Раковины на сварочном шве возникают в результате недостатка металла, который не может заполнить пространство в процессе охлаждения и затвердевания сварочной ванны. Это происходит из-за неправильного выбора режима сварки, плохого взаимодействия сварочного материала и основы, а также из-за недостаточной температуры плавления или неправильного подбора присадочных материалов.
Другими факторами, способствующими образованию раковин, могут быть присутствие влаги или загрязнений на поверхности свариваемых деталей, а также заданный угол или скорость перемещения сварочной горелки. Такие дефекты снижают прочность и герметичность шва, что делает его менее надежным в эксплуатации.
7 распространенных видов дефектов сварных швов и соединений
Дефекты характерны для любого производства, в том числе сварочного. В процессе работы могут появляться отклонения формы и размеров металлической конструкции. Причиной брака чаще всего становится использование некачественного оборудования и материалов или неправильная техника сварки.
Ниже мы рассмотрим 7 наиболее распространенных дефектов сварки, их типы, причины возникновения и способы устранения. Подробная классификация дефектов изложена в ГОСТ 30242-97 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением».
Больше полезных материалов:
Трещина сварного шва
Самым серьезным видом сварочного дефекта считается трещина сварного шва, которая не принимается почти всеми отраслевыми стандартами. Она может появиться на поверхности, в металле сварного шва или в зоне воздействия сильного тепла. В зависимости от температуры, при которой они возникают, существуют разные типы трещин:
- Горячие трещины. Они появляются в процессе сварки или в процессе кристаллизации сварного соединения. Температура в этот момент может подняться выше 10 000 °C.
- Холодные трещины. Эти трещины появляются после завершения сварки и снижения температуры металла. Они могут образоваться спустя несколько часов или даже дней после проведения сварочных работ. Чаще всего это происходит при сварке стали. Причиной этого дефекта обычно являются деформация структуры стали.
- Кратеры. Обычно они образуются ближе к концу сварного шва. Когда сварочная ванна охлаждается и затвердевает, ей необходимо иметь достаточный объем, чтобы преодолеть усадку металла шва. В противном случае образуется кратерная трещина.
Причины появления трещин:
Способы предупреждения:
- Правильно выбирайте основной металл и сварочные материалы
- Выбирайте оптимальный режим сварки
- Обеспечьте надлежащее охлаждение зоны сварки
- Используйте правильную геометрию швов
- Удалите загрязнения со свариваемого металла
- Используйте подходящий металл
- Убедитесь, что свариваете достаточную площадь сечения
- Используйте правильную скорость сварки и силу тока
- Чтобы предотвратить появление кратерных трещин, убедитесь, что кратер заполнен должным образом
Способы устранения:
Место образования трещины удалить шлифовальным инструментом. Образовавшуюся полость заварить.
Возникновение пор
Причиной возникновения пор может стать сварка сырыми (непросушенными) электродами или же сварка по грязному металлу (наличие ржавчины, масла, краски). Захваченные газы создают заполненный пузырьками сварной шов, который становится слабым и может со временем разрушиться.
Причины пористости:
- Недостаточная прокалка электрода перед началом работы
- Сварка длинной дугой
- Плохая газовая защита сварочной ванны
- Неправильная обработка поверхности перед началом работы
- Работа по загрязненной поверхности
- Наличие ржавчины, краски, жира или масла на металле
Способы предупреждения:
- Перед сваркой очистите поверхность свариваемого металла
- Прокалите электроды
- Проверьте расходомер газа и убедитесь, что он оптимизирован в соответствии с требованиями с соответствующими настройками давления и расхода
- Снизьте скорость движения дуги, чтобы газы улетучились
- Используйте правильную технику сварки
Способы устранения:
Дефектный участок вырубают или вычищают и вновь заваривают.
Подрезы
Этот дефект сварки представляет собой образование бороздок на протяжении всего сварного шва, уменьшающее толщину поперечного сечения основного металла. В результате получается ослабленный сварной шов.
Причины возникновения подрезов:
- Слишком высокий сварочный ток
- Слишком высокая скорость сварки
- Неудобное пространственное положение, из-за которого к свободным краям будет направлено больше тепла
- Неточное ведение электрода по оси стыка
- Неправильный присадочный металл
- Плохая техника сварки
Способы предупреждения:
- Ведите электрод под правильным углом
- Проводите сварку короткой дугой
- Выберите оптимальный режим сварки
- Выберите защитный газ, состав которого соответствует типу материала, который вы будете сваривать
- Использование электродов под правильным углом, при этом большее количество тепла направляйте на более толстые компоненты
- Регулируйте силу тока, уменьшая его при приближении к более тонким участкам и свободным краям
Способы устранения:
Место подреза зачищают и заваривают шов заново.
Непровары
Этот тип сварочного дефекта возникает при отсутствии надлежащего сплавления основного металла и металла шва. Непровар также может появиться между прилегающими сварными швами. Это создает зазор в стыке, который не заполняется расплавленным металлом.
Причины непровара:
- Недостаточная сила тока
- Плохая зачистка свариваемых поверхностей
- Неправильный угол электрода
- Диаметр электрода не соответствует толщине свариваемого материала
- Высокая скорость сварки
Способы предупреждения:
- Соблюдайте режимы сварки
- Перед тем как приступить к сварке, зачистите металл
- Ведите сварку короткой дугой
Способы устранения:
Если непровар доступен для повторной заварки, то корень шва в месте дефекта вычищают и заваривают повторно.
Несплавление
Несплавление происходит, когда канавка металла заполнена не полностью, то есть металл сварного шва не заполнил толщину соединения.
Причины несплавления:
- Между свариваемым металлом было слишком много места
- Вы производите сварку при низких настройках силы тока, которого недостаточно, чтобы должным образом расплавить металл
- Используете электроды большого диаметра
Способы предупреждения:
- Используйте правильную геометрию шва
- Используйте электрод подходящего размера
- Снизьте скорость дуги
- Выберите подходящий сварочный ток
- Проверьте правильность центровки
Способы устранения:
Если несплавление доступно для повторной заварки, то корень шва в месте дефекта вычищают и заваривают повторно.
Шлаковые включения
Включение шлака – один из дефектов сварки, который обычно хорошо заметен в сварном шве. Шлак – это стекловидный материал, образующийся как побочный продукт при сварке электродом, дуговой сварке порошковой проволокой и дуговой сварке под флюсом. Это может произойти, когда флюс, который является твердым защитным материалом, используемым при сварке, плавится в сварном шве или на поверхности зоны сварного шва.
Причины возникновения шлаковых включений:
- Плохая зачистка свариваемых поверхностей
- Высокая скорость сварки
- Неправильное положение сварки
- Сварочная ванна остывает слишком быстро
- Малый сварочный ток
Способы предупреждения:
- Не использовать электроды с тонким покрытием
- Отрегулируйте положение электрода во время сварочных работ
- Удалите остатки шлака с предыдущего валика
- Отрегулируйте скорость сварки
Способы устранения:
Дефектный участок удалить с помощью шлифовального инструмента и заварить вновь.
Брызги
Брызги возникают, когда мелкие частицы сварочного шва оседают на поверхности. Как ни старайся, полностью избавиться от брызг невозможно. Однако есть несколько способов свести его к минимуму.
Причины разбрызгивания:
- Высокий сварочный ток
- Слишком низкое напряжение
- Рабочий угол электрода слишком большой
- Плохая зачистка свариваемых поверхностей
- Сварка длинной дугой
- Неправильная полярность
Способы предупреждения:
- Очистите поверхности перед сваркой
- Уменьшите длину дуги
- Отрегулируйте сварочный ток
- Увеличьте угол электрода
- Соблюдайте полярность
Способы устранения:
Зачистить шлифовальным инструментом поверхность сварного соединения от брызг металла.
Дефекты сварных швов и методы их контроля
По мере совершенствования, сварка становится основным способом соединения металлических деталей в большинстве отраслей производства. В том числе: военной, транспортной, строительной и даже космической. Задействование в таких ответственных отраслях потребовало от сварки высоких показателей качества и надежности. Это дало толчок развитию науки о качестве сварных швов и способах его контроля.
Для того, чтобы разработать методы борьбы с дефектами, их нужно тщательно изучить, классифицировать и описать.
Виды дефектов сварных швов
Все многообразие дефектов уже хорошо изучено и описано. Для удобства рассмотрения вопроса их делят на три группы:
- наружные (внешние) – наплывы, подрезы, трещины, кратеры;
- внутренние – непровары, пористость, посторонние включения;
- сквозные – прожоги, трещины.
Внешние дефекты
Трещины
Различают горячие ихолодные трещины. Причины появления горячих трещин – усадка металла при охлаждении сварочной ванны или изменение состава металла в процессе сваривания. У разных металлов и сплавов существует большая или меньшая склонность к образованию горячих трещин. Во многом она определяется наличием в их составе хрома и углерода. Чем меньше углерода и легирующих добавок в стали – тем лучше ее свариваемость вообще и меньше вероятность возникновения горячих трещин.
Холодные трещины имеют другую природу образования. Они могут возникать при остывании шва в диапазоне 500 – 700 С 0 . Возможно их появление и после остывания изделия до комнатной температуры. Механизмом для их образования служат остаточные напряжения, а причиной является упрочнение остывающего шва и околошовной зоны.
Наплыв
Несоблюдение основных параметров сварки приводит к такому явлению, как наплыв. В этом случае, излишний расплавленный металл натекает на холодную кромку, но не соединяется с ней. Этот недостаток не является критичным и допускается на неответственных конструкциях. На ответственных конструкциях его убирают шлифовальным инструментом, добиваясь плавного перехода от шва к основному металлу.
Подрезы
Непрерывные или перемежающиеся углубления вдоль сварного шва называются подрезами. Сильно ослабляют шов, поэтому относятся к недопустимым дефектам.
Причиной возникновения являются высокая скорость кристаллизации и плохая смачиваемость основного металла. Наиболее вероятными причинами возникновения считаются:
- завышенное напряжение дуги;
- чрезмерная скорость ведения электрода;
- неточное ведение электрода;
- завышенная сила тока.
Кроме точного соблюдения режима сварки, рекомендуется подогрев основного металла непосредственно перед сваркой, что улучшает смачиваемость.
Кратер
Различают два основных подвида кратеров. Первый образуется при резком обрыве дуги, чаще всего в конце шва. Это очень частое явление, сварщики хорошо знают его и устраняют кратковременным подвариванием. Второй вид кратеров образуется в произвольном месте в результате усадки металла при остывании. Опасность его состоит в том, что, как правило, его сразу не обнаруживают.
Внутренние дефекты
Непровары
Непровары являются визитной карточкой начинающих сварщиков, это, так называемые, внутренние дефекты сварных соединений, которые могут быть обнаружены только радиационным или ультразвуковым контролем. Опасность непровара проявляется в значительном снижении прочности шва, что делает его недопустимым ни для каких конструкций.
Причиной непровара может стать слабый ток или быстрое ведение электрода. И то и другое не доносит к месту сварки достаточной энергии, необходимой для полного расплавления металла. Сопутствующими факторами непровара может послужить попадание в сварочную ванну окислов или шлака или неправильная разделка кромок. Последствия устраняются удалением дефектного участка и новым завариванием.
Пористость
Самый частый и самый сложный дефект сварных швов. Физика его не сложна – это образование воздушных пузырьков в зоне сварочной ванны и фиксация их в металле после его остывания и кристаллизации. Причины этого явления очень разнообразны, что усложняет борьбу с ним:
- электроды, изготовленные с нарушением технологии;
- вредное влияние некоторых шлаков, выраженное в доставке газов в зону сварки;
- остановки кристаллизации металла;
- наличие сильных раскислителей в обмазке электродов.
Для борьбы с непроварами существует такое же большое количество способов, как и количество причин их возникновения. В первую очередь следят за строжайшим соблюдением технологии, как сварки, так и изготовления электродов. Непосредственно перед началом работ рекомендуется прокалить электроды при температуре 150 – 350 С 0 в зависимости от типа покрытия электродов. Сокращению количества растворенных газов способствует сваривание «на короткой дуге».
Посторонние включения
Данный дефект снижает прочность шва. В основном, встречаются включения окислов металла, шлаков и вольфрама (при аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом).
Сквозные дефекты
Прожог
Образуется при малой скорости движения электрода или завышенном сварочном токе. В сварочную ванну подается чрезмерное количество энергии. Происходит расплавление большого количества металла на всю глубину, и он просто выливается в образовавшееся отверстие. Увеличенный зазор между свариваемыми деталями послужит дополнительным условием для образования прожога. Способ устранения этого дефекта очевиден – заваривание отверстия.
Методы контроля качества
Сваривание металла сопровождается разнообразными дефектами сварного шва, что в большинстве случаев недопустимо и подлежит устранению. Но для того, чтобы устранить дефект, его нужно сначала обнаружить. Существует множество методов обнаружения дефектов. Вот некоторые из них:
- визуально-измерительный;
- радиационный;
- ультразвуковой.
Самый старый и наиболее доступный метод контроля называется визуально-измерительным. Набор инструментов состоит из нескольких десятков элементарных измерительных инструментов (линейки, лупы, микроскопы и т.п.). Метод имеет свои преимущества: простота, дешевизна и возможность перепроверок. К существенным недостаткам можно отнести невысокую достоверность и невозможность обнаруживать внутренние дефекты. В случае необходимости контроля внутренних дефектов прибегают к более точным методам.
Одним из широко распространенных методов контроля внутренних дефектов является радиационная дефектоскопия, основанная на свойствах ионизирующих излучений. Наиболее известные из них рентгеновское и Y-излучение. При помощи специальных излучателей, эти излучения пропускаются через объект исследования (в нашем случае, сварной шов) на детектор, который фиксирует результат. Для контроля швов в качестве детектора используется рентгеновская пленка, на которой очень четко проступает внутренняя структура соединения.
Ультразвуковой контроль основан на прохождении через исследуемый объект звуковых колебаний с частотой выше 20кГц. При наличии у таких объектов внутренних зон с плотностью, отличной от плотности основного материала (непровары, поры, трещины, раковины), происходит отражение ультразвука. Характеристики отраженного сигнала пропускаются через специальные программы и выводятся на монитор в виде наглядной картинки, на которой видны зоны залегания, глубина и размеры дефектов.