Профессия - газосварщик

Глава 10. Дефекты сварных соединений и швов

Дефектом называется несоответствие параметров и характеристик сварного шва или соединения требованиям нормативно-технической документации.

Дефекты классифицируют по следующим признакам:

месту расположения — дефекты шва, околошовной зоны и сварного соединения;

стадии технологического процесса — дефекты подготовки, сборки и сварочного процесса;
допустимости — допустимые и недопустимые;
степени опасности эксплуатации сварных соединений — малозначительные, значительные и критические;
глубине залегания — наружные (поверхностные) и внутренние.

Образование большинства дефектов обусловлено отклонениями от технологического режима, несовершенством техники сварки, особенностями свариваемых деталей и конструкций.

Для соединений, выполненных сваркой плавлением, в том числе с помощью газовой сварки, характерны следующие виды дефектов.

Неровности шва (рис. 10.1, а, б) — отсутствие стабильности геометрических параметров шва (ширина, величина выпуклости, катет).

Рис. 10.1. Наружные дефекты сварного шва:
а — чрезмерная выпуклость; б — нестабильность ширины шва; в — подрезы; г — свищ; д — наплыв; е — поверхностная трещина; ж — прожог; з — усадочная раковина; и — перегрев

Причины возникновения. Низкокачественная подготовка кромок под сварку: неравномерность зазора в стыке, несовпадение уровней кромок, разная толщина стыкуемых деталей и др.

Нарушения режима сварки: непостоянная скорость сварки, частые перерывы в работе.

Несовершенство техники сварки из-за сложности конструкции с разной пространственной ориентацией швов.

Характеристика. Несоответствие геометрических параметров швов нормативно-технической документации и, следовательно, условиям эксплуатации, что может привести к преждевременному разрушению конструкции.

Нестабильность геометрических параметров шва вызывает появление внутренних напряжений, которые могут служить причиной возникновения и развития трещин.

Способы выявления. Внешний осмотр с применением увеличительного стекла и измерительных инструментов.

Способы устранения. Подварка узких участков швов; механическое устранение чрезмерной выпуклости и широких участков швов.

Подрез зоны сплавления (рис. 10.1, в) — дефект в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом.

Причины возникновения. Нарушение режима сварки: повышенная мощность пламени, значительная скорость сварки.

Неправильная ориентация горелки при формировании углового шва.

Характеристика. Уменьшение толщины металла в месте углубления, снижающее эксплуатационные свойства конструкции.

Подрез, будучи концентратором напряжений, способствует развитию микротрещин.

Наличие подреза ухудшает внешний вид конструкции.

Способ выявления. Внешний осмотр с использованием увеличительного стекла.

Способ устранения. Повторная сварка на месте углубления.

Свищ в сварном шве (рис. 10.1, г) — дефект в виде воронкообразного углубления.

Причины возникновения. Быстрая кристаллизация металла сварочной ванны, обусловленная высокой скоростью сварки.

Сварка на режимах с повышенной мощностью газового пламени.

Плохая подготовка свариваемых кромок (наличие ржавчины, окалины, загрязнений, влаги) и сварочных материалов.

Выбор сварочных материалов (присадка и флюс), не соответствующих свариваемому металлу.

Сварка во влажной атмосфере или на ветру.

Характеристика. Пониженные прочностные показатели шва, имеющего пустоты.

Способ выявления. Внешний осмотр.

Способы устранения. Заваривание дефекта; при значительной глубине свища — зачистка и подварка.

Наплыв на сварном соединении (рис. 10.1, д) — дефект в виде натекания металла шва на поверхность основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним.

Причины возникновения. Нарушение режима сварки: малая скорость сварки при большой мощности пламени.

Неправильный выбор угла наклона горелки при выполнении углового шва.

Чрезмерное расплавление присадочного металла из-за ошибочно выбранной марки присадки.

Характеристика. Натекание расплавленного металла на холодные кромки без сплавления с ними.

Наплыв является концентратором напряжений, так как образует острый угол между швом и основным металлом.

Способ выявления. Внешний осмотр.

Способ устранения. Удаление шлифовальной машинкой или другим механическим способом. Образовавшиеся неровности заваривают облицовочным швом с плавным переходом к основному металлу.

Прожог сварного шва (рис. 10.1, ж) — дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны.

Причины возникновения. Низкокачественная подготовка стыка под сварку.

Нарушение режима сварки: резкое снижение скорости сварки или увеличение мощности пламени.

Уменьшение толщины основного металла свариваемой конструкции или интенсивное теплонасыщение из-за небольших размеров изготавливаемого изделия.

Характеристика. Нарушение целостности и герметичности конструкции. Ухудшение механических свойств сварного соединения.

Внешний вид сварного шва не соответствует предъявляемым к нему требованиям.

Прожог всегда считается недопустимым дефектом.

Способ выявления. Внешний осмотр.

Способ устранения. Заваривание дефекта.

Усадочная раковина сварного шва (рис. 10.1, з) — дефект в виде полости или впадины, образовавшийся при усадке металла шва в условиях отсутствия питания жидким металлом.

Причины возникновения. Нарушение техники сварки (быстрое и внезапное прекращение сварочного процесса). В отсутствие присадочного металла и под влиянием усадки в месте давления газового пламени образуется углубление.

Характеристика. Усадочная раковина снижает прочностные показатели сварного шва вследствие уменьшения его поперечного сечения.

Наличие усадочной раковины придает нетоварный вид всей конструкции.

Усадочная раковина всегда подлежит исправлению.

Способ выявления. Внешний осмотр.

Способ устранения. Заваривание дефекта.

Перегрев металла (рис. 10.1, и) — дефект околошовной зоны в виде крупнозернистого металла с видимыми границами зерен.

Причины возникновения. Нарушение технологии сварки: высокая мощность пламени, малая скорость сварки, повторный нагрев, плохой теплоотвод от места сварки.

Характеристика. Металл околошовной зоны имеет низкие прочностные показатели.

Способ выявления. Внешний осмотр.

Способ устранения. Послесварочнаятермообработка.

Пора в сварном шве (рис. 10.2, а) — дефект сварного шва в виде полости округлой формы, заполненной газом.

Рис. 10.2. Внутренние дефекты сварного шва:
а — поры; б — непровар; в — шлаковые включения; г — внутренние трещины

Причины возникновения. Сварка по плохо подготовленным кромкам с остатками масла, краски, ржавчины и других загрязнений.

Применение сварочных материалов со следами влаги и ржавчины.

Осуществление сварочных работ в условиях повышенной влажности и ветровой нагрузки, ухудшающих защиту сварочной ванны от воздействия воздуха.

Несоответствие выбранных сварочных материалов (присадка и флюс) основному металлу.

Нарушение режима и техники сварки: повышенная скорость сварки при значительном объеме сварочной ванны.

Характеристика. Г азовые полости внутри металла шва снижают прочностные характеристики и ухудшают эксплуатационные свойства сварного шва и соединения в целом. Поры относятся к объемным дефектам, наличие которых можно допустить, если их размеры и число не превышают определенные значения.

Скопление или цепочка пор в ответственных конструкциях недопустимы.

Способы выявления. Радиографический, ультразвуковой, магнитопорошковый и магнитографический методы контроля.

Способы устранения. Удаление дефектного участка или всего шва с последующим завариванием полости.

Непровар (рис. 10.2, б) — дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва.

Причины возникновения. Неправильный выбор режима сварки: недостаточная мощность пламени, повышенная скорость сварки. Недостаточная глубина проплавления из-за несовершенной техники сварки.

Отсутствие стабильного зазора в стыке или низкокачественная сборка стыка.

Неправильная ориентация горелки при выполнении угловых швов, при которой пламя направлено на стенку, а на полке образуются наплыв и непровар.

Плохая очистка свариваемых кромок перед сваркой от окалины, ржавчины и других загрязнений.

При многослойной сварке недостаточно тщательная очистка от шлака поверхности предыдущего слоя.

Характеристика. Непровар относится к малозначительным дефектам, но опасен как концентратор напряжений. В месте не-провара чаще всего образуются трещины.

Способы выявления. Внешний осмотр при возможности доступа с обратной стороны шва, в противном случае — радиографический и ультразвуковой методы контроля.

Способы устранения. Удаление дефектного участка и под-варка шва.

Шлаковые включения в сварном шве (рис. 10.2, в) — дефекты в виде вкраплений шлака в сварной шов.

Причины возникновения. Нарушение режима сварки: применение окислительного пламени, высокая скорость сварки, значительная глубина проплавления.

Низкокачественная подготовка кромок и сварочных материалов, вызвавшая попадание в сварочную ванну грязи и окалины, образовавших при расплавлении шлаковые включения.

Неправильный выбор присадочных материалов и флюсов, обусловивший повышенную вязкость металла шва.

Характеристика. Шлаковые включения уменьшают площадь поперечного сечения шва и, следовательно, его прочностные показатели.

При наличии единичных шлаковых включений сварной шов может не утратить своих характеристик. Такие включения допустимы в швах неответственных конструкций при определенных размерах дефектов и их ограниченном числе.

Протяженные шлаковые включения в сварных швах ответственных металлоконструкций являются недопустимыми дефектами.

Способ устранения. Дефектные участки удаляют и заваривают.

Трещина в сварном соединении (рис. 10.1, е, 10.2, г) — дефект сварного соединения в виде разрыва в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах.

Причины возникновения. Повышенное содержание в основном металле вредных примесей серы и фосфора.

Значительная жесткость конструкции, приводящая к возникновению внутренних напряжений при сварке.

Склонность сталей с повышенным содержанием углерода к образованию закалочных структур, являющихся при наличии сварочных напряжений очагами трещин.

Предварительное напряженное состояние конструкции при сборке в кондукторе.

Нарушение режима сварки: высокая тепловая мощность пламени, большой объем сварочной ванны.

Характеристика. Трещины, являющиеся самым неблагоприятным видом дефектов, недопустимы независимо от места их расположения и назначения металлоконструкции. Наиболее опасны микротрещины и внутренние трещины, обнаружение которых без специальных методов контроля затруднено.

Трещины могут располагаться вдоль и поперек шва как в наплавленном металле шва, так и в зоне термического влияния. Они образуются не только в процессе сварки (горячие трещины), но и после полного остывания сварного соединения (холодные трещины).

Способы выявления. Внешний осмотр с применением увеличительного стекла; радиографический, ультразвуковой и капиллярный методы контроля; испытания с помощью течеискате-ля, керосина (керосиновая проба), гидравлическое и пневматическое испытания и др.

Способ устранения. Тщательная зачистка дефектного участка, повторная сварка.

Брызги металла — дефект в виде затвердевших капель на поверхности сварного соединения.

Причины возникновения. Нарушение режима сварки: применение пламени повышенной мощности или окислительного пламени.

Недостаточно совершенная техника сварки из-за сложности металлоконструкций, проведения сварочных работ в неудобных пространственных положениях, ограниченном пространстве и неблагоприятных условиях.

Характеристика. Конструкция приобретает вид, не соответствующий требованиям заказчика.

Способ выявления. Внешний осмотр.

Способ устранения. Очистка поверхности шлифовальной машинкой, металлическими щетками или наждачным кругом.

Пережог металла шва — дефект в виде крупных зерен металла, по границам которых образуются оксиды.

Причины возникновения. Нарушение технологии сварки: применение пламени с избытком кислорода либо пламени большой мощности.

Интенсивное теплонасыщение конструкции из-за ее малых размеров.

Характеристика. Крупные зерна металла обладают малым сцеплением, что приводит к ухудшению механических свойств сварного соединения.

Способ выявления. Внешний осмотр.

Способ устранения. Пережженные участки полностью вырезают и удаляют. На их место устанавливают новый материал и заваривают.

Контрольные вопросы

Что означает понятие «дефект сварного шва»?
Какие виды дефектов сварных швов считаются допустимыми?
Какие несовершенства сварного шва относятся к наружным дефектам?
Перечислите основные виды внутренних дефектов сварного шва.
Каковы причины образования дефектов швов и сварных соединений?
Назовите известные вам способы обнаружения дефектов сварных швов.