Почему образуются раковины в сварных швах и как от них избавиться: причины и способы решения

Раковины в сварном шве представляют собой пустоты или выемки, возникающие в результате недостаточного прогрева или неправильного режима сварки. Эти дефекты могут приводить к снижению прочности и долговечности соединения, что делает их критически важными для оценки качества сварного шва.

Кроме того, раковины могут образовываться из-за загрязнений в сварочной зоне, таких как масло, ржавчина или другие посторонние вещества. Для предотвращения подобных дефектов необходимо соблюдать технологические процессы и применять качественные материалы, что обеспечит надежные соединения без раковин.

Возможные недостатки при полуавтоматической сварке: причины и устранение

Повышенные требования к качеству сварных соединений обусловлены необходимостью гарантировать прочность, надежность и безопасность промышленных и строительных конструкций и оборудования. Такие возможности в полной мере обеспечивает механизированная дуговая сварка в среде защитных газов – в международной терминологии MIG/MAG.

Преимущества полуавтоматической электросварки заключаются в: высоком качестве швов, способности вести процесс в различных пространственных положениях, экономичности процесса.

Классификация дефектов MIG/MAG сварки

Отклонения сварных соединений при проведении полуавтоматической сварки от требований, установленных в стандарте ГОСТ Р ISO 6520-1-2012, подразделяются на шесть основных групп:

Трещины

Нарушение целостности металла, вызванное разрывом. Места возникновения дефектов находятся на основном металле, в сварном шве, вокруг шовной зоны, на участке термического воздействия.

• продольные и поперечные трещины, направленные вдоль или поперек оси;
• радиальные трещи, расходящиеся из центра.

Данные дефекты представляют высокую опасность для прочности сварных соединений.

Газовые полости

В металле образуются пустоты, которые образуются застывшими газами в расплаве.

Сферические полости называются порами. Они могут распределяться цепочками или скапливаться на отдельных участках швов.

Трубчатые полости имеют характерные свищи. К полостям относятся усадочные раковины и кратеры (не заваренные усадочные раковины, которые расположены в конце сварных швов).

Твердые включения

Чужеродные твердые материалы металлического или инного происхождения, оставшиеся в зоне плавления.

Это различные шлаковые, оксидные или металлические включения (например, куски сварочной проволоки или отложения оксидной пленки алюминия). Опасный вид дефекта, который может привести к резкой потере прочности сварного шва.

Неполное плавление и плохое сварное соединение

Неоднородность в зоне сварки между базовым металлом и наплавленным металлом называется неплавлением.

Непровар — плохое слияние базового металла, возникшее из-за неспособности расплава заполнить зазор между деталями.

Неплавления могут быть расположены в корне стыкового соединения, по бокам или между многослойными нанесениями. Этот вид дефекта снижает прочность соединений до 70%.

Нарушения формы и размеров

Отклонения от стандартных размеров профиля, ширины и высоты валика, а также несоответствие геометрических параметров соединения установленным критериям.

Часто встречающиеся дефекты:

• продольные углубления в металле вдоль валика, образующиеся при сварке; подрез вдоль корня шва известен как усадочная канавка;
• избыточное наплавление металла под стыковым швом;
• излишняя выпуклость при сварке стыкового или углового соединения;
• значительная разница катетов;
• излишек расплава, застывший на основном металле во время кристаллизации;
• наплавленный металл, осевший на шве под воздействием гравитации и не сплавленный с поверхностью.
• прожог: это отверстие, образованное в результате таяния металла в процессе сварки;
• смещение элементов друг относительно друга во время сварки, может быть линейным или угловым.

Прочие

Некоторые из недостатков сварки включают застывшие капли металла, прилипшие к сварному соединению; повреждения металла вследствие случайного поджога дуги; поверхностные дефекты после удаления временных креплений или приспособлений; отступление от оси валиков двухстороннего стыкового шва.

Трещина в сварном шве

Считается, что наиболее серьезным дефектом сварки является трещина сварного шва, которая не соответствует практически всем отраслевым стандартам. Она может возникнуть на поверхности, в металле сварного шва или в зоне воздействия высоких температур. В зависимости от температуры, при которой они появляются, существуют различные типы трещин:

1. Горячие трещины. Они появляются в процессе сварки или кристаллизации сварного соединения. Температура в этот момент может превысить 10 000 °C.
2. Холодные трещины. Они появляются после завершения сварки и остывания металла. Они могут образоваться через несколько часов или даже дней после завершения сварочных работ. Чаще всего это происходит при сварке стали. Обычно причиной этого дефекта является деформация структуры стали.
3. Кратерные трещины обычно появляются в конце сварного шва из-за усадки металла. Когда сварочный шов остывает и застывает, необходимо предусмотреть достаточный объем, чтобы компенсировать усадку металла. В противном случае возникают кратерные трещины.

Причины образования трещин:

Методы предотвращения:

• Выбирайте правильные основной металл и сварочные материалы
• Оптимизируйте режимы сварки
• Обеспечьте эффективное охлаждение зоны сварки
• Используйте правильную геометрию швов
• Удалите загрязнения со свариваемого металла
• Используйте подходящие металлы
• Убедитесь, что свариваете достаточную площадь сечения
• Используйте правильную скорость сварки и силу тока
• Для предотвращения появления кратерных трещин, убедитесь, что кратер заполнен должным образом

Как устранить проблему:

Используйте шлифовальный инструмент, чтобы удалить место образования трещины, а затем заварите образовавшуюся полость.

Появление пор

Поры могут появиться из-за сварки сырыми (непросушенными) электродами или сварки на грязном металле (при наличии ржавчины, масла, краски). Захваченные газы создают пузырьки в сварном шве, делая его слабым и подверженным разрушению.

• Пористость появляется из-за недостаточной прокалки электрода перед началом работы
• Пористость возникает при сварке длинной дугой
• Плохая газовая защита сварочной ванны приводит к появлению пористости
• Появление пористости связано с неправильной обработкой поверхности перед началом работы
• Работа по загрязненной поверхности вызывает пористость
• Наличие ржавчины, краски, жира или масла на металле является причиной пористости

Для предотвращения пористости необходимо:

• Перед сваркой очистить поверхность свариваемого металла
• Проверить расходомер газа и убедиться, что он оптимизирован в соответствии с требованиями и настройками давления и расхода
• Снизить скорость движения дуги, чтобы газы улетучились
• Использовать правильную технику сварки

Если пористость все-таки возникла, то дефектный участок следует вырубить или вычистить и вновь заварить.

Основные дефекты сварочных швов — разбор причин возникновения

Какие ошибки возникают в процессе сварки и как их исправить? Ответы на эти вопросы дадут специалисты.

1. Неправильное зажигание дуги. Эта проблема часто возникает у начинающих сварщиков. Она возникает при излишнем обгорании кончика электрода во время сварки. Залипание и удлинение искры могут привести к неполноценному сварному шву и образованию пор. В этом случае необходимо прекратить сварку и очистить кончик электрода.

2. Неподходящий сварочный режим. К основным параметрам относятся: диаметр электрода, сила тока, полярность и напряжение.

3. Сварка различных марок стали. Соединение материалов с различными показателями плавления может привести к образованию трещин в сварном шве.

4. Электроды не были обжиганы перед использованием. Покрытие электрода может разрушиться от воздействия влаги.

5. При сварке нельзя игнорировать влияние магнитного поля, которое может вызвать отклонение дуги. Чтобы поддерживать стабильное пламя, необходимо направлять нижнюю часть электрода в сторону магнитного поля («сдувание»).

Последствия ошибок

Ошибки при выполнении сварочных швов проявляются во внутренних и внешних дефектах. Внешние дефекты можно обнаружить визуальным осмотром, а для выявления внутренних требуется дефектоскопия.

Выпуклость шва

Если на стыковых или угловых соединениях образуются выпуклые валики, это может привести к зашлаковке и непровару между впадинами. При этом роль играют малая скорость сварки, большой ток и манипулирование «дугой назад» при вертикальном положении. Чтобы устранить брак, можно передвигать горелку методом «лестница» и поддерживать геометрию шва с помощью наклона электрода. Для предотвращения скапливания металла в середине необходимо соблюдать задержку на кромках.

Подрез

Дефект угловых соединений проявляется в виде канавки вдоль шва, особенно опасно при работе с нержавеющей сталью. Это может быть вызвано неправильным напряжением на дуге, недостаточным расстоянием от металла или слишком острым углом. Исправить ошибку поможет проварка канавки при низком токе.

Прожог

Из-за неправильного диаметра электрода, низкой скорости и зазора между кромками возникает свищ. Это приводит к утечке сварочной ванны и образованию перфорации. Такие дефекты чаще всего возникают при сварке алюминия из-за его низкой температуры плавления.

Усадочная впадина

Этот дефект возникает при сварке толстых металлов и аустенитных сталей, сопровождается продольной трещиной. Чтобы избежать его появления, рекомендуется использовать следующие методы сварки:

• обратноступенчатый;
• с перехватом дуги;
• дуга в дугу.

Поры

Эти дефекты возникают из-за некачественной подготовки кромок, воздействия влаги, масла, сквозняков, несоответствия присадочного материала, сварки длинной дугой, окислений, коррозии. Поры различаются по размеру и местоположению внутри шва, их можно обнаружить радиографическим путем.

Трещины

Горячие и холодные трещины возникают на разных этапах сварочного процесса. Горячие трещины образуются при затвердевании, в то время как холодные — после остывания. Они могут распространяться вдоль или поперек шва. Появление трещин при сварке труб часто связано с ошибками, такими как использование неподходящей присадки с избытком углерода или кремния. Чтобы устранить трещины, требуется провести полную переделку, начиная с подготовки кромок.

Вмешательство шлака в сварочный шов

Попадание шлака в сварочную ванну допустимо при работе с неответственными элементами. Однако неочищенный шлак может снизить прочность соединения. Чтобы его удалить, используют обрубочный молоток или проволочную щетку. Перед началом сварочных работ сварщик должен удостовериться, что сварочная канавка имеет достаточный зазор.

Качество сварочных работ зависит от выбора оборудования, опыта и соблюдения технологических процессов.

Устранение дефектов шва при дуговой сварке

Независимо от способа сварки, не все дефекты приводят к отказу изделия. Некоторые нарушения технологии или отклонения от стандартов могут быть устранены непосредственно после завершения процесса.

Самый простой и эффективный способ устранить сварочный дефект заключается в том, что нужно удалить бракованный участок и затем заново провести сварку. Важно учитывать возможные дефекты при дуговой сварке стальных изделий и использовать известные способы их предотвращения и устранения. Некоторые дефекты можно устранить или даже предотвратить, просто изменяя положение рабочего инструмента с электродом.

Необходимо помнить, что при дуговой сварке методом «на подъем» происходит перераспределение жидкого металла в зоне ванны, а применение принципа «углом вперед» сокращает глубину проплавления.

Следует понимать, что исправление брака требует дополнительных затрат. Поэтому рекомендуется организовать процесс сварки таким образом, чтобы избежать необходимости выполнения таких работ.

Чтобы избежать дефектов при дуговой сварке, легче всего добавить один из компонентов при работе в защитной среде. Это позволит повысить коэффициент заполняемости шва и предотвратить возможные подрезы.

Для улучшения текучести расплавленного металла, заполняющего корневую часть шва, можно предварительно нагреть место обработки до определенной температуры с помощью специальных добавок, таких как флюсы.

Также, увеличение силы тока позволит достичь желаемого эффекта. Для снижения вероятности нарушения режима также следует тщательно зачистить сварные кромки и удалить окисные пленки с их поверхности.

Руководитель отдела продаж

Поиск дефектов

Для обнаружения дефектов в сварных соединениях применяются следующие методы:

• Визуальный осмотр и измерение стыковочных швов;
• Испытание стыков на герметичность;
• Обнаружение дефектов сварных соединений специальными устройствами;
• Испытание образцов на прочность в лабораторных условиях.

Осмотр сварного шва должен проводиться только после его очистки от шлака, удаления застывших брызг металла и других загрязнений. Проверяются размеры и правильность формы соединений, наличие или отсутствие прожогов, кратеров, трещин, свищей и других дефектов.

Испытание на герметичность позволяет обнаружить дефекты сварных соединений в трубопроводах, такие как поры, трещины, непрозвары. Конструкции проверяются несколькими способами:

• надуванием или набиванием швов воздухом;
• поливом струей воды или заполнение отсеков водой под давлением;
• смазыванием швов керосином.

В случае обнаружения дефекта в процессе проверки, деталь подлежит дополнительной обработке.

Методы устранения дефектов

Наличие дефектов является нормальным явлением во время сварочного процесса, независимо от используемого оборудования — инвертора, полуавтомата, трансформатора или другого. При этом существуют допустимые и недопустимые дефекты сварных соединений, определяющие пригодность или непригодность конструкции для дальнейшей эксплуатации.

Выбор методов устранения дефектов сварных соединений зависит от типа обнаруженного повреждения:

• прожоги устраняются тщательной зачисткой стыка с последующей его повторной сваркой;
• Чтобы устранить подрезы, необходимо выполнить наплавку тонкого соединения по всей линии дефекта;
• Для исправления трещины следует провести полное рассверливание, вырубку шва, очистку поверхностей и повторное заваривание с соблюдением сварочной технологии и действующих нормативов;
• Непровары удаляются путем их вырезания и повторного сваривания;
• Свищи и кратеры удаляются до достижения основного металла, после чего их повторно заваривают;
• Наплывы аккуратно срезаются, при этом необходимо проверить срез на предмет наличия непровара;
• Деформация при сварке устраняется термическим или термомеханическим способом;
• Все типы дефектов с посторонними включениями устраняются вырезкой и завариванием.

Если при осмотре выявляются технологические дефекты сварных соединений труб, то их необходимо устранять в соответствии с нормативными требованиями одним из следующих методов:

• механически без последующей заварки;
• механически 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 можно исправлять дефекты сварных соединений газопроводов в том случае, если сварочный процесс был выполнен дуговой сваркой и не допускается при сваривании газовой сваркой.

В реальных условиях использования

В бытовых условиях достаточно проверить герметичность шва. Для этого используется манометрический способ контроля сварных швов. Воздух под давлением, обычно не превышающим 1.5 рабочего, подается в систему или емкость с помощью компрессора. Затем наблюдается за манометром: если давление не падает, то сварочные швы считаются качественными.

Контроль внешним осмотром

Осмотр швов внешним контролем — это наиболее распространенный и экономически целесообразный способ проверки качества сварочных работ. Опытный технолог или сварщик сразу может определить уровень качества шва. Кроме того, визуальный контроль также позволяет оценить культуру производства и порядок выполнения сварочных швов. Для более детального осмотра допускается использование лупы, а также различных измерительных инструментов (щупы, шаблоны, измеритель швов и разделок кромок).

Если вы насладились этой публикацией, пожалуйста, поделитесь ею с вашими друзьями. Оставляйте свои отзывы и предложения в комментариях. Буду ждать вашего обратного ответа.