Дефекты формы и размеров сварных швов

При сварке плавлением наиболее частыми дефектами сварных соединений являются неполномерность шва, неравномерная его ширина и высота, крупная чешуйчатость, бугристость, наличие седловин. Для сварки давлением (например, точечной) характерными дефектами являются неравномерный шаг точек, глубокие вмятины, смещение осей стыкуемых деталей.

Наплывы (натеки) образуются чаще всего при сварке горизонтальными швами вертикальных поверхностей в результате натекания жидкого металла на кромки холодного основного металла. Причинами возникновения наплывов являются: большая величина сварочного тока, длинная дуга, неправильное положение электрода, большой угол наклона изделия при сварке на подъем и спуск.. В местах наплывов часто выявляются непровары, трещины и другие дефекты.

Подрезы представляют собой углубления (канавки), образующиеся в основном металле вдоль края шва при завышенном сварочном токе и длинной дуге, так как в этом случае увеличивается ширина шва и сильнее оплавляются кромки. При сварке угловыми швами подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание ее металла на горизонтальную полку. В результате на вертикальной стенке появляются подрезы, а на горизонтальной полке - наплывы.

Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения.

Прожоги - это проплавление основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий. Они возникают вследствие недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, завышенного сварочного тока или мощности горелки при невысоких скоростях сварки. Особенно часто прожоги наблюдаются в процессе сварки тонкого металла и при выполнении первого прохода многослойного шва.

Незаваренные кратеры образуются в случае резкого обрыва дуги в конце сварки. Они уменьшают сечение шва и могут явиться очагами образования трещин.

Газовые поры образуются в сварных швах вследствие быстрого затвердевания газонасыщенного расплавленного металла, при котором выделяющиеся газы не успевают выйти в атмосферу.Как правило, такой дефект встречается при повышенном содержании углерода в основном металле, наличии ржавчины, масла и краски на кромках основного металла и поверхности сварочной проволоки, использовании влажного или отсыревшего флюса, присутствии вредных примесей в защитных газах, неправильной регулировке пламени сварочной горелки, чрезмерной скорости сварки, нарушающей газовую защиту ванны жидкого металла, неправильном выборе марки сварочной проволоки, в особенности при сварке в среде углекислого газа.

Шлаковые включения являются результатом небрежной очистки кромок деталей и сварочной проволоки от окалины, ржавчины и грязи, а также (при многослойной сварке) неполного удаления шлака с предыдущих слоев. Кроме того, они возникают при сварке длинной дугой, неправильном наклоне электрода, недостаточной величине сварочного тока или мощности горелки, завышенной скорости сварки. Шаковые включения, так же как и газовые поры, ослабляют сечение шва, уменьшают его прочность и являются зонами концентрации напряжений.

Непроваром называют местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой отдельных слоев шва при многослойной сварке из-за наличия тонкой прослойки: окислов, а иногда и грубой шлаковой прослойки внутри швов. Причинами непроваров являются: плохая очистка металла от окалины, ржавчины и грязи, малый зазор в стыке, излишнее притупление и малый угол скоса кромок, недостаточная величина тока или мощности горелки, большая скорость сварки, смещение электрода в сторону от оси шва.

При автоматической сварке под флюсом и электрошлаковой сварке непровары обычно образуются в начале процесса, когда основной металл еще недостаточно прогрет.

Трещины разделяют на горячие и холодные в зависимости от температуры их образования.

Горячие трещины появляются в процессе кристаллизации металла шва при температуре 1100-1300⁰ С. Их образование вызывается наличием полужидких прослоек между кристаллами наплавленного металла шва в конце его затвердевания и действием в нем растягивающих усадочных напряжений. Повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода и никеля также способствует образованию горячих трещин. Они обычно расположены внутри шва и их трудно выявить.

Холодные трещины возникают при температурах 100-300⁰ С в легированных сталях и при нормальных температурах - в углеродистых сталях сразу после остывания шва или через длительный промежуток времени. Основная причина их образования — значительные напряжения, возникающие в зоне сварки при распаде твердого раствора, и скопление под большим давлением молекулярного водорода в пустотах, имеющихся в металле шва. Холодные трещины выходят на поверхность шва и хорошо заметны.

55. Долговечность и надежность отдельных элементов и узлов сварных конструкций, а также всего сооружения в целом во многом зависят от качества сварных соединений, их прочности.Влияние различных дефектов на механические свойства сварного соединения определяется многими факторами: формой и величиной дефектов, частотой их появления, материалом конструкции, характером действия внешних нагрузок.Поверхностные дефекты швов сварных соединений не представляют большой опасности для аботоспособности конструкции, так как их легко обнаружить и устранить. Для выявления внутренних (скрытых) дефектов применяют специальные методы без нарушения целостности сварного соединения. Наиболее опасными являются дефекты, которые имеют вытянутую форму и острые очертания, например трещины, способствующие концентрации внутренних напряжений и легко распространяющиеся в глубь металла. К резкому падению пластичности металла шва приводят непровары, особенно в условиях отрицательных температур, сплошной непровар в корне стыкового шва при температуре минус 20° С может вызвать его разрушение даже при небольших нагрузках.Глубокие подрезы также являются зонами концентрации напряжений, но они менее опасны, чем трещины и непровары. Значительно ухудшают механические свойства сварных поры. Они уменьшают полезную площадь сечения шва и ослабляют связь между зернами, что снижает прочность, а иногда и плотность сварного соединения. Особенно опасна в этом отношении водородная пористость. Неметаллические включения — загрязнения, обнаруживаемые под микроскопом в виде нитридов, фосфидов, легкоплавких эвтектик, окиси железа, сернистого железа, снижают пластичность шва. В зависимости от условия работы сварных конструкций технические условия, СНиП и другие нормативные документы регламентируют допускаемую величину и количество дефектов в швах. Так, в сварных швах

конструкций ответственного назначения могут быть лишь отдельные поры и шлаковые включения, а также небольшие скопления пор (не более 5 пор на 1 см 2 сечения шва) глубиной не более 10—15% толщины металла. В стыковых швах при статической нагрузке глубина непроваров не должна превышать 10—15% толщины металла. Трещины и даже незначительные непровары недопустимы в конструкциях, работающих в тяжелых условиях.Большое влияние на прочность и несущую способность конструкций оказывают сварочные деформации. Искривление продольной оси элементов конструкций, работающих на сжатие, местное выпучивание, грибовидность полок балок и колонн могут привести к потере устойчивости и разрушению всей конструкции.

56. Выделяют следующие виды дефектов в сварных соединениях: наплыв; подрез; непровар; наружные трещины и поры; внутренние трещины и поры; внутренний непровар; шлаковые включения.Нарушения размеров и формы шва можно устранить следующим образом. Сделать наплавку дополнительного слоя металла при неполномерности шва, а слишком толстый шов ликвидировать при помощи шлифовочной машины или др. абразивного инструмента., тоже самое применяют для устранения наплывов. Подрез зоны сплавления следует заварить тонкими валиковыми швами. Кратеры, непровар, поверхностные и внутренние поры, а также неметаллические включения сначала вырубают пневматическим зубилом или обрабатывают абразивным инструментом, а затем образовавшиеся углубления и впадины заваривают. Можно использовать и выплавку дефектного участка с помощью поверхностной воздушно-дуговой или кислородной резки.Наружные трещины ликвидируют так: сначала их разделывают зубилом или резаком, а затем кромки разделки тщательно зачищают от шлака, окалины, брызг металла и аккуратно заваривают. Нужно заметить, что перед разделкой трещины по концам ее следует засверлить отверстия. Это необходимо для предупреждения ее распространения. Швы с внутренними трещинами полностью вырубают, а потом заваривают снова. Если имеется сетка трещин, то дефектный участок следует сначала вырезать, а потом сваркой наложить заплату.