, жирные пятна, загрязнения;
применение наплавочной проволоки или электродов, не соответствующих основному металлу;
неисправность сварочного аппарата;
неправильная установка рабочих параметров: силы тока, напряжения на регуляторах сварочника;
неправильная укладка деталей, не учитывается коэффициент линейного расширения;
несоблюдение интервала между электродом и деталью, не поддерживается определенная длина дуги.

Полная классификация возможных нарушений наружной и внутренней структуры сварных швов представлена в ГОСТ 30242-97. Возникновение наружных дефектов сварных швов нередко сопровождается глубинными нарушениями структуры сплава. Они возможны при любом способе сварки, делятся на наружные, внутренние и сквозные. О каждом виде изъянов сварных соединений стоит рассказать подробнее.

Наружные

Выявляются при визуальном осмотре. Большинство наружных дефектов сварных швов устраняются в процессе работы.

Причина трещин – несоблюдение температурного режима. Горячие формируются при высоких температурах свыше 1100°С. Холодные при недостаточном разогреве поверхности (до 200°С). При трещинах металл становится менее пластичным, разрушается под нагрузкой.

Подрезы – наиболее встречающиеся дефектные нарушения сварных шовных валиков: между наплавкой и деталью видны углубления. Причины:

слишком высокое напряжение электродуги, сварные заготовки истончаются;
одна деталь проваривается сильнее, ванна расплава смещается от центра зазора.

При подрезе прочность соединения снижается, сварной шов приходится проходить еще раз.

Прожоги характерны для сварки тонкостенных изделий. Их удается избегать опытным сварщикам. К прожогу нередко приводит неуверенное управление электродом. Слишком высокий ток – еще одна причина.

Свищи – крупные раковины, похожие внешне на воронку. Они ухудшают внешний вид сварного шва, видны сразу. Их устраняют вторичной проходкой.

Кратер характеризуется рыхлостью металла, его усадкой. От них нередко идут трещины по поверхности. Возникают в области непровара при отключении или отрыве электродуги от поверхности заготовки.

Наплыв – вылившийся избыточный металл: наплавка расползается без образования надежного сварного шва, нет прочного диффузного слоя. Электродуга не успевает проплавить заготовку из-за недостаточного напряжения. Другая причина – плохо зачищенные кромки, остатки окалины не расплавляются.

Внутренние

Внешне невидимые, но нарушающие структуру металла изъяны самые коварные. Внутренние дефекты вне зависимости от причин возникновения недопустимы на сосудах высокого давления, трубопроводах, деталях, работающих на излом.

Отпотина или трещина бывает:

холодная – появляются после остывания наплавки и диффузного слоя вследствие остаточных напряжений в области разогрева;
горячая – продольные или поперечные растрескивания, возникающие в металле на границе формирующегося зерна.

Горячие трещины на фазе формирования кристаллической решетки в легированных сплавах:

из-за нарушения технологического процесса (не те электроды, рабочий ток);
при непредвиденном отключении сварочного аппарата во время замыкания по падающей капле.

Природу трещин установить несложно. Горячие появляются сразу, характерны для массива шва, области термовлияния, если допущен перегрев или температура ниже точки плавления. Холодные формируются постепенно, пока идут фазовые превращения жидкой массы в кристаллическую решетку. Возможные причины:

не успевшие выделиться молекулы водорода (недостаточный разогрев);
высокая влажность воздуха на рабочем месте;
плохая экранизация расплава защитной атмосферой.

Поры классифицируются по размеру, месту расположения. Они возникают:

из-за инородных тел, попадающих в сварочную ванну (окислы и шлаковые включения, чешуйчатость ржавчины, влага, вольфрамовые частички от неплавящегося электрода могут стать причиной образования газовых пузырей);
если расплав недостаточно хорошо защищен (с обмазки выделяется мало шлака, тонкий слой флюса, сдувает защитное облако газа);
когда нарушается технологический процесс (не выдержана температура предварительного нагрева заготовок, не подготовлены электроды, неправильно выставлен сварочный ток).

Шлак остается в порах, если нарушена технология. Вольфрам попадает при недостаточном экранировании ванны инертным газом. Оксидные пленки остаются при плохой зачистке свариваемых поверхностей.

Непровар – дефект, характерный для начинающих. Стык между деталями недостаточно заполнен, толщина диффузного слоя неравномерная. Чаще выявляется при многослойной проходке глубоких кромок, когда не производится промежуточная проковка и удаление окалины. Другие возможные причины:

плохая подготовка заготовок;
слишком плотная установка деталей, маленький зазор;
высокая скорость сварки (наплавка не успевает заполнить пустоты);
отклонение электрода (расплав образуется рядом со стыком, а не над ним);
неправильно установленный рабочий ток (электроду для расплавления не хватает ампеража).

Пережог (его еще называют перегревом) характерен при несоблюдении технологии сварки: когда ток больше, чем нужен, а скорость низкая. Нарушается структурная решетка: зерна в шве формируются слишком крупные, металл становится хрупким из-за критической ударной вязкости. Дефект не устраняется термообработкой, влияющей на микроструктуру, необходимо делать глубокую зачистку, а затем заделку области пережога.

Сквозные

Просветы определяются визуально или при проверке герметичности. Главная причина сквозных дефектов – прожоги. Характерны для тонкостенных деталей, электрод насквозь прожигает металл рядом с наплавленным шовным валиком. Причина прожога – несоблюдение технологического процесса:

большой зазор между свариваемыми заготовками;
повышенный ток;
низкая скорость перемещения электрода;
прекращение подачи защитного газа.

При образовании отверстия ванна расплава не формируется, металл утекает за ее пределы.

Контроль качества сварных соединений

Сварщик несет индивидуальную ответственность за качество работы. Недопустимые дефекты – такие, при которых изделие или конструкцию нельзя эксплуатировать. Поврежденный сварочный шов может лопнуть под воздействием окружающей среды, силовой нагрузки. Контролеру необходимо выявить тип дефекта, место его расположения, размер. В зависимости от предполагаемых условий эксплуатации выбирает методы контроля.

ВИК (визуально-измерительный) – самый простой и доступный. Соединение измеряют, осматривают. Для улучшения визуализации используют лупы, реже микроскопы (смотрят зернистость застывшего металла).

Цветная дефектоскопия используется для выявления трещин, несплошностей, наплывов в области сварных швов.

Диагностические методы с использованием приборов (радиационный, ультразвуковой, магнитно-резонансный) определяет внешне невидимые дефекты образованного металлического слоя, зон фазового перехода, где возникают внутренние напряжения. Место сварки покрывают тремя типами химических средств. Сначала очистителем (ацетоном или другими растворителями) подготавливают поверхность. После этого сварной шов из пульверизатора или кисточкой покрывают индикатором-пенетрантом, подходящими к данному виду стали или цветного металла. Затем проявителем. Через несколько секунд несплошности становятся видны. Индикаторную пленку после осмотра сварного соединения снимают сухой тканью и салфеткой, следов на деталях не остается.

Способы устранения дефектов сварных швов

Допускаются только незначительные по размеру изъяны, не влияющие на прочность соединений. Большинство дефектов сварочных швов, выявленных в ходе контроля, необходимо устранить. Они ухудшают эксплуатационные свойства металлоконструкций, могут стать причиной аварии, разгерметизации трубопроводов или сосудов.

Методика исправления недостатков сварки зависит от вида дефектных нарушений:

Пористость, выявленную визуально или методом неразрушающего контроля, вырубают. Швы проваривают заново с соблюдением технологии, снижающей риск образования газовых полостей на поверхности и внутри металла.
Свищи по природе схожи с глубокой пористостью, отличаются образованием воронок различной глубины. Неустранимые подваркой нарушения шва вырубают. Делают обрубку и зачистку дефектного участка, если массивный валик позволяет такую корректировку.
Подрезы по линии диффузного слоя обычно бывают на сверхнормативно направленных валиках. Их убирают зачисткой или дополнительной наплавкой металла.
Непровары случаются, когда кромки плохо разогреваются при образовании ванны расплава. Дефект, обнаруженный во время приемки изделия, корректируют новой проходкой. Участок шва с дефектом удаляют болгаркой или механически вырубают, после этого заполняют расплавом.
Наплывы или подтеки снимают шкуркой, как регламентировано в стандарте. Объемные дефекты предварительно срубают, затем проводят зачистку шкуркой допустимого размера или напильником. После подготовки кромок снова наплавляют валик.
Шлаковые вкрапления, снижающие прочность на разрыв, видимые или выявленные аппаратурой, удаляют механически, образовавшийся зазор тщательно проваривают, после этого доводят валик до нужных параметров.
Отклонения валика от допустимых геометрических размеров:

в сторону увеличения устраняют зачисткой, срубанием излишков металла;

в меньшую – подваркой шва.

Качество соединения зависит не только от профессионализма сварщика. Скачки напряжения в сети гасят не все сварочники, некоторые начинают хуже работать. Появлению пор способствует окисление ванны расплава, насыщение стали водородом, азотом. Какой бы ни была причина прогаров, наплывов или других дефектов, их необходимо после обнаружения обязательно устранить, переварить металл или хорошо зачистить валик. Дефекты ухудшают не только внешний вид соединения, но и снижают сопротивляемость металла к механическим разрушениям под ударной, динамической крутящей или однонаправленной статической нагрузкой.

Читайте также: