Атлас дефектов сварных соединений и основного металла

Калиниченко Н.П., Васильева М.А., Радостев А.Ю.

Томск, ТПУ, 2011 г.

1. ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТРОЛЕ

1.1. Общие сведения

Под дефектом понимают каждое отдельное несоответствие продукции установленным в НТД требованиям. Если продукция имеет дефект, то это означает, что хотя бы один из показателей качества вышел за предельные значения, установленные НТД.

Все многочисленные виды сварки разделяют на две группы: сварку плавлением и давлением. В первом случае свариваемые заготовки располагают на некотором расстоянии друг от друга и осуществляют расплавление кромок заготовок и заполнение разделки присадочным (обычно из электрода) или оплавленным основным металлом. Во втором случае также возможно расплавление кромок, но сварку осуществляют при сдавливании свариваемых заготовок.

В процессе образования сварного соединения в металле шва, зонах термического влияния могут возникать дефекты, приводящие к снижению прочности, эксплуатационной надежности, точности, а также ухудшающие внешний вид изделия. Дефекты оказывают большое влияние на прочность сварных соединений и могут явиться причиной преждевременного разрушения сварных конструкций. Особенно опасны трещиноподобные дефекты (трещины, непровары), резко снижающие прочность, особенно при циклических перегрузках.

Дефекты сварных соединений по месту их расположения делятся на внутренние и наружные.

К дефектам, связанным с металлургическими и тепловыми явлениями, происходящими в процессе формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания металла, относятся: горячие и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, шлаковые включения.

К дефектам, связанным с нарушением режимов сварки, неправильной подготовкой и сборкой элементов конструкции под сварку, неисправностью оборудования, небрежностью и низкой квалификацией сварщика, относят: несоответствие швов расчетным размерам, непровары, подрезы, прожоги, наплывы, несваренные кратеры и др.

Каждому виду сварки свойственны свои характерные дефекты. Особенно сильно отличаются дефекты сварки плавлением и давлением. Для сварки плавлением свойственны некоторые дефекты, характерные для литого металла: усадочные раковины, поры (иногда поры располагаются цепочками, группами), включения (шлаковые, флюсовые, оксидные, сульфидные, металлические).

Специфическими дефектами сварки являются:

непровар — местное несоединение вследствие неполного расплавления кромок основного металла или поверхности ранее выполненных валиков; вогнутость или превышение проплавления корня сварного шва; подрез — углубление в основном металле вдоль линии сплавления; большое превышение верхней выпуклости шва; смешение кромок сварного шва из-за недоброкачественной сборки; прожог в виде сквозного отверстия, образующегося в результате вытекания сварочной ванны.

Особенно опасными дефектами являются сварочные трещины, возникающие обычно в процессе остывания сварного соединения. Они могут появиться не только в наплавленном металле, но также в основном металле соединения в зоне влияния на него сварочного процесса (в зоне термического влияния).

Причинами возникновения перечисленных дефектов могут быть: неправильный состав сварочных материалов (электродов, флюсов); неправильная подготовка к сварке (неверная форма разделки; неверно выбрано расстояние между свариваемыми заготовками); нарушение режима сварки.

Трещины могут возникать также в результате неправильной конструкции сварного изделия, неправильного термического режима сварки, наличие включений, расслоений и других дефектов в основном металле.

Дефекты формирования сварного шва (смещения кромок, подрезы, неправильная форма выпуклостей) проверяют визуально или с помощью шаблонов.

В сварке давлением встречаются некоторые дефекты, характерные для сварки плавлением, например поры, смещение кромок и другие. Специфическим дефектом сварки давлением является слипание. Это хрупкое и непрочное соединение свариваемых заготовок, окисленное в большей или меньшей степени. Оно возникает при недостаточно хорошей очистке свариваемых поверхностей, недостаточном расплавлении металла кромок.

Визуальный контроль в процессе сварки соединения выполняется с целью подтверждения отсутствия недопустимых поверхностных дефектов (трещин, пор, включений, прожогов, свищей, усадочных раковин, несплавлений, грубой чешуйчатости, западаний между валиками, наплывов) в каждом слое (валике) шва.

В выполненном сварном соединении (наплавке) визуально следует контролировать:

отсутствие (наличие) поверхностных трещин всех видов и направлений; отсутствие (наличие) на поверхности сварных соединений и наплавок дефектов (пор, включений, скоплений пор и включений, отслоений, прожогов, свищей, наплывов, усадочных раковин, подрезов, непроваров, брызг расплавленного металла, западаний между валиками, грубой чешуйчатости, прожогов металла, а также мест касания сварочной дугой поверхности основного материала). В выполненном сварном соединении измерениями необходимо контролировать: размеры поверхностных дефектов (поры, включения и др.), выявленных при визуальном контроле;

высоту и ширину шва, а также вогнутость и выпуклость обратной стороны шва в случае доступности обратной стороны шва для контроля;

высоту (глубину) углублений между валиками и чешуйчатости поверхности шва; подрезы основного материала, непровары с двух сторон шва

1.2.Классификация дефектов сварных соединений

Несплошность — обобщенное наименование трещин, отслоений, прожогов, свищей, пор, непроваров и включений.

Трещина сварочного соединения. Трещина — дефект сварного соединения в виде разрыва металла в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах сварного соединения и основного металла.

Трещины бывают продольными, поперечными, разветвлёнными, радиальными, кратерными.

Причины образования дефекта: жесткая конструкция изделия; сварка в жестко закрепленных приспособлениях; большой время между сваркой и термообработкой; большая скорость охлаждения;

ошибка в проектировании сварного шва (близко расположенные концентраторы); нарушение технологии (температура подогрева, порядок наложения швов); нарушение защиты; некачественный основной металл.